基于CDIO教育理念的《工程燃烧学》课程教学改革初探

王秋麟+刘敦禹

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093）

摘要：本文在消化和吸收CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念的基础上，探讨专业基础课程《工程燃烧学》的教学改革方法，激发学生学习兴趣，加强学生专业知识掌握程度，强化知识运用及团队协作和与人沟通的能力，取得了良好的教学效果。

关键词：工程教育；CDIO；工程燃烧学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0095-02

一、我国工程教育存在的问题

1.教学思想观念陈旧。我国大多数工科高校人才培养体系的教育理念与我国产业结构调整不相适应，教学体系缺乏适应现代工程特点的变化，课程内容设置老化、偏重理论教学，缺乏工程系统思维，有待于根据工程特点提出相应的改进方案。

2.教学方法墨守成规。我国高等院校的教学方法基本上是以教师为中心、以课堂讲授为主、以理论考试成绩评价学生的模式，教学过程中缺少实践环节。实践是认识的出发点和归宿，如果没有实践环节，工程教育无法达到预期的目的和效果[1]。由此可见，实践教育在工程教育和整个高等教育中的重要性。

3.教学内容单一守旧。在教学内容上，过分强调理论知识，知识点更新不及时、跟不上产业发展的步伐，缺乏多样性，教学大纲定得过死，限制了教师和学生的创造力。此外，过于强调教材和教师课堂讲授在教学过程的作用，忽视了学生主动学习和主动实践的重要性和必要性。

4.教学评价以偏概全。在评价体系上，我们只注重学生的理论学习和书面考试成绩，缺少对学生综合素质的考核，尤其缺乏产业界对学生在各个培养环节表现的评价。

综上所述，工程教育的根本问题在于产学脱节，实践环节薄弱，导致工程教育相对产业发展滞后。为了解决该根本问题，我们必须深入改革工程教育，提高工程教育质量，以满足产业发展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“构思—设计—实施—运行”，它是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革新模式，它以培养全面发展的工程师为目标，提出了全面、系统、具体的教学大纲，详见表1[2，3]，它的特点是既要确保学生基础知识的学习，又要提升学生的实践技能。

近年来，CDIO教学理念引起了国内教育工作者的广泛关注，该教育方法的实施在我国已取得一些初步成效。我国汕头大学自2005年起引入并实施CDIO工程教育模式，成效显著。清华大学工业工程系教授顾学雍博士在“数据结构”和“数据库技术”两门课中采用CDIO教学方法，指导学生通过基于项目的学习，主动学习，主动实践，取得了良好的学习效果。清华大学领导对此非常重视，指示该系扩大试点，总结经验后向全校推广。

三、《工程燃烧学》课程教学改革探讨

（一）授课内容准备

工程技术迅速发展，要求工程教育的教学内容也要实时更新。根据CDIO大纲的第一层面能力要求“专业基础知识和应用”，我们对《工程燃烧学》课程教学内容做出了适当调整：一方面，我们以实用为导向，有重点地筛选授课知识，选择性地删减了过于深涩难懂的纯理论知识，忽略其中不重要的、烦琐的公式推导过程，重点讲述定性的基本概念和具有实际应用价值的方法和结果，使得学生对燃烧学理论和现有技术有较为全面的认知；另一方面，根据燃烧领域的最新动态及时扩充教材中并未涉及的前沿知识，使我们的授课内容与时代发展接轨；此外，应用多媒体技术，利用大量浅显易懂的插图、对应的实景拍摄图片，来制作动态演示图，将传统的较为抽象、枯燥的理论教学具体化、形象化，使其具有趣味性和启发性，以激发学生学习的兴趣，提高学生对知识的接受程度。

（二）授课方法改进

采用灌输式或者照本宣科式的传统教学方法，是导致《工程燃烧学》这门本身就较为枯燥的课程更为乏味的原因之一。我们在讲授知识点时，采用多种教学方法相结合的方式，以调动学生学习的积极性和主动性：（1）有意识地采用问题驱动式的教学方式，以“提出问题—分析问题—解决问题”的模式，激发学生的学习兴趣，将学生对知识点的接受方式由被动转为主动。（2）尝试采用反转课堂教学模式，即选择两个课时的教学内容，提前录制理论知识讲授视频，分享在互联网上以供学生自学和复习，将课堂时间用于对理论知识的讨论，并进行相关工程实践内容的拓展，提升学生学习的主动性和积极性，培养学生自学、独立思考的能力，加强实践教学。（3）在授课过程中设置多个模拟工程案例，以此让学生真正参与到教学过程中，活跃了课堂气氛，同时培养了学生CDIO大纲中要求的多项能力，例如工程推理和解决问题、系统思维、团队协作和交流沟通等。

（三）教学科研结合

实践教学在教学过程中具有不可替代的作用，它能加强理论教学效果，同时，培养学生的实践能力和创新能力。受CDIO“构思—设计—实施—运行”的理念的启发，在《工程燃烧学》授课过程中，鼓励学生依托我校已有的科研平台——准东煤高效利用创新平台，积极参与科研项目的部分工作。同时，鼓励学生积极参与课外科技活动，选择《工程燃烧学》课程中某部分内容，例如特定煤种成分的工业分析、灰熔点测试、烟气成分分析等，利用平台已有的实验设备，自行设计实验方案，教师协助指导完成，从而达到使部分学有余力的学生创新思维、动手能力得到培养的目的，从而培养学生的科研兴趣。

（四）考核方式改革

为了改变原本的教学评价方式以偏概全的不足，《工程燃烧学》课程最终成绩由期末卷面成绩（60%）、模拟工程案例（30%）、学生科技活动表现和撰写小论文（10%）三部分组成，希望能给予学生在《工程燃烧学》课程学习中的表现更为全面的评价。参加实验室科研和课外科技活动是加分项，课程结束后布置学生撰写课程总结小论文，比如“生活中的燃烧学问题思考和分析”、“你最感兴趣的燃烧学问题分析和讨论”、“你认为在选用煤种时应该重点考虑煤的哪些特性”等多个选题，旨在激发学生的独立思考能力，为学生的个性发展及创新精神提供机会。

（五）教师工程能力培养

理论与实践教学相结合的教学方法的实现，要求教师本身具有一定的工程实践背景。目前，各大高校招收教师多以是否具有高学历、高学位作为考量标准，缺乏对教师产业背景和工程实践经验的要求。事实上，只有教师本身首先具备良好的工程实践经验，才能带领学生真枪真刀的实干，否则一切皆是纸上谈兵。因此，在承担《工程燃烧学》课程教学任务之前，课程负责人带领各位讲师及助教多次赴上海锅炉厂、上海外三火力发电厂等地实地考察学习，以加强教师的工程实践能力。

四、小结

本文在分析总结我国工程教育存在的问题的基础上，将CDIO教育理念运用于专业基础课程《工程燃烧学》的教学过程中，具体体现在授课内容准备、授课方法改进、教学科研结合、考核方式改革及教师工程能力培养五个方面，旨在激发学生的学习兴趣，培养学生获取和运用知识分析问题、解决问题，总结实践经验、团队协作、与人沟通的能力，为今后的教学模式和教学方法的进一步改进提供了可行策略和方案。

參考文献：

[1]朱高峰.高等工程教育研究的战略意义[J].清华大学教育研究，2009，（2）：2-3.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006，（11）：81-83.

[3]吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，（29）：54-58.

基金项目：上海理工大学教师教学发展研究项目（CFTD16009Y）

作者简介：王秋麟（1987-），女（汉族），浙江宁海人，博士，讲师，研究方向：大气污染物治理。