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關(guān)于基于CDIO的工程流體力學(xué)課程設(shè)計的論文
CDIO工程教育模式是一個以“問題為基礎(chǔ)、項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體、CDIO能力培養(yǎng)”為基本特征的新型教學(xué)方法。由美國麻省理工學(xué)院等四所工程學(xué)院在2000年共同發(fā)起的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作為一體的工程教育模式，是基于知識整體化、結(jié)構(gòu)化和體系化而提出的0。2006年，中國的汕頭大學(xué)率先引入CDIO工程教育模式，取得了顯著的成效。到目前為止，全國共有39所高校的機械類、電氣類、化工類和土木類等專業(yè)紛紛開展CDIO試點工作。2016年1月，汕頭大學(xué)主辦的“全國CDIO工程教育聯(lián)盟”成立大會開幕，國內(nèi)130多所高校的500余專家和教師參與了會議，探討新形勢下如何開展CDIO，推進創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新教育、工程認證和卓越計劃實施等。
作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課之一的工程流體力學(xué)，具有理論性強、概念抽象、應(yīng)用廣泛的特點。在推動CDIO改革進程中，我們完全可以將CDIO工程教育模式及理念滲透融合，實現(xiàn)CDIO的愿景：培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家敏銳性的工程師。
一、CDIO理念的教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的要求，本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：重視培養(yǎng)學(xué)生具有參與施工、調(diào)試、運行和維護管理的能力，具有進行產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、技術(shù)改造的初步能力，培養(yǎng)出來的工程師不僅要掌握各種基本技能，也要成為具有實踐能力的高水平創(chuàng)新型科技人才。其中，流體力學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是要讓學(xué)生深刻理解流體力學(xué)模型的內(nèi)涵，并促進其建立模型的能力，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)錯綜復(fù)雜的實際工程，突出主要因素忽略次要因素，提煉問題及解決問題的能力。
二、CDIO理念的教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)今大部分院校對工程流體力學(xué)主要還是重視理論知識的理解和掌握，開設(shè)的實驗課程也是固定的幾個演示性和驗證性實驗，教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)的不契合，使得我們有必要調(diào)整工程流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。CDIO是以項目設(shè)計為導(dǎo)向來組織課程，依據(jù)情境、項目、任務(wù)對理論“知識點”進行重新排列、組合、重構(gòu)，形成新的知識體系。這樣課程就由一個維度轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S架構(gòu)，課程內(nèi)容由割裂的章節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)榛ハ酀B透、交叉和融合的集成。
在選取項目時應(yīng)該注重遵循合理匹配的原則：一是項目難度與學(xué)生能力匹配，合適的項目難度能保證完成制定的教學(xué)目標(biāo)，激起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生經(jīng)過一定的努力能用理論知識解決工程實際問題，提高專業(yè)實踐能力。二是項目時間與課程課時匹配，由于高等教育教學(xué)體系改革的浪潮，課時不斷被壓縮，授課內(nèi)容需要精心安排，所以時間跨度也需要著重考慮。結(jié)合CDIO的大工程理念以及工程流體力學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，將本課程的教學(xué)內(nèi)容集成并結(jié)合工程實際，規(guī)劃設(shè)計工程項目任務(wù)。集成的知識點：學(xué)習(xí)氣體射流的平面射流、溫