基于CDIO工程教育一體化課程體系的改革探索

戰洪仁，金志浩，龔 斌，王立鵬，寇麗萍，李雅俠，張先珍，王翠華

(沈陽化工大學 能源與動力工程學院, 遼寧 沈陽 110142)

CDIO工程教育理念是國際工程教育與人才培養的創新模式。它強調“做中學”，是以產品研發到運行的全生命周期為載體，培養學生在現代團隊環境下的構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate)復雜、高附加值的工程產品、過程和系統的工程能力[1]，包括個人的工程科學能力和技術知識能力、終生學習能力、團隊交流能力和大系統協調等方面的能力。CDIO關注的核心是盡可能地提高受教育者當前及未來產業發展的適應能力和技術變革的創新能力，強調工程技術人才的培養要符合社會需要和技術進步與發展，更重要的是CDIO還提出了系統的能力培養標準、教學大綱及評估標準，更具系統性 和可操作性[2]。因此，CDIO工程人才培養模式的實踐將會帶來不同于以往工程教育改革的實質性成效。

本文通過引進、消化和吸收 CDIO 工程教育模式，依據對利益相關者的調研和我校化工特色，基于培養化工工業流程的能動類職業工程師能力為導向，構建了能動專業以產品項目設計為載體的工程教育一體化課程體系。

1 能動專業工程教育的再認識

1.1 我校能源與動力工程專業人才培養現狀

我校能動專業成立于2001年，在十幾年的發展建設歷程中經過幾次的教學改革，在發揚化工行業特色的基礎上，秉承“以人為本，以學生主體，以能力培養為核心”的教學理念，制定了“厚基礎、寬口徑、強實踐”的人才培養方案，擴展了專業口徑、增強了專業的普適性，在一定程度上適應于我國當時的經濟社會發展，取得了豐碩的成果。但受到傳統教學模式的影響，課程體系依然以科學為導向，為追求知識結構的完整，課程與課程之間相對獨立，學生無法理解課程間的關聯性，另外，為追求知識與時俱進，課程內容不斷膨脹，課程存在一定的重復，占用了大量的時間和學時，使學生、教師疲于完成臃腫的教學計劃，沒有思考、實踐、研究、創造的時間和空間，出現"強調工程科學、軟化工程實踐"的現象。導致課程結構分離工程能力、課程內容偏離工程實踐。為適應社會對現代工程技術人才的要求，改革按學科安排課程體系的傳統的教育教學模式，使高等教育回歸到工程實踐已是勢在必行。

1．2 CDIO工程教育一體化課程體系的特點

CDIO工程教育改革是通過培養學生成為整裝待發的工程師去應對挑戰，這一工程教育改革模式包括以下三個總體目標[3]：(1)掌握深厚的技術基礎知識；(2)領導開發和運行新產品、過程和系統；(3)了解科研與技術開發對于社會的重要性和戰略影響。為此，CDIO開發了以項目的研發到運行一整個生命周期為載體的一體化課程計劃，讓學生在這個載體中以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式方法來學習工程的理論知識、實踐經驗和各種能力等，使學生在一體化學習中同時取得知識教育和能力培養雙重效果。CDIO大綱提出的能力目標與能動專業現代工程師總體素質能力要求具有相當高的契合性。

然而在原有的課程體系上構建以項目設計為導向的一體化課程體系，改革涉及的面較大，且由于原有課程體系的臃腫，在教學中很難增加內容或時間去拓展學生的能力培養。因此筆者從項目設計條件、課程計劃機構及教學內容、順序，研究兩種教育模式融合度，找出以課程群為切入點，構建能動類專業的工程教育一體化的課程計劃，以培養社會需要的能動類專業的工程技術人才。

2 CDIO 工程教育人一體化課程體系的設計

2.1 基于項目設計的課程組織形式

為實現一體化課程計劃，以化工流程工業過程項目設計為紐帶，研究分析課程與課程體系間在邏輯和結構上的相互關系，提出了圍繞"一個主線、一條結合點、三個基本能力"課程建設與改革的思路，以此為切入點進行一體化課程體系改革。“主線”即是以化工流程工業熱工項目設計為主線；“一個結合點”即基于項目設計所需的知識點、次序，及記憶、理解、應用、分析、評價、創造漸進的認識規律，在時間和內容上重新整合課程內容，以課程群的形式支持項目設計，避免課程內容的重復，節省學時，提高學習效果；“三個基本能力”分別指依據應用能力、創新能力和團隊能力培養組織課程體系。以化工流程工業熱工項目設計為紐帶的課程群的確立，破除了課程間的壁壘，把內容聯系緊密、內在邏輯性強、屬同一個培養能力范疇的同一類課程作為-個課程群組進行建設，打破課程內容原有的歸屬性，從學生培養目標把握課程內容的分配、實施和能力的實現，保證了傳統教育模式課程體系有機聯系的優勢，又將 CDIO 工程教育模式“做中學”的教育思想融合在課程體系中。

