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        基于CDIO工程教育模式的汽車(chē)構(gòu)造課程改革探索

        2018-12-04 09:28:32李洲稷程廣偉陳智勇
        中國(guó)教育技術(shù)裝備 2018年10期
        關(guān)鍵詞:汽車(chē)構(gòu)造教學(xué)方法改革應(yīng)用型本科院校

        李洲稷 程廣偉 陳智勇

        摘 要 為了改善汽車(chē)構(gòu)造課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式下存在的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)CDIO工程教育模式的探索和研究,結(jié)合應(yīng)用型本科院校對(duì)人才培養(yǎng)的新思路,構(gòu)建新的理論和實(shí)踐課程體系。通過(guò)對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)模式、師資建設(shè)、考核方式等方面的改革,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題、系統(tǒng)思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作、職業(yè)素養(yǎng)和工程應(yīng)用等能力。實(shí)踐表明,基于CDIO工程教育模式的課程改革達(dá)到教學(xué)改革目標(biāo),為培養(yǎng)合格的汽車(chē)工程師提供了更加有效的方法。

        關(guān)鍵詞 CDIO工程教育模式;汽車(chē)構(gòu)造;教學(xué)方法改革;應(yīng)用型本科院校

        中圖分類(lèi)號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        文章編號(hào):1671-489X(2018)10-0097-04

        Reform on Teaching of Automobile Construction based on Engi-neering Education Model CDIO//LI Zhouji, CHENG Guangwei, CHEN Zhiyong

        Abstract In order to improve the existing problems in traditional tea-

        ching course of automobile construction, the new theory and prac-

        tice curriculum system is constructed based on the CDIO enginee-ring education mode, combined with the new idea of the talent trai-ning applied application-oriented institutes. Through the reforming on training objectives, education model, teacher team reconstruction and testing method, students ability to solve problems indepen-dently, system thinking and teamwork, professional accomplishment and engineering application are trained. The practice shows that the

        education reform has achieved the teaching objectives and it is pro-vided an effective method for training the qualified automobile engi-

        neers.

        Key words engineering education model CDIO; automobile con-struction; education method reform; application-oriented institutes

        1 引言

        隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)不斷推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程,對(duì)勞動(dòng)力的整體素質(zhì)要求日益提高,需要更多的具有基礎(chǔ)知識(shí)、職業(yè)能力和綜合素質(zhì),能面向建設(shè)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等的高級(jí)應(yīng)用型人才。我國(guó)一批高等院校正大力發(fā)展應(yīng)用型本科教育改革,以滿(mǎn)足企業(yè)與社會(huì)對(duì)人才的需求。應(yīng)用型本科院校的定位是注重為行業(yè)的發(fā)展服務(wù),以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為宗旨,將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,并立足于應(yīng)用研究和行業(yè)開(kāi)發(fā)。應(yīng)用型本科院校的教育模式必須根據(jù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需要,以面向?qū)嶋H應(yīng)用作為課程建設(shè)的指導(dǎo)思想,優(yōu)化人才的培養(yǎng)模式和學(xué)科的專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)。

        CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式是一種新型高等教育模式,其核心是將教學(xué)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合,以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)工程人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和工程能力的需求,解決傳統(tǒng)工科高等院校在人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的重理論教學(xué)輕實(shí)踐的問(wèn)題,與應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)相一致。按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生,理論聯(lián)系實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)遷移能力強(qiáng),具備自主學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的習(xí)慣,深受企業(yè)與社會(huì)歡迎[1-2]。

        汽車(chē)構(gòu)造是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程,作為一門(mén)典型的工程類(lèi)課程,重點(diǎn)講解汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤(pán)各部件的結(jié)構(gòu)和工作原理及應(yīng)用。將CDIO教學(xué)模式引進(jìn)汽車(chē)構(gòu)造課程教學(xué)方法改革中,有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和工程素質(zhì),適合洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用型本科教育改革的發(fā)展方向。

        2 汽車(chē)構(gòu)造課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

        理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié) 受傳統(tǒng)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備缺乏的影響,汽車(chē)構(gòu)造課程中理論學(xué)時(shí)仍占大多數(shù),以教師講授為主,學(xué)生對(duì)汽車(chē)實(shí)物的認(rèn)識(shí)大多還是來(lái)自于書(shū)本以及課件上的圖片和視頻,這使得他們?cè)诿鎸?duì)實(shí)物時(shí)感到十分陌生,不能很好地將理論知識(shí)與實(shí)物相對(duì)照。

        學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差 采用教師講授為主的單一教學(xué)模式,降低了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)習(xí)的主動(dòng)性變差,大多數(shù)學(xué)生只是機(jī)械地接受教師講解的知識(shí);在實(shí)踐環(huán)節(jié),看多于做,聽(tīng)多于思,更談不上主動(dòng)思考和理解,因此,面對(duì)實(shí)際的問(wèn)題經(jīng)常無(wú)從下手。

