基于CDIO理念的“汽车电器设备”课程一体化教学模式创新探索

张瑞斌

甘肃有色冶金职业技术学院 甘肃省金昌市 737100

1 引言

公安部统计数据显示，截至2018年底全国汽车保有量达2.4亿辆，比2017年增加2285万辆，增长10.51%，我国已进入“汽车社会”。为充分保障消费者安全、舒适地用车，急需大量具备汽车故障诊断、分析、维修的汽车后市场服务人员。随着汽车电子电器设备所占整车成本等因素的不断增大，汽车电气系统的复杂性和学习要求更是不断地提高。现阶段培养汽车诊断工程师的任务主要由高职院校汽修专业承担。

2 “汽车电器设备”课程改革的背景

2.1 课程的特点及目前教学存在的问题

“汽车电气设备”课程属于高职院校汽车检测与维修专业核心课程，具有教学内容覆盖面宽、理论与实践结合型强及对学生基础知识要求较高等特点[1]。

大部分院校课程教授一般都以老师为主体，虽然也注重理论与实践相结合，但普遍以“老师讲理论-学生听”“老师演示实践操作-学生跟着动手操作“的模式进行，理论知识讲授与实践操作是分开进行的[2][3][4]。在此教学模式下，由于汽车电气原理等知识固有的抽象性特点，学生在学习理论知识时理解困难，学习效果差；在动手实践时，又因为理论知识掌握不深，实践过程只知其然，不知其所以然，实践效果也不理想。长此以往，学生不能形成独立思考的能力和创新能力，无法获得学习成就感，学习态度消极，所以实现培养兼具理论和技能的复合型人才的目标更是无从谈起[5]。

2.2 CDIO理念概述

CDIO工教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，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经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织[5]

CDIO代 表构思（Conceive）、设 计（Design）、 实 现（Implement） 和 运 行（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准。它的愿景为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育。它的大纲首次将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来（3级、70条、400多款），使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性。它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，并对学生和教师都具有重要指导意义。CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势[6]。

3 基于CDIO 理念的一体化教学内容设计优化

随着汽车技术的发展，现代汽车维修与传统维修有着本质的差别，从理念上来说，现代汽车维修更注重日常维护[7]，降低汽车出现故障的几率，特别是降低核心总成出现故障的几率。从维修方式上来看，现代汽车维修已由技术代替了手艺，以诊断分析代替了经验，由换件代替了零件修理。在此背景下，汽修专业就需要培养能够运用诊断工具、快速定位故障位置并以最小的成本进行维修的技能人才。汽修专业所设置的课程教学目标也应与之相适应。

为实现此目标，各院校也试验实施了多种方式，比较有效果的如工学结合[8]和理实一体化等。鉴于目前的实际情况，理实一体化教学方式更容易实现，且能充分将理论与实践结合，变讲边练，更容易把CDIO理念融入到教学过程中。

通过与汽车维修专业技术人员、汽车行业企业专家共同探讨，以培养学生具有汽车维修工岗位综合能力为目标，结合《国家职业标准》考核要求， 重新梳理了汽车检测与维修技术专业的教学体系， 突出理论与实践教学一体化建设[7]。“汽车电器设备”课程按照其对应岗位工作过程可分为以下几个模块[4][9][10]，如图1所示：

各模块以实现汽车各部分功能为依据划分（亦可采用其他划分依据，如安装位置等），每个模块都可以独立实施教学。在此模块基础上，将教学内容、教学过程以项目形式进行。每个模块、项目成为一个相互独立的教学过程，实施教学时融入CDIO理念，即按照“构思-设计-实现-运行”的模式展开[11][12]。

4 基于CDIO 理念的一体化教学模式设计

4.1 教学目标

以“起动系统”模块为例，通过此模块教学，主要达成表1所列目标。

以上目标是按照“是什么-为什么-怎么办”逐层递进的，由浅入深、有具体到抽象，符合学生一般认知规律。在教学实施过程中，可将起动系统模块分为两个小模块，即“功能结构原理认知”模块和“故障诊断”模块，让学生实现“系统-零部件-系统故障诊断”学习过程。

4.2 教学过程实施

一体化教学不同于传统老师讲学生听的方式，课堂实施过程以学生为主体，课堂设计也需要以学生活动为中心进行，老师起主导作用，主要起辅助组织、协调及保障安全等作用。课前需要将学生按照模块内容情况分为3-6人小组。

