基于CDIO的车辆工程专业毕业设计探索与实践

魏若男

（西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054）

1 CDIO概念及毕业设计现状

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），是由麻省理工学院最早提出的“工程整合教育”。它是以产品研发和运行为载体，让学生主动通过实践将课程知识有机联系起来的教育体系。CDIO对于我国高校理工科专业转变传统教育教学模式，推动工程教育改革和实现卓越工程师计划提供了宝贵的实践经验。车辆工程专业泛涉多个理工学科，旨在培养与汽车工程有关的高级工程技术人才，毕业设计是本科专业教育中最后的教学环节，也是综合性最强、最为重要的实践环节。毕业设计需要将以前学过的专业理论知识和题目要求的设计对象有机的联系起来，是大学四年学习成果的综合体现，但仅在毕业设计时才抓毕业设计质量的效果甚微。

车辆工程专业学生在毕业设计过程中出现的问题形式多样，可归纳为下述三个方面。因此，在理工科专业学生的培养过程中，将CDIO模式应用到大学四年的教学和实践环节中去，进行统筹规划并建立理论和实践教学与毕业设计的关联，对提高毕业设计质量，培养创新型工程技术人才有重要意义。

（1）学生方面的原因。学生在做毕业设计中最大的通病是缺乏对设计题目的独立思考，习惯于模仿和照搬，思路不够开阔，遇到问题习惯回避或期待老师直接给出答案，综合运用知识解决问题的能力不够。其它方面的问题则主要体现在理论基础和实践训练上，例如设计计算、制图方法和规则等基础知识不扎实，文献检索、计算机通用软件应用等方面训练有欠缺等。

（2）教师方面的原因。教师在毕业设计中，从题目确定、设计指导直到成绩评定，每个环节都需要付出大量的时间和精力，但是如今高校教师除了肩负多门课程繁重教学任务的同时，还面临着竞赛、科研等任务的巨大压力，很难保证有足够的时间和精力来指导每一个学生的毕业设计。另一方面，近年入校的新教师大多是毕业后直接进入大学任教，自身缺乏工程经历和实践经验，导致毕业设计题目和工程实践脱节，缺乏创新性。

（3）时间安排的原因。毕业设计都安排在第八学期，这个学期很多学生都面临找工作、考研、考公务员等实际问题，找到工作的学生还会因用人单位的要求离校实习，使得毕业设计时间严重缩水，影响设计效果。

2 基于CDIO的车辆工程专业毕业设计

车辆工程专业的毕业设计存在综合性强，涉及知识和学科广泛，时间有限等特点，设计过程中对学生的综合素质要求较高。如果在本科教育前期阶段中不注重学生对理论学习的认知能力、对拓展知识的应用能力和实践动手能力的培养，学生很难在短期内很好地完成毕业设计任务。因此，不应将毕业设计环节割裂出来单独进行加强，而应将CDIO理念中的构思、设计、实现和运作四个主旨贯穿到大学四年与毕业设计相关的培养体系中，系统、递进、多元的提高毕业设计质量。

（1）设计题目注重合理性和创新性。毕业设计的题目决定了学生的设计方向和内容，这要求指导教师应综合学生专业特点和自身特长好好构思设计题目。合理选择设计题目可以使学生在设计计算、CAD制图、编程、控制和专业软件应用等多方面都得到训练和学习。在题目的选择上可以采用双向选择，一方面让学生根据自己兴趣和特长选取感兴趣的题目，另一方面教师也可根据学生的就业方向、考研方向和能力特长为学生制定合适的题目。对于刚入校缺乏实际工程经验的新教师，很难一下就确定出合适全面的设计题目，可以先通过各种方式提高教师的工程实践能力和素质，比如跟随老教师参加车辆工程专业的金工实习、拆装实验、生产实习等各种实践教学环节去学习，通过校企合作项目深入企业去学习，或者以学位培养和博士后流动等形式拓宽对具体工程项目的认识等等。在头几年指导毕业设计时，题目不可过多，可以从一至两个学生开始指导，在指导学生的同时，自己也学习如何把握设计的工作量和设计训练的全面性。除此之外，毕业设计题目也应注意创新性，教师每年可以提供一至两个创新性设计题目供学生选取，题目内容可以与自己的研究课题紧密联系，如果题目涉及内容和范围过大过深，可以有计划的拆分成阶段性的小题目，这样一方面可以发挥学生的积极性，一方面可以通过毕业设计推进自己的研究课题。

