基于CDIO理念的自動變速器結構與原理課程改革

【摘要】本文針對自動變速器結構與原理課程教學存在的問題，分析CDIO在自動變速器結構與原理課程改革中的適用性，提出CDIO模式下自動變速器結構與原理課程工程教育改革思路，并從教學過程、軟硬件建設、教學方法手段、考核方式等方面進行探索。

【關鍵詞】自動變速器 CDIO工程教育 項目教學 課程改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450--9889（2017）11C-0152-02

隨著自動變速器在汽車中的裝備率逐年提升，自動變速器已成為汽車動力系統僅次于發動機的核心部件，地位非常突出。但是，目前學校自動變速器課程教學存在不少的問題：一是對于學生而言，擋位變換、油路控制是難點與重點，對學生的空間思維能力與抽象能力要求非常高。二是針對上述難點傳統的教學方法、手段與教學組織無法有效提升學生的理解能力，因而教師的要求只停留在理解與正確表述上，工程應用能力培養無法開展。三是自動變速器在三四線城市主要以換總成為主，維修幾乎沒有，從而導致市場催化效應差，無論是師資建設還是學生的市場導向的迫切性不高，學生重視程度不夠。源于麻省理工學院與瑞典皇家學院的CDIO工程教育模式是近年來高校特別是應用型本科工程院校研究與實踐的熱點，成效豐碩，極大地推進了我國工程認證的實施，形成了一種范式。本文結合CDIO工程教育模式對自動變速器結構與原理課程進行改革實踐與研究。

一、GDIO在自動變速器結構與原理課程改革中的適用性

（一）CDIO工程教育模式。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）4個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”（Project basededucation and learning）的集中概括和抽象表達。它以產品從研發到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，體現系統的全程性。CDIO的理念下的教學大綱與12條標準，操作性強，突出工程應用與實踐，符合工程產業人才的培養需求。

（二）CDIO模式在自動變速器結構與原理課程中的可行性分析。清華大學顧學雍教授在《聯結理論與實踐的CDIO》一文中指出，“工程教育是一個服務性的科技產業，CDIO不是一個恒久不變的固定模式，而是一個開放的系統”。CDIO課程大綱為工程教育提供了一個普遍適用的人才培養目標基準。與此相應，工程教育是通過提供一個知識積累與探索的情境，讓工程人員在掌握抽象知識與探索與具象產品（服務）之間的關聯并加以運用，從而提升工程能力。

自動變速器從研究、設計、制造、營銷、售后及報廢等產品生命周期都需要提供實質性的服務，特別是售后方面。例如，在自動變速器換擋沖擊這一故障案例而言，汽車維修工程師面對這一“維修服務產品”時，可按照構思、設計、執行與運用四步進行推進解決之。在這項目案例中，構思（C）是指自動變速器換擋原理與引起換擋沖擊的原因分析；設計（D）是指依據故障原因出現概率高低及執行難易難度進行序化從而建立科學合理的診斷流程圖；執行（I）是利用相關工具與設備依據設計（D）所制定的流程圖實施操作；運作（O）是實施過程中的再修正再提升，進行深入的總結。由此可見，CDIO不僅適合于機械、電子、化工、電氣方面，同樣適合于提供實質性服務的產品。與此同時，我們也看到國家層面已經由原來的只在上述四個專業方向進行改革，推廣到交通運輸、汽車、環境工程及相關服務類專業上，并提出在我國實施工程教育認證制度建議，實現與國際接軌。由此可見，CDIO是完全適合于汽車服務工程專業、適應本課程改革的，關鍵是在工程教育中是否能按CDIO的12條準備去執行，是否構建了_一體化課程體系及支撐平臺。

（三）CDIO模式下自動變速器結構與原理課程工程教育改革思路。圖1是CDIO理念下的課程項目化教學改革思路圖，此圖充分體現了CDIO“構思一設計一實現一動作”教育理念，是筆者多年改革實踐的結果。所建構的以項目為載體的三階段遞進式課程學習體系重能力、強實踐，其核心是工學結合，是對學生方法能力、專業能力及社會能力的全方位的培養。

