基于CDIO工程教育模式的工程流体力学教学改革初探

基于CDIO工程教育模式的工程流体力学教学改革初探基于CDIO项目教育模式的项目流体力学教学改革初探

Abstract：Aimingatexistedproblemsintheteachingcourseoftheengineeringfluiddynamics，combinedwiththeCDIOEngineeringEducationalModel，theteachingreformsaredoneinrelationshipbetweeneducationaltheoryandpractice，thestyleofstudyconstruction，teachers'roletransformationandteachingevaluation，focusingonstrengtheningthetrainingofstudents'abilitiesofactivelearning，engineeringapplicationandteamwork.ItisprovedthattheexpectedpersonneltrainingobjectiveshavebeenachievedbythepracticeofCDIOmodel，anditalsoprovidesareferencefortheteachingreformsofothercourses.

Keywords：theCDIOEngineeringEducationalModel；engineeringfluiddynamics；teachinginnovation；third-gradeproject

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311〔2022〕11-0217-04

0引言

随着中国工业化进程的不断推进和“再工业化〞战略的提出[1]，我国需要一大批有着扎实的专业知识、具备良好项目能力的项目师人才。应用型本科院校承当着培养创新能力和项目能力人才的重任。如何使毕业生具备良好的自主学习能力、团队合作意识、系统分析和动手能力，已成为我国高等项目教育改革的重点和难点。

CDIO是一种强调创新与项目实践的新型高等教育模式，其核心是将教学与项目实践紧密结合，以满足企业对项目人才知识结构和项目能力的需求，解决传统工科高等院校在人才培养中出现的重理论教学轻实践问题。按CDIO模式培养的学生，学习迁移能力、理论联系实践能力强，具备自主学习能力和“终生学习〞的习惯，深受社会与企业欢迎[2，3]。

项目流体力学是力学的一个重要分支，侧重在生产生活上与气体和液体相关的项目实际应用，它不追求数学上的严密性，而是趋向于解决项目中出现的实际问题[4]。要求学生对试验研究、理论分析和数值计算有深入的理解，才能对实际项目问题进行定性、定量分析。将CDIO教学模式引入项目流体力学的课程教学改革中，更有利于提高学生的项目实践能力和水平。

1项目流体力学课程存在的问题

1.1理论教学困难

随着教学方案改革的进行，项目流体力学课程的教学方案课时由传统的50课时缩减为目前的32课时。其中，教学学时为26课时，实验学时为6课时，学时少，内容多，学生理解困难。

1.2学生学习主动性差

传统课程理论性较强，需要熟练掌握的公式复杂，内容较为抽象，学生存在理解困难、理论与实践脱节等问题。同时实验环节学生的参与度很低，看多于做，更谈不上思考和理解。

1.3考核方式单一

传统的笔试考核方式造成了学生学习依赖心里严重，学习迁移能力差等问题。只在乎根本理论的死记硬背和卷面考试，面对实际问题无从下手，难以判断学生对课程的掌握情况。

2CDIO项目教育理念

CDIO项目教育模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究团队于2022年创建的新型的项目教育模型。CDIO即构思〔Conceive〕、设计〔Design〕、实施〔Implement〕和运行〔Operate〕，包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条规范[5]。根据项目师应具备的能力以逐级细化的方式叙述出来，为项目教育改革提供了系统全面的指导，代表了当代项目教育的开展趋势。

CDIO项目教育模式从2022年引进我国以来，取得了令人瞩目的成就。燕山大学作为教育部机械类、电气类的CDIO项目教育模式研究与实践课题组试点的第一批高校之一，积极推进CDIO项目教育改革进程。自2022年春季学期开始实施基于CDIO模式的教学改革以来，已经培养了七届毕业生，积累了丰盛的教学改革经验，并不断进行创新，为CDIO项目教育模式在中国的开展做出了一定的奉献。

3规划调整基于现代项目环境下的“项目流体力学〞课程体系

传统的项目流体力学教学体系已经不能满足当今社会对项目人才素质的需求。基于CDIO思想构建的新的课程体系，加强了对学生根底知识积累和运用的要求，强化项目实践环节，重视对学生动手能力的培养。同时，重点介绍项目流体力学的最新科学技术领域和项目领域的开展，以构建新型多层次课程教学体系。在实际改革进程中，要强调根底素质的培养，采用课堂理论教学、课下多层次实验和三级工程相结合的办法，注重与学生之间的交流与反应，将基于CDIO的课程教育改革平稳、有序地进行[6]。4基于CDIO的课程具体教改内容

