基于CDIO的工程流体力学课程设计

胡艳 罗清海

摘要：CDIO是当今国际上工程教育与人才培养的创新模式，以“工程流体力学”课程教学改革为案例，论述了CDIO教学理念应用的必要性。从教学目的、教学内容、教学方法设计和教学评价等方面全面探讨进行探索和改革，从而达到满足现代企业、社会以及科学发展的具有综合工程素养的创新性人才。

关键词：CDIO;工程流体力学;教学改革

中图分类号：G642.3     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）41-0253-02

CDIO工程教育模式是一个以“问题为基础、项目为主线、教师为引导、学生为主体、CDIO能力培养”为基本特征的新型教学方法。由美国麻省理工学院等四所工程学院在2000年共同发起的构思、设计、实现、运作为一体的工程教育模式，是基于知识整体化、结构化和体系化而提出的0。2006年，中国的汕头大学率先引入CDIO工程教育模式，取得了显著的成效。到目前为止，全国共有39所高校的机械类、电气类、化工类和土木类等专业纷纷开展CDIO试点工作。2016年1月，汕头大学主办的“全国CDIO工程教育联盟”成立大会开幕，国内130多所高校的500余专家和教师参与了会议，探讨新形势下如何开展CDIO，推进创业创新教育、工程认证和卓越计划实施等。

作为建筑环境与设备工程专业的核心专业基础课之一的工程流体力学，具有理论性强、概念抽象、应用广泛的特点。在推动CDIO改革进程中，我们完全可以将CDIO工程教育模式及理念渗透融合，实现CDIO的愿景：培养有专业技能、有社会意识和有企业家敏锐性的工程师。

一、CDIO理念的教学目标

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的要求，本专业的培养目标：重视培养学生具有参与施工、调试、运行和维护管理的能力，具有进行产品开发、设计、技术改造的初步能力，培养出来的工程师不仅要掌握各种基本技能，也要成为具有实践能力的高水平创新型科技人才。其中，流体力学的教学目标是要让学生深刻理解流体力学模型的内涵，并促进其建立模型的能力，培养学生依据错综复杂的实际工程，突出主要因素忽略次要因素，提炼问题及解决问题的能力。

二、CDIO理念的教学内容

现今大部分院校对工程流体力学主要还是重视理论知识的理解和掌握，开设的实验课程也是固定的几个演示性和验证性实验，教学内容与培养目标的不契合，使得我们有必要调整工程流体力学的教学内容。CDIO是以项目设计为导向来组织课程，依据情境、项目、任务对理论“知识点”进行重新排列、组合、重构，形成新的知识体系。这样课程就由一个维度转变为多维架构，课程内容由割裂的章节转变为互相渗透、交叉和融合的集成。

在选取项目时应该注重遵循合理匹配的原则：一是项目难度与学生能力匹配，合适的项目难度能保证完成制定的教学目标，激起学生的兴趣，让学生经过一定的努力能用理论知识解决工程实际问题，提高专业实践能力。二是项目时间与课程课时匹配，由于高等教育教学体系改革的浪潮，课时不断被压缩，授课内容需要精心安排，所以时间跨度也需要着重考虑。

结合CDIO的大工程理念以及工程流体力学的培养目标，将本课程的教学内容集成并结合工程实际，规划设计工程项目任务。集成的知识点：学习气体射流的平面射流、温差射流、旋转射流、有限空间射流等知识点。

三、CDIO理念的教学方法设计

（一）项目设计多样化

每3至5人可为一组，精选集成相同“知识点”的不同设计项目，以满足学生多样化的学习需求，有效改善学生互相依赖、惰性的被动学习方式，提高学生的课堂任务参与度，有利于学生举一反三、触类旁通。

（二）课程考核立体化

评价方式多元化，专业知识采用笔试或口头测试;与CDIO相关的能力采用“过程性考核”的方式，教师可设计出一个过程性考核细目表，对每个阶段进行考核。从主观和客观维度定量的评价学生的学习成果。评价主体多元化，由教师、组内互评以及学生自评相结合，评价结果更加能客观、全面，更能激发学生主动参与意识，达到提高教学质量效果的目的。

（三）课堂模式多元化

以学生为主体，需要增加大量的自学、讨论时间，结合目前新媒体时代的教育模式，提倡学生通过慕课、微课、网络视频公开课等平台利用“碎片时间”自学，并可结合翻转课堂形式，课外真正深入学习，课堂上真正的深层次的思想碰撞。

四、CDIO教学全过程

在整个设计过程中，以问题为中心，教师主导引领学生主动探索和实践的教学模式，在探索中逐渐构建自己的知识体系，完成构思—设计—实施—运作的全过程。具体的教学全过程设计如下：

第一阶段是项目构思（C）。教师根据CDIO教学目标以及教学内容，规划设计工程项目，将流体力学相关的知识点融入到课程的教学项目中，在课前下达任务，引导学生思考分析，将项目分解为具体的小任务，再进行总体构思、重组，确定每组的项目内容和具体任务。

第二阶段是项目设计（D）。学生进行课前学习准备，查询资料，组内进行讨论，形成项目设计的初步概念和思路。教师提出问题，提供资料，督促学生学习进度。知识讲解环是以学生为中心，分组汇报对学习内容的理解以及项目设计方案，教师进行讲解释疑。项目设计环节目的是引导学生将学习的知识运用在实际工程中，提高解决问题的能力，锻炼学生合作交流的能力。

第三阶段是项目实施（I）。改变传统的例如流线、迹线、静水压强等演示性以及验证性性质的实验，针对本小组的项目任务，糅合必须掌握的实验项目，设计相关的实验项目。突出体现CDIO的集成思想。

第四阶段是项目运作（O）。学生进行项目分析和成果展示，进入课程考核。鉴于CDIO模式下的工程流体力学课程对学生的培养目标，采用不同的能力用不同的方式进行考核。根据考核结果以及整个项目过程中的反馈，教师要调整改进项目工程的内容、进度、教学方式等。

五、结束语

流体力学课程是工科主要基础课之一，本文探索了基于CDIO模式的项目教学在流体力学课程中的应用，教学目标调整为基于CDIO教育理念;教学内容集成并遵循合理匹配原则;教学过程遵循项目设计多样化、课程考核立体化、课堂模式多元化的原则。有效培养学生的自主学习能力、分析解决问题的能力、沟通协调能力、动手能力、创新能力等等，在项目实施过程中提高了教师教学水平、工程应用水平以及自身的综合素质。

参考文献：

[1]刘会英，盖玉先，徐宁.探索适合我国国情的CDIO工程教育模式[J].实验室研究与探索，2011，（07）：106-110.

[2]高等学校建筑环境与设备工程学科专业指导委员会.高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2013：2-3.

[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-9.

Design of Engineering Fluid Mechanics Course Based on CDIO

HU Yan，LUO Qing-hai

（University of South China，Heng yang，Hunan 421001，China）

Abstract：CDIO which is acknowledged as an innovation model of engineering education and talent cultivation in the world nowadays，with the engineering fluid mechanics course teaching reform as a case，this paper expounds the necessity of application in CDIO teaching conception. From aspects such as teaching purpose，teaching contents，teaching methods and teaching evaluation，this paper discuss fully how to explore and reform，so as to meet the modern enterprise，social and scientific development of innovative talents with comprehensive engineering quality.

Key words：CDIO;luid mechanics;teaching reform