基于CDIO工程教育模式的能源动力类课程体系改革与实施

吴 净 陈 克 张宏远

沈阳理工大学汽车与交通学院 辽宁沈阳 110159

基于CDIO工程教育模式的能源动力类课程体系改革与实施

吴 净 陈 克 张宏远

沈阳理工大学汽车与交通学院 辽宁沈阳 110159

针对目前工程类相关专业毕业生缺乏工程设计能力，不能满足现代企业需求的现状，我校按照CDIO工程教育理念，对能源动力类课程从课程设置、教学内容、实验教学、课程设计以及毕业设计等方面进行了改革，构建了以项目设计为主线，符合CDIO理念的能源动力类课程体系，解决了以往课程体系中理论知识和工程设计相脱节，实践环节各自独立，不连续的问题，充分调动了学生主动学习的积极性，提高了学生的工程设计能力，通过对2014届、2015届、2016届3届毕业生的实践取得了良好的效果。

CDIO；项目；课程体系

1 将CDIO引入能源动力类课程体系的必要性

CDIO工程教育模式以构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运行(Operate)全过程为载体培养学生的工程能力—包括个人的学科知识和推理能力、个人能力、人际团队能力、工程系统能力与现代企业对工程人才的需求相适应。

以往大学课程体系的设置过分注重单学科课程的理论性和知识的系统性，课堂教学以教师讲授教材知识为主，学生学习兴趣不浓，目标性不强，往往被动接受，学生的主动性难以调动，不适合培养学生独立思考的能力、自学的能力、解决问题的能力以及工程应用的能力。理论学习和工程应用相脱节，学生感觉学习理论空洞，不知如何应用，毕业生缺乏工程实践设计能力，不能满足现代企业需求，面临巨大的就业压力。

针对这种现状，将CDIO工程教育模式引入能源动力类课程体系，注重培养学生工程设计能力，将理论课程与实践环节相互关联，全面培养学生的工程能力势在必行。

2 基于CDIO工程教育模式的能源动力类课程体系的构建

沈阳理工大学能源动力类课程体系以项目设计为主线，项目分为3个层次，一级项目贯穿于整个本科教育阶段，使学生完整的得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练，一级项目所包含的知识、能力由二级、三级项目和课程组成。一级项目设初级和高级两个阶段，初级阶段是工程导论项目，这个项目让一年级的新生了解能源动力类产品的构思、设计、实施、运行4个过程的生命周期，高级阶段即毕业设计，学生独立完成一个能源动力类产品的构思、设计、实施和运作的完整过程，一级项目包含本专业主要核心课程，体现本专业主要能力。二级项目是一组课程的知识的综合应用，引导一组相关课程的学习，重点突出某项能力要求。三级项目则是针对单门课程的综合实验和课程设计，增强学生对该门课程内容的理解。沈阳理工大学能源动力类课程体系构成框图如图1所示。

图1 能源动力类课程体系构成框图

沈阳理工大学能源与动力工程专业以应用大型工程软件进行车用内燃机及其零部件产品设计、开发和制造的能力培养为特色，以热工、力学和机械理论为基础，以计算机和控制技术为工具，培养既具有动力机械工程基本理论知识和基本技能，又具有扎实的内燃机方向的理论知识和基本技能，能从事汽车发动机研究、设计、制造、试验以及生产、经营、管理等方面工作，具有较强工程实践能力，德、智、体全面发展的高级应用型人才。

为实现上述培养目标和专业特色，沈阳理工大学能源与动力工程专业基于CDIO理念的二级项目课程体系如图2所示，三级项目课程体系见表1。

另外，在此基础上，还开设了工程岗位实践和生产实习等实践课程，让学生深入到企业，了解相关生产企业产品的生产过程与现代企业的运转过程及企业对人才的要求和标准。

图2 二级项目课程体系

表1 三级项目课程体系

3 案例解析基于CDIO能源动力类课程体系改革的实施方案

3.1 项目的实施方案

为保证基于CDIO课程体系的运行，课程的安排以阶段项目为中心组成课程模块，使学生通过课程模块的学习能够顺利完成阶段项目。

一级项目第一阶段：在学习工程设计导论的基础上，将学生分为若干个小组，由指导教师引导学生通过查阅资料制定一个典型零部件或机构的初步设计计划书，并由指导教师向学生讲解CDIO的内涵与思想，使学生了解CDIO理念及工科学生应具备的学科知识和推理能力、个人能力、人际团队能力和工程系统能力，以及完成这一项目需要哪些知识模块和能力，使学生对将要学习的专业课程及将要参与的CDIO实践活动具备初步的认识，从而有目的的学习，通过具体的实践过程将理论与实践有机地结合起来，调动主动学习的积极性解决问题。

