姚喜貴+杜君+姚煥新

【摘要】通過(guò)分析當(dāng)前高校尤其是工科類高校存在的重理論、輕實(shí)踐等弊端，造成高校培養(yǎng)的工程技術(shù)人才不適應(yīng)社會(huì)需求。為此，本文從課程教學(xué)創(chuàng)新切入，提出基于 CDIO 模式的“概念車制作”課程教學(xué)，從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行四個(gè)方面較詳細(xì)地闡述“概念車制作”教學(xué)過(guò)程，實(shí)施以學(xué)生為主，教師為輔的教學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力、自學(xué)能力以及初步管理能力，使學(xué)生成為高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

【關(guān)鍵詞】CDIO 概念車制作 課程 教學(xué) 設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）10-0107-02

一、引言

據(jù)麥肯錫咨詢公司（ McKinsey Global Institute） 的研究報(bào)告統(tǒng)計(jì)[1]，我國(guó)的工科畢業(yè)生只有不到 10% 適合在跨國(guó)公司工作。高素質(zhì)工程技術(shù)人才的缺乏是不適合跨國(guó)公司工作的關(guān)鍵。與歐洲等國(guó)家工程類大學(xué)畢業(yè)生相比，中國(guó)高等教育在培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才方面存在三大弊端：一是教育重理論、輕實(shí)踐，工程教育的師資隊(duì)伍普遍缺乏行業(yè)背景，二是課程設(shè)置僵硬，缺乏知識(shí)的融合與交叉，創(chuàng)新教育不足；三是缺乏對(duì)工程科技與創(chuàng)新的興趣培養(yǎng)，缺少職業(yè)能力及職業(yè)道德教育。這樣的狀況導(dǎo)致培養(yǎng)的工程技術(shù)人才創(chuàng)新能力不足，缺乏動(dòng)手和解決問(wèn)題的能力，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和人際溝通能力不強(qiáng)。中國(guó)提出在2020年前完成建立創(chuàng)新型國(guó)家的目標(biāo)，這就需要培養(yǎng)出基于工程實(shí)踐的新型工程技術(shù)人才，因此，更新教育觀念、實(shí)施工程教育改革成為第一要?jiǎng)?wù)[2]。實(shí)現(xiàn)第一要?jiǎng)?wù)要從最基本的課程教學(xué)改革和創(chuàng)新開(kāi)始，課程創(chuàng)新是教育改革的關(guān)鍵，沒(méi)有課程教學(xué)創(chuàng)新，教育改革就是空中樓閣。

2000年，美國(guó)愛(ài)德華·克勞利教授研究組開(kāi)始對(duì)工程教育改革進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)四年探索和實(shí)踐，他們合作幵發(fā)出了的一個(gè)新型的工程教育模式——CDIO[3]。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)行（Operate），以CDIO教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程能力。CDIO模式為國(guó)際工程教育提供了一個(gè)新的思路和研究方向，也為我國(guó)的工程教育改革提供一些有益的借鑒[4]。

將CDIO模式應(yīng)用到課程教學(xué)上進(jìn)行改革和創(chuàng)新，是課程改革和創(chuàng)新的新嘗試?！案拍钴囍谱鳌笔切麻_(kāi)設(shè)校級(jí)綜合性專業(yè)校選課程，所涉及的內(nèi)容是概念車制作的整個(gè)過(guò)程，教學(xué)方法采用學(xué)生主動(dòng)研究和學(xué)習(xí)，教師指導(dǎo)方式。將CDIO模式應(yīng)用到“概念車制作”課程中，以學(xué)生團(tuán)隊(duì)在工作室（課堂）針對(duì)概念車為情境的理論學(xué)習(xí)、分析、思考為重點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行”的重理論又重實(shí)踐的工程教育環(huán)境。

二、課程設(shè)置的目的

設(shè)置“概念車制作”課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力；培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題的邏輯性、靈活性與廣泛性，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研素質(zhì)、工程意識(shí)和創(chuàng)新精神。該課程要求學(xué)生樹(shù)立工程的概念，同時(shí)了解在完成工程的過(guò)程中，所涉及到的相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生了解作為一名工程技術(shù)人員，不僅需要具有相關(guān)的技術(shù)技能，同時(shí)更重要的是具有良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)合作能力、書面及口頭交流能力、資料的使用及查閱能力等，還有自我學(xué)習(xí)和管理等相關(guān)能力。使學(xué)生在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試、信息處理、文檔寫作和團(tuán)隊(duì)合作等方面的能力都有一個(gè)質(zhì)的飛躍，為從事技術(shù)和管理工作積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為造就出高素質(zhì)工程技術(shù)人才打下良好的基礎(chǔ)。

