基于CDIO教育理念的《工程燃燒學》課程教學改革初探

王秋麟+劉敦禹

（上海理工大學 能源與動力工程學院，上海 200093）

摘要：本文在消化和吸收CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念的基礎上，探討專業(yè)基礎課程《工程燃燒學》的教學改革方法，激發(fā)學生學習興趣，加強學生專業(yè)知識掌握程度，強化知識運用及團隊協(xié)作和與人溝通的能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：工程教育；CDIO；工程燃燒學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0095-02

一、我國工程教育存在的問題

1.教學思想觀念陳舊。我國大多數(shù)工科高校人才培養(yǎng)體系的教育理念與我國產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整不相適應，教學體系缺乏適應現(xiàn)代工程特點的變化，課程內(nèi)容設置老化、偏重理論教學，缺乏工程系統(tǒng)思維，有待于根據(jù)工程特點提出相應的改進方案。

2.教學方法墨守成規(guī)。我國高等院校的教學方法基本上是以教師為中心、以課堂講授為主、以理論考試成績評價學生的模式，教學過程中缺少實踐環(huán)節(jié)。實踐是認識的出發(fā)點和歸宿，如果沒有實踐環(huán)節(jié)，工程教育無法達到預期的目的和效果[1]。由此可見，實踐教育在工程教育和整個高等教育中的重要性。

3.教學內(nèi)容單一守舊。在教學內(nèi)容上，過分強調(diào)理論知識，知識點更新不及時、跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，缺乏多樣性，教學大綱定得過死，限制了教師和學生的創(chuàng)造力。此外，過于強調(diào)教材和教師課堂講授在教學過程的作用，忽視了學生主動學習和主動實踐的重要性和必要性。

4.教學評價以偏概全。在評價體系上，我們只注重學生的理論學習和書面考試成績，缺少對學生綜合素質的考核，尤其缺乏產(chǎn)業(yè)界對學生在各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)表現(xiàn)的評價。

綜上所述，工程教育的根本問題在于產(chǎn)學脫節(jié)，實踐環(huán)節(jié)薄弱，導致工程教育相對產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后。為了解決該根本問題，我們必須深入改革工程教育，提高工程教育質量，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“構思—設計—實施—運行”，它是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學共同創(chuàng)立的工程教育改革新模式，它以培養(yǎng)全面發(fā)展的工程師為目標，提出了全面、系統(tǒng)、具體的教學大綱，詳見表1[2，3]，它的特點是既要確保學生基礎知識的學習，又要提升學生的實踐技能。

近年來，CDIO教學理念引起了國內(nèi)教育工作者的廣泛關注，該教育方法的實施在我國已取得一些初步成效。我國汕頭大學自2005年起引入并實施CDIO工程教育模式，成效顯著。清華大學工業(yè)工程系教授顧學雍博士在“數(shù)據(jù)結構”和“數(shù)據(jù)庫技術”兩門課中采用CDIO教學方法，指導學生通過基于項目的學習，主動學習，主動實踐，取得了良好的學習效果。清華大學領導對此非常重視，指示該系擴大試點，總結經(jīng)驗后向全校推廣。

三、《工程燃燒學》課程教學改革探討

（一）授課內(nèi)容準備

工程技術迅速發(fā)展，要求工程教育的教學內(nèi)容也要實時更新。根據(jù)CDIO大綱的第一層面能力要求“專業(yè)基礎知識和應用”，我們對《工程燃燒學》課程教學內(nèi)容做出了適當調(diào)整：一方面，我們以實用為導向，有重點地篩選授課知識，選擇性地刪減了過于深澀難懂的純理論知識，忽略其中不重要的、煩瑣的公式推導過程，重點講述定性的基本概念和具有實際應用價值的方法和結果，使得學生對燃燒學理論和現(xiàn)有技術有較為全面的認知；另一方面，根據(jù)燃燒領域的最新動態(tài)及時擴充教材中并未涉及的前沿知識，使我們的授課內(nèi)容與時代發(fā)展接軌；此外，應用多媒體技術，利用大量淺顯易懂的插圖、對應的實景拍攝圖片，來制作動態(tài)演示圖，將傳統(tǒng)的較為抽象、枯燥的理論教學具體化、形象化，使其具有趣味性和啟發(fā)性，以激發(fā)學生學習的興趣，提高學生對知識的接受程度。

