基于CDIO+ISO模式“概念车制作”课程教学体系建设

姚喜贵 杜君 尚伟燕

【摘要】通过分析当前高校尤其是工科类高校存在的重理论、轻实践等弊端，造成高校培养的工程技术人才不适应社会需求。为此，本文从课程教学建设切入，提出基于 CDIO 模式的“概念车制作”课程教学和课程ISO质量管理体系的教学思想，建立起该课程的教学体系、CDIO实训体系、ISO质量管理体系以及课程考核体系，为进一步实施该课程教学提供良好的平台。

【关键词】CDIO ISO 概念车制作 课程 教学体系 建设

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）33-0164-02

【Abstract】By analyzing the current university especially in the presence of the Engineering College heavy theory， light practice and other defects， resulting in cultivating college engineering and technical personnel suited to the needs of society. In this paper， cut from the curriculum teaching innovation， in this respect， This paper puts forward the teaching idea of "the concept car production" course teaching and the ISO quality management system based on the CDIO mode， and establishes the teaching system， the CDIO training system， the ISO quality management system and the curriculum examination system. ， For the further implementation of the course teaching to provide a good platform.

【Key words】CDIO； ISO； Concept car production； Curriculum； Teaching system； Construction

一、引言

与欧洲等国家工程类大学毕业生相比，中国高等教育在培养高素质工程技术人才方面存在三大弊端：一是教育重理论、轻实践，工程教育的师资队伍普遍缺乏行业背景，二是课程设置僵硬，缺乏知识的融合与交叉，创新教育不足；三是缺乏对工程科技与创新的兴趣培养，缺少职业能力及职业道德教育。这样的状况导致培养的工程技术人才创新能力不足，缺乏动手和解决问题的能力，团队合作意识和人际沟通能力不强。中国提出在2020年前完成建立创新型国家的目标，这就需要培养出基于工程实践的新型工程技术人才，因此，更新教育观念、实施工程教育改革成为第一要务[1]。实现第一要务要从最基本的课程教学改革和创新开始，课程创新是教育改革的关键，没有课程教学创新，教育改革就是空中楼阁。

2000年，美国爱德华·克劳利教授研究组开始对工程教育改革进行研究。经过四年探索和实践，他们合作开发出了的一个新型的工程教育模式——CDIO[2]。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运行（Operate），以CDIO教学大纲和标准为基础，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力。CDIO模式为国际工程教育提供了一个新的思路和研究方向，也为我国的工程教育改革提供一些有益的借鉴[3]。

将CDIO模式应用到课程教学上进行改革和创新，是课程改革和创新的新尝试。“概念车制作”是新开设校级综合性专业校选课程，所涉及的内容是概念车制作的整个过程，教学方法采用学生主动研究和学习，教师指导方式。将CDIO模式应用到该课程中，以学生团队在工作室（课堂）针对概念车为情境的理论学习、分析、思考为重点，构建一个“构思-设计-实施-运行”的重理论又重实践的工程教育环境。

二、课程教学目的

设置“概念车制作”课程，旨在培养学生综合运用专业知识的能力；培养学生思考问题的逻辑性、灵活性与广泛性，培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。该课程要求学生树立工程的概念，同时了解在完成工程的过程中，所涉及到的相关内容，使学生了解作为一名工程技术人员，不仅需要具有相关的技术技能，同时更重要的是具有良好的職业道德、团队合作能力、书面及口头交流能力、资料的使用及查阅能力等，还有自我学习和管理等相关能力。使学生在系统分析与设计、制作、调试、信息处理、文档写作和团队合作等方面的能力都有一个质的飞跃，为从事技术和管理工作积累实践经验，为造就出高素质工程技术人才打下良好的基础。

三、课程建设指导思想

1.课程的构思（C）

概念车就是最先进、前卫、环保、最能代表造车工艺的技术与科技发展设计的未来汽车。教学内容的构思是以概念车制作为平台，课程教学内容包括技术和管理两个方面。

该课程技术内容构思是概念车的制作项目，制作概念车要求每循环教学都有创新，在汽车节能、环保，轻量化等方面进行改进和创新。概念车主要包括发动机、底盘、电器和车身四大部分，每循环教学创新都要从这四个方面考虑。基于比赛和教学规律的考虑，每循环教学项目都在变化，构思概念车的系统创新是关键，这就是项目任务书。

该课题管理内容构思以质量管理体系ISO9001进行管理，使学生团队受现代企业管理方式的熏陶。

2.课程的设计（D）

根据构思的项目任务书，对构思课程教学进行设计。

（1）教学过程的设计

“概念车制作”教学过程的设计与传统的课程教学过程有很大差别，时间不固定，按照项目计划时间运行。主讲教师不站在讲台上将知识或技术灌输给学生，深入到学生团队中去，引导学生去思考和解决问题。学生团队按照项目计划书去学习和研究，推动项目逐步接近技术指标。

（2）教学方法的设计

“概念车制作”授课在 CDIO 模式框架内进行，需将 CDIO 精神灵活地贯穿于教学活动中，突出以学生为中心的观念。采用以学生动手和自行思考为主，教师指导为辅的教学方式。在整个教学过程中学生学习、研究和思考自行完成，遇到问题，教师引导学生思考研讨，和学生一起寻找解决问题的方法和手段，最后解决问题。在教学过程中教师不仅要引入工程的概念，而且还要按照ISO9001质量管理体系严格要求学生。

（3）教学内容的设计

教学内容包括技术方面和管理方面的教学内容。技术方面包括，调研、构思、设计、制作、调试和比赛（若有比赛）或总结等内容；管理方面包括大学生管理、物品管理以及实训基地管理等。

