基于CDIO+ISO模式“概念車制作”課程教學(xué)體系建設(shè)

姚喜貴 杜君 尚偉燕

【摘要】通過分析當(dāng)前高校尤其是工科類高校存在的重理論、輕實踐等弊端，造成高校培養(yǎng)的工程技術(shù)人才不適應(yīng)社會需求。為此，本文從課程教學(xué)建設(shè)切入，提出基于 CDIO 模式的“概念車制作”課程教學(xué)和課程ISO質(zhì)量管理體系的教學(xué)思想，建立起該課程的教學(xué)體系、CDIO實訓(xùn)體系、ISO質(zhì)量管理體系以及課程考核體系，為進(jìn)一步實施該課程教學(xué)提供良好的平臺。

【關(guān)鍵詞】CDIO ISO 概念車制作 課程 教學(xué)體系 建設(shè)

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）33-0164-02

【Abstract】By analyzing the current university especially in the presence of the Engineering College heavy theory， light practice and other defects， resulting in cultivating college engineering and technical personnel suited to the needs of society. In this paper， cut from the curriculum teaching innovation， in this respect， This paper puts forward the teaching idea of "the concept car production" course teaching and the ISO quality management system based on the CDIO mode， and establishes the teaching system， the CDIO training system， the ISO quality management system and the curriculum examination system. ， For the further implementation of the course teaching to provide a good platform.

【Key words】CDIO； ISO； Concept car production； Curriculum； Teaching system； Construction

一、引言

與歐洲等國家工程類大學(xué)畢業(yè)生相比，中國高等教育在培養(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、輕實踐，工程教育的師資隊伍普遍缺乏行業(yè)背景，二是課程設(shè)置僵硬，缺乏知識的融合與交叉，創(chuàng)新教育不足；三是缺乏對工程科技與創(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，缺乏動手和解決問題的能力，團隊合作意識和人際溝通能力不強。中國提出在2020年前完成建立創(chuàng)新型國家的目標(biāo)，這就需要培養(yǎng)出基于工程實踐的新型工程技術(shù)人才，因此，更新教育觀念、實施工程教育改革成為第一要務(wù)[1]。實現(xiàn)第一要務(wù)要從最基本的課程教學(xué)改革和創(chuàng)新開始，課程創(chuàng)新是教育改革的關(guān)鍵，沒有課程教學(xué)創(chuàng)新，教育改革就是空中樓閣。

2000年，美國愛德華·克勞利教授研究組開始對工程教育改革進(jìn)行研究。經(jīng)過四年探索和實踐，他們合作開發(fā)出了的一個新型的工程教育模式——CDIO[2]。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate），以CDIO教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程能力。CDIO模式為國際工程教育提供了一個新的思路和研究方向，也為我國的工程教育改革提供一些有益的借鑒[3]。

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。“概念車制作”是新開設(shè)校級綜合性專業(yè)校選課程，所涉及的內(nèi)容是概念車制作的整個過程，教學(xué)方法采用學(xué)生主動研究和學(xué)習(xí)，教師指導(dǎo)方式。將CDIO模式應(yīng)用到該課程中，以學(xué)生團隊在工作室（課堂）針對概念車為情境的理論學(xué)習(xí)、分析、思考為重點，構(gòu)建一個“構(gòu)思-設(shè)計-實施-運行”的重理論又重實踐的工程教育環(huán)境。

二、課程教學(xué)目的

設(shè)置“概念車制作”課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識的能力；培養(yǎng)學(xué)生思考問題的邏輯性、靈活性與廣泛性，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新精神。該課程要求學(xué)生樹立工程的概念，同時了解在完成工程的過程中，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，同時更重要的是具有良好的職業(yè)道德、團隊合作能力、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、制作、調(diào)試、信息處理、文檔寫作和團隊合作等方面的能力都有一個質(zhì)的飛躍，為從事技術(shù)和管理工作積累實踐經(jīng)驗，為造就出高素質(zhì)工程技術(shù)人才打下良好的基礎(chǔ)。

