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CDIO工程教育模式在车辆工程专业的实践应用
编辑:admin   时间:2019-05-27 16:20

1 引言
作为世界规模最大的产业之一的汽车产业面对世界新经济发生重大变革,汽车行业呈现“禁售”“跨界”“黑科技”“无人驾驶”“高端化”等热门,意味着汽车工程技术领域人才缺口不断增大。然而,普通高校人才培养速度难以跟上汽车行业发展的步伐。我校为了培养工程科技人才和支撑改革开放以来的经济快速增长,实施“卓越工程师教育培养计划”。虽然打破了传统的理论教学,但是依然是“重理论”、“轻实践”。在实践中,教师确实针对理论对学生采取“基于案例教学”,问题在于教师只是单纯地灌输案例和学生被动接受为主,课后学生也是盲目地模仿学习实习案例,没有主动探索与思考。虽然学生了解和熟悉案例的解决方式和流程。但是最终还是不能在具体的真实项目中将理论与实际相结合。培养出的人才难以填饱企业的肚子,脱离了企业需求运行轨道。我校为了解决该培养计划存在的问题,将“CDIO工程教育模式理念”与“车辆工程专业核心课程”和“校企生合作”进行有机结合,对学生先进行“核心课程-教学案例”模式教学,然后进行“校企合作-项目实践”训练,达到理论教学与实践训练完美的结合。旨在培养学生“构思-设计-实现-运作”新产品系统的能力。
2 CDIO工程教育模式理念简介
2000年,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所高校经过四年的联合研究,创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。将CDIO理论推广至全球。
该理念不仅继承工程教育改革理念,还提出实用性和有效性能力培养标准。CDIO是“做中学”和“学中做”的集中体现,包括四个方面,分别为构思、设计、实现和运作。该理念是以某个产品从研发到运行的全部生命周期为载体,就是一个产品从无到有的过程,让学生进行实战式训练,通过“基于项目的立体化教学”过程中获得理论知识和工程实践和解决复杂问题的能力。CDIO工程教育模式旨在培养学生的行业基础理论知识、个人综合能力、团队协作能力和工程问题解决能力,能够熟练地把基础知识理论与实际问题联系和解决。CDIO理念的培养目标就是培养能够跟上行业发展步伐的实践应用人才。
3 CDIO工程教育模式在车辆工程专业的实践应用
为了满足国家及地方经济建设和行业发展需要,我校在2011年我校入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划,随后制定了《青岛理工大学汽车与交通学院学院2012级“卓越工程师教育培养计划”学生选拔办法》,选拔依据主要包括综合能力测评(笔试、面试)和第一学期的学习成绩。目的就是为了以车辆领域工程技术为主线更好地培养学生的实践能力、创新意识和解决复杂问题的能力。
自2005年开始,汕头大学率先开始实施CDIO工程教育改革,在过去十多年时间里,国内很多高校实施了CDIO工程教育改革,并取得了良好的成效。对此,我校针对CDIO工程教育模式改革也提出了相关措施,在课程方面,我校在车辆工程核心课程采取模块化教学,比如汽车设计、电动汽车设计。在实践方面,我校与相关企业签订协议共同培养社会所需人才。注重培养理论与实践相结合,将车辆工程技术与新兴技术相结合,努力打造宽口径、重交叉、复合型的新型人才培养模式和培育出国家所需要的人才。
3.1车辆工程专业核心课程模块化教学-基于案例教学车辆工程核心课程-汽车设计。课程内容按照底盘结构和目前企业生产的基本组织方式主要划分为汽车总体设计、离合器设计、机械式变速器设计、万向传动装置设计、驱动桥设计、悬架系统设计、转向系设计、制动系设计等部分。
传统授课方式是对该核心课程教师单独授课,弊端在于高校老师都有自己的研究领域,对整个核心课程不能够更专业地传授于学生,也就是不能将核心课程汽车设计的知识专业地传授,对于高校教师都具有自己的专业方向和研究领域,为了充分利用教师研究领域资源,按章节模块化教学,教师传授自己研究领域模块。这样既可以充分利用教师特长,并更容易将教师自己的科研与教学结合到一起,最后又能将课程设计题目和教师科研课题有机结合。这样学生深入学习课程知识,且可以通过教师科研项目实践深化理论,达到理论和实践相结合。将CDIO工程教育模式运用到车辆工程核心课程教学中去,充分体现了其“做中学”和“学中做”的工程教育模式。
3.2校企生三方合作-基于项目教学
在国家教育改革以来,我校深知校企合作是普通高校实现工程教育的一个有效途径,以企业实习、实践为桥梁,跨越从学业到就业、产业的鸿沟,实现共赢。我校机械与汽车工程学院与多个企业合作,培养新型科技人才。完善课程体系是基础和前提,丰富教学内容和教学方法是质量和要求,扎实的实践教学环节使理论与实际相统一,雄厚的师资力量是实现目标的思想保证,灵活的校企生三方合作机制是实现目标的桥梁。我校与企业合作体现在下面三个方面。
3.2.1高校教师走进企业
目前,很多地方性高校教师大多是“从学校到学校”。职业阅历比较单一,缺少实际生产、经营、管理工作经验,导致大多数教师不熟悉实际业务工作,不具备专业技能实践能力,使其在发现、分析和解决企业生产、经营、管理一线问题时缺乏相应的能力,因而无法有效地指导学生的实习操作过程。问题在于高校对青年教师实践能力培养重视度不够。
主要是由于国家对于教师的实践动手能力没有统一的标准和强制性要求,而本科教学水平评估等对教师的学历有明确的要求,但对教师的实践动手能力没有具体的要求和考核。所以大部分地方高校在加强教师队伍建设的时候不可避免地将重心放在如何提高教师的学历上,长期以来忽视了教师实践能力培养。故我校安排教师到企业实践与学习。
因为我校教师队伍学历和理论水平较高,汽车行业实践经验有一定的缺乏,目的是使其理论和实践能力都能得到加强,使其在校具有针对性地培养出企业需求的人才。
3.2.2企业工程师走进校园
建立工程教师队伍根据需要,学校将积极聘任企业优秀工程技术人员到学校任教。对于具备教师条件、实践证明能胜任教学工作的优秀兼职教师,学校可通过适当提高报酬等手段与其保持长期的合作关系;学校需要而又特别优秀的兼职教师,可协商调入学校任教,既能为学校培养新型实践人才,又能为公司培养岗位无缝接口人才,实现双赢。
3.2.3学生进入企业项目实践
学生到与我校建立了长期战略合作伙伴关系的国内知名制造企业进行工程实践,学习企业先进技术、先进理念和了解先进设备。毕业设计也由企业出题,提出需求、提供资料,毕业设计题目学生和企业双向选择,企业实际是按未来就业人员标准选择学生,校方、企业均派指导教师进行指导,通“基于项目实践训练”,有效提高学生工程实践能力和管理能力。
实践调查表明,上述实验教学模式和手段实现了理论知识与工程实践的有机结合,既解决了专业课程抽象、枯燥乏味授课的难题,又充分提高了学生的工程实践及创新能力,这种教学设计理念深受广大学生的好评,也取得了良好的教学效果。
4 调查报告分析
为了检验CDIO工程教育模式在车辆专业核心课程教学和校企合作的应用效果,笔者在导师教授的青岛理工大学机械与汽车工程学院车辆工程2012级121班和2013级131班学生的专业核心课程进行了实践调查,现在2013与2014级学生以步入工作岗位,车辆工程131班是按传统的教学模式进行教学,作为对照班,车辆工程141班采用改革后的CDIO工程教育模式,作为实验班,车辆工程131班和141班都是卓越班。这是汽车与交通学院车辆工程的两个班级,班级总人数和分班学科成绩无明显差异,且在校学习环境、学习条件和生活条件等均无明显差异,授课教师均为一样教师,131班和141班在课程设置方面均保持一致,所以这些条件保证了实验结果的有效性。
4.1核心课程基础理论知识
在学期末,分别对实验班和对照班的汽车设计课程采用传统的闭卷考试进行了测试,用平均值和方差对实验班和对照班的成绩进行差异性分析,分析结果见表1。

