基于CDIO工程教育模式的汽車構造課程改革探索

李洲稷 程廣偉 陳智勇

摘 要 為了改善汽車構造課程在傳統教學模式下存在的問題，通過對CDIO工程教育模式的探索和研究，結合應用型本科院校對人才培養的新思路，構建新的理論和實踐課程體系。通過對培養目標、教學模式、師資建設、考核方式等方面的改革，培養學生獨立解決問題、系統思維和團隊協作、職業素養和工程應用等能力。實踐表明，基于CDIO工程教育模式的課程改革達到教學改革目標，為培養合格的汽車工程師提供了更加有效的方法。

關鍵詞 CDIO工程教育模式；汽車構造；教學方法改革；應用型本科院校

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）10-0097-04

Reform on Teaching of Automobile Construction based on Engi-neering Education Model CDIO//LI Zhouji， CHENG Guangwei， CHEN Zhiyong

Abstract In order to improve the existing problems in traditional tea-

ching course of automobile construction， the new theory and prac-

tice curriculum system is constructed based on the CDIO enginee-ring education mode， combined with the new idea of the talent trai-ning applied application-oriented institutes. Through the reforming on training objectives， education model， teacher team reconstruction and testing method， students ability to solve problems indepen-dently， system thinking and teamwork， professional accomplishment and engineering application are trained. The practice shows that the

education reform has achieved the teaching objectives and it is pro-vided an effective method for training the qualified automobile engi-

neers.

Key words engineering education model CDIO； automobile con-struction； education method reform； application-oriented institutes

1 引言

隨著科學技術和經濟的快速發展，我國不斷推進工業化進程，對勞動力的整體素質要求日益提高，需要更多的具有基礎知識、職業能力和綜合素質，能面向建設、生產、管理、服務等的高級應用型人才。我國一批高等院校正大力發展應用型本科教育改革，以滿足企業與社會對人才的需求。應用型本科院校的定位是注重為行業的發展服務，以服務區域經濟發展為宗旨，將理論教學與實踐教學相結合，并立足于應用研究和行業開發。應用型本科院校的教育模式必須根據地方經濟發展的實際需要，以面向實際應用作為課程建設的指導思想，優化人才的培養模式和學科的專業結構。

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式是一種新型高等教育模式，其核心是將教學與工程實踐緊密結合，以滿足企業對工程人才知識結構和工程能力的需求，解決傳統工科高等院校在人才培養中出現的重理論教學輕實踐的問題，與應用型本科院校的培養目標相一致。按CDIO模式培養的學生，理論聯系實踐能力、學習遷移能力強，具備自主學習和終生學習的習慣，深受企業與社會歡迎[1-2]。

汽車構造是車輛工程專業的專業核心課程，作為一門典型的工程類課程，重點講解汽車發動機與底盤各部件的結構和工作原理及應用。將CDIO教學模式引進汽車構造課程教學方法改革中，有利于提高學生的實踐能力和工程素質，適合洛陽理工學院應用型本科教育改革的發展方向。

2 汽車構造課程傳統教學模式存在的問題

理論教學與實踐教學脫節 受傳統教學模式和實驗教學設備缺乏的影響，汽車構造課程中理論學時仍占大多數，以教師講授為主，學生對汽車實物的認識大多還是來自于書本以及課件上的圖片和視頻，這使得他們在面對實物時感到十分陌生，不能很好地將理論知識與實物相對照。

學生學習主動性差 采用教師講授為主的單一教學模式，降低了學生參與學習的積極性，學習的主動性變差，大多數學生只是機械地接受教師講解的知識；在實踐環節，看多于做，聽多于思，更談不上主動思考和理解，因此，面對實際的問題經常無從下手。

考試方式單一 傳統考試方式以筆試為主，造成學生學習死記硬背現象嚴重，只在乎基本理論而不重視實踐，將理論和實踐分割開來，使得考試成績難以判斷學生對課程整體的掌握情況。這種傳統的考核方式使學生的思維能力僵化，阻礙了學生學習積極性和主動性的激發，限制了學生相互交流能力和團結協作精神的發揮，所培養出的人才難以適應未來社會的發展需要。

3 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由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創立的工程教育模式。CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）：以產品周期的四個環節代表教育和實踐訓練四個環節，學生以主動學習的方式，通過項目實際的情景將理論課程和實踐課程相聯系。

