前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的工程教育流體力學(xué)教學(xué)改革，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：

針對(duì)工程流體力學(xué)課程當(dāng)前存在的問(wèn)題，結(jié)合CDIO工程教育模式，從理論和實(shí)踐之間的關(guān)系、學(xué)風(fēng)建設(shè)、教師身份轉(zhuǎn)換以及考核機(jī)制方面進(jìn)行改革，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，工程應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)。實(shí)踐表明，實(shí)施CDIO工程教學(xué)改革達(dá)到了預(yù)期的人才培養(yǎng)目標(biāo)，也對(duì)其他課程的教學(xué)改革具有參考意義。

關(guān)鍵詞：

CDIO工程教育模式；工程流體力學(xué)；教學(xué)改革；三級(jí)項(xiàng)目

0引言

隨著中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和“再工業(yè)化”戰(zhàn)略的提出[1]，我國(guó)需要一大批有著扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、具備良好工程能力的工程師人才。應(yīng)用型本科院校承擔(dān)著培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力人才的重任。如何使畢業(yè)生具備良好的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、系統(tǒng)分析和動(dòng)手能力，已成為我國(guó)高等工程教育改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。CDIO是一種強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新與工程實(shí)踐的新型高等教育模式，其核心是將教學(xué)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，以滿足企業(yè)對(duì)工程人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和工程能力的需求，解決傳統(tǒng)工科高等院校在人才培養(yǎng)中出現(xiàn)的重理論教學(xué)輕實(shí)踐問(wèn)題。按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生，學(xué)習(xí)遷移能力、理論聯(lián)系實(shí)踐能力強(qiáng)，具備自主學(xué)習(xí)能力和“終生學(xué)習(xí)”的習(xí)慣，深受社會(huì)與企業(yè)歡迎[2，3]。工程流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，側(cè)重在生產(chǎn)生活上與氣體和液體相關(guān)的工程實(shí)際應(yīng)用，它不追求數(shù)學(xué)上的嚴(yán)密性，而是趨向于解決工程中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題[4]。要求學(xué)生對(duì)試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值計(jì)算有深入的理解，才能對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行定性、定量分析。將CDIO教學(xué)模式引入工程流體力學(xué)的課程教學(xué)改革中，更有利于提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和水平。

1工程流體力學(xué)課程存在的問(wèn)題

1.1理論教學(xué)困難

隨著教學(xué)計(jì)劃改革的進(jìn)行，工程流體力學(xué)課程的教學(xué)計(jì)劃課時(shí)由傳統(tǒng)的50課時(shí)縮減為目前的32課時(shí)。其中，教學(xué)學(xué)時(shí)為26課時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為6課時(shí)，學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多，學(xué)生理解困難。

1.2學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差

傳統(tǒng)課程理論性較強(qiáng)，需要熟練掌握的公式復(fù)雜，內(nèi)容較為抽象，學(xué)生存在理解困難、理論與實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題。同時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)學(xué)生的參與度很低，看多于做，更談不上思考和理解。

1.3考核方式單一

傳統(tǒng)的筆試考核方式造成了學(xué)生學(xué)習(xí)依賴心里嚴(yán)重，學(xué)習(xí)遷移能力差等問(wèn)題。只在乎基本理論的死記硬背和卷面考試，面對(duì)實(shí)際問(wèn)題無(wú)從下手，難以判斷學(xué)生對(duì)課程的掌握情況。

2CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)于2001年創(chuàng)立的新型的工程教育模型。CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate），包括了三個(gè)核心文件：1個(gè)愿景、1個(gè)大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)[5]。根據(jù)工程師應(yīng)具備的能力以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來(lái)，為工程教育改革提供了系統(tǒng)全面的指導(dǎo)，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢(shì)。CDIO工程教育模式從2005年引進(jìn)我國(guó)以來(lái)，取得了令人矚目的成就。燕山大學(xué)作為教育部機(jī)械類、電氣類的CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐課題組試點(diǎn)的第一批高校之一，積極推進(jìn)CDIO工程教育改革進(jìn)程。自2008年春季學(xué)期開(kāi)始實(shí)施基于CDIO模式的教學(xué)改革以來(lái)，已經(jīng)培養(yǎng)了七屆畢業(yè)生，積累了豐富的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，并不斷進(jìn)行創(chuàng)新，為CDIO工程教育模式在中國(guó)的發(fā)展做出了一定的貢獻(xiàn)。

