基于CDIO理念的“汽車電器設備”課程一體化 教學模式創新探索

張瑞斌

摘 要：傳統的“汽車電器設備”課程教學方法無法滿足現代汽車維修的要求。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。本文把CDIO理念融入到“汽車電器設備”課程中，結合一體化教學模式，對該課程教學過程及評價方法進行了優化創新設計。通過構思-設計-實現-運行的教學模式，使教學過程跟接近工作崗位，有效提升了教學效果，提高了學生理論、技能水平和考核效果。

關鍵詞：CDIO;汽車電器設備;一體化教學;創新

1 引言

公安部統計數據顯示，截至2018年底全國汽車保有量達2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%，我國已進入“汽車社會”。為充分保障消費者安全、舒適地用車，急需大量具備汽車故障診斷、分析、維修的汽車后市場服務人員。隨著汽車電子電器設備所占整車成本等因素的不斷增大，汽車電氣系統的復雜性和學習要求更是不斷地提高。現階段培養汽車診斷工程師的任務主要由高職院校汽修專業承擔。

2 “汽車電器設備”課程改革的背景

2.1 課程的特點及目前教學存在的問題

“汽車電氣設備”課程屬于高職院校汽車檢測與維修專業核心課程，具有教學內容覆蓋面寬、理論與實踐結合型強及對學生基礎知識要求較高等特點[1]。

大部分院校課程教授一般都以老師為主體，雖然也注重理論與實踐相結合，但普遍以“老師講理論-學生聽”“老師演示實踐操作-學生跟著動手操作“的模式進行，理論知識講授與實踐操作是分開進行的[2][3][4]。在此教學模式下，由于汽車電氣原理等知識固有的抽象性特點，學生在學習理論知識時理解困難，學習效果差;在動手實踐時，又因為理論知識掌握不深，實踐過程只知其然，不知其所以然，實踐效果也不理想。長此以往，學生不能形成獨立思考的能力和創新能力，無法獲得學習成就感，學習態度消極，所以實現培養兼具理論和技能的復合型人才的目標更是無從談起[5]。

2.2 CDIO理念概述

CDIO工教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織[5]

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準。它的愿景為學生提供一種強調工程基礎的、建立在真實世界的產品和系統的構思-設計-實現-運行（CDIO）過程的背景環境基礎上的工程教育。它的大綱首次將工程師必須具備的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來（3級、70條、400多款），使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統性。它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學生和教師都具有重要指導意義。CDIO體現了系統性、科學性和先進性的統一，代表了當代工程教育的發展趨勢[6]。

3 基于CDIO 理念的一體化教學內容設計優化

隨著汽車技術的發展，現代汽車維修與傳統維修有著本質的差別，從理念上來說，現代汽車維修更注重日常維護[7]，降低汽車出現故障的幾率，特別是降低核心總成出現故障的幾率。從維修方式上來看，現代汽車維修已由技術代替了手藝，以診斷分析代替了經驗，由換件代替了零件修理。在此背景下，汽修專業就需要培養能夠運用診斷工具、快速定位故障位置并以最小的成本進行維修的技能人才。汽修專業所設置的課程教學目標也應與之相適應。

為實現此目標，各院校也試驗實施了多種方式，比較有效果的如工學結合[8]和理實一體化等。鑒于目前的實際情況，理實一體化教學方式更容易實現，且能充分將理論與實踐結合，變講邊練，更容易把CDIO理念融入到教學過程中。

通過與汽車維修專業技術人員、汽車行業企業專家共同探討，以培養學生具有汽車維修工崗位綜合能力為目標，結合《國家職業標準》考核要求， 重新梳理了汽車檢測與維修技術專業的教學體系， 突出理論與實踐教學一體化建設[7]。“汽車電器設備”課程按照其對應崗位工作過程可分為以下幾個模塊[4][9][10]，如圖1所示：

各模塊以實現汽車各部分功能為依據劃分（亦可采用其他劃分依據，如安裝位置等），每個模塊都可以獨立實施教學。在此模塊基礎上，將教學內容、教學過程以項目形式進行。每個模塊、項目成為一個相互獨立的教學過程，實施教學時融入CDIO理念，即按照“構思-設計-實現-運行”的模式展開[11][12]。

4 基于CDIO 理念的一體化教學模式設計

4.1 教學目標

以“起動系統”模塊為例，通過此模塊教學，主要達成表1所列目標。

以上目標是按照“是什么-為什么-怎么辦”逐層遞進的，由淺入深、有具體到抽象，符合學生一般認知規律。在教學實施過程中，可將起動系統模塊分為兩個小模塊，即“功能結構原理認知”模塊和“故障診斷”模塊，讓學生實現“系統-零部件-系統故障診斷”學習過程。

