基于CDIO工程教育模式的汽车构造课程改革探索

李洲稷 程广伟 陈智勇

摘 要 为了改善汽车构造课程在传统教学模式下存在的问题，通过对CDIO工程教育模式的探索和研究，结合应用型本科院校对人才培养的新思路，构建新的理论和实践课程体系。通过对培养目标、教学模式、师资建设、考核方式等方面的改革，培养学生独立解决问题、系统思维和团队协作、职业素养和工程应用等能力。实践表明，基于CDIO工程教育模式的课程改革达到教学改革目标，为培养合格的汽车工程师提供了更加有效的方法。

关键词 CDIO工程教育模式；汽车构造；教学方法改革；应用型本科院校

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：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

隨着科学技术和经济的快速发展，我国不断推进工业化进程，对劳动力的整体素质要求日益提高，需要更多的具有基础知识、职业能力和综合素质，能面向建设、生产、管理、服务等的高级应用型人才。我国一批高等院校正大力发展应用型本科教育改革，以满足企业与社会对人才的需求。应用型本科院校的定位是注重为行业的发展服务，以服务区域经济发展为宗旨，将理论教学与实践教学相结合，并立足于应用研究和行业开发。应用型本科院校的教育模式必须根据地方经济发展的实际需要，以面向实际应用作为课程建设的指导思想，优化人才的培养模式和学科的专业结构。

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式是一种新型高等教育模式，其核心是将教学与工程实践紧密结合，以满足企业对工程人才知识结构和工程能力的需求，解决传统工科高等院校在人才培养中出现的重理论教学轻实践的问题，与应用型本科院校的培养目标相一致。按CDIO模式培养的学生，理论联系实践能力、学习迁移能力强，具备自主学习和终生学习的习惯，深受企业与社会欢迎[1-2]。

汽车构造是车辆工程专业的专业核心课程，作为一门典型的工程类课程，重点讲解汽车发动机与底盘各部件的结构和工作原理及应用。将CDIO教学模式引进汽车构造课程教学方法改革中，有利于提高学生的实践能力和工程素质，适合洛阳理工学院应用型本科教育改革的发展方向。

2 汽车构造课程传统教学模式存在的问题

理论教学与实践教学脱节 受传统教学模式和实验教学设备缺乏的影响，汽车构造课程中理论学时仍占大多数，以教师讲授为主，学生对汽车实物的认识大多还是来自于书本以及课件上的图片和视频，这使得他们在面对实物时感到十分陌生，不能很好地将理论知识与实物相对照。

学生学习主动性差 采用教师讲授为主的单一教学模式，降低了学生参与学习的积极性，学习的主动性变差，大多数学生只是机械地接受教师讲解的知识；在实践环节，看多于做，听多于思，更谈不上主动思考和理解，因此，面对实际的问题经常无从下手。

考试方式单一 传统考试方式以笔试为主，造成学生学习死记硬背现象严重，只在乎基本理论而不重视实践，将理论和实践分割开来，使得考试成绩难以判断学生对课程整体的掌握情况。这种传统的考核方式使学生的思维能力僵化，阻碍了学生学习积极性和主动性的激发，限制了学生相互交流能力和团结协作精神的发挥，所培养出的人才难以适应未来社会的发展需要。

3 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队创立的工程教育模式。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）：以产品周期的四个环节代表教育和实践训练四个环节，学生以主动学习的方式，通过项目实际的情景将理论课程和实践课程相联系。

CDIO工程教育模式包括三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准[3]。在能力要求方面，CDIO培养大纲将工科毕业生的能力分为工程基础知识、个人职业能力、人际团队能力和工程系统能力，基本涵盖了学生毕业后在从事和组织工程工作中所需的全部能力。CDIO的主要目标是培养学生掌握基础工程技术知识并且具有一定的动手操作能力，在新产品的开发过程中引导创新，根据工程师应具备的能力以逐级细化的方式表达出来，注重培养合作沟通等社会能力，拥有解决问题、系统思维、批判创新、计划等能力，建立良好的职业伦理和职业态度。CDIO教育模式为当代应用型本科院校的工程教育改革提供了系统与全面的指导[4]。

