摘 要：新工科教育背景下，創(chuàng)新實(shí)踐教育為我國工科專業(yè)的發(fā)展提供了全新的視角。如何將創(chuàng)新平臺與人才培養(yǎng)有效銜接起來，是新工科建設(shè)作為目前高校工程教育教改的重要方向。針對目前汽車制造工藝實(shí)踐教學(xué)模式與提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)不匹配的問題，本文以CDIO理念為依據(jù)，融合FSC創(chuàng)新平臺，探索了汽車制造及工藝實(shí)踐教學(xué)中“在實(shí)踐中學(xué)與思”和“在項(xiàng)目中教與學(xué)”的模式，為大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐教育提供參考。

關(guān)鍵詞：CDIO理念 FSC創(chuàng)新平臺 教學(xué)模式 改革

Exploration on the Practice Teaching Mode of Automobile Manufacturing Process based on CDIO Concept and FSC Innovation Platform

Zhang Yanwei

Abstract：Under the background of new engineering education， innovative practice education provides a new perspective for the development of engineering majors in China. How to effectively connect the innovation platform with talent training is an important direction for the construction of new engineering disciplines as the current engineering education reform in colleges and universities. Aiming at the problem that the current practice teaching mode of automobile manufacturing process does not match the training objectives of improving students' practical ability and innovation ability， this paper， based on the CDIO concept， integrates the FSC innovation platform， and explores the “l(fā)earning in practice and the the models of thinking” and “teaching and learning in the project” providing a reference for the innovative practice education of college students.

Key words：CDIO concept， FSC innovation platform， teaching mode， reform

1 引言

在汽車工業(yè)中，汽車的設(shè)計(jì)與制造是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。汽車的設(shè)計(jì)決定生產(chǎn)流程，反之亦然，新生產(chǎn)制造流程的開發(fā)可以推動新產(chǎn)品的功能以及設(shè)計(jì)的構(gòu)思。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人們對于汽車的要求也逐漸提高，而新能源汽車在取代傳統(tǒng)汽車的過程中給汽車制造工藝帶來了新的機(jī)遇與新的挑戰(zhàn)。《汽車制造工藝學(xué)》作為車輛工程專業(yè)的必修課程之一，其設(shè)立的根本目的是振興民族汽車產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)汽車工程師，為汽車生產(chǎn)一線培養(yǎng)中國自己的制造工藝工程師。該課程知識面廣、綜合性強(qiáng)、理論性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)，對培養(yǎng)學(xué)生分析解決汽車產(chǎn)業(yè)工程問題的能力、機(jī)械設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力以及高素質(zhì)復(fù)合型人才具有十分重要的作用。我?！镀囍圃旃に噷W(xué)》作為車輛工程專業(yè)的必修專業(yè)核心課，是上海市級精品課程及重點(diǎn)建設(shè)課程，被學(xué)校納入到了金課重點(diǎn)培育課程，進(jìn)行了金課教學(xué)模式改革，融入了課程思政的教學(xué)理念與方法。從課程思政的融入要素、構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作教師隊(duì)伍、開展線上線下混合式教學(xué)模式、改革教學(xué)目標(biāo)及評價(jià)方式等方面，進(jìn)行了探索與實(shí)踐[1]。

傳統(tǒng)的教育理念、模式和管理手段難以滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的要求，探索基于CDIO的先進(jìn)工程教育理念和實(shí)施體系對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的改革具有重要意義。

2 CDIO理念與FSC創(chuàng)新平臺概述

2.1 CDIO工程教育理念內(nèi)涵

CDIO工程教育理念是美國在1990年代后期提出的，近年來取得了相應(yīng)的研究成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)行（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[2]?！皹?gòu)思”包括需求分析、技術(shù)設(shè)計(jì)、工藝流程開發(fā);“設(shè)計(jì)”包括項(xiàng)目計(jì)劃、設(shè)計(jì)圖紙和方案實(shí)施;“實(shí)現(xiàn)”特指將設(shè)計(jì)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程;“運(yùn)行”是對產(chǎn)品的評估過程。

