基于CDIO教育理念的《工程燃燒學》課程教學改革初探

王秋麟+劉敦禹

（上海理工大學 能源與動力工程學院，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上，探討專業基礎課程《工程燃燒學》的教學改革方法，激發學生學習興趣，加強學生專業知識掌握程度，強化知識運用及團隊協作和與人溝通的能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：工程教育；CDIO；工程燃燒學；教學改革

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

一、我國工程教育存在的問題

1.教學思想觀念陳舊。我國大多數工科高校人才培養體系的教育理念與我國產業結構調整不相適應，教學體系缺乏適應現代工程特點的變化，課程內容設置老化、偏重理論教學，缺乏工程系統思維，有待于根據工程特點提出相應的改進方案。

2.教學方法墨守成規。我國高等院校的教學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生的模式，教學過程中缺少實踐環節。實踐是認識的出發點和歸宿，如果沒有實踐環節，工程教育無法達到預期的目的和效果[1]。由此可見，實踐教育在工程教育和整個高等教育中的重要性。

3.教學內容單一守舊。在教學內容上，過分強調理論知識，知識點更新不及時、跟不上產業發展的步伐，缺乏多樣性，教學大綱定得過死，限制了教師和學生的創造力。此外，過于強調教材和教師課堂講授在教學過程的作用，忽視了學生主動學習和主動實踐的重要性和必要性。

4.教學評價以偏概全。在評價體系上，我們只注重學生的理論學習和書面考試成績，缺少對學生綜合素質的考核，尤其缺乏產業界對學生在各個培養環節表現的評價。

綜上所述，工程教育的根本問題在于產學脫節，實踐環節薄弱，導致工程教育相對產業發展滯后。為了解決該根本問題，我們必須深入改革工程教育，提高工程教育質量，以滿足產業發展的需要。

二、CDIO工程教育理念

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）即“構思—設計—實施—運行”，它是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學共同創立的工程教育改革新模式，它以培養全面發展的工程師為目標，提出了全面、系統、具體的教學大綱，詳見表1[2，3]，它的特點是既要確保學生基礎知識的學習，又要提升學生的實踐技能。

近年來，CDIO教學理念引起了國內教育工作者的廣泛關注，該教育方法的實施在我國已取得一些初步成效。我國汕頭大學自2005年起引入并實施CDIO工程教育模式，成效顯著。清華大學工業工程系教授顧學雍博士在“數據結構”和“數據庫技術”兩門課中采用CDIO教學方法，指導學生通過基于項目的學習，主動學習，主動實踐，取得了良好的學習效果。清華大學領導對此非常重視，指示該系擴大試點，總結經驗后向全校推廣。

三、《工程燃燒學》課程教學改革探討

（一）授課內容準備

工程技術迅速發展，要求工程教育的教學內容也要實時更新。根據CDIO大綱的第一層面能力要求“專業基礎知識和應用”，我們對《工程燃燒學》課程教學內容做出了適當調整：一方面，我們以實用為導向，有重點地篩選授課知識，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、煩瑣的公式推導過程，重點講述定性的基本概念和具有實際應用價值的方法和結果，使得學生對燃燒學理論和現有技術有較為全面的認知；另一方面，根據燃燒領域的最新動態及時擴充教材中并未涉及的前沿知識，使我們的授課內容與時代發展接軌；此外，應用多媒體技術，利用大量淺顯易懂的插圖、對應的實景拍攝圖片，來制作動態演示圖，將傳統的較為抽象、枯燥的理論教學具體化、形象化，使其具有趣味性和啟發性，以激發學生學習的興趣，提高學生對知識的接受程度。

（二）授課方法改進

采用灌輸式或者照本宣科式的傳統教學方法，是導致《工程燃燒學》這門本身就較為枯燥的課程更為乏味的原因之一。我們在講授知識點時，采用多種教學方法相結合的方式，以調動學生學習的積極性和主動性：（1）有意識地采用問題驅動式的教學方式，以“提出問題—分析問題—解決問題”的模式，激發學生的學習興趣，將學生對知識點的接受方式由被動轉為主動。（2）嘗試采用反轉課堂教學模式，即選擇兩個課時的教學內容，提前錄制理論知識講授視頻，分享在互聯網上以供學生自學和復習，將課堂時間用于對理論知識的討論，并進行相關工程實踐內容的拓展，提升學生學習的主動性和積極性，培養學生自學、獨立思考的能力，加強實踐教學。（3）在授課過程中設置多個模擬工程案例，以此讓學生真正參與到教學過程中，活躍了課堂氣氛，同時培養了學生CDIO大綱中要求的多項能力，例如工程推理和解決問題、系統思維、團隊協作和交流溝通等。

（三）教學科研結合

實踐教學在教學過程中具有不可替代的作用，它能加強理論教學效果，同時，培養學生的實踐能力和創新能力。受CDIO“構思—設計—實施—運行”的理念的啟發，在《工程燃燒學》授課過程中，鼓勵學生依托我校已有的科研平臺——準東煤高效利用創新平臺，積極參與科研項目的部分工作。同時，鼓勵學生積極參與課外科技活動，選擇《工程燃燒學》課程中某部分內容，例如特定煤種成分的工業分析、灰熔點測試、煙氣成分分析等，利用平臺已有的實驗設備，自行設計實驗方案，教師協助指導完成，從而達到使部分學有余力的學生創新思維、動手能力得到培養的目的，從而培養學生的科研興趣。

（四）考核方式改革

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

（五）教師工程能力培養

理論與實踐教學相結合的教學方法的實現，要求教師本身具有一定的工程實踐背景。目前，各大高校招收教師多以是否具有高學歷、高學位作為考量標準，缺乏對教師產業背景和工程實踐經驗的要求。事實上，只有教師本身首先具備良好的工程實踐經驗，才能帶領學生真槍真刀的實干，否則一切皆是紙上談兵。因此，在承擔《工程燃燒學》課程教學任務之前，課程負責人帶領各位講師及助教多次赴上海鍋爐廠、上海外三火力發電廠等地實地考察學習，以加強教師的工程實踐能力。

四、小結

本文在分析總結我國工程教育存在的問題的基礎上，將CDIO教育理念運用于專業基礎課程《工程燃燒學》的教學過程中，具體體現在授課內容準備、授課方法改進、教學科研結合、考核方式改革及教師工程能力培養五個方面，旨在激發學生的學習興趣，培養學生獲取和運用知識分析問題、解決問題，總結實踐經驗、團隊協作、與人溝通的能力，為今后的教學模式和教學方法的進一步改進提供了可行策略和方案。

參考文獻：

[1]朱高峰.高等工程教育研究的戰略意義[J].清華大學教育研究，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.以工程能力培養為導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：上海理工大學教師教學發展研究項目（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。