3.課程的实施（I）

（1）技术方面的实施

实施过程按照项目计划时间进行。制作过程主要在实训基地。首先，学生团队调研和检索材料，了解和掌握该任务的技术动态和发展趋势。如2016年的主要任务是发动机电控系统的开发，就要了解发动机电控知识和技术，掌握电控技术动态和发展趋势。学生团队要出去调研，记录和撰写调研报告。

根据比赛和教学的要求，撰写项目任务书。首先，设定本学期概念车需要解决的关键问题。如2016年关键技术是发动机电控部分，其他系统进行优化。其次，对概念车进行总体布局，如车架采用前一字后井字结构以及车身采用锥形流线型等。第三、零部件设计采用CAI设计并进行仿真车身强度、刚度进行有限元分析和计算。第四、按照已经学过的《机械零件》的知识，对零部件选型。

按照零部件的要求以及计算分析结果，对零部件进行绘制，设计零部件的加工工艺和工装夹具。根据图纸的内容进行制作，制作大部分都是学生团队在学院加工中心自行完成。

零部件全部制作完毕进行组装，组装后进行调试，调试先进行台架测试，台架测试通过后，再进行路试，如果有问题或效果不理想，再进行零部件优化，然后再调试，直到达到比较理想状态为止。学生团队在计算分析、制作以及调试过程中遇到技术问题查资料或看讲义以及教师指导。

课程技术内容讲义总计九章，主要包括车架设计与制作、车身设计与制作、转向系统的设计与制作、制动系统设计与选型、传动系统的设计与选型、电动车动力系统的设计与选择、燃油车动力系统的设计与选择、电动车测试过程以及燃油车测试过程。

（2）管理方面的实施

大学生管理主要管理者是学生辅导员承担。物品管理以及实训基地管理按照ISO9001质量管理体系实施，主要管理者由主讲教师或其助教承担。

4.课程的运行（O）

建立较完善的“概念车制作”课程教学体系、CDIO实训体系、ISO质量管理体系以及课程考核体系，使该课程能够正常运行，并逐步完善，实现培养学生创新能力和人文素质的目标。

四、课程教学建设

1.建立课程教学体系

“概念车制作”课程教学体系主要包括三个方面（图1所示）：一个是CDIO实训体系，另一个是ISO质量管理体系，第三个是课程考核体系。

2.建立课程CDIO实训体系

如图2所示，依据CDIO质量管理体系的内涵，即构思-设计-实施-运行四个步骤进行完成。2016年“概念车制作”课程构思实现两大任务：参加全国大学生节能减排大赛和参加HONDA竞技大赛。根据上述任务，确定设计关键技术为：电动概念车为非晶合金电动机设计，车架轻量化设计以及翼型车身设计。燃油概念车为电控发动机设计、车架轻量化以及超越离合器设计。学生课题组全面实施了上述设计，总装成概念车。最后进行运行，参加了两个赛事。

3.建立课程ISO质量管理体系

如图3所示，ISO质量管理体系在课程管理中包括三个方面：学生管理、物品管理以及场地管理。

学生管理首先要把好学生的入口关，由主讲教师筛选加入学习该门课程的学生。将能吃苦、有耐力，理论知识比较扎实的学生纳入学习该课程。其次，根据学生的专业特点和爱好编入工作组，如将成型专业的学生编入车身组，机械制造及自动化专业的学生编入车架转向组，车辆和汽车服务工程专业的学生编入电控电子组。第三，加强过程管理，由学生自行确定在该课程的学习和工作的时间表，并由组长或主管考核每天的学习和工作情况。每月每位学生提交学习和工作体会，总结本月的学习心得和工作体会。本组组长总结本月的技术进展情况以及所解决的问题和解决问题的方法和手段。

物品管理主要包括购置和加工的零部件以及节能概念车。购置和加工的零部件需要经过检测和测试后才能使用；节能概念车要经过台架试验和路试，最后参加各种赛事。

实训基地管理就是工作室的场地管理和布局，工作室场地分成各种工作区，区域之间由黄色线隔开；零部件摆放整齐、有顺序。

4.建立课程考核体系

考核方式按照平时考核、平时记录情况、月汇报情况、会议纪要、以及总结报告相结合考核方法实施。即每阶段或过程都有记录，记录作为考核的依据（20%）；不定期或定期讨论问题和措施有会议纪要，纪要也作为考核的依据（20%）；每月有各组汇报，汇报情况也是考核依据（20%）；最后总结报告也是考核依据（20%）。平时有考核记录（20%），平时考核成绩由学生辅导员确定，其他考核由主讲教师确定。

五、结束语

“概念车制作”课程经过2015年的试验，取得了一些成绩和效果，积累了一些课堂教学经验，为2016年正式确定校级选修课程打下良好的基础。2016年初开课，制定了教学大纲和考试大纲，自编了课程讲义，建立“概念车制作”课程教学体系、课程CDIO实训体系、课程ISO质量管理体系以及课程考核体系。经过一年来课程运行，项目已经取得了不错的成果，2016年该课程学生所制作的产品获得了2016年第九届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛“二等奖”和“特别奖”，学生发表论文4篇，专利2项。虽然取得了一些成绩，学生的就业竞争力大幅度提升，但仍有一些问题需要持续的改进并逐步完善，为将该课程打造成培养高素质工程技术人才的精品课程而努力。

参考文献：

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

[2] Crawley E. etal. Rethinking Engineering Education： The CDIO Approach[M].NewYork： Springer Science+Business Media，2007.

[3]胡志刚，任胜兵，吴斌.构建基于CDIO理念的一体化课程教学模式[J].中国高等教育，2010，（22）.