CDIO工程教育理念鼓勵教師采用“基于項(xiàng)目導(dǎo)向”的教授方式，在教授的過程中以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷培養(yǎng)自身的主動性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性，最終達(dá)到具備良好的工程基礎(chǔ)知識、較強(qiáng)的自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)合作意識和產(chǎn)品系統(tǒng)的構(gòu)建能力。自探索出CDIO工程教育理念以來，短短20年，就對世界工程教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，成為國際工程教育改革創(chuàng)新的方向。

2.2 FSC平臺理念

FSC（Formula Student China）即中國大學(xué)生方程式汽車大賽，由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽[3]，其目的在于培養(yǎng)本國大學(xué)生設(shè)計(jì)、制造小型方程式賽車的能力。FSC設(shè)計(jì)競賽平臺是讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試與比賽一輛小型方程式賽車培養(yǎng)他們在汽車方面的創(chuàng)造力、實(shí)踐能力、成本控制能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，以賽事規(guī)則為藍(lán)本，賽車整體認(rèn)知為基礎(chǔ)，各系統(tǒng)設(shè)計(jì)為核心，加工制造裝配為根本，逐步鍛煉學(xué)生綜合能力。FSC設(shè)計(jì)競賽平臺可以讓學(xué)生通過競賽不斷提高技能，學(xué)校通過競賽不斷完善車輛工程人才培育機(jī)制，行業(yè)通過競賽不斷深化國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的意識，不僅對培養(yǎng)學(xué)生所需技能和能力具有巨大的教育價(jià)值，還響應(yīng)了行業(yè)對大學(xué)課程日益增長的需求，這些課程提供將理論知識付諸于解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)。

2.3 CDIO和FSC平臺與汽車制造工藝學(xué)課程關(guān)系

從圖1中可以看出CDIO理念和FSC平臺在《汽車制造工藝學(xué)》教學(xué)過程中具有較強(qiáng)的一致性和契合度，它們涵蓋了《汽車制造工藝學(xué)》課程培養(yǎng)中所要求的能力，而《汽車制造工藝學(xué)》課程培養(yǎng)中所要求的能力只是體現(xiàn)了CDIO理念與FSC平臺的部分內(nèi)容。因此，運(yùn)用CDIO理念融合FSC創(chuàng)新平臺探索汽車制造及工藝實(shí)踐教學(xué)模式較為合理。

3 汽車制造及工藝實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及問題

《汽車制造工藝學(xué)》主要內(nèi)容為汽車設(shè)計(jì)與制造專業(yè)所需要的工藝基本理論和實(shí)踐知識。主要分為汽車制造過程概論、汽車及其零件制造中常用制造工藝基礎(chǔ)知識、工件的機(jī)械加工質(zhì)量、工件的定位和機(jī)床夾具、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定、尺寸鏈原理及其應(yīng)用、裝配工藝基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)工藝性、汽車典型零件的制造工藝、汽車車身制造工藝以及自動化制造系統(tǒng)及先進(jìn)制造技術(shù)簡介，要求學(xué)生掌握汽車生產(chǎn)過程中的加工工藝[4]。

根據(jù)教學(xué)課堂經(jīng)驗(yàn)，《汽車制造工藝學(xué)》的教學(xué)問題現(xiàn)狀是：

（1）理論與實(shí)踐脫節(jié)：《汽車制造工藝學(xué)》中涉及的機(jī)械加工質(zhì)量、工藝尺寸鏈原理等基礎(chǔ)理論在課程中非常重要，因?yàn)槔碚摰慕淌跊]有實(shí)踐過程的支撐，學(xué)生在接收時(shí)就十分抽象，是學(xué)生普遍難以掌握的原因。另外，在學(xué)習(xí)《汽車制造工藝學(xué)》時(shí)，面對眾多的零散知識點(diǎn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中缺乏對汽車制造工藝一個(gè)系統(tǒng)性的認(rèn)識，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)的過程中陷入學(xué)習(xí)與遺忘重復(fù)中，降低了學(xué)習(xí)效果。