        考試方式單一 傳統(tǒng)考試方式以筆試為主,造成學(xué)生學(xué)習(xí)死記硬背現(xiàn)象嚴(yán)重,只在乎基本理論而不重視實(shí)踐,將理論和實(shí)踐分割開(kāi)來(lái),使得考試成績(jī)難以判斷學(xué)生對(duì)課程整體的掌握情況。這種傳統(tǒng)的考核方式使學(xué)生的思維能力僵化,阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的激發(fā),限制了學(xué)生相互交流能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的發(fā)揮,所培養(yǎng)出的人才難以適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展需要。

        3 CDIO工程教育理念

        CDIO工程教育模式是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的工程教育模式。CDIO即構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate):以產(chǎn)品周期的四個(gè)環(huán)節(jié)代表教育和實(shí)踐訓(xùn)練四個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生以主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式,通過(guò)項(xiàng)目實(shí)際的情景將理論課程和實(shí)踐課程相聯(lián)系。

        CDIO工程教育模式包括三個(gè)核心文件:1個(gè)愿景、1個(gè)大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)[3]。在能力要求方面,CDIO培養(yǎng)大綱將工科畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人職業(yè)能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力,基本涵蓋了學(xué)生畢業(yè)后在從事和組織工程工作中所需的全部能力。CDIO的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程技術(shù)知識(shí)并且具有一定的動(dòng)手操作能力,在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中引導(dǎo)創(chuàng)新,根據(jù)工程師應(yīng)具備的能力以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來(lái),注重培養(yǎng)合作溝通等社會(huì)能力,擁有解決問(wèn)題、系統(tǒng)思維、批判創(chuàng)新、計(jì)劃等能力,建立良好的職業(yè)倫理和職業(yè)態(tài)度。CDIO教育模式為當(dāng)代應(yīng)用型本科院校的工程教育改革提供了系統(tǒng)與全面的指導(dǎo)[4]。

        4 規(guī)劃調(diào)整基于應(yīng)用型本科院校建設(shè)下的汽車(chē)構(gòu)造課程體系

        在洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用型本科學(xué)校教育改革建設(shè)背景下,根據(jù)CDIO工程教育模式規(guī)范教學(xué)的12條標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)傳統(tǒng)培養(yǎng)方式存在的問(wèn)題,改革汽車(chē)構(gòu)造課程教學(xué)模式,以培養(yǎng)具有優(yōu)良工程能力和現(xiàn)代工程意識(shí)的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才為課程改革目標(biāo)。

        汽車(chē)構(gòu)造課程基于CDIO教育模式的改革內(nèi)容涵蓋了工程教育理念、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件、教師隊(duì)伍見(jiàn)識(shí)、學(xué)生考核方式、專(zhuān)業(yè)評(píng)估等。實(shí)施CDIO教育模式改革需要從方案設(shè)計(jì)到具體實(shí)施一系列環(huán)節(jié)的評(píng)估,需要學(xué)校各個(gè)部門(mén)和各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)積極配合,也需要與社會(huì)和企業(yè)密切合作。

        5 汽車(chē)構(gòu)造教學(xué)改革內(nèi)容

        培養(yǎng)目標(biāo) 根據(jù)CDIO工程教育模式的大綱,學(xué)生培養(yǎng)能力目標(biāo)主要包括四個(gè)層面:1)技術(shù)知識(shí)與推理能力;2)個(gè)

        人能力、職業(yè)能力和態(tài)度;3)人際交往能力;4)在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行系統(tǒng)的能力。汽車(chē)構(gòu)造課程在四個(gè)大層次的19個(gè)微觀層次上建立了培養(yǎng)目標(biāo)矩陣,如表1所示。

        項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式 對(duì)于汽車(chē)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)課程改革,采用主動(dòng)式項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)的方法。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)法是以完成一個(gè)具體的項(xiàng)目為主要線索,學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,全面鍛煉知識(shí)檢索能力、多學(xué)科交叉的掌控能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作交流能力,真的能把理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去,同時(shí)最大限度培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、自主管理、自主提出問(wèn)題和解決問(wèn)題以及創(chuàng)新的能力。

        根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容,在汽車(chē)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)課程中安排七個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如表2所示。讓學(xué)生按照5~7人為一組進(jìn)行自由組合,選出組長(zhǎng),組長(zhǎng)根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容,經(jīng)過(guò)充分的小組討論,給組員安排任務(wù),并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)與領(lǐng)導(dǎo)工作;在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中,每組按節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯報(bào),最終完成項(xiàng)目報(bào)告。教師根據(jù)每小組項(xiàng)目的完成情況和項(xiàng)目報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià),了解學(xué)生對(duì)知識(shí)和能力的掌握情況。

