基于CDIO理念的自动变速器结构与原理课程改革

2018-04-17覃维献

学苑创造·C版 2017年11期

【摘要】本文针对自动变速器结构与原理课程教学存在的问题，分析CDIO在自动变速器结构与原理课程改革中的适用性，提出CDIO模式下自动变速器结构与原理课程工程教育改革思路，并从教学过程、软硬件建设、教学方法手段、考核方式等方面进行探索。

【关键词】自动变速器 CDIO工程教育项目教学课程改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450--9889（2017）11C-0152-02

随着自动变速器在汽车中的装备率逐年提升，自动变速器已成为汽车动力系统仅次于发动机的核心部件，地位非常突出。但是，目前学校自动变速器课程教学存在不少的问题：一是对于学生而言，挡位变换、油路控制是难点与重点，对学生的空间思维能力与抽象能力要求非常高。二是针对上述难点传统的教学方法、手段与教学组织无法有效提升学生的理解能力，因而教师的要求只停留在理解与正确表述上，工程应用能力培养无法开展。三是自动变速器在三四线城市主要以换总成为主，维修几乎没有，从而导致市场催化效应差，无论是师资建设还是学生的市场导向的迫切性不高，学生重视程度不够。源于麻省理工学院与瑞典皇家学院的CDIO工程教育模式是近年来高校特别是应用型本科工程院校研究与实践的热点，成效丰硕，极大地推进了我国工程认证的实施，形成了一种范式。本文结合CDIO工程教育模式对自动变速器结构与原理课程进行改革实践与研究。

一、GDIO在自动变速器结构与原理课程改革中的适用性

（一）CDIO工程教育模式。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）4个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project basededucation and learning）的集中概括和抽象表达。它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，体现系统的全程性。CDIO的理念下的教学大纲与12条标准，操作性强，突出工程应用与实践，符合工程产业人才的培养需求。

（二）CDIO模式在自动变速器结构与原理课程中的可行性分析。清华大学顾学雍教授在《联结理论与实践的CDIO》一文中指出，“工程教育是一个服务性的科技产业，CDIO不是一个恒久不变的固定模式，而是一个开放的系统”。CDIO课程大纲为工程教育提供了一个普遍适用的人才培养目标基准。与此相应，工程教育是通过提供一个知识积累与探索的情境，让工程人员在掌握抽象知识与探索与具象产品（服务）之间的关联并加以运用，从而提升工程能力。

自动变速器从研究、设计、制造、营销、售后及报废等产品生命周期都需要提供实质性的服务，特别是售后方面。例如，在自动变速器换挡冲击这一故障案例而言，汽车维修工程师面对这一“维修服务产品”时，可按照构思、设计、执行与运用四步进行推进解决之。在这项目案例中，构思（C）是指自动变速器换挡原理与引起换挡冲击的原因分析；设计（D）是指依据故障原因出现概率高低及执行难易难度进行序化从而建立科学合理的诊断流程图；执行（I）是利用相关工具与设备依据设计（D）所制定的流程图实施操作；运作（O）是实施过程中的再修正再提升，进行深入的总结。由此可见，CDIO不仅适合于机械、电子、化工、电气方面，同样适合于提供实质性服务的产品。与此同时，我们也看到国家层面已经由原来的只在上述四个专业方向进行改革，推广到交通运输、汽车、环境工程及相关服务类专业上，并提出在我国实施工程教育认证制度建议，实现与国际接轨。由此可见，CDIO是完全适合于汽车服务工程专业、适应本课程改革的，关键是在工程教育中是否能按CDIO的12条准备去执行，是否构建了_一体化课程體系及支撑平台。

（三）CDIO模式下自动变速器结构与原理课程工程教育改革思路。图1是CDIO理念下的课程项目化教学改革思路图，此图充分体现了CDIO“构思一设计一实现一动作”教育理念，是笔者多年改革实践的结果。所建构的以项目为载体的三阶段递进式课程学习体系重能力、强实践，其核心是工学结合，是对学生方法能力、专业能力及社会能力的全方位的培养。