（2）理論基礎(chǔ)知識的枯燥性：汽車制造工藝學(xué)的教學(xué)中會講授機(jī)床夾具、誤差計(jì)算、編制工藝文件等相關(guān)基礎(chǔ)理論知識，這些基礎(chǔ)理論知識不僅讓《汽車制造工藝學(xué)》課程略顯枯燥，更讓學(xué)生對理論知識降低興趣。

（3）考核方式不全面：《汽車制造工藝學(xué)》課程考核多為單一試卷的理論考核模式，無法體現(xiàn)學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)效果，不能夠系統(tǒng)地反映學(xué)生的綜合能力，只注重理論而忽視實(shí)踐，也無法評價(jià)其在生產(chǎn)實(shí)踐中的操作能力，脫離了對應(yīng)用型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

4 基于CDIO理念融合FSC創(chuàng)新平臺的汽車制造及工藝實(shí)踐教學(xué)模式

4.1 構(gòu)思（C）與設(shè)計(jì)（D）：融合FSC創(chuàng)新平臺的課程體系

以車輛工程專業(yè)培養(yǎng)方案及汽車制造工藝學(xué)教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)課程本身與教學(xué)環(huán)節(jié)的體系化，將汽車制造工藝學(xué)知識貫穿于理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的全過程。課程的體系化要求《汽車制造工藝學(xué)》在授課計(jì)劃中就要保證內(nèi)容之間的系統(tǒng)性、連貫性，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)的體系化。如圖2所示，將FSC創(chuàng)新平臺融合到《汽車制造工藝學(xué)》的知識架構(gòu)體系中需要四步：

（1）構(gòu)思C：通過前序課程結(jié)合FSC平臺建立學(xué)生對汽車制造工藝的認(rèn)知，為制造工藝學(xué)打下基礎(chǔ)。在《汽車制造工藝學(xué)》課程理論基礎(chǔ)中穿插FSC平臺典型零件的加工、裝配，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)等方面的生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，讓學(xué)生熟知所學(xué)相關(guān)知識的在汽車制造上的應(yīng)用。

（2）設(shè)計(jì)D：結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識，對方程式賽車設(shè)計(jì)的零件制造裝配工藝提出方案，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生工藝能力。

（3）實(shí)現(xiàn)I：通過課程理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐，以工藝方案為基礎(chǔ)，加工裝配完成參賽車輛，將理論與實(shí)踐付諸實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，接軌產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（4）運(yùn)行O：檢驗(yàn)調(diào)試成果，反思理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐過程中的不足。

4.2 實(shí)現(xiàn)（I）：融合FSC創(chuàng)新平臺的實(shí)踐模式

針對目前教學(xué)中存在的問題，需要在課本、學(xué)生和教師之間引入新的橋梁，以將三者有機(jī)的銜接起來，并貫穿于課本、學(xué)生和教師這相互反饋的教學(xué)體系中，而FSC創(chuàng)新平臺可以反映《汽車制造工藝學(xué)》的大部分知識，又可以讓學(xué)生與老師參與其中。將FSC創(chuàng)新平臺融合到《汽車制造工藝學(xué)》的知識架構(gòu)體系中，并通過一系列組織學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，使學(xué)生在潛移默化中了解汽車工藝學(xué)知識，并在FSC創(chuàng)新平臺中增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解。

