以CDIO工程模式設計的系統化課程體系探究

[摘 要] 本文采用CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，構思-設計-實現-運行）模式在高職光伏應用技術專業的課程之間建立聯系，圍繞專業目標將多門專業課程實現一體化設計，形成系統化課程體系，按照企業真實工程項目開發的流程組織開展教、學、做活動，從而鍛煉學生實踐能力，提高教學效果。

[關鍵詞] CDIO； 課程體系； 光伏應用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 07. 064

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）07- 0104- 03

隨著我國光伏產業的快速發展，中國從光伏電池的代工工廠逐漸成為光伏發電強國，光伏產業需要的是復合型技能人才，巨大的人才缺口亟待高職畢業生填補。

1 課程體系的現狀

越來越多的高職院校開始開設光伏應用技術專業，光伏應用技術專業的課程體系以學科知識邏輯性、完整性為特征進行設置，各門課程的教學內容是相互獨立的，缺少系統性和連貫性。作為新興專業，課程體系的設置顯然不夠成熟。為了達到教學目標，讓學生更好地掌握課程的知識點，各單門課程紛紛采用項目引領、任務驅動的教學方法，每門課程以一個項目作為載體，或者一門課程中的每個教學模塊以一個項目作為載體進行教學，激發了學生主動參與的學習興趣，學生在完成課程項目的過程中，提高了一定的職業能力。單門課程雖然采用項目式教學，但是學生并不清楚各門課程之間的聯系，不清楚知識點的前因后果，對于所學的知識點如何運用在真實產品中感到一頭霧水。

因此，以學科知識邏輯性、完整性為特征進行設置的課程體系，存在一定的弊端，由于企業真實產品的開發涉及多門課程的知識點，要達到教育部所提倡的培養可持續發展能力的要求，所需的理論支撐正是CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，構思-設計-實現-運行）模式，以工程項目的研發運行為載體，建立課程之間的聯系，實現光伏應用技術專業課程的一體化、系統化，使專業目標得到多門課程的共同支撐。

2 采用CDIO模式重構課程體系

CDIO模式由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等世界名牌大學聯合提出，適合各工程類專業進行課程體系設計。該模式是一個新的教育模式，它將產品從研發到運行的流程與教學過程相對應，打通各門課程之間的聯系，實現課程一體化、系統化，使得教學過程具有連貫性，循序漸進。

幾年來，筆者所在的教學團隊采用CDIO模式在光伏應用技術專業的課程體系設計中進行嘗試和探索，采用CDIO模式重構課程體系，按照工程項目全生命周期的要求組織教學，最終實現多門課程圍繞一個綜合型工程項目開展，各門課程按合理順序依次開展、依次遞進，將項目前后關聯性與專業知識的系統性結合起來，使學生掌握各門課程知識之間的聯系，并用于解決實際問題。系統化課程體系按照構思、設計、實現、運行的步驟開展，讓學生在學習專業知識的同時，掌握產品設計流程，學生的職業能力培養貫穿在產品開發的全過程。

2.1 將光伏應用技術專業的課程進行系統化設計，設計完善的課程體系

改變素質拓展教育、電路基礎、光學、太陽能電池原理、光伏發電系統應用、光伏建筑一體化、畢業設計等光伏應用技術專業課程原來各自獨立的情況，將綜合的工程項目的開發貫穿于多門課程的教學，從而在課程之間建立起有機聯系，形成系統化體系。系統化課程體系如圖1所示。

在光伏應用技術專業中以CDIO工程模式設計的系統化課程體系，將課程分為基礎素養、職業基本技能和崗位能力拓展3個模塊，按照光伏產品的工程項目開發流程依次展開教學。

2.2 企業真實項目引入教學的實施過程

經與多家光伏類企業合作、共同開發產品，或者將企業成熟產品部分內容引入到教學過程，已完成將太陽能路燈控制器、智能逆變器等項目以CDIO模式融入課程教學。各門課程內容中涉及項目內容的，借助項目開展教學。下面以太陽能路燈控制器的設計這一工程項目為例，來說明項目具體實施過程。

2.2.1 通過基礎素養模塊進行項目構思

在基礎素養模塊中，包括企業文化講座在內的多門職業素養類課程不再單純通過不同的案例引導學生進行正確的職業定位，提高職業能力和創新意識，而是結合我國光伏產業的發展情況，以光伏應用領域的崗位為核心展開教學，例如光伏電子產品設計制造等崗位，將崗位結合后續專業課程，通過介紹太陽能路燈控制器的開發流程，向學生展示高職3年所要達到的知識及技能要求。將太陽能路燈控制器的設計過程按課程內容劃分成電路基礎、數字電子技術、模擬電子技術、太陽能電池原理、電子電路CAD、電子設計輔助編程等課程模塊，從而使學生能在這一時期對項目的學習形成一個初步的構思。

2.2.2 通過職業技能基本模塊進行項目設計和運行

CDIO模式中設計和運行兩個過程集中體現在職業技能基本模塊的教學中。通過職業技能基本模塊中的理論知識課程和操作實踐課程進行項目的硬件電路原理分析、PCB圖繪制及電路焊接，完成太陽能路燈控制器的硬件電路設計；在理實結合課程中，通過軟件編程與硬件電路結合，完成太陽能路燈控制器充電、光控、時控及MPPT等模塊的運行。

2.2.3 通過崗位能力拓展模塊進行項目功能的實現

在崗位能力拓展模塊中，通過畢業設計（論文）完整地實現太陽能路燈控制器的功能。通過深入企業，崗位實踐，進一步實現包括太陽能路燈控制器、光伏電池、蓄電池和LED燈在內的小型的光伏發電系統整體功能。

在這一項目實施過程中，涉及系統化課程體系的多門課程。各階段的知識點相互融合、相互依存，不同階段的知識點學習及實踐操作則是循序漸進、互相支撐。按照CDIO模式進行課程體系設計后，其執行過程如圖2所示。各門課程的教學內容不再相互獨立，而是連貫的和系統化的。

通過系統化課程體系設計，將多門課程建立起聯系，使學生明白光伏應用技術專業的課程架構，清楚各門課程知識內容的前因后果，提高了學習效果。

3 總 結

CDIO模式是國際上先進且成熟的工程教育模式，這一模式非常適合應用到高職光伏應用技術專業及其他專業的課程體系設計中，在教學過程引入企業完整項目，實現多門課程圍繞一個綜合型工程項目開展，將項目前后關聯性與專業知識的系統性結合起來，建立系統化課程體系。課程按合理順序開展及遞進，前一門課的成果為后一門課使用，后一門課的開展強化提高前一門課的內容，使學生在有限的學習時間內，通過真實產品的開發鍛煉，實現專業知識、個人能力、團隊協作能力和工程項目開發能力的提高。

主要參考文獻

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