二、改革实施

（一）教学过程。第一阶段由自动变速器维护、液力变矩器进程分析、档位分析与油路分析四个项目所构成，主要是通过教师言传身教的方式通过“四步教学法”来推进教学，以自动变速器维护项目为例，首先通过图片与视频认识自动变速器的结构作用与维护保养要求；其次通过多媒体讲授进行师生互动掌握相应知识点，认识解决问题的步骤与要点；再次观察教师操作演示，进行动作模仿；最后一步进行项目实践练习，并总结提高。即通过观看视频→学习提升→模仿练习→实践总结“四步教学法”来完成上述项目。特别是档位传动分析项目我们安排了一天时间在实验室通过小组考核，组员独立完成分项目的方式进行。具体是以五人一组先拆下自动变速器认识部件，仔细观察部件的连接与约束关系，组员合作画出传递路线，并分析其工作原理，最后每个组员陈述一个档位的工作原理，如此安排既培养了团队意识又避免了滥竽充数，最后通过小组讨论撰写成实验报告。第二阶段以案例项目为导向以实验室硬件为平台以小组为单位进行模拟排除故障，训练学习的应用能力。第三阶段则让学生从社会实践平台中找一个完整的项目来研究，从接车、咨询、费用与维修时间预算、维修资料查找、诊断维修、交车等全过程都由学生协作完成，并要求提交全程实施报告，以此来提高学生的学习力、执行力及适应力。

（二）教学方法与手段。图1所示与教学过程所述，我们做到了将CDIO工程教育理念引入本课程的教学规划和执行过程中，提升课程之间的关联性，充分体现其以“做中学”和以“项目案例”为载体组织整个的教学过程，以项目驱动来安排教学内容和方法的教学思想，加强情景教学和互动教学的机制，调动学生的主动性与参与性，通过课程讲授、小组学习、问题讨论与工程实践构建立体式的教学方法，如图2所示。并通过“学习途径一任务评价一实验设计”三个大环节加诸多小环节来实施项目化教学，让学生自己提出问题、分析问题和解决问题，潜移默化中理解和应用课程所涉及知识点，培养学生创新意识、应用能力以及自主学习的习惯。

（三）软硬件建设。推进CDIO工程教育项目改革必然对授课教师提出更高的要求。为了实施上述项目教学，教师既是策划者，又是实施者与引导者，教师应具有广阔的视野，先进的教育思念，较强的宏观把控能力及非常扎实的专业实践能力。因此，建设“一专多长”的“双师型”的师资人才队伍是推进工程教育改革的关键所在。各高校可以采用“走出去，请进来”的方式推进“双师型”教师队伍建设，即通过对外引进教师和聘用企业兼职导师，加强内部培训，鼓励教师到对口企业进行换岗实践体验提升专业能力及社会认知能力，从而整体提升师资队伍各项业务水平。学校除鼓励专任教师考取职业资格证书、到企业兼职锻炼外，还应在培训开发、薪酬福利、绩效考核、职称晋升等制度上向“双师型”教师倾斜，使专任教师愿意走出校门，了解行业和企业环境对专业的要求，增强教师的专业意识和创新能力。

推行CDIO工程教育项目离不开硬件建设，通过地方与中央共建及学校自筹等方式我们建立科学合理的硬件实践平台，成立车辆工程实训中心，占地3000平方米，硬件设备价值1200万元，从而为改革提供了硬件保障。

（四）考核方式。考核方式的改革是推进CDIO工程教育项目改革的原动力，因此推行形成性考核方式改革势在必行。具体的比例分配是形成性考评占30%，学生自评和小组互评各占20%，教师评价占30%。形成性考由学生在三个教学阶段综合表现来测评，每个阶段占10分；学生自评即本人对自己本课程的学习进行综合评价；小组互评即小组成员对其他各成员在小组课程项目教学环节中所做贡献进行评价；教师评价从初步方案汇报交流（30%）、方案研讨与总结（30%）、课程表现（20%）和出勤（20%）等四个方面进行综合评价。成绩评定分为优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。如此，课程的考核充分体现了在CDIO理念下的开放性、团队协作性，考核更关注于过程管理与评价。

通过上述四个环节的综合推进基于CDIO的自动变速器结构与原理课程改革研究，较好执行了图1的改革思路，并以师资与硬件为保障，以立体式教学方法与手段为推手全面系统地进行改革。改革实践研究表明，CDIO工程教育模式是培养大学生创新精神与实践能力、提升学生工程能力的有效途径之一。