一级项目第二阶段：进行概念模型设计—零部件三维实体造型和虚拟装配结合二级项目1完成，初步了解产品结构，学会应用建模工具描述产品，掌握基本的工程基础知识。

一级项目第三阶段：进行零部件的细致设计、系统及零部件的理论分析、虚拟试验及制造工艺设计结合二级项目2完成，学会运用数学、自然科学、基础性以及专门性工程知识综合应用于解决复杂工程问题，并得出实证性结论，为复杂工程问题设计解决方案，创造、选择适当的现代工程及信息技术工具(包括仿真和建模工具)将其应用于复杂的工程活动中。

一级项目的第四阶段：高级阶段即毕业设计—学生独立完成一个能源动力类产品的构思、设计、实施和运作的完整过程，进一步体验设计与创新。

在项目的实施过程中，除了使学生掌握了相关的工程知识、学科知识，产品、过程、系统的建造能力外，还可以通过企业调研、工作任务分析会、小组合作、项目阶段总结项目技术文档的编制、项目汇报使学生的个人能力、团队协作能力、沟通能力(包括语言交流、书面交流、图表交流、电子及多媒体交流)、终身学习能力得到全面提升。

3.2 学习效果考核

为保证学习质量，每一阶段的项目都要有项目成果，编写相应的技术文档和项目总结报告，项目取得了预期效果方可进行下一阶段。考核注重学生在个人人际交往能力，产品、过程、系统建造能力以及学科知识等方面的学习。

3.3 工程实践场所保障

支持和鼓励学生通过动手学习产品、过程、系统的建造能力，学习学科知识。汽车实验中心包括热工基础实验室、汽车构造实验室、汽车电子实验室、汽车振动实验室、发动机综合性能实验室、车辆故障诊断、检测及维护实验室、汽车及其典型零部件制造工艺实验室面向学生全面开放，学生进入实验室只需进行登记，就可在实验室开展实践、实验活动，为学生提供了良好的工程实践、实验场所。

3.4 教师教学能力保障

要求教师均有企业实践经历，参与企业的生产过程，教师通过企业锻炼提高个人人际交往能力以及产品、过程、系统建造能力。另外教师也组成指导团队，由经验丰富、责任心强的教师担任组长，定期开展教学研讨，通过相互交流和相互学习，不断提高教师对学生的指导能力。

4 课程体系改革所取得的成效

(1)教学改革实践得到了学生的肯定，学生的工程实践能力得到明显提高，已毕业学生受到用人单位的好评。

(2)学生学习方式及学习兴趣发生了转变，从传统的接受式学习向主动、探讨、合作、有目的的学习转变，激发了学生的创造力，在校期间，很多学生设计、制造出多项创新设计成果。

(3)教学质量有明显提高，改革成果得到学校的认可。如内燃机原理课程被评为校优秀课，内燃机原理课程改革获校教学成果三等奖。

5 结束语

基于CDIO工程教育模式的能源动力类课程体系改革，构建了以项目设计为主线，符合CDIO理念的能源动力类课程体系，解决了以往课程体系中理论知识和工程设计相脱节，实践环节各自独立、不连续的问题，以及学生学习课程目标不明确的问题，充分调动了学生主动学习的积极性，提高了学生的工程设计能力，通过对2014届、2015届、2016届3届毕业生的实践取得了良好的效果。

[1]黄文凯.跨学科CDIO教学改革实践与探索[J].科教文汇,2013(28):53-54.

[2]庄哲民,沈奋民.基于CDIO理念的1级项目设计与实践[J].高等工程教育研究,2008(6):19-22.

[3]崔艳雨,解本铭.基于CDIO工程理念的项目化课程体系构建[J].课程教育研究,2012(19):11-12.

Energy Class Curriculum System Reform and the Implementation Based on CDIO Engineering Education Mode

Wu Jing, Chen Ke, Zhang Hongyuan
School of Automobile and Traf fi c, Shenyang Ligong University, Shenyang, 110159, China

In view of the present engineering or related professional graduates lack of engineering design ability, can't meet the demand of modern enterprise. According to the CDIO engineering education concept in our school, for energy power class curriculum from the curriculum, teaching contents, experiment teaching, course design and graduation design reform, etc, constructed with the concept of project design, the energy dynamic class curriculum system conforms to the CDIO concept, solved the problems of the previous curriculum system of theoretical knowledge and engineering design, practice independently and discontinuity, fully arouse the enthusiasm of the students' active learning, to improve the students' ability in engineering design, by 2014, 2015, 2016 three graduate practice has obtained the good effects.

CDIO; project; curriculum system

吴净，本科，副教授。

辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业项目(编号：GZ201310)；辽宁省教育厅普通高等教育本科教学改革研究资助项目(编号：辽教发〔2016〕23号)；沈阳理工大学教学改革研究项目(编号：201507)。