4.2 教學過程實施

一體化教學不同于傳統老師講學生聽的方式，課堂實施過程以學生為主體，課堂設計也需要以學生活動為中心進行，老師起主導作用，主要起輔助組織、協調及保障安全等作用。課前需要將學生按照模塊內容情況分為3-6人小組。

4.2.1 功能結構認知模塊教學實施

（1）構思環節（理論）。由教師根據實際提出與起動系統相關的故障案例，接著利用多媒體教學等方式對本模塊內基礎理論知識進行講解，引導學生功能、結構、原理、常見故障現象等方面逐步認識起動系統。

（2）設計環節（理論+實踐）。學生按照分組在實訓車輛或者實訓臺架上進行起動系統結構認知、拆裝、接線等實踐內容。此過程中，教師需要準備車輛維修手冊或操作指導書，實施前向學生發布操作內容、大致步驟并強調安全注意事項;學生則需要認真分析操作內容，仔細查找閱讀維修手冊（指導書）及安全注意事項并明確分工，后經小組討論后寫出實施方案，待教師查閱可行后進行操作。

（3）實現環節（實踐）。學生進行起動系統各零部件的拆裝操作，操作過程中教師要全程跟蹤并隨時進行指導，要注意培養學生的安全意識、“5S意識”等職業素養。小組中需要有一名學生擔任組長，起到協調作用，保證團隊成員人人參與各司其職。學生操作過程中需要將實物與所學理論進行對照，用理論知識來指導實踐操作、用實踐來理解并加深理論知識。實操過程中除了關注各個零部件之外還需要重點關注線束連接情況。

（4）運行環節（實踐+反思）。操作完成后，學生根據前面的理論知識結合實踐過程，充分理解起動系統的原理及運行過程，并根據以往基礎知識，嘗試設計出實踐車（實訓臺）所在的起動系統的電路原理圖。

完成以上四個環節之后，學生對起動系統整體控制原理、工作過程、線路連接情況及各零部件結構原理都有了較深入的理解，而且經過理實結合過程之后，學生對知識的掌握也更加牢固。

4.2.2 故障診斷模塊教學實施

（1）構思環節（理論）。由教師展示起動系統常見的故障案例，并引導學生總結出起動系統常見的故障現象。根據“功能結構認知模塊”所學初步總結出典型的故障機理、診斷方法、維修方法。

（2）設計環節（理論+實踐）。教師分別為每個組分配一個起動系統故障案例任務工單，并提供相應資料（維修手冊、電氣原理圖等）。學生接受任務，組織小組討論，分析故障案例，查閱相關資料，初步確定故障位置、測量點，最后設計出故障診斷思路。此過程相當于是對實際測量過程的一個推演，需要以前述所學的理論知識為基礎，設計的診斷思路要清晰簡潔，邏輯性強，去除冗余過程。

（3）實現環節（實踐）。學生進行故障診斷及排除。根據上一步確定的故障位置及測量點，運用診斷儀、萬用表等進行數據流、執行元件診斷、電壓、電流、電阻等測量，可按表2進行。

學生根據測試結果于標準值的對比結果進行故障點排除，最終確定實際故障位置。此過程需要充分調動學生團隊協作精神，組內學生相互配合可大大提升效率，培養學生的工程推理和解決問題能力。找出故障后根據相關資料進行排除即可。

（4）運行環節（實踐+反思）。故障排除后，由教師組織各組進行維修思路、故障診斷交流，分享討論各組經驗，形成完整的診斷報告和任務工單，并進行組內、組間互評。然后教師進行總結點評，舉一反三，部分模塊還需要進行擴展。最后根據各組情況進行課程效果評價。

4.3 教學評價

按照CDIO理念，對教學效果的評價不僅限于對學生學習結果的考核，更應該強調過程考核、職業素養、自主學習研究等方面。本課程評價分為理論知識（40%）、實踐技能（40%）、職業素養（20%）三部分。每個模塊結束后課形成一個評價結果，課程結束后還需要安排一次綜合項目練習評價。各部分評價結果分別由平時表現（出勤、作業等）、理論知識測試、實踐表現（分析、解決問題能力，組內、組間互評，任務工單、診斷報告等）構成。

5 結語

本文對基于CDIO理念的“汽車電器設備”課程進行一體化教學設計探索，課程內容模塊通過“構思-設計-實現-運行”過程進行一體化教學，在理論學習與實踐練習過程中夯實了學生理論知識，提高了學生實踐技能，培養了學生良好的職業素養和團隊協作精神，突出了教學過程中學生的主體地位。進行了考核方式創新，加強過程考核和職業能力考核，使教學評價更加公正有效。

參考文獻：

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