表1 “起动系统”教学目标

4．2．1 功能结构认知模块教学实施

（1）构思环节（理论）。由教师根据实际提出与起动系统相关的故障案例，接着利用多媒体教学等方式对本模块内基础理论知识进行讲解，引导学生功能、结构、原理、常见故障现象等方面逐步认识起动系统。

（2）设计环节（理论+实践）。学生按照分组在实训车辆或者实训台架上进行起动系统结构认知、拆装、接线等实践内容。此过程中，教师需要准备车辆维修手册或操作指导书，实施前向学生发布操作内容、大致步骤并强调安全注意事项；学生则需要认真分析操作内容，仔细查找阅读维修手册（指导书）及安全注意事项并明确分工，后经小组讨论后写出实施方案，待教师查阅可行后进行操作。

图1 “汽车电器设备”教学模块

（3）实现环节（实践）。学生进行起动系统各零部件的拆装操作，操作过程中教师要全程跟踪并随时进行指导，要注意培养学生的安全意识、“5S意识”等职业素养。小组中需要有一名学生担任组长，起到协调作用，保证团队成员人人参与各司其职。学生操作过程中需要将实物与所学理论进行对照，用理论知识来指导实践操作、用实践来理解并加深理论知识。实操过程中除了关注各个零部件之外还需要重点关注线束连接情况。

（4）运行环节（实践+反思）。操作完成后，学生根据前面的理论知识结合实践过程，充分理解起动系统的原理及运行过程，并根据以往基础知识，尝试设计出实践车（实训台）所在的起动系统的电路原理图。

完成以上四个环节之后，学生对起动系统整体控制原理、工作过程、线路连接情况及各零部件结构原理都有了较深入的理解，而且经过理实结合过程之后，学生对知识的掌握也更加牢固。

4．2．2 故障诊断模块教学实施

（1）构思环节（理论）。由教师展示起动系统常见的故障案例，并引导学生总结出起动系统常见的故障现象。根据“功能结构认知模块”所学初步总结出典型的故障机理、诊断方法、维修方法。

（2）设计环节（理论+实践）。教师分别为每个组分配一个起动系统故障案例任务工单，并提供相应资料（维修手册、电气原理图等）。学生接受任务，组织小组讨论，分析故障案例，查阅相关资料，初步确定故障位置、测量点，最后设计出故障诊断思路。此过程相当于是对实际测量过程的一个推演，需要以前述所学的理论知识为基础，设计的诊断思路要清晰简洁，逻辑性强，去除冗余过程。

（3）实现环节（实践）。学生进行故障诊断及排除。根据上一步确定的故障位置及测量点，运用诊断仪、万用表等进行数据流、执行元件诊断、电压、电流、电阻等测量，可按表2进行。

学生根据测试结果于标准值的对比结果进行故障点排除，最终确定实际故障位置。此过程需要充分调动学生团队协作精神，组内学生相互配合可大大提升效率，培养学生的工程推理和解决问题能力。找出故障后根据相关资料进行排除即可。

表2 测量项目表

（4）运行环节（实践+反思）。故障排除后，由教师组织各组进行维修思路、故障诊断交流，分享讨论各组经验，形成完整的诊断报告和任务工单，并进行组内、组间互评。然后教师进行总结点评，举一反三，部分模块还需要进行扩展。最后根据各组情况进行课程效果评价。

4.3 教学评价

按照CDIO理念，对教学效果的评价不仅限于对学生学习结果的考核，更应该强调过程考核、职业素养、自主学习研究等方面。本课程评价分为理论知识（40%）、实践技能（40%）、职业素养（20%）三部分。每个模块结束后课形成一个评价结果，课程结束后还需要安排一次综合项目练习评价。各部分评价结果分别由平时表现（出勤、作业等）、理论知识测试、实践表现（分析、解决问题能力，组内、组间互评，任务工单、诊断报告等）构成。

5 结语

本文对基于CDIO理念的“汽车电器设备”课程进行一体化教学设计探索，课程内容模块通过“构思-设计-实现-运行”过程进行一体化教学，在理论学习与实践练习过程中夯实了学生理论知识，提高了学生实践技能，培养了学生良好的职业素养和团队协作精神，突出了教学过程中学生的主体地位。进行了考核方式创新，加强过程考核和职业能力考核，使教学评价更加公正有效。