三、課程的組織

“概念車制作”是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試的過(guò)程，將概念車制作分成多項(xiàng)目（或系統(tǒng)）。該課程分成五組，每組學(xué)生 3～5人，包括車身組、傳動(dòng)組、轉(zhuǎn)向及車架組、發(fā)動(dòng)機(jī)組以及電器組。要求汽車服務(wù)工程和車輛工程專業(yè)學(xué)生基本安排在傳動(dòng)組、轉(zhuǎn)向及車架組、發(fā)動(dòng)機(jī)組以及電器組，成型專業(yè)學(xué)生安排在車身組，機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)分派到各組承擔(dān)零部件的制作。

四、CDIO模式下的課程

1.課程的構(gòu)思（C）

概念車就是最先進(jìn)、前衛(wèi)、環(huán)保、最能代表造車工藝的技術(shù)與科技發(fā)展設(shè)計(jì)的未來(lái)汽車。教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)思是以概念車制作為平臺(tái)，課程教學(xué)內(nèi)容包括技術(shù)和管理兩個(gè)方面。

該課程技術(shù)內(nèi)容構(gòu)思是概念車的制作項(xiàng)目，制作概念車要求每循環(huán)教學(xué)都有創(chuàng)新，在汽車節(jié)能、環(huán)保，輕量化等方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。概念車主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、電器和車身四大部分，每循環(huán)教學(xué)創(chuàng)新都要從這四個(gè)方面考慮?；诒荣惡徒虒W(xué)規(guī)律的考慮，每循環(huán)教學(xué)項(xiàng)目都在變化，構(gòu)思概念車的系統(tǒng)創(chuàng)新是關(guān)鍵，這就是項(xiàng)目任務(wù)書。如2015年是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化，2016年是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

該課題管理內(nèi)容構(gòu)思以質(zhì)量管理體系ISO9001進(jìn)行管理，使學(xué)生團(tuán)隊(duì)受現(xiàn)代企業(yè)管理方式的熏陶。

2.課程的設(shè)計(jì)（D）

根據(jù)構(gòu)思的項(xiàng)目任務(wù)書，對(duì)構(gòu)思課程教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)

“概念車制作”教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的課程教學(xué)過(guò)程有很大差別，時(shí)間不固定，按照項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)間運(yùn)行。主講教師不站在講臺(tái)上將知識(shí)或技術(shù)灌輸給學(xué)生，深入到學(xué)生團(tuán)隊(duì)中去，引導(dǎo)學(xué)生去思考和解決問(wèn)題。學(xué)生團(tuán)隊(duì)按照項(xiàng)目計(jì)劃書去學(xué)習(xí)和研究，推動(dòng)項(xiàng)目逐步接近技術(shù)指標(biāo)。

（2）教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

“概念車制作”授課在 CDIO 模式框架內(nèi)進(jìn)行，需將 CDIO 精神靈活地貫穿于教學(xué)活動(dòng)中，突出以學(xué)生為中心的觀念。采用以學(xué)生動(dòng)手和自行思考為主，教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)方式。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)、研究和思考自行完成，遇到問(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生思考研討，和學(xué)生一起尋找解決問(wèn)題的方法和手段，最后解決問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中教師不僅要引入工程的概念，而且還要按照ISO9001質(zhì)量管理體系嚴(yán)格要求學(xué)生。

（3）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容包括技術(shù)方面和管理方面的教學(xué)內(nèi)容。技術(shù)方面包括，調(diào)研、構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和比賽（若有比賽）或總結(jié)等內(nèi)容；管理方面包括大學(xué)生日常管理、經(jīng)費(fèi)管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理以及基地管理等。

（4）實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)基地設(shè)計(jì)是按照ISO9001管理體系進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，將占地面積500平方米制作基地劃分為車身成型區(qū)、學(xué)習(xí)區(qū)、加工區(qū)、組裝臺(tái)架調(diào)試區(qū)以及設(shè)備存放區(qū)。

3.課程的實(shí)施（I）

（1）技術(shù)方面的實(shí)施

實(shí)施過(guò)程按照項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)間進(jìn)行。制作過(guò)程主要在實(shí)訓(xùn)基地。首先，學(xué)生團(tuán)隊(duì)調(diào)研和檢索材料，了解和掌握該任務(wù)的技術(shù)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。如2016年的主要任務(wù)是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，就要了解發(fā)動(dòng)機(jī)電控知識(shí)和技術(shù)，掌握電控技術(shù)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)要出去調(diào)研，記錄和撰寫調(diào)研報(bào)告。