        根據(jù)CDIO改革中課程規(guī)劃的基本思想,為達(dá)到課程培養(yǎng)能力的目的,項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程主要由以下五個(gè)環(huán)節(jié)組成:

        環(huán)節(jié)1:理論課程教學(xué)。此環(huán)節(jié)以教師講授為主,主要講解汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤(pán)各系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和拆裝過(guò)程中的注意事項(xiàng),為學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)課項(xiàng)目打下理論基礎(chǔ)。

        環(huán)節(jié)2:目標(biāo)下達(dá)與分組。將項(xiàng)目需完成的任務(wù)和目標(biāo)下達(dá)給每個(gè)小組。

        環(huán)節(jié)3:系統(tǒng)構(gòu)思。每個(gè)小組在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下,根據(jù)汽車(chē)構(gòu)造理論課程的教學(xué)內(nèi)容,對(duì)需要完成的項(xiàng)目的目標(biāo)是什么、如何進(jìn)行、資源如何分配等進(jìn)行討論,分析與確立項(xiàng)目的可行性。

        環(huán)節(jié)4:拆裝實(shí)訓(xùn)。根據(jù)環(huán)節(jié)3的構(gòu)思,每個(gè)小組進(jìn)行實(shí)際的拆裝訓(xùn)練,教師對(duì)在拆裝過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)提出,并引導(dǎo)學(xué)生找出正確的解決辦法。

        環(huán)節(jié)5:展示與評(píng)估,在拆裝過(guò)程中和拆裝完成后,教師要對(duì)每個(gè)小組的工作進(jìn)行評(píng)估,可以通過(guò)提問(wèn)和報(bào)告展示等方式進(jìn)行。

        學(xué)生在參與項(xiàng)目過(guò)程中,能夠?qū)⒈粍?dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),根據(jù)需要自覺(jué)查找資料,從中提煉組織有用的信息,并根據(jù)自己所掌握的知識(shí)和能力水平,自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案,在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中自我主導(dǎo),有效激發(fā)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,初步培養(yǎng)科技創(chuàng)新素養(yǎng)[5]。

        通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施中的這五個(gè)環(huán)節(jié),能夠保證課程目標(biāo)能力的實(shí)現(xiàn),表3列出每個(gè)環(huán)節(jié)與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)能力矩陣之間的關(guān)系。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐課程部分基于項(xiàng)目的教學(xué)與研討環(huán)節(jié)(環(huán)節(jié)3~5),課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)在一定程度上被弱化。同時(shí),學(xué)生能將所學(xué)專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)應(yīng)用到項(xiàng)目中去,加深對(duì)理論知識(shí)的理解,并培養(yǎng)其個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德以及團(tuán)隊(duì)合作和交流能力。

        教師隊(duì)伍改革建設(shè) CDIO改革標(biāo)準(zhǔn)中要求教師具有深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、扎實(shí)的業(yè)務(wù)能力、精湛的職業(yè)技能和高尚的職業(yè)道德,以及較強(qiáng)的工程素質(zhì)、探索意識(shí)和創(chuàng)新精神,滿(mǎn)足新的教學(xué)模式對(duì)教師工程能力和教學(xué)能力的需求。CDIO教育模式表面上看是對(duì)人才培養(yǎng)模式的闡述,更深層次也是對(duì)教師所應(yīng)具有的各項(xiàng)素質(zhì)的論述[6]。

        在CDIO課程改革中,首先要求教師在教學(xué)過(guò)程中更新教學(xué)理念,從以教師為教學(xué)中心轉(zhuǎn)變成為以學(xué)生為教學(xué)中心,把課堂交給學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)造性思維,而教師從課程的講授者轉(zhuǎn)變成學(xué)生興趣的激發(fā)者、課堂的組織者、學(xué)生學(xué)習(xí)的助力者。因此,教師應(yīng)采用多種教學(xué)手段,如激勵(lì)、反饋、質(zhì)疑和評(píng)估,給出全面、系統(tǒng)且獨(dú)特的課堂教學(xué)教案,來(lái)達(dá)到教學(xué)目的。