4.1理论教学环节改革

针对项目流体力学学科根底性强，理论难度大，应用范围广的特点，基于CDIO思想的课程改革采用将授课内容精简，关键知识点精讲，综合性知识点布置主题性任务的办法，让学生主动学习，拓展知识面，培养了学生进行独立思考的能力。充沛利用互联网资源以及教师的实际项目经验，对知识点进行剖析，增强学生对知识点的感性认识。同时制作大量的流体流动动画，展示最新项目流体力学学科应用资料，极大地丰盛了教学资源，便于理解重要知识点，激发学生的学习兴趣和主动性。

4.2实践教学环节改革

华裔诺贝尔物理学奖获得者李政道先生，在关于杰出科学人才培养的问题上特别强调实验精神和实验能力。基于CDIO思想课程改革的实践环节，以三级工程为主，多层次实验教学为辅，全面锻炼学生的知识检索能力，团队协作交流能力，多学科、大系统的掌控能力，并能够对学生知识的掌握情况进行深入的了解[7]。

项目流体力学三级工程包括：系统全面的任务要求，灵活多变的题目选择，细致的团队任务分工，明确的节点汇报形式，以及一套合理的考核机制。

以2022年秋季学期项目流体力学三级工程为例，要求每个班级的学生自行组队，3-5人一组，每组选出一个组长，分别从表1的六个题目中任选一个为题，对该题目进行分析、求解，明确组内成员分工，按时进行节点汇报，最后提交三级工程的课程报告和工程感想，抽签进行PPT汇报。

通过对学生的反应信息和实际表现进行分析可以看出，三级工程的办法可以将CDIO教育改革理念与课程知识完美融合。不仅让学生对所学知识有了更加深刻的理解，锻炼项目实践能力，而且让教师的参与者和引领者作用得到充沛发挥。

4.3学风建设环节改革

项目流体力学课程的理论难度较大，采用传统的课堂式教学和单一卷面考核的方式，使学生只关注考试得高分，做实验不提前准备、不关注原理，更让一局部学生产生了课程学了也毫无用处的想法。

基于CDIO项目教育的流体力学课程改革，严格按照CDIO的12条规范与能力大纲的要求，设计出一套合理的、循序渐进的三级工程考核机制。在工程的进展过程中，学生需要付出很多的课余时间，对工程的相关内容进行广泛的搜索和学习，通过软件仿真、理论计算以及与项目应用比照等方式，使学生对所学知识有了更深刻的认识。同时，学生充沛体会到了团队合作过程中，成员间交流、沟通、共享的重要性，体会到了集体智慧带来的冲击，以及团队合力完成工程的成就感。在听取其他小组汇报的过程中，对整个课程也有了更加深刻的理解。

4.4教师身份转换环节改革

根据CDIO项目教育改革计划的要求，教师不仅仅是知识的传播者，更是知识交流的参与者和引导者[8]。教师在自身知识和项目经验积累的根底上，严格按照CDIO项目教育改革能力大纲要求，系统、全面地整理出独具特色的课堂教学教案。表2给出了项目流体力学课程某一个单位学时的局部课堂教学教案，只有按照详尽的能力大纲的要求，才能充沛保障教学质量。在三级工程考核机制的进程中，每个小组都要与教师在课下进行深入的沟通和交流。这种轻松、愉悦的沟通方式，不仅拉近了教师与学生之间的距离，而且使教师能够更加充沛地发挥参与者和引领者的作用，积极地引领学生走向自主学习和探索的阶段。

4.5考核机制环节改革

与传统单一卷面考核的方式相比，基于CDIO项目教育改革的考察机制更加注重对学生学习态度和学习能力的考察。目前采用的考核办法是：课堂出勤0.1，平时作业0.1，实验成绩0.1，三级工程0.1，考试卷面成绩0.6。其中，三级工程由二局部组成：

①组内互评等分，总分5分，最优分和最差分相差不得小于1分，组内人均得分为4分；

②导师评分，总分5分，最优分和最差分相差不得小于1分。

实践证明，CDIO项目教育改革的考核机制更加公平、合理，克服了学生对卷面考试的依赖，提高了学习的积极性，同时保证了课程、实验和三级工程的正常有序进行。近三年的课程合格率由改革前的低于75%，稳步增长并保持在90%以上，获得了学生们的广泛认可。

5结束语

CDIO项目教育体系是基于欧美兴旺国家的教育根底而提出开展的，并不完全合乎我国的教育情况和社会背景。如何将CDIO项目教育改革消化吸收，与中国的社