表1 理论知识成绩分析
4.2实践应用能力
在专业核心课程的教授结束,要求每位学生利用掌握的理论知识,根据企业项目要求,独立完成,目的就是主要考查学生的工程实践能力和科研创新能力,采用教师答辩模式,由教师和学生一起给出实践作品的成绩。同样用平均分和方差分析法对实验班和对照班的实践作品成绩进行差异性分析,分析结果见表2。

表2 作品成绩分析
从表1和表2可以看出,参与CDIO工程教育模式的训练的班级和没参与的还是有一定距离的,实验班的成绩都比对照班的成绩平均分高,反映出实验班的学生理论知识和实践能力总体上优于对照班,更重要的是实验班方差小于对照班,意味着实验班总体成绩都比较稳定,然而对照班优劣生差距比较大,班级成绩偏向于极端化,不利于教育教学发展,没有一个好的团体,可以看出CDIO工程教育模式也能培养团队协作能力。
5 人才培养模式探索-混合教学模式
伴随着国家经济的快速发展,工程教育模式不断革新,目的就是为了跟上经济发展所需人才培养的步伐。现在国家互联网技术不断成熟,为人们带来了难以想象的便利,成为了人们解决问题的工具。故我校想将互联网引入课堂,把教师-学生-课堂-网络一体化。2016年,美国新媒体联盟(NMC)的高等教育《地平线报告》指出,混合式学习的设计与应用将是未来高等教育教学发展的重要趋势之一。混合教学意思就是在互联网时代背景下,把传统课堂和在线课堂各自的教学优势有机融合,达到最佳学习效果的一种教学模式。简单来讲就是要把传统教学的优势和网络教学的优势结合起来,实现信息网络技术与高等教育的深度融合。我校在CDIO工程教育理念下培养人才过程中,在课堂上对于有限的老师难以回答很多问题,这时学生就可以独立搜索解决问题,如果依然不会,教师再介入参与解决。为我校人才培养模式添砖加瓦。虽然我校在CDIO工程教育模式下取得了一定的成效,但是从整体上来看教学改革仍处于探索阶段,因为工程教育改革是一个系统工程,需要长期的大量的教学实践总结完善才能达到目标。
6 结语
上述的CDIO工程教育模式的教学改革实践将车辆工程真实案例实践项目有机联系了教学的整个过程,让学生亲身感受与实践从项目构思、项目设计、项目实现、项目运作的四个过程,达到理论与实践相结合;课程模块化教学和校企生三方一体化让学生在实践过程中巩固所学理论知识,做到融会贯通,达到“做中学、学中做”目标;教育模式改革实践的目的就是让学生真实地、有效地体验车辆工程开发项目全过程,培养教师和学生理论知识与工程实践综合应用能力和工程分析问题、解决工程问题的能力,为企业培养合格的、对口的工程应用型高级汽车人才。最后能够让我校CDIO人才培养模式跟随行业人才需求脚步,达到与时俱进,对该人才培养模式进行了探索,完善我校工程教育改革系统工程,也为其他普通高校人才培养模式改革提供参考。


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