3規(guī)劃調(diào)整基于現(xiàn)代工程環(huán)境下的“工程流體力學(xué)”課程體系

傳統(tǒng)的工程流體力學(xué)教學(xué)體系已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)工程人才素質(zhì)的需求。基于CDIO思想構(gòu)建的新的課程體系，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)積累和運(yùn)用的要求，強(qiáng)化工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，重視對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。同時(shí)，重點(diǎn)介紹工程流體力學(xué)的最新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工程領(lǐng)域的發(fā)展，以構(gòu)建新型多層次課程教學(xué)體系。在實(shí)際改革進(jìn)程中，要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)素質(zhì)的培養(yǎng)，采用課堂理論教學(xué)、課下多層次實(shí)驗(yàn)和三級(jí)項(xiàng)目相結(jié)合的方法，注重與學(xué)生之間的交流與反饋，將基于CDIO的課程教育改革平穩(wěn)、有序地進(jìn)行[6]。

4基于CDIO的課程具體教改內(nèi)容

4.1理論教學(xué)環(huán)節(jié)改革

針對(duì)工程流體力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)性強(qiáng)，理論難度大，應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，基于CDIO思想的課程改革采用將授課內(nèi)容精簡(jiǎn)，關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)精講，綜合性知識(shí)點(diǎn)布置主題性任務(wù)的方法，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考的能力。充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源以及教師的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行剖析，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)制作大量的流體流動(dòng)動(dòng)畫，展示最新工程流體力學(xué)學(xué)科應(yīng)用資料，極大地豐富了教學(xué)資源，便于理解重要知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

4.2實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革

華裔諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道先生，在關(guān)于杰出科學(xué)人才培養(yǎng)的問(wèn)題上特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)精神和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α；贑DIO思想課程改革的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以三級(jí)項(xiàng)目為主，多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，全面鍛煉學(xué)生的知識(shí)檢索能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作交流能力，多學(xué)科、大系統(tǒng)的掌控能力，并能夠?qū)W(xué)生知識(shí)的掌握情況進(jìn)行深入的了解[7]。工程流體力學(xué)三級(jí)項(xiàng)目包括：系統(tǒng)全面的任務(wù)要求，靈活多變的題目選擇，細(xì)致的團(tuán)隊(duì)任務(wù)分工，明確的節(jié)點(diǎn)匯報(bào)形式，以及一套合理的考核機(jī)制。以2014年秋季學(xué)期工程流體力學(xué)三級(jí)項(xiàng)目為例，要求每個(gè)班級(jí)的學(xué)生自行組隊(duì)，3-5人一組，每組選出一個(gè)組長(zhǎng)，分別從六個(gè)題目中任選一個(gè)為題，對(duì)該題目進(jìn)行分析、求解，明確組內(nèi)成員分工，按時(shí)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)匯報(bào)，最后提交三級(jí)項(xiàng)目的課程報(bào)告和項(xiàng)目感想，抽簽進(jìn)行PPT匯報(bào)。通過(guò)對(duì)學(xué)生的反饋信息和實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行分析可以看出，三級(jí)項(xiàng)目的方法可以將CDIO教育改革理念與課程知識(shí)完美融合。不僅讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更加深刻的理解，鍛煉工程實(shí)踐能力，而且讓教師的參與者和引領(lǐng)者作用得到充分發(fā)揮。

4.3學(xué)風(fēng)建設(shè)環(huán)節(jié)改革

工程流體力學(xué)課程的理論難度較大，采用傳統(tǒng)的課堂式教學(xué)和單一卷面考核的方式，使學(xué)生只關(guān)注考試得高分，做實(shí)驗(yàn)不提前準(zhǔn)備、不關(guān)注原理，更讓一部分學(xué)生產(chǎn)生了課程學(xué)了也毫無(wú)用處的想法。基于CDIO工程教育的流體力學(xué)課程改革，嚴(yán)格按照CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)與能力大綱的要求，設(shè)計(jì)出一套合理的、循序漸進(jìn)的三級(jí)項(xiàng)目考核機(jī)制。在項(xiàng)目的進(jìn)展過(guò)程中，學(xué)生需要付出很多的課余時(shí)間，對(duì)項(xiàng)目的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行廣泛的搜索和學(xué)習(xí)，通過(guò)軟件仿真、理論計(jì)算以及與工程應(yīng)用對(duì)比等方式，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，學(xué)生充分體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作過(guò)程中，成員間交流、溝通、共享的重要性，體會(huì)到了集體智慧帶來(lái)的沖擊，以及團(tuán)隊(duì)合力完成項(xiàng)目的成就感。在聽(tīng)取其他小組匯報(bào)的過(guò)程中，對(duì)整個(gè)課程也有了更加深刻的理解。