CDIO工程教育模式包括三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準[3]。在能力要求方面，CDIO培養大綱將工科畢業生的能力分為工程基礎知識、個人職業能力、人際團隊能力和工程系統能力，基本涵蓋了學生畢業后在從事和組織工程工作中所需的全部能力。CDIO的主要目標是培養學生掌握基礎工程技術知識并且具有一定的動手操作能力，在新產品的開發過程中引導創新，根據工程師應具備的能力以逐級細化的方式表達出來，注重培養合作溝通等社會能力，擁有解決問題、系統思維、批判創新、計劃等能力，建立良好的職業倫理和職業態度。CDIO教育模式為當代應用型本科院校的工程教育改革提供了系統與全面的指導[4]。

4 規劃調整基于應用型本科院校建設下的汽車構造課程體系

在洛陽理工學院應用型本科學校教育改革建設背景下，根據CDIO工程教育模式規范教學的12條標準，針對傳統培養方式存在的問題，改革汽車構造課程教學模式，以培養具有優良工程能力和現代工程意識的應用型高級工程技術人才為課程改革目標。

汽車構造課程基于CDIO教育模式的改革內容涵蓋了工程教育理念、培養目標、教學模式、實驗實訓條件、教師隊伍見識、學生考核方式、專業評估等。實施CDIO教育模式改革需要從方案設計到具體實施一系列環節的評估，需要學校各個部門和各個教學環節積極配合，也需要與社會和企業密切合作。

5 汽車構造教學改革內容

培養目標 根據CDIO工程教育模式的大綱，學生培養能力目標主要包括四個層面：1）技術知識與推理能力；2）個

人能力、職業能力和態度；3）人際交往能力；4）在企業和社會環境下構思、設計、實施、運行系統的能力。汽車構造課程在四個大層次的19個微觀層次上建立了培養目標矩陣，如表1所示。

項目驅動教學模式 對于汽車構造實驗課程改革，采用主動式項目驅動學習的方法。項目驅動學習法是以完成一個具體的項目為主要線索，學生在課程學習過程中，全面鍛煉知識檢索能力、多學科交叉的掌控能力、團隊協作交流能力，真的能把理論學習的基礎知識應用到實踐中去，同時最大限度培養自主學習、自主管理、自主提出問題和解決問題以及創新的能力。

根據課程的教學內容，在汽車構造實驗課程中安排七個實驗項目，如表2所示。讓學生按照5～7人為一組進行自由組合，選出組長，組長根據項目內容，經過充分的小組討論，給組員安排任務，并負責協調與領導工作；在項目進行過程中，每組按節點進行匯報，最終完成項目報告。教師根據每小組項目的完成情況和項目報告進行評價，了解學生對知識和能力的掌握情況。

根據CDIO改革中課程規劃的基本思想，為達到課程培養能力的目的，項目實施過程主要由以下五個環節組成：

環節1：理論課程教學。此環節以教師講授為主，主要講解汽車發動機與底盤各系統的組成、結構、工作原理和拆裝過程中的注意事項，為學生完成實驗課項目打下理論基礎。

環節2：目標下達與分組。將項目需完成的任務和目標下達給每個小組。

環節3：系統構思。每個小組在組長的帶領下，根據汽車構造理論課程的教學內容，對需要完成的項目的目標是什么、如何進行、資源如何分配等進行討論，分析與確立項目的可行性。

環節4：拆裝實訓。根據環節3的構思，每個小組進行實際的拆裝訓練，教師對在拆裝過程中出現的問題要及時提出，并引導學生找出正確的解決辦法。

環節5：展示與評估，在拆裝過程中和拆裝完成后，教師要對每個小組的工作進行評估，可以通過提問和報告展示等方式進行。

學生在參與項目過程中，能夠將被動學習變為主動學習，根據需要自覺查找資料，從中提煉組織有用的信息，并根據自己所掌握的知識和能力水平，自主設計項目方案，在項目實施過程中自我主導，有效激發學習的主觀能動性，初步培養科技創新素養[5]。

通過項目實施中的這五個環節，能夠保證課程目標能力的實現，表3列出每個環節與實現目標能力矩陣之間的關系。項目驅動教學模式更加強調實踐課程部分基于項目的教學與研討環節（環節3～5），課堂理論教學環節在一定程度上被弱化。同時，學生能將所學專業技術知識應用到項目中去，加深對理論知識的理解，并培養其個人職業技能和職業道德以及團隊合作和交流能力。

教師隊伍改革建設 CDIO改革標準中要求教師具有深厚的專業知識、扎實的業務能力、精湛的職業技能和高尚的職業道德，以及較強的工程素質、探索意識和創新精神，滿足新的教學模式對教師工程能力和教學能力的需求。CDIO教育模式表面上看是對人才培養模式的闡述，更深層次也是對教師所應具有的各項素質的論述[6]。

