基于CDIO热工系统设备项目为导向的课程群构建
战洪仁，金志浩，龚斌
[摘 要] 针对目前能源与动力工程专业人才培养方案中存在的问题，基于CDIO人才培养理念构建以项目设计为核心的课程群，阐述了课程群的建设思路与实施方法，为培养知识、能力、素质协调发展的能动类工程应用型人才奠定了基础。
[关 键 词] CDIO；能源与动力工程专业；工程应用型人才；课程群
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）01-0174-02
随着21世纪的到来，进入信息化急速发展的时代，各方面技术的发展日新月异，能源动力学科所应用的范围、涉及的领域更加广阔[1]，能动类工程活动的进行越来越多地由来自能动学科、社会科学、管理学、经济学等不同学科的人共同协作完成。因而对现代能动类工程师提出了更高的要求，现代工程师不仅要掌握工程科学和技术知识，还应具有包括终身学习能力、团队交流能力，在社会和企业环境下对产品、过程和系统的建造等能力。随着社会对人才规格需求的变化，对人才培养目标提出了新的要求，为了适应这种社会发展的新变革，必须构建21世纪人才培养所需要的新的课程体系。
CDIO是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林克平大学等四所大学于2004年共同开发的一项工程教育改革计划[2]，它是最近十余年来国际工程教育的一种创新模式。CDIO模式明确了“基于项目学习”（“做中学”）的本质，强调以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行工程教育，它旨在以工程项目为载体引入职场环境文化特征训练学生，使他们成为未来整装待发的工程师[3]。我校能源与动力工程专业（以下称能动专业）为培养符合社会需求的能动类工程人才，借鉴CDIO教学模式，以项目实施为主线，以“课程群”的方式将能动专业的主干课程有机地结合起来，构建了基于CDIO热工系统设备设计为导向的课程群，避免了课程之间的内容重复或割裂，使学生在掌握专业知识的同时，获得现代能源动力产业工程师应具备的能力，为能动类工程人才培养提供了有效的措施和方法。
一、基于CDIO项目实施“课程群”构建思路
针对我校能动专业人才培养的社会需求，引入新型的工程教育模式——CDIO培养模式势在必行。通过剖析CDIO与传统教育模式的特点，获得两者的相生相克的关系，寻找切入点构建与传统教育模式相结合、具有自身特点的、适应我国发展现状的普通高校能动类课程体系。
CDIO教学计划中的课程结构应遵循标准3的要求，在课程计划中允许个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的构建能力得到有机的融合，这种强调“做中学”的课程结构组织形式，注重学生对知识的掌握程度与应用，这就要求课程计划的结构必须使课程间能够相互支撑[4]，这与强调学科知识的完整性与系统性的传统工程教育模式不相容。另外，由于传统工程教育模式，为追求知识与时俱进，课程内容不断膨胀，课程存在一定的重复，占用了大量的时间和学时，使学生、教师疲于完成教学计划，没时间和空间安排基于项目的实施。
因此，为使两种教学模式相融合，并保留各自的特色、优势，既能将工程项目为载体的个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的构建能力的学习整合到课程计划中，又能保证学科知识的完整性与系统性，我们以项目实施过程为主线、构建课程群[5]的形式为切入点重新组织安排课程。
二、以热工设备设计为导向的课程群的构建
依据利益相关者的调查获得的培养目标，以节能环保为主线，以热工设备设计为纽带，研究分析了与项目设计有关的传热学、燃烧学、工业炉、换热器原理与设计、工业炉课程设计及换热器课程设计等课程与课程体系间在逻辑和结构上的相互关系，提炼了项目设计所需的学科知识点，构建新的知识群，把内容联系紧密、内在逻辑性强、属同一个项目实施能力培养范畴的课程作为一个新的课程群组进行建设，如图1所示。
课程群通过课程内容的整合，改变了传统的各门课程之间相互独立的授课形式，如图2所示，以工业炉设计所需要的知识点为各门课程连接的结合点，打破课程之间的壁垒，各门课程之间没有了明显的界限，有机地融合成一个整体，重新整合创新了课程内容，如图3所示，其中，白色为能力方面的教学，包括实验、实践、项目设计，深色为融合后的课程。并將两门课程设计整合在一起，在工业炉课程设计的同时，利用工业炉排出烟气参数，设计换热器，提高工业炉能量的利用效果，加强学生对节能减排以及环境保护的认知。整合过程中避免了课程内容的重复，减少了48学时，为学生进行项目设计留出了时间和空间。
以项目设计为纽带构建的课程群，既考虑了学科知识的完整性，又将知识和能动类工程师的职业能力有效地结合起来，把“做中学”的教育思想融合在课程体系中，实现了“以工程产品设计为导向，以流程工业节能、环保为主线，以学生个性化发展为核心，知识、能力、素质协调发展”的培养目标。
三、项目设计课程群的实施
由于课程内容的融合是以项目设计所需知识的逻辑关系为主线的，在授课的安排上也完全打破了传统的按学科系统性知识点授课的模式，由不同的教师根据整合后课程群的内容次序穿插地以密切合作的关系共同授课。
课程教学活动中的项目题目是教师通过各类实习环节、课题现场调研的方式确定的。学生按照自己的专业发展规划、研究兴趣等，由5～6人组成项目团队，选出1名学生作为项目负责人，在老师的带领下完成项目的调研、总体方案的确定；分析讨论遇到的问题及得到的计算、实验结果；找出产生问题的原因、讨论分析及改造方案；最终相关数据的整理和分析，形成设计方案和报告，最后由指导教师审定。
以项目设计为纽带的课程群的实施，实现了理论知识之间的一体化、知识和能力的一体化、专业技能与人文素养培养的一体化，实现了培养知识、能力、素质立体人才的目标，以适应社会对现在工程师的需求。
四、结束语
能源与动力工程专业课程群建设是一项系统工程。基于CDIO理念的新教学模式，以培养热工产品设计的职业工程师的能力为目标，将相关知识点、逻辑关系等作为结合点，促使课程间统一协调。通过课程的整合，打破了学科系统性、完备性的界限，缩短了教学情境和工程实践情境的距离，强调了学生主动学习实践的能力，使学校的教学内容与社会需求接轨，体现了“以人为本、能力为重、勇于创新”的教育思想，对培养新时代需要的工程人才具有重要作用。
参考文献：
[1]冯磊华，鄢晓忠，李录平.能源与动力工程专业卓越工程师培养的实践教学研究[J].实验实践，2012（9）：71-73.
[2]顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.
[3]Crawley E F， Malmqvist J， Ostlund S，et.Rethinking engine-ering education：the CDIO approach[M]. New York： Springer，2007.
[4]查建中，徐文胜，顾学雍，等.从能力大纲到集成化课程体系设计的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2013（2）：10-23.
[5]贺辛亥，王俊勃，徐洁，等.基于CDIO构建材料成型及控制工程专业模具方向课程群[J].大学教育，2014（1）：123-124.