二、改革實施

（一）教學過程。第一階段由自動變速器維護、液力變矩器進程分析、檔位分析與油路分析四個項目所構成，主要是通過教師言傳身教的方式通過“四步教學法”來推進教學，以自動變速器維護項目為例，首先通過圖片與視頻認識自動變速器的結構作用與維護保養要求；其次通過多媒體講授進行師生互動掌握相應知識點，認識解決問題的步驟與要點；再次觀察教師操作演示，進行動作模仿；最后一步進行項目實踐練習，并總結提高。即通過觀看視頻→學習提升→模仿練習→實踐總結“四步教學法”來完成上述項目。特別是檔位傳動分析項目我們安排了一天時間在實驗室通過小組考核，組員獨立完成分項目的方式進行。具體是以五人一組先拆下自動變速器認識部件，仔細觀察部件的連接與約束關系，組員合作畫出傳遞路線，并分析其工作原理，最后每個組員陳述一個檔位的工作原理，如此安排既培養了團隊意識又避免了濫竽充數，最后通過小組討論撰寫成實驗報告。第二階段以案例項目為導向以實驗室硬件為平臺以小組為單位進行模擬排除故障，訓練學習的應用能力。第三階段則讓學生從社會實踐平臺中找一個完整的項目來研究，從接車、咨詢、費用與維修時間預算、維修資料查找、診斷維修、交車等全過程都由學生協作完成，并要求提交全程實施報告，以此來提高學生的學習力、執行力及適應力。

（二）教學方法與手段。圖1所示與教學過程所述，我們做到了將CDIO工程教育理念引入本課程的教學規劃和執行過程中，提升課程之間的關聯性，充分體現其以“做中學”和以“項目案例”為載體組織整個的教學過程，以項目驅動來安排教學內容和方法的教學思想，加強情景教學和互動教學的機制，調動學生的主動性與參與性，通過課程講授、小組學習、問題討論與工程實踐構建立體式的教學方法，如圖2所示。并通過“學習途徑一任務評價一實驗設計”三個大環節加諸多小環節來實施項目化教學，讓學生自己提出問題、分析問題和解決問題，潛移默化中理解和應用課程所涉及知識點，培養學生創新意識、應用能力以及自主學習的習慣。

（三）軟硬件建設。推進CDIO工程教育項目改革必然對授課教師提出更高的要求。為了實施上述項目教學，教師既是策劃者，又是實施者與引導者，教師應具有廣闊的視野，先進的教育思念，較強的宏觀把控能力及非常扎實的專業實踐能力。因此，建設“一專多長”的“雙師型”的師資人才隊伍是推進工程教育改革的關鍵所在。各高校可以采用“走出去，請進來”的方式推進“雙師型”教師隊伍建設，即通過對外引進教師和聘用企業兼職導師，加強內部培訓，鼓勵教師到對口企業進行換崗實踐體驗提升專業能力及社會認知能力，從而整體提升師資隊伍各項業務水平。學校除鼓勵專任教師考取職業資格證書、到企業兼職鍛煉外，還應在培訓開發、薪酬福利、績效考核、職稱晉升等制度上向“雙師型”教師傾斜，使專任教師愿意走出校門，了解行業和企業環境對專業的要求，增強教師的專業意識和創新能力。

推行CDIO工程教育項目離不開硬件建設，通過地方與中央共建及學校自籌等方式我們建立科學合理的硬件實踐平臺，成立車輛工程實訓中心，占地3000平方米，硬件設備價值1200萬元，從而為改革提供了硬件保障。

（四）考核方式。考核方式的改革是推進CDIO工程教育項目改革的原動力，因此推行形成性考核方式改革勢在必行。具體的比例分配是形成性考評占30%，學生自評和小組互評各占20%，教師評價占30%。形成性考由學生在三個教學階段綜合表現來測評，每個階段占10分；學生自評即本人對自己本課程的學習進行綜合評價；小組互評即小組成員對其他各成員在小組課程項目教學環節中所做貢獻進行評價；教師評價從初步方案匯報交流（30%）、方案研討與總結（30%）、課程表現（20%）和出勤（20%）等四個方面進行綜合評價。成績評定分為優秀、良好、中等、及格和不及格五個等級。如此，課程的考核充分體現了在CDIO理念下的開放性、團隊協作性，考核更關注于過程管理與評價。

通過上述四個環節的綜合推進基于CDIO的自動變速器結構與原理課程改革研究，較好執行了圖1的改革思路，并以師資與硬件為保障，以立體式教學方法與手段為推手全面系統地進行改革。改革實踐研究表明，CDIO工程教育模式是培養大學生創新精神與實踐能力、提升學生工程能力的有效途徑之一。

【參考文獻】

[1]高雪梅，等.CDIO方法與我國高等工程教育改革[J].江蘇高教.2008（5）

【基金項目】2014年度廣西高等教育教學改革工程重點項目“汽車服務工程應用型本科專業CDIO人才培養模式的創新與實踐”

【作者簡介】覃維獻（1978一），男，廣西桂林人，桂林航天工業學院汽車工程與交通工程學院副教授，碩士，研究方向：汽車服務工程，工程教育與課程建設。

（責編 盧雯）