        其次,改變師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu),建設(shè)一支“雙師型”教師隊(duì)伍——既具有教師素質(zhì),又具有工程師資質(zhì)。工科專(zhuān)業(yè)的教師由于長(zhǎng)時(shí)間在學(xué)校教學(xué),大多具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)水平,但是工程背景較弱,缺少與企業(yè)和社會(huì)的交流,因此缺乏工程素養(yǎng)和實(shí)踐能力,導(dǎo)致培養(yǎng)的人才也存在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)欠缺、動(dòng)手能力差的不足。因此,教師需要提升工程知識(shí)能力,為學(xué)生做好當(dāng)代工程師的榜樣。洛陽(yáng)理工學(xué)院經(jīng)常組織教師到相關(guān)工廠的生產(chǎn)一線進(jìn)行參觀學(xué)習(xí),邀請(qǐng)企業(yè)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師到學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn),并與許多企業(yè)建立長(zhǎng)期的合作關(guān)系。加強(qiáng)校企之間的聯(lián)系,既能提高教師的工程素質(zhì),又能幫助企業(yè)解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的專(zhuān)業(yè)性問(wèn)題,同時(shí)能為學(xué)生創(chuàng)造更多參與企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的機(jī)會(huì),互惠互利、共同發(fā)展。

        考核方式改革 與傳統(tǒng)的按單一試卷成績(jī)進(jìn)行考核的方式相比,基于CDIO工程教育模式的考核方式更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)態(tài)度的考查。目前,汽車(chē)構(gòu)造課程采用的考核方式是:期末考試成績(jī)占30%;課堂表現(xiàn)占10%;平時(shí)作業(yè)占10%;實(shí)驗(yàn)課項(xiàng)目考核占50%(其中,10%為拆裝過(guò)程中動(dòng)手能力的成績(jī),40%為期中期末項(xiàng)目匯報(bào)成績(jī))。實(shí)踐證明,這種多層次立體式的考核機(jī)制更加合理和公平,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生擺脫了對(duì)知識(shí)死記硬背和紙上談兵的缺點(diǎn),達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)能力的要求,同時(shí)能夠保證理論課程和實(shí)驗(yàn)課程正常有序進(jìn)行,獲得學(xué)生的廣泛認(rèn)可。

        6 結(jié)語(yǔ)

        CDIO工程教育模式密切聯(lián)系企業(yè)和社會(huì),倡導(dǎo)“一體化”大工程理念,對(duì)洛陽(yáng)理工學(xué)院應(yīng)用型本科院校建設(shè)提出具體的思路,起到良好的啟示作用,指導(dǎo)了汽車(chē)構(gòu)造等課程的教學(xué)方法改革,取得一定的成果。但是在課程改革過(guò)程中仍需要注意一些關(guān)鍵問(wèn)題。

        1)課程培養(yǎng)目標(biāo)能力的確定一定要結(jié)合企業(yè)和社會(huì)的實(shí)際需求。CDIO工程教育改革大綱提出培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才需要培養(yǎng)四個(gè)層次的能力,但是在面對(duì)各個(gè)不同專(zhuān)業(yè)和學(xué)科時(shí),必須要根據(jù)學(xué)科的特點(diǎn),特別要結(jié)合企業(yè)和社會(huì)所需人才應(yīng)具備的能力要求,還要考慮學(xué)校的實(shí)際情況,合理規(guī)劃培養(yǎng)能力目標(biāo)矩陣,才能培養(yǎng)出適應(yīng)市場(chǎng)需求且?guī)в袑W(xué)校發(fā)展特色的真正的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

        2)項(xiàng)目的安排一定要合理。主動(dòng)式項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)能否取得成效的關(guān)鍵是項(xiàng)目的可行性評(píng)價(jià)。要根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的合理安排項(xiàng)目,正確把握每個(gè)項(xiàng)目的深度和廣度;要考慮學(xué)生之間知識(shí)水平和個(gè)體能力的差異,因人而異,設(shè)計(jì)不同層次、不同角度的項(xiàng)目,保證項(xiàng)目順利開(kāi)展。

        3)關(guān)鍵點(diǎn)是教師的角色轉(zhuǎn)變。CDIO工程教學(xué)模式為培養(yǎng)學(xué)生的能力,堅(jiān)持以項(xiàng)目為主線、學(xué)生為主體,教師只起到一定引導(dǎo)作用,因此,教師角色在教學(xué)中發(fā)生很大變化。首先在觀念上,教師要認(rèn)識(shí)到自己不再是教學(xué)過(guò)程中單一的授課者,同時(shí)是項(xiàng)目的需求者、設(shè)計(jì)者、管理者和評(píng)估者;其次,教師在教學(xué)方法上要認(rèn)識(shí)到知識(shí)不能靠灌輸,要是讓學(xué)生成為教學(xué)過(guò)程中的主人,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,使學(xué)生能在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中構(gòu)建專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系,并將其應(yīng)用到實(shí)踐中去。

        CDIO工程教學(xué)模式改革為現(xiàn)代工科課程改革指明了道路,在汽車(chē)構(gòu)造課程教學(xué)改革中,洛陽(yáng)理工學(xué)院努力使教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)能力目標(biāo)相切合,知識(shí)講授與能力培養(yǎng)相兼顧,將理論教學(xué)融入實(shí)踐過(guò)程,為社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)出更多的合格工程師。

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