基于CDIO教育理念的《工程燃燒學(xué)》課程教學(xué)改革初探

王秋麟+劉敦禹

（上海理工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，上海 200093）

摘要：本文在消化和吸收CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育理念的基礎(chǔ)上，探討專業(yè)基礎(chǔ)課程《工程燃燒學(xué)》的教學(xué)改革方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)知識掌握程度，強(qiáng)化知識運(yùn)用及團(tuán)隊協(xié)作和與人溝通的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程教育；CDIO；工程燃燒學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0095-02

一、我國工程教育存在的問題

1.教學(xué)思想觀念陳舊。我國大多數(shù)工科高校人才培養(yǎng)體系的教育理念與我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不相適應(yīng)，教學(xué)體系缺乏適應(yīng)現(xiàn)代工程特點(diǎn)的變化，課程內(nèi)容設(shè)置老化、偏重理論教學(xué)，缺乏工程系統(tǒng)思維，有待于根據(jù)工程特點(diǎn)提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。

2.教學(xué)方法墨守成規(guī)。我國高等院校的教學(xué)方法基本上是以教師為中心、以課堂講授為主、以理論考試成績評價學(xué)生的模式，教學(xué)過程中缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐是認(rèn)識的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，如果沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)，工程教育無法達(dá)到預(yù)期的目的和效果[1]。由此可見，實(shí)踐教育在工程教育和整個高等教育中的重要性。

3.教學(xué)內(nèi)容單一守舊。在教學(xué)內(nèi)容上，過分強(qiáng)調(diào)理論知識，知識點(diǎn)更新不及時、跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，缺乏多樣性，教學(xué)大綱定得過死，限制了教師和學(xué)生的創(chuàng)造力。此外，過于強(qiáng)調(diào)教材和教師課堂講授在教學(xué)過程的作用，忽視了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和主動實(shí)踐的重要性和必要性。

4.教學(xué)評價以偏概全。在評價體系上，我們只注重學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和書面考試成績，缺少對學(xué)生綜合素質(zhì)的考核，尤其缺乏產(chǎn)業(yè)界對學(xué)生在各個培養(yǎng)環(huán)節(jié)表現(xiàn)的評價。

綜上所述，工程教育的根本問題在于產(chǎn)學(xué)脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，導(dǎo)致工程教育相對產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后。為了解決該根本問題，我們必須深入改革工程教育，提高工程教育質(zhì)量，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“構(gòu)思—設(shè)計—實(shí)施—運(yùn)行”，它是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革新模式，它以培養(yǎng)全面發(fā)展的工程師為目標(biāo)，提出了全面、系統(tǒng)、具體的教學(xué)大綱，詳見表1[2，3]，它的特點(diǎn)是既要確保學(xué)生基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，又要提升學(xué)生的實(shí)踐技能。

近年來，CDIO教學(xué)理念引起了國內(nèi)教育工作者的廣泛關(guān)注，該教育方法的實(shí)施在我國已取得一些初步成效。我國汕頭大學(xué)自2005年起引入并實(shí)施CDIO工程教育模式，成效顯著。清華大學(xué)工業(yè)工程系教授顧學(xué)雍博士在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”兩門課中采用CDIO教學(xué)方法，指導(dǎo)學(xué)生通過基于項目的學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)，主動實(shí)踐，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。清華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)對此非常重視，指示該系擴(kuò)大試點(diǎn)，總結(jié)經(jīng)驗后向全校推廣。

三、《工程燃燒學(xué)》課程教學(xué)改革探討

（一）授課內(nèi)容準(zhǔn)備

工程技術(shù)迅速發(fā)展，要求工程教育的教學(xué)內(nèi)容也要實(shí)時更新。根據(jù)CDIO大綱的第一層面能力要求“專業(yè)基礎(chǔ)知識和應(yīng)用”，我們對《工程燃燒學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容做出了適當(dāng)調(diào)整：一方面，我們以實(shí)用為導(dǎo)向，有重點(diǎn)地篩選授課知識，選擇性地刪減了過于深澀難懂的純理論知識，忽略其中不重要的、煩瑣的公式推導(dǎo)過程，重點(diǎn)講述定性的基本概念和具有實(shí)際應(yīng)用價值的方法和結(jié)果，使得學(xué)生對燃燒學(xué)理論和現(xiàn)有技術(shù)有較為全面的認(rèn)知；另一方面，根據(jù)燃燒領(lǐng)域的最新動態(tài)及時擴(kuò)充教材中并未涉及的前沿知識，使我們的授課內(nèi)容與時代發(fā)展接軌；此外，應(yīng)用多媒體技術(shù)，利用大量淺顯易懂的插圖、對應(yīng)的實(shí)景拍攝圖片，來制作動態(tài)演示圖，將傳統(tǒng)的較為抽象、枯燥的理論教學(xué)具體化、形象化，使其具有趣味性和啟發(fā)性，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生對知識的接受程度。

（二）授課方法改進(jìn)