4 规划调整基于应用型本科院校建设下的汽车构造课程体系

在洛阳理工学院应用型本科学校教育改革建设背景下，根据CDIO工程教育模式规范教学的12条标准，针对传统培养方式存在的问题，改革汽车构造课程教学模式，以培养具有优良工程能力和现代工程意识的应用型高级工程技术人才为课程改革目标。

汽车构造课程基于CDIO教育模式的改革内容涵盖了工程教育理念、培养目标、教学模式、实验实训条件、教师队伍见识、学生考核方式、专业评估等。实施CDIO教育模式改革需要从方案设计到具体实施一系列环节的评估，需要学校各个部门和各个教学环节积极配合，也需要与社会和企业密切合作。

5 汽车构造教学改革内容

培养目标 根据CDIO工程教育模式的大纲，学生培养能力目标主要包括四个层面：1）技术知识与推理能力；2）個

人能力、职业能力和态度；3）人际交往能力；4）在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统的能力。汽车构造课程在四个大层次的19个微观层次上建立了培养目标矩阵，如表1所示。

项目驱动教学模式 对于汽车构造实验课程改革，采用主动式项目驱动学习的方法。项目驱动学习法是以完成一个具体的项目为主要线索，学生在课程学习过程中，全面锻炼知识检索能力、多学科交叉的掌控能力、团队协作交流能力，真的能把理论学习的基础知识应用到实践中去，同时最大限度培养自主学习、自主管理、自主提出问题和解决问题以及创新的能力。

根据课程的教学内容，在汽车构造实验课程中安排七个实验项目，如表2所示。让学生按照5～7人为一组进行自由组合，选出组长，组长根据项目内容，经过充分的小组讨论，给组员安排任务，并负责协调与领导工作；在项目进行过程中，每组按节点进行汇报，最终完成项目报告。教师根据每小组项目的完成情况和项目报告进行评价，了解学生对知识和能力的掌握情况。

根据CDIO改革中课程规划的基本思想，为达到课程培养能力的目的，项目实施过程主要由以下五个环节组成：

环节1：理论课程教学。此环节以教师讲授为主，主要讲解汽车发动机与底盘各系统的组成、结构、工作原理和拆装过程中的注意事项，为学生完成实验课项目打下理论基础。

环节2：目标下达与分组。将项目需完成的任务和目标下达给每个小组。

环节3：系统构思。每个小组在组长的带领下，根据汽车构造理论课程的教学内容，对需要完成的项目的目标是什么、如何进行、资源如何分配等进行讨论，分析与确立项目的可行性。

环节4：拆装实训。根据环节3的构思，每个小组进行实际的拆装训练，教师对在拆装过程中出现的问题要及时提出，并引导学生找出正确的解决办法。

环节5：展示与评估，在拆装过程中和拆装完成后，教师要对每个小组的工作进行评估，可以通过提问和报告展示等方式进行。

学生在参与项目过程中，能够将被动学习变为主动学习，根据需要自觉查找资料，从中提炼组织有用的信息，并根据自己所掌握的知识和能力水平，自主设计项目方案，在项目实施过程中自我主导，有效激发学习的主观能动性，初步培养科技创新素养[5]。

通过项目实施中的这五个环节，能够保证课程目标能力的实现，表3列出每个环节与实现目标能力矩阵之间的关系。项目驱动教学模式更加强调实践课程部分基于项目的教学与研讨环节（环节3～5），课堂理论教学环节在一定程度上被弱化。同时，学生能将所学专业技术知识应用到项目中去，加深对理论知识的理解，并培养其个人职业技能和职业道德以及团队合作和交流能力。

教师队伍改革建设 CDIO改革标准中要求教师具有深厚的专业知识、扎实的业务能力、精湛的职业技能和高尚的职业道德，以及较强的工程素质、探索意识和创新精神，满足新的教学模式对教师工程能力和教学能力的需求。CDIO教育模式表面上看是对人才培养模式的阐述，更深层次也是对教师所应具有的各项素质的论述[6]。

