基于CDIO 理念的轮机工程专业毕业设计教学模式探讨

刘扬，程宝柱，杨帆，张智强

（1.江苏科技大学 能源与动力学院，江苏镇江 212100；2.苏州东菱振动试验仪器有限公司，江苏苏州 215163）

江苏科技大学能源与动力学院轮机工程专业于2020 年入选国家级一流本科专业建设点，2022 年正式通过国际海事组织主持的工程教育认证并获批省级卓越工程师教育培养计划2.0 专业[1]。这标志着轮机工程专业的发展进入了一个新的阶段，在获得巨大发展机遇的同时，也面临着严峻的挑战[2]。国家级一流本科专业建设“双万计划”是我国全面振兴本科教育，提高高校人才培养能力，实现高等教育内涵式发展的重要举措。能源与动力学院高度重视专业建设，顺应教育发展趋势，实现工程教育国际化。学院的轮机工程专业顺利通过了国际海事组织主持的工程教育认证，轮机工程专业将以一流专业建设为契机，深化专业教育改革，完善专业培养体系。毕业设计作为培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题能力的重要一环，有必要跟随新形势下工程教育改革的步伐，探索其教学体系改革方向，着力培养符合国家一流专业人才培养目标且具备国际标准的行业特色型专业人才。

随着经济社会的快速发展及经济全球化、信息化的不断加深，面对不断更新的知识体系和越发强调工程能力的行业需求，教学模式的改革及转变显得越发重要[3]。CDIO理念[4]涵盖了工程教育的构思、设计、实施及运行4 个方面。该理念通常以项目周期为载体培养学生专业技术知识、个人能力、职业态度、团队工作和交流能力[5-8]。本文首先分析新形势下轮机工程专业毕业设计教学存在的问题，进而将CDIO 理念融入毕业设计教学过程中，改进教学内容并优化评价方法，以期提高学生综合应用知识的能力，从而更好地培养满足行业需求的工程技术人才。

1 新形势下轮机工程专业毕业设计教学模式存在的问题

在入选一流本科专业建设点并正式通过国际海事组织工程教育认证的背景下，对于具有较高实践性的轮机工程学科，教育界对其教育模式的改革研究和实践探索从未中断[2,9-11]。面对轮机工程专业教学体系的重要环节——毕业设计，如何利用该环节实现由理论知识到实践应用的转化，如何提高学生的应用能力、创新能力，如何培养满足行业发展需求的工程技术人才等一系列问题亟待解决。另外，通过实践教学发现，毕业设计的传统选题、指导及考核制度很难全面、客观、科学地培养学生综合应用知识的能力[12-15]。

在构思及选题方面，传统的轮机工程专业毕业设计选题由学院导师单独制定。单独由学院导师制定的题目通常侧重某一类知识，而在多种知识的综合运用方面相对欠缺。另外，学生所选课题与往年课题具有一定的雷同性，题目往往偏向理论研究或实验室研究，与企业及社会的需求缺乏较好的契合性。对于实践性较强的轮机工程专业，传统选题模式下学生的课题与各研究所、船厂实际工程课题有较大差距。在毕业设计指导模式方面，传统模式通常是一名学院导师同时指导多名学生，导师有限的精力和学生进度的差异导致导师较难准确把握每名学生的具体情况，也无法有效控制学生毕业设计阶段性目标的实现。在毕业设计实现方面，学生从开题到毕业答辩，传统毕业设计模式中仅有一项用以粗略摸排学生进度的中期检查环节，而缺乏其他必要的配套手段。这就导致一些学生有针对性地对中期检查进行准备，中期检查无法起到应有作用，最终影响学生毕业答辩的质量。在毕业设计考评方面，传统方式往往是院系内部教师进行评阅，缺乏具体的工程项目环境。轮机工程专业实践性较强，传统毕业设计指导模式缺乏实际项目背景，不利于学生设计成果的综合评价，进而影响毕业设计的整体水平。

轮机工程专业毕业设计亟须探索更加科学、更具工程实践背景的选题、指导及考评的“全程”教学模式。毕业设计要以行业发展需求为导向，以学生能力培养为核心，缩小与企业之间的差距，最终提升轮机工程专业教学质量，培养适应社会发展、行业需求的应用型高素质人才。

2 CDIO理念的发展

1994 年，为了改进工程教育的目标及方式，麻省理工学院工程学院提出了“构思（Conceive）—设计（Design）—实施（Implement）—运行（Operate）”的教育理念，即CDIO 理念。该理念以工程项目设计为导向，除了理论知识的传授，该理念更强调工程教育应该注重培养学生的工程能力。CDIO 理念是近代国际工程教育改革的重要成果之一，同时也是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括。在该理念提出后，包括美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯理工大学、新加坡南洋理工大学以及上海交通大学在内的诸多世界名校联合探讨了CDIO 理念的实现方法，发表了 CDIO 工程教育大纲与CDIO 标准，并逐步形成了一套完整的 CDIO 理念[16]。基于CDIO 理念的基本思想，通过构思、设计、实施、运行4 个阶段可实现工程教育的3 个重要目标，即掌握基础知识、领导新事物建造与运行以及充分理解技术在社会发展中的重要性。众多高校的教学改革实践已证明[4-8]：CDIO 理念对于工程教育质量的提升具有较高的价值。显然，对于工程教育中的轮机工程专业，尤其是对于新形势下的轮机工程专业中与工程实践密切相关的毕业设计教学环节，适用CDIO理念下的教学实践方法，通过构思、设计、实施及运行方面的教学探索，更好地提升学生的知识水平、动手能力和综合专业水平。