三、課程建設(shè)指導(dǎo)思想

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)計的未來汽車。教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)思是以概念車制作為平臺，課程教學(xué)內(nèi)容包括技術(shù)和管理兩個方面。

該課程技術(shù)內(nèi)容構(gòu)思是概念車的制作項目，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)動機、底盤、電器和車身四大部分，每循環(huán)教學(xué)創(chuàng)新都要從這四個方面考慮。基于比賽和教學(xué)規(guī)律的考慮，每循環(huán)教學(xué)項目都在變化，構(gòu)思概念車的系統(tǒng)創(chuàng)新是關(guān)鍵，這就是項目任務(wù)書。

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)生團隊受現(xiàn)代企業(yè)管理方式的熏陶。

2.課程的設(shè)計（D）

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

（1）教學(xué)過程的設(shè)計

“概念車制作”教學(xué)過程的設(shè)計與傳統(tǒng)的課程教學(xué)過程有很大差別，時間不固定，按照項目計劃時間運行。主講教師不站在講臺上將知識或技術(shù)灌輸給學(xué)生，深入到學(xué)生團隊中去，引導(dǎo)學(xué)生去思考和解決問題。學(xué)生團隊按照項目計劃書去學(xué)習(xí)和研究，推動項目逐步接近技術(shù)指標(biāo)。

（2）教學(xué)方法的設(shè)計

“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)活動中，突出以學(xué)生為中心的觀念。采用以學(xué)生動手和自行思考為主，教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)方式。在整個教學(xué)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)、研究和思考自行完成，遇到問題，教師引導(dǎo)學(xué)生思考研討，和學(xué)生一起尋找解決問題的方法和手段，最后解決問題。在教學(xué)過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

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、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)生管理、物品管理以及實訓(xùn)基地管理等。

3.課程的實施（I）

（1）技術(shù)方面的實施

實施過程按照項目計劃時間進(jìn)行。制作過程主要在實訓(xùn)基地。首先，學(xué)生團隊調(diào)研和檢索材料，了解和掌握該任務(wù)的技術(shù)動態(tài)和發(fā)展趨勢。如2016年的主要任務(wù)是發(fā)動機電控系統(tǒng)的開發(fā)，就要了解發(fā)動機電控知識和技術(shù)，掌握電控技術(shù)動態(tài)和發(fā)展趨勢。學(xué)生團隊要出去調(diào)研，記錄和撰寫調(diào)研報告。

根據(jù)比賽和教學(xué)的要求，撰寫項目任務(wù)書。首先，設(shè)定本學(xué)期概念車需要解決的關(guān)鍵問題。如2016年關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)動機電控部分，其他系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。其次，對概念車進(jìn)行總體布局，如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)計采用CAI設(shè)計并進(jìn)行仿真車身強度、剛度進(jìn)行有限元分析和計算。第四、按照已經(jīng)學(xué)過的《機械零件》的知識，對零部件選型。

按照零部件的要求以及計算分析結(jié)果，對零部件進(jìn)行繪制，設(shè)計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)生團隊在學(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)行臺架測試，臺架測試通過后，再進(jìn)行路試，如果有問題或效果不理想，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)生團隊在計算分析、制作以及調(diào)試過程中遇到技術(shù)問題查資料或看講義以及教師指導(dǎo)。

課程技術(shù)內(nèi)容講義總計九章，主要包括車架設(shè)計與制作、車身設(shè)計與制作、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計與制作、制動系統(tǒng)設(shè)計與選型、傳動系統(tǒng)的設(shè)計與選型、電動車動力系統(tǒng)的設(shè)計與選擇、燃油車動力系統(tǒng)的設(shè)計與選擇、電動車測試過程以及燃油車測試過程。

（2）管理方面的實施

大學(xué)生管理主要管理者是學(xué)生輔導(dǎo)員承擔(dān)。物品管理以及實訓(xùn)基地管理按照ISO9001質(zhì)量管理體系實施，主要管理者由主講教師或其助教承擔(dān)。