在CDIO课程改革中，首先要求教师在教学过程中更新教学理念，从以教师为教学中心转变成为以学生为教学中心，把课堂交给学生，培养学生自主学习的能力和创造性思维，而教师从课程的讲授者转变成学生兴趣的激发者、课堂的组织者、学生学习的助力者。因此，教师应采用多种教学手段，如激励、反馈、质疑和评估，给出全面、系统且独特的课堂教学教案，来达到教学目的。

其次，改变师资队伍结构，建设一支“双师型”教师队伍——既具有教师素质，又具有工程师资质。工科专业的教师由于长时间在学校教学，大多具有较强的专业水平，但是工程背景较弱，缺少与企业和社会的交流，因此缺乏工程素养和实践能力，导致培养的人才也存在实践经验欠缺、动手能力差的不足。因此，教师需要提升工程知识能力，为学生做好当代工程师的榜样。洛阳理工学院经常组织教师到相关工厂的生产一线进行参观学习，邀请企业具有丰富经验的工程师到学校进行培训，并与许多企业建立长期的合作关系。加强校企之间的联系，既能提高教师的工程素质，又能帮助企业解决生产中出现的专业性问题，同时能为学生创造更多参与企业实际项目的机会，互惠互利、共同发展。

考核方式改革 与传统的按单一试卷成绩进行考核的方式相比，基于CDIO工程教育模式的考核方式更加注重对学生学习能力和学习态度的考查。目前，汽车构造课程采用的考核方式是：期末考试成绩占30%；课堂表现占10%；平时作业占10%；实验课项目考核占50%（其中，10%为拆装过程中动手能力的成绩，40%为期中期末项目汇报成绩）。实践证明，这种多层次立体式的考核机制更加合理和公平，激发了学生的学习积极性，使学生摆脱了对知识死记硬背和纸上谈兵的缺点，达到培养目标能力的要求，同时能够保证理论课程和实验课程正常有序进行，获得学生的广泛认可。

6 结语

CDIO工程教育模式密切联系企业和社会，倡导“一体化”大工程理念，对洛阳理工学院应用型本科院校建设提出具体的思路，起到良好的启示作用，指导了汽车构造等课程的教学方法改革，取得一定的成果。但是在课程改革过程中仍需要注意一些关键问题。

1）课程培养目标能力的确定一定要结合企业和社会的实际需求。CDIO工程教育改革大纲提出培养高级工程技术人才需要培养四个层次的能力，但是在面对各个不同专业和学科时，必须要根据学科的特点，特别要结合企业和社会所需人才应具备的能力要求，还要考虑学校的实际情况，合理规划培养能力目标矩阵，才能培养出适应市场需求且带有学校发展特色的真正的创新型工程技术人才。

2）项目的安排一定要合理。主动式项目驱动学习能否取得成效的关键是项目的可行性评价。要根据课程教学内容和教学目的合理安排项目，正确把握每个项目的深度和广度；要考虑学生之间知识水平和个体能力的差异，因人而异，设计不同层次、不同角度的项目，保证项目顺利开展。

3）关键点是教师的角色转变。CDIO工程教学模式为培养学生的能力，坚持以项目为主线、学生为主体，教师只起到一定引导作用，因此，教师角色在教学中发生很大变化。首先在观念上，教师要认识到自己不再是教学过程中单一的授课者，同时是项目的需求者、设计者、管理者和评估者；其次，教师在教学方法上要认识到知识不能靠灌输，要是让学生成为教学过程中的主人，激发学习兴趣，培养学习能力，使学生能在项目实践过程中构建专业知识体系，并将其应用到实践中去。

CDIO工程教学模式改革为现代工科课程改革指明了道路，在汽车构造课程教学改革中，洛阳理工学院努力使教学内容与培养能力目标相切合，知识讲授与能力培养相兼顾，将理论教学融入实践过程，为社会和企业培养出更多的合格工程師。

参考文献

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

[2]顾学雍.联结理论与实践的CDIO：清华大学创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-

ring education： The CDIO Approach[M].New York： Sprin-

ger，2007.

[4]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）：86-87.

[5]姜大志.CDIO工程教育模式下的主动式项目驱动学习：以“Java程序设计”课程为例[J].汕头大学学报：人文社会科学版，2012，28（4）：79-82.

[6]陈冬松，孙阳春.CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径[J].现代教育管理，2011（11）：34-37.