4.4教師身份轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)改革

根據(jù)CDIO工程教育改革方案的要求，教師不僅僅是知識(shí)的傳播者，更是知識(shí)交流的參與者和引導(dǎo)者[8]。教師在自身知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照CDIO工程教育改革能力大綱要求，系統(tǒng)、全面地整理出獨(dú)具特色的課堂教學(xué)教案。表2給出了工程流體力學(xué)課程某一個(gè)單位學(xué)時(shí)的部分課堂教學(xué)教案，只有按照詳盡的能力大綱的要求，才能充分保障教學(xué)質(zhì)量。在三級(jí)項(xiàng)目考核機(jī)制的進(jìn)程中，每個(gè)小組都要與教師在課下進(jìn)行深入的溝通和交流。這種輕松、愉悅的溝通方式，不僅拉近了教師與學(xué)生之間的距離，而且使教師能夠更加充分地發(fā)揮參與者和引領(lǐng)者的作用，積極地引領(lǐng)學(xué)生走向自主學(xué)習(xí)和探索的階段。

4.5考核機(jī)制環(huán)節(jié)改革

與傳統(tǒng)單一卷面考核的方式相比，基于CDIO工程教育改革的考察機(jī)制更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)能力的考察。目前采用的考核方法是：課堂出勤0.1，平時(shí)作業(yè)0.1，實(shí)驗(yàn)成績(jī)0.1，三級(jí)項(xiàng)目0.1，考試卷面成績(jī)0.6。其中，三級(jí)項(xiàng)目由二部分組成：①組內(nèi)互評(píng)等分，總分5分，最優(yōu)分和最差分相差不得小于1分，組內(nèi)人均得分為4分；②導(dǎo)師評(píng)分，總分5分，最優(yōu)分和最差分相差不得小于1分。實(shí)踐證明，CDIO工程教育改革的考核機(jī)制更加公平、合理，克服了學(xué)生對(duì)卷面考試的依賴，提高了學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)保證了課程、實(shí)驗(yàn)和三級(jí)項(xiàng)目的正常有序進(jìn)行。近三年的課程合格率由改革前的低于75%，穩(wěn)步增長(zhǎng)并保持在90%以上，獲得了學(xué)生們的廣泛認(rèn)可。

5結(jié)束語(yǔ)

CDIO工程教育體系是基于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的教育基礎(chǔ)而提出發(fā)展的，并不完全符合我國(guó)的教育情況和社會(huì)背景。如何將CDIO工程教育改革消化吸收，與中國(guó)的社會(huì)現(xiàn)狀和教育現(xiàn)狀相結(jié)合，走出一條具有中國(guó)特色的教學(xué)改革之路，是今后CDIO在中國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)幾年來(lái)基于CDIO工程教育理念的工程流體力學(xué)課程改革成果進(jìn)行分析，可以得出很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)用型本科院校必須克服困難，強(qiáng)調(diào)方法，將改革進(jìn)行下去，只有這樣才能培養(yǎng)出符合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展需要的工程型人才。同時(shí)，教育改革是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，必須本著“決策—實(shí)施—檢查—反饋—修正”的閉環(huán)管理思路，才能將改革合理、平穩(wěn)地進(jìn)行下去。

作者：袁曉明 王超 杜冰 單位：燕山大學(xué)河北省重型機(jī)械流體動(dòng)力傳輸與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 燕山大學(xué)先進(jìn)鍛壓成形技術(shù)與科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

參考文獻(xiàn)：

[1]黃群慧.中國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程：階段、特征與前景[J].經(jīng)濟(jì)與管理，2013，07：5-11.

[2]胡文龍.基于CDIO的工科探究式教學(xué)改革研究[J].高等工程教育研究，2014，01：163-168.

[3]顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO—清華大學(xué)創(chuàng)新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，01：11-23.

[4]高殿榮，張偉.工程流體力學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014，1.

[6]張培穎，鄭秋梅等.CDIO工程教育模式在軟件工程核心課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育探索，2014，12：21-22.

[8]曹淼孫，梁志星.基于CDIO理念的工程專業(yè)教師角色轉(zhuǎn)型[J].高等工程教育研究，2012，01：88-91.