4.課程的運行（O）

建立較完善的“概念車制作”課程教學(xué)體系、CDIO實訓(xùn)體系、ISO質(zhì)量管理體系以及課程考核體系，使該課程能夠正常運行，并逐步完善，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和人文素質(zhì)的目標(biāo)。

四、課程教學(xué)建設(shè)

1.建立課程教學(xué)體系

“概念車制作”課程教學(xué)體系主要包括三個方面（圖1所示）：一個是CDIO實訓(xùn)體系，另一個是ISO質(zhì)量管理體系，第三個是課程考核體系。

2.建立課程CDIO實訓(xùn)體系

如圖2所示，依據(jù)CDIO質(zhì)量管理體系的內(nèi)涵，即構(gòu)思-設(shè)計-實施-運行四個步驟進(jìn)行完成。2016年“概念車制作”課程構(gòu)思實現(xiàn)兩大任務(wù)：參加全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽和參加HONDA競技大賽。根據(jù)上述任務(wù)，確定設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)為：電動概念車為非晶合金電動機設(shè)計，車架輕量化設(shè)計以及翼型車身設(shè)計。燃油概念車為電控發(fā)動機設(shè)計、車架輕量化以及超越離合器設(shè)計。學(xué)生課題組全面實施了上述設(shè)計，總裝成概念車。最后進(jìn)行運行，參加了兩個賽事。

3.建立課程ISO質(zhì)量管理體系

如圖3所示，ISO質(zhì)量管理體系在課程管理中包括三個方面：學(xué)生管理、物品管理以及場地管理。

學(xué)生管理首先要把好學(xué)生的入口關(guān)，由主講教師篩選加入學(xué)習(xí)該門課程的學(xué)生。將能吃苦、有耐力，理論知識比較扎實的學(xué)生納入學(xué)習(xí)該課程。其次，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點和愛好編入工作組，如將成型專業(yè)的學(xué)生編入車身組，機械制造及自動化專業(yè)的學(xué)生編入車架轉(zhuǎn)向組，車輛和汽車服務(wù)工程專業(yè)的學(xué)生編入電控電子組。第三，加強過程管理，由學(xué)生自行確定在該課程的學(xué)習(xí)和工作的時間表，并由組長或主管考核每天的學(xué)習(xí)和工作情況。每月每位學(xué)生提交學(xué)習(xí)和工作體會，總結(jié)本月的學(xué)習(xí)心得和工作體會。本組組長總結(jié)本月的技術(shù)進(jìn)展情況以及所解決的問題和解決問題的方法和手段。

物品管理主要包括購置和加工的零部件以及節(jié)能概念車。購置和加工的零部件需要經(jīng)過檢測和測試后才能使用；節(jié)能概念車要經(jīng)過臺架試驗和路試，最后參加各種賽事。

實訓(xùn)基地管理就是工作室的場地管理和布局，工作室場地分成各種工作區(qū)，區(qū)域之間由黃色線隔開；零部件擺放整齊、有順序。

4.建立課程考核體系

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

五、結(jié)束語

“概念車制作”課程經(jīng)過2015年的試驗，取得了一些成績和效果，積累了一些課堂教學(xué)經(jīng)驗，為2016年正式確定校級選修課程打下良好的基礎(chǔ)。2016年初開課，制定了教學(xué)大綱和考試大綱，自編了課程講義，建立“概念車制作”課程教學(xué)體系、課程CDIO實訓(xùn)體系、課程ISO質(zhì)量管理體系以及課程考核體系。經(jīng)過一年來課程運行，項目已經(jīng)取得了不錯的成果，2016年該課程學(xué)生所制作的產(chǎn)品獲得了2016年第九屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽“二等獎”和“特別獎”，學(xué)生發(fā)表論文4篇，專利2項。雖然取得了一些成績，學(xué)生的就業(yè)競爭力大幅度提升，但仍有一些問題需要持續(xù)的改進(jìn)并逐步完善，為將該課程打造成培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才的精品課程而努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 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）.

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

[3]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].中國高等教育，2010，（22）.