（二）授課方法改進

采用灌輸式或者照本宣科式的傳統(tǒng)教學方法，是導致《工程燃燒學》這門本身就較為枯燥的課程更為乏味的原因之一。我們在講授知識點時，采用多種教學方法相結合的方式，以調(diào)動學生學習的積極性和主動性：（1）有意識地采用問題驅動式的教學方式，以“提出問題—分析問題—解決問題”的模式，激發(fā)學生的學習興趣，將學生對知識點的接受方式由被動轉為主動。（2）嘗試采用反轉課堂教學模式，即選擇兩個課時的教學內(nèi)容，提前錄制理論知識講授視頻，分享在互聯(lián)網(wǎng)上以供學生自學和復習，將課堂時間用于對理論知識的討論，并進行相關工程實踐內(nèi)容的拓展，提升學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)學生自學、獨立思考的能力，加強實踐教學。（3）在授課過程中設置多個模擬工程案例，以此讓學生真正參與到教學過程中，活躍了課堂氣氛，同時培養(yǎng)了學生CDIO大綱中要求的多項能力，例如工程推理和解決問題、系統(tǒng)思維、團隊協(xié)作和交流溝通等。

（三）教學科研結合

實踐教學在教學過程中具有不可替代的作用，它能加強理論教學效果，同時，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。受CDIO“構思—設計—實施—運行”的理念的啟發(fā)，在《工程燃燒學》授課過程中，鼓勵學生依托我校已有的科研平臺——準東煤高效利用創(chuàng)新平臺，積極參與科研項目的部分工作。同時，鼓勵學生積極參與課外科技活動，選擇《工程燃燒學》課程中某部分內(nèi)容，例如特定煤種成分的工業(yè)分析、灰熔點測試、煙氣成分分析等，利用平臺已有的實驗設備，自行設計實驗方案，教師協(xié)助指導完成，從而達到使部分學有余力的學生創(chuàng)新思維、動手能力得到培養(yǎng)的目的，從而培養(yǎng)學生的科研興趣。

（四）考核方式改革

為了改變原本的教學評價方式以偏概全的不足，《工程燃燒學》課程最終成績由期末卷面成績（60%）、模擬工程案例（30%）、學生科技活動表現(xiàn)和撰寫小論文（10%）三部分組成，希望能給予學生在《工程燃燒學》課程學習中的表現(xiàn)更為全面的評價。參加實驗室科研和課外科技活動是加分項，課程結束后布置學生撰寫課程總結小論文，比如“生活中的燃燒學問題思考和分析”、“你最感興趣的燃燒學問題分析和討論”、“你認為在選用煤種時應該重點考慮煤的哪些特性”等多個選題，旨在激發(fā)學生的獨立思考能力，為學生的個性發(fā)展及創(chuàng)新精神提供機會。

（五）教師工程能力培養(yǎng)

理論與實踐教學相結合的教學方法的實現(xiàn)，要求教師本身具有一定的工程實踐背景。目前，各大高校招收教師多以是否具有高學歷、高學位作為考量標準，缺乏對教師產(chǎn)業(yè)背景和工程實踐經(jīng)驗的要求。事實上，只有教師本身首先具備良好的工程實踐經(jīng)驗，才能帶領學生真槍真刀的實干，否則一切皆是紙上談兵。因此，在承擔《工程燃燒學》課程教學任務之前，課程負責人帶領各位講師及助教多次赴上海鍋爐廠、上海外三火力發(fā)電廠等地實地考察學習，以加強教師的工程實踐能力。

四、小結

本文在分析總結我國工程教育存在的問題的基礎上，將CDIO教育理念運用于專業(yè)基礎課程《工程燃燒學》的教學過程中，具體體現(xiàn)在授課內(nèi)容準備、授課方法改進、教學科研結合、考核方式改革及教師工程能力培養(yǎng)五個方面，旨在激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生獲取和運用知識分析問題、解決問題，總結實踐經(jīng)驗、團隊協(xié)作、與人溝通的能力，為今后的教學模式和教學方法的進一步改進提供了可行策略和方案。

參考文獻：

[1]朱高峰.高等工程教育研究的戰(zhàn)略意義[J].清華大學教育研究，2009，（2）：2-3.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）：81-83.

[3]吳鳴，熊光晶.以工程能力培養(yǎng)為導向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，（29）：54-58.

基金項目：上海理工大學教師教學發(fā)展研究項目（CFTD16009Y）

作者簡介：王秋麟（1987-），女（漢族），浙江寧海人，博士，講師，研究方向：大氣污染物治理。