《汽車制造工藝學(xué)》課程實(shí)踐主要涉及以下內(nèi)容：發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、部裝、總裝配工藝及相關(guān)設(shè)備;發(fā)動機(jī)調(diào)試及總裝檢驗(yàn)方法及內(nèi)容;發(fā)動機(jī)曲軸、連桿、缸蓋、缸體加工工藝過程，工藝方法、工藝特點(diǎn)及相關(guān)設(shè)備、工裝夾具等;汽車總裝工藝過程及相關(guān)設(shè)備;汽車車身沖壓線及焊接線;汽車檢測及相關(guān)設(shè)備[5]。針對課程特點(diǎn)，采取項(xiàng)目導(dǎo)向或任務(wù)驅(qū)動的工程專業(yè)模式，構(gòu)建以學(xué)生為主體的實(shí)踐興趣小組，秉承制造一輛性能可靠、操作良好的賽車為目標(biāo)，讓學(xué)生參與到FSC創(chuàng)新平臺中，以FSC設(shè)計(jì)任務(wù)有針對性的開展學(xué)習(xí)。

4.3 運(yùn)行（O）：融合FSC創(chuàng)新平臺的考核方式

以往《汽車制造工藝學(xué)》課程考核多為單一試卷的理論考核模式，無法體現(xiàn)學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)效果。目前學(xué)生在考核方面呈現(xiàn)“前松后緊”、“期末突擊”的現(xiàn)象，導(dǎo)致對知識掌握和應(yīng)用的效果比較差。結(jié)合對學(xué)生應(yīng)用工程能力培養(yǎng)的目標(biāo)，建立以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的《汽車制造工藝學(xué)》課程考核體系。將考核分為3個(gè)模塊：理論基礎(chǔ)+設(shè)計(jì)+實(shí)踐。在理論基礎(chǔ)部分，通過試卷的形式考核學(xué)生對基本知識點(diǎn)的掌握理解情況。在設(shè)計(jì)部分，以課后作業(yè)作為考核重點(diǎn)，例如，在講完汽車零件工藝規(guī)程制定時(shí)，以方程式賽車某一零件為例，讓學(xué)生編制工藝過程。讓學(xué)生通過平時(shí)訓(xùn)練提高繪圖，讀圖與設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)也對機(jī)械設(shè)計(jì)課程的認(rèn)知與掌握得到進(jìn)一步提高。在實(shí)踐部分，融入FSC平臺，將學(xué)到的專業(yè)知識與方程式賽車加工、裝配、測試進(jìn)行結(jié)合，使他們“多實(shí)踐、多反思、多創(chuàng)新”，掌握發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題的能力。多種綜合考核模式可以有效地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把理論知識應(yīng)用于實(shí)踐操作中，在實(shí)踐中不斷反思進(jìn)步，提高學(xué)生的綜合技術(shù)技能。

5 結(jié)語

競賽滿足行業(yè)對未來工程師的要求，可以為學(xué)生提供將理論理解應(yīng)用于實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn);提高學(xué)生的積極性;緊跟行業(yè)不斷變化的需求，大學(xué)課程可以將其融入到工程課程?；贑DIO理念融合FSC創(chuàng)新平臺的汽車制造及工藝實(shí)踐教學(xué)改革建立了“在實(shí)踐中學(xué)與思”和“在項(xiàng)目中教與學(xué)”的教學(xué)模式，該模式為學(xué)生提供理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)情境和系統(tǒng)的認(rèn)知框架。在新工科建設(shè)背景下，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院以學(xué)科平臺為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以現(xiàn)代綜合知識為背景，以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為核心，利用平臺優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新人才培養(yǎng)優(yōu)勢，指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科導(dǎo)師的研究項(xiàng)目以及積極參加學(xué)科科技競賽，取得了優(yōu)良成績，基于學(xué)科平臺新工科人才實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效得以顯現(xiàn)。2018年參加中國大學(xué)生方程式汽車大賽、中國大學(xué)生電動方程式大賽，獲得全國三等獎;參加2018本田節(jié)能競技大賽奪得全國第一名;2021年參加全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽，獲得全國二等獎。

基金項(xiàng)目：上海工程技術(shù)大學(xué)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目（X202101001新工科）;上海工程技術(shù)大學(xué)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目（g201901001金課）。

參考文獻(xiàn)：

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