根據(jù)比賽和教學(xué)的要求，撰寫項(xiàng)目任務(wù)書。首先，設(shè)定本學(xué)期概念車需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。如2016年關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)電控部分，其他系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。其次，對(duì)概念車進(jìn)行總體布局，如2016年概念車采用三輪行駛系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用阿克曼轉(zhuǎn)向方式，車架采用前一字后井字結(jié)構(gòu)以及車身采用錐形流線型等。第三、零部件設(shè)計(jì)采用CAI設(shè)計(jì)并進(jìn)行仿真車身強(qiáng)度、剛度進(jìn)行有限元分析和計(jì)算。第四、按照已經(jīng)學(xué)過(guò)的《機(jī)械零件》的知識(shí)，對(duì)零部件選型。

按照零部件的要求以及計(jì)算分析結(jié)果，對(duì)零部件進(jìn)行繪制，設(shè)計(jì)零部件的加工工藝和工裝夾具。根據(jù)圖紙的內(nèi)容進(jìn)行制作，制作大部分都是學(xué)生團(tuán)隊(duì)在學(xué)院加工中心自行完成。

零部件全部制作完畢進(jìn)行組裝，組裝后進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試先進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，臺(tái)架測(cè)試通過(guò)后，再進(jìn)行路試，如果有問(wèn)題或效果不理想，再進(jìn)行零部件優(yōu)化，然后再調(diào)試，直到達(dá)到比較理想狀態(tài)為止。學(xué)生團(tuán)隊(duì)在計(jì)算分析、制作以及調(diào)試過(guò)程中遇到技術(shù)問(wèn)題查資料或看講義以及教師指導(dǎo)。

課程技術(shù)內(nèi)容講義總計(jì)九章，主要包括車架設(shè)計(jì)與制作、車身設(shè)計(jì)與制作、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作、制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型、電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇、燃油車動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇、電動(dòng)車測(cè)試過(guò)程以及燃油車測(cè)試過(guò)程。

（2）管理方面的實(shí)施

大學(xué)生日常管理、經(jīng)費(fèi)管理主要管理者是學(xué)生輔導(dǎo)員承擔(dān)。數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、以及管理實(shí)訓(xùn)基地的管理按照ISO9001質(zhì)量管理體系實(shí)施，主要管理者由主講教師或其助教承擔(dān)。

4.課程的運(yùn)行（O）

逐步建立較完善的“概念車制作”教學(xué)體系和實(shí)訓(xùn)體系，構(gòu)建與現(xiàn)代企業(yè)較為一致的行業(yè)質(zhì)量管理體系（ISO9001），使“概念車制作”課程能夠正常運(yùn)行，并逐步完善，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和人文素質(zhì)的目標(biāo)。

五、課程考核方法

考核方式按照平時(shí)考核、平時(shí)記錄情況、月匯報(bào)情況、會(huì)議紀(jì)要、以及總結(jié)報(bào)告相結(jié)合考核方法實(shí)施。即每階段或過(guò)程都有記錄，記錄作為考核的依據(jù)（20%）；不定期或定期討論問(wèn)題和措施有會(huì)議紀(jì)要，紀(jì)要也作為考核的依據(jù)（20%）；每月有各組匯報(bào)，匯報(bào)情況也是考核依據(jù)（20%）；最后總結(jié)報(bào)告也是考核依據(jù)（20%）。平時(shí)有考核記錄（20%），平時(shí)考核成績(jī)由學(xué)生輔導(dǎo)員確定，其他考核由主講教師確定。

六、結(jié)語(yǔ)

“概念車制作”課程經(jīng)過(guò)2015年的試驗(yàn)，取得了一些成績(jī)和效果，積累了一些課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為2016年正式確定校級(jí)選修課程打下良好的基礎(chǔ)。2016年開(kāi)課已經(jīng)開(kāi)始，制定了教學(xué)大綱和考試大綱，自編了課程講義，制定了課程考勤管理辦法以及定期匯報(bào)制度，基本建立了課程教學(xué)體系和實(shí)訓(xùn)體系，構(gòu)建與現(xiàn)代企業(yè)較為一致的行業(yè)質(zhì)量管理體系（ISO9001）。僅一年的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)只是雛形，持續(xù)的改進(jìn)并逐步完善“概念車制作”課程，才能培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 麥肯錫.Addressing China's Looming Talent Shortage，McKin-sey Global Institute，October 2005

[2] 查建中. 論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的 CDIO 模式[J].武漢：高等工程教育研究，2008，（3）.

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

[4]胡志剛，任勝兵，吳斌.構(gòu)建基于CDIO理念的一體化課程教學(xué)模式[J].中國(guó)高等教育，2010，（22）.