在CDIO課程改革中，首先要求教師在教學過程中更新教學理念，從以教師為教學中心轉變成為以學生為教學中心，把課堂交給學生，培養學生自主學習的能力和創造性思維，而教師從課程的講授者轉變成學生興趣的激發者、課堂的組織者、學生學習的助力者。因此，教師應采用多種教學手段，如激勵、反饋、質疑和評估，給出全面、系統且獨特的課堂教學教案，來達到教學目的。

其次，改變師資隊伍結構，建設一支“雙師型”教師隊伍——既具有教師素質，又具有工程師資質。工科專業的教師由于長時間在學校教學，大多具有較強的專業水平，但是工程背景較弱，缺少與企業和社會的交流，因此缺乏工程素養和實踐能力，導致培養的人才也存在實踐經驗欠缺、動手能力差的不足。因此，教師需要提升工程知識能力，為學生做好當代工程師的榜樣。洛陽理工學院經常組織教師到相關工廠的生產一線進行參觀學習，邀請企業具有豐富經驗的工程師到學校進行培訓，并與許多企業建立長期的合作關系。加強校企之間的聯系，既能提高教師的工程素質，又能幫助企業解決生產中出現的專業性問題，同時能為學生創造更多參與企業實際項目的機會，互惠互利、共同發展。

考核方式改革 與傳統的按單一試卷成績進行考核的方式相比，基于CDIO工程教育模式的考核方式更加注重對學生學習能力和學習態度的考查。目前，汽車構造課程采用的考核方式是：期末考試成績占30%；課堂表現占10%；平時作業占10%；實驗課項目考核占50%（其中，10%為拆裝過程中動手能力的成績，40%為期中期末項目匯報成績）。實踐證明，這種多層次立體式的考核機制更加合理和公平，激發了學生的學習積極性，使學生擺脫了對知識死記硬背和紙上談兵的缺點，達到培養目標能力的要求，同時能夠保證理論課程和實驗課程正常有序進行，獲得學生的廣泛認可。

6 結語

CDIO工程教育模式密切聯系企業和社會，倡導“一體化”大工程理念，對洛陽理工學院應用型本科院校建設提出具體的思路，起到良好的啟示作用，指導了汽車構造等課程的教學方法改革，取得一定的成果。但是在課程改革過程中仍需要注意一些關鍵問題。

1）課程培養目標能力的確定一定要結合企業和社會的實際需求。CDIO工程教育改革大綱提出培養高級工程技術人才需要培養四個層次的能力，但是在面對各個不同專業和學科時，必須要根據學科的特點，特別要結合企業和社會所需人才應具備的能力要求，還要考慮學校的實際情況，合理規劃培養能力目標矩陣，才能培養出適應市場需求且帶有學校發展特色的真正的創新型工程技術人才。

2）項目的安排一定要合理。主動式項目驅動學習能否取得成效的關鍵是項目的可行性評價。要根據課程教學內容和教學目的合理安排項目，正確把握每個項目的深度和廣度；要考慮學生之間知識水平和個體能力的差異，因人而異，設計不同層次、不同角度的項目，保證項目順利開展。

3）關鍵點是教師的角色轉變。CDIO工程教學模式為培養學生的能力，堅持以項目為主線、學生為主體，教師只起到一定引導作用，因此，教師角色在教學中發生很大變化。首先在觀念上，教師要認識到自己不再是教學過程中單一的授課者，同時是項目的需求者、設計者、管理者和評估者；其次，教師在教學方法上要認識到知識不能靠灌輸，要是讓學生成為教學過程中的主人，激發學習興趣，培養學習能力，使學生能在項目實踐過程中構建專業知識體系，并將其應用到實踐中去。

CDIO工程教學模式改革為現代工科課程改革指明了道路，在汽車構造課程教學改革中，洛陽理工學院努力使教學內容與培養能力目標相切合，知識講授與能力培養相兼顧，將理論教學融入實踐過程，為社會和企業培養出更多的合格工程師。

參考文獻

[1]胡文龍.基于CDIO 的工科探究式教學改革研究[J].高等工程教育研究，2014（1）：163-168.

[2]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO：清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[3]Crawley E F， Malmqvist J， etc. Rethinking enginee-

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[5]姜大志.CDIO工程教育模式下的主動式項目驅動學習：以“Java程序設計”課程為例[J].汕頭大學學報：人文社會科學版，2012，28（4）：79-82.

[6]陳冬松，孫陽春.CDIO工程教育模式下的工科院校人才培養途徑[J].現代教育管理，2011（11）：34-37.