（2）教学内容注重系统化和应用性。学生在做毕业设计中通常会出现缺乏对设计题目的独立思考，习惯于模仿和照搬，理论知识和实际应用脱节等现象，这需要教师对授课过程进行设计，以系统思维能力和综合集成创新能力为核心，激发授课的创造性、综合性和实践性，引导学生主动学习和积极参与的主观能动性，由传统知识本位的教学质量观转变为能力本位的教学质量观。在授课时，特别是每门课第一次上课时，要给学生介绍清楚本课程与先行课和后续课程的关系，让学生对整个教学内容有系统性认识。同时最好举例说明重要知识点的应用范围和应用方法，使学生建立起知识点和应用的联系，能够举一反三，学以致用。例如在专业课的教授过程中，可以有意识主动要求学生就本课程和前期课程中相关的知识点关联起来写小论文或大作业，一方面锻炼了学生查阅资料的能力，一方面让学生提早明确论文的书写规范。同时让学生了解知识点在不同课程中的关联，加深了学生对其的理解和应用，甚至可以采取以项目为中心的学习模式，将老师的科研学术成果融入课堂教学，引导学生主动了解课程内容，明白其如何应用，理论结合实践，为今后毕业设计打下基础。

（3）实践活动注重多元化和参与性。学生在毕业设计中，经常需要完成查阅资料、计算机辅助设计、编写程序、设计控制电路等工作，而这些能力不是一蹴而就的，需要在平时的实践环节逐渐培养和建立起来。因此，开展多元化的实践活动，加强学生的参与性，对培养学生多方面的实践技能有着积极的意义。车辆工程专业学生在四年的本科学习过程中会经历许多教学实践环节。如专业课实验、课程设计、生产实习、毕业实习等，其目的是加深学生对理论教学内容的解理，训练学生熟练操作专业实验设备和仪器，掌握各类性能参数的测量方法以及相关实验数据的处理方法，强化学生系统思维方法和综合集成能力。除此之外，还有很多课外实践机会，这些实践机会通常会以比赛的形式，如大学生挑战杯、机械创新大赛、节能车大赛等，或科研项目的形式供学生选择参与，学生可以自主选题自行完成，也可以在导师指导下选题及完成，或直接参加导师承担的科研项目，目的是培养学生的系统构建调控能力、实践创新思维以及团队协作精神。为培养学生的实践动手能力，学院专门开放了创新实验室和节能车实验室等实践场所，在上述诸多的课内和课外的实践活动中，学生们一开始都会面临一系列的问题需要解决，但是经过从查阅资料到解决问题，直至最终制作出参赛作品或完成项目课题的全过程锻炼，学生无形中就会形成由发现问题到解决问题的思维模式，同时还会掌握一系列解决问题的方法和手段，而这正是毕业设计中必不可少的能力。

3 考核管理须规范化和灵活性相结合

在毕业设计过程中，选题、开题、中期检查和正式答辩等环节都要规范化，以制度的形式确定相应细则并进行定期监控，保证毕业设计顺利开展。毕业设计题目应一人一题，若多人分工，必须明确每名学生应独立完成的任务，并在毕业设计题目上加以区别。毕业设计过程中若需要变更题目，应在中期检查前填写相应表格提出修改。开题报告、毕业实习报告、论文和图纸都应按照模版和相关规定规范书写。毕业设计的答辩考核应公平合理，排除人为因素的影响，根据题目的难易程度、创新性和完成程度综合给出客观公正的评价。毕业设计管理过程还应注意灵活性，例如学生在第七学期后半部分相对而言时间较为灵活，可以提前开始进行毕业设计，查阅资料，撰写开题报告，缓解第八学期时间和精力投入不足的状况。还可以同企业合作共同指导学生的毕业设计，由企业提供课题和实习场所，由指导老师进行理论指导。

毕业设计涉及环节众多，对其的探索和实践往往见效周期也较长，在将CDIO理念应用到车辆工程专业毕业设计改革后，许多成效正在逐渐显现，这对提高毕业设计质量，增强学生的综合素质，培养卓越工程师，以及促进科研，提升学校综合实力都有积极影响。