采用灌輸式或者照本宣科式的傳統(tǒng)教學(xué)方法，是導(dǎo)致《工程燃燒學(xué)》這門本身就較為枯燥的課程更為乏味的原因之一。我們在講授知識點(diǎn)時，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性：（1）有意識地采用問題驅(qū)動式的教學(xué)方式，以“提出問題—分析問題—解決問題”的模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生對知識點(diǎn)的接受方式由被動轉(zhuǎn)為主動。（2）嘗試采用反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，即選擇兩個課時的教學(xué)內(nèi)容，提前錄制理論知識講授視頻，分享在互聯(lián)網(wǎng)上以供學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)，將課堂時間用于對理論知識的討論，并進(jìn)行相關(guān)工程實(shí)踐內(nèi)容的拓展，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、獨(dú)立思考的能力，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。（3）在授課過程中設(shè)置多個模擬工程案例，以此讓學(xué)生真正參與到教學(xué)過程中，活躍了課堂氣氛，同時培養(yǎng)了學(xué)生CDIO大綱中要求的多項能力，例如工程推理和解決問題、系統(tǒng)思維、團(tuán)隊協(xié)作和交流溝通等。

（三）教學(xué)科研結(jié)合

實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)過程中具有不可替代的作用，它能加強(qiáng)理論教學(xué)效果，同時，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。受CDIO“構(gòu)思—設(shè)計—實(shí)施—運(yùn)行”的理念的啟發(fā)，在《工程燃燒學(xué)》授課過程中，鼓勵學(xué)生依托我校已有的科研平臺——準(zhǔn)東煤高效利用創(chuàng)新平臺，積極參與科研項目的部分工作。同時，鼓勵學(xué)生積極參與課外科技活動，選擇《工程燃燒學(xué)》課程中某部分內(nèi)容，例如特定煤種成分的工業(yè)分析、灰熔點(diǎn)測試、煙氣成分分析等，利用平臺已有的實(shí)驗設(shè)備，自行設(shè)計實(shí)驗方案，教師協(xié)助指導(dǎo)完成，從而達(dá)到使部分學(xué)有余力的學(xué)生創(chuàng)新思維、動手能力得到培養(yǎng)的目的，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。

（四）考核方式改革

為了改變原本的教學(xué)評價方式以偏概全的不足，《工程燃燒學(xué)》課程最終成績由期末卷面成績（60%）、模擬工程案例（30%）、學(xué)生科技活動表現(xiàn)和撰寫小論文（10%）三部分組成，希望能給予學(xué)生在《工程燃燒學(xué)》課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)更為全面的評價。參加實(shí)驗室科研和課外科技活動是加分項，課程結(jié)束后布置學(xué)生撰寫課程總結(jié)小論文，比如“生活中的燃燒學(xué)問題思考和分析”、“你最感興趣的燃燒學(xué)問題分析和討論”、“你認(rèn)為在選用煤種時應(yīng)該重點(diǎn)考慮煤的哪些特性”等多個選題，旨在激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，為學(xué)生的個性發(fā)展及創(chuàng)新精神提供機(jī)會。

（五）教師工程能力培養(yǎng)

理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)，要求教師本身具有一定的工程實(shí)踐背景。目前，各大高校招收教師多以是否具有高學(xué)歷、高學(xué)位作為考量標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對教師產(chǎn)業(yè)背景和工程實(shí)踐經(jīng)驗的要求。事實(shí)上，只有教師本身首先具備良好的工程實(shí)踐經(jīng)驗，才能帶領(lǐng)學(xué)生真槍真刀的實(shí)干，否則一切皆是紙上談兵。因此，在承擔(dān)《工程燃燒學(xué)》課程教學(xué)任務(wù)之前，課程負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)各位講師及助教多次赴上海鍋爐廠、上海外三火力發(fā)電廠等地實(shí)地考察學(xué)習(xí)，以加強(qiáng)教師的工程實(shí)踐能力。

四、小結(jié)

本文在分析總結(jié)我國工程教育存在的問題的基礎(chǔ)上，將CDIO教育理念運(yùn)用于專業(yè)基礎(chǔ)課程《工程燃燒學(xué)》的教學(xué)過程中，具體體現(xiàn)在授課內(nèi)容準(zhǔn)備、授課方法改進(jìn)、教學(xué)科研結(jié)合、考核方式改革及教師工程能力培養(yǎng)五個方面，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生獲取和運(yùn)用知識分析問題、解決問題，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗、團(tuán)隊協(xié)作、與人溝通的能力，為今后的教學(xué)模式和教學(xué)方法的進(jìn)一步改進(jìn)提供了可行策略和方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱高峰.高等工程教育研究的戰(zhàn)略意義[J].清華大學(xué)教育研究，2009，（2）：2-3.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）：81-83.

[3]吳鳴，熊光晶.以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，（29）：54-58.

基金項目：上海理工大學(xué)教師教學(xué)發(fā)展研究項目（CFTD16009Y）

作者簡介：王秋麟（1987-），女（漢族），浙江寧海人，博士，講師，研究方向：大氣污染物治理。