本次改革共整合了4個課程群作為4個二級項目的支撐，如表1所示以專業基礎機械類課程為例，依據項目設計的內容和次序重新進行安排，減少了40學時，為學生進行項目設計留出了時間和空間。

2.2 一體化課程體系

基于CDIO一體化課程計劃要求[4]，圍繞我校化工特色的能動專業的流程工業節能、環保，在課程體系安排時設計了三層次的項目，如圖1所示。1級項目分為工程導論初級和畢業設計高級項目[5]，完整地貫穿于整個本科教學階段，2級項目為以上說明的，以項目設計為紐帶的由一組相關核心課程整合而成的課程群；三級項目由專業特色課程組成，以增強對化工流程工業節能、環保的理解和創新意識。

圖1 能源與動力工程專業一體化課程圖

2.3 教學模式

教學模式采用理論教學和項目教學相結合，理論引入先進的探究式、研究式的教學方法，以提高學習的效果。項目設計實踐環節的實施，根據項目知識和技能等方面的需求，學生由 5～6 人組成項目團隊，每一個項目的實施過程中，選出不同的1 名同學作為項目負責人，以保證所有學生都得到全面的訓練。能動學院全體老師也相應分成若干項目指導小組，每組由 3～4 名老師組成，其中包括一位為能動專業的老師，一位為基礎課的老師，還有一位為實踐環節的老師，并選出教師組長 1 名。學生項目團隊根據具體項目或課題，在指導老師組的指導下，從市場分析、項目預算、設計方案分析開始，先做項目的概念設計與總體設計，直至到最后制造、裝配與調試，體驗項目開發的整個實踐過程。在整個項目的實踐過程中，要求學生在遇到問題時及時查找相關資料，并進行討論，用文字準確地表達他們的思想。這樣既給學生最大的創意空間，又引導他們養成探索、查找資料的習慣，訓練他們討交流、口頭與書面表達能力和對同學間的關愛，同時培養了學生創新思維和團隊合作的能力。在后續課程與項目的學習及實踐中，要求學生不斷完善項目的構思與設計，為未來專業化的構思、設計、實現、操作打好堅實的基礎。

通過CDIO項目的“做中學”設計各個環節的實踐，學生所

有需要學習和掌握的專業知識都圍繞項目設計這個核心展開，學生能更好地把握一門課程與其他課程以及整個課程群的關系，從而實現理論知識之間的一體化、知識和能力的一體化、專業技能與人文素養培養的一體化，到達培養知識、能力、素質立體人才的目的，使培養出來的學生成為整裝待發的工程師，以適應社會發展的需求。

3 總結與展望

沈陽化工大學能源與動力工程專業根據地方能動類應用型工程人才培養需要，初步構建了項目設計為載體，課程群為依托的能動類工程教育一體化課程體系，在實施的一年中取得了良好的效果，學生的自學能力、創新思維能力、團隊合作能力都有明顯的提升。不但豐富了CDIO工程教育課程設置理論的內容，為今后其他工程教育專業的課程體系和課程設置的不斷完善提供了理論借鑒，同時具有很強的針對性。為CDIO的推進提供了參考。

[1] Crawley E F,Malmqvist J, Ostlund S,et al.Rethinking engineering education: the CDIO approach[M].New York:Springer,2007.

[2] 查建中,徐文勝,顧學雍,等. 從能力大綱到集成化課程體系設計的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2013(2)：10-23.

[3] 顧佩華,包能勝,康全禮,等. CDIO 在中國(上)[J].高等工程教育研究,2012(3):24-40.

[4] 江 帆,張春良,王一軍,等.機械專業 CDIO 培養模式探索[J].裝備制造技術，2010(6)：192-194.

[5] 查建中,徐文勝,顧學雍，等.從能力大綱到集成化課程體系設計的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究，2013(2)：10-23.

(本文文獻格式：戰洪仁，金志浩，龔斌，等.基于CDIO工程教育一體化課程體系的改革探索[J].山東化工，2018，47(02)：115-116，118.)