3 基于CDIO理念的轮机工程专业毕业设计教学模式探索

3.1 采用“双副导师”制的毕业设计，联合构思出题模式

校内导师与企业导师通常存在较好的互补性。校内导师往往更多地专注于理论知识的教研，而对业界的主流技术与实现方式缺乏较好的把握，企业导师通常专长于行业一线工作的工程实践方法，而对理论知识的研究不如校内导师精深。因此，结合企业导师与校内导师的上述特点，选择一名校内导师与一名企业导师作为“双副导师”，再加上一名校内的资深教授作为主导师，构成包含三名导师的导师组，有助于更好地发挥企业和高校的优势。在毕业设计的联合构思出题上，三名导师分工明确，各司其职，“双副导师”主要负责沟通高校课题组的最新研究成果和企业项目之间的应用事宜，进而同时提炼出毕业设计题目，而高校主导师则利用其深厚的专业功底为“双副导师”所构思的课题进行把关，提出修改建议。对于轮机工程专业而言，可通过高校与各船厂、船舶类研究所等单位的合作，培养具有长期合作前景的“双副导师”，通过“双副导师”的联合构思（CDIO 理念的构思环节），为轮机工程专业提供行业前沿的高质量毕业设计课题。

3.2 基于多导师联合指导的毕业设计流程设计模式

通过上述基于CDIO 理念的毕业设计联合构思环节，可为学生提供兼具理论高度与行业应用前景的毕业设计课题。在此步骤之后，含校企“双副导师”及高校主导师的导师组将为学生进行联合指导，即CDIO 理念的设计环节。由三位导师组成的导师组将针对每名学生制定具体的毕业设计流程。完整的毕业设计流程包括校企调研、联合框架设计、联合指导以及联合检验3 个部分。首先，在课题的调研阶段要求学生按照企业副导师的要求开展企业调研，结合高校副导师的理论指导，使学生全面掌握课题的理论背景与应用前景。在联合框架设计部分，企业“双副导师”分别对学生毕业设计框架的理论推导部分和实验部分进行方案设计，最终由高校主导师对上述方案进行整合修改，从而实现毕业设计联合框架设计。其次，在联合指导阶段，学生须根据实际完成情况和实验设施择时在企业完成毕业设计的一部分工作。最后，在联合检验部分，分别由校企“双副导师”对每名学生毕业设计的理论水平和应用价值进行评价打分，作为学生答辩评分的依据之一。

3.3 基于校企联合的毕业设计协同实现模式

根据上一小节制定的毕业设计流程，学生选题后将通过完整的校企调研、联合框架设计、联合指导以及联合检验4 个阶段完成毕业设计，而这4 个阶段均需通过校企联合协同实现（CDIO 理念的实现环节）。在校企调研阶段，学生首先在高校通过查阅整理文献完成课题的初期调研，然后根据企业副导师制定的企业调研计划，深入企业相关科室、车间进行企业调研，掌握所选课题的行业现状。学生可以全程在高校完成联合框架设计阶段，但此时企业副导师也须提供详尽的实验方案指导。在联合指导阶段，高校副导师负责指导学生完成毕业设计中理论方法的构建。在此之后，学生须根据企业导师的指导制定完整的实验方案，然后与企业沟通实验计划，利用企业的设备及其他条件完成实验。在联合检验阶段，高校主导师根据学生毕业设计的整体水平以及校企“双副导师”分别对学生毕业设计的理论和应用价值的评分进行综合评估打分。通过上述阶段的协同实现，可充分利用校企双方各自的优势，培养学生通过理论知识解决复杂工程问题的能力。

3.4 基于全程监督的毕业设计综合运行模式

上述小节中包含了CDIO 理念中的构思、设计及实现3 个方面的内容，旨在通过充分利用校企资源使学生具备较高的理论素养和动手能力。而在上述3 个方面内容之外，毕业设计模式的综合运行也十分重要。在毕业设计过程中，主导师对每名学生各阶段任务的完成情况进行全程监督。除了对学生学习态度和毕业设计阶段性完成情况的监察和打分之外，全程监督的另一个重要方面是关注并记录学生在毕业设计中遇到的具体问题，主导师需将学生的问题及其所需的必要协助内容及时告知校企“双副导师”，从而尽快使学生在毕业设计中的困难得到解决。在这一过程中，校企“双副导师”针对学生在问题解决过程中的具体表现对该学生进行评分。最终，导师组在全程监督中的评分成为学生毕业设计最终评分的重要参考之一。这样就给学生毕业设计的考评增加了额外的参考，从而有利于更科学、全面地对学生毕业设计的完成情况进行评价，最终有利于毕业设计整体流程的综合运行。

4 结束语

基于 CDIO 理念对轮机工程专业本科生毕业设计进行改革探索，采用“双副导师”构思出题模式、多导师联合指导流程设计模式、校企联合协同实现模式以及全程监督综合运作模式对毕业设计各环节进行设计，有助于整合高校及企业的教学资源和工程资源，更好地培养学生综合运用知识解决复杂工程问题的能力。提高毕业设计质量的同时，上述探索还有助于使学生加深对行业现状的理解与把握，从而有的放矢地弥补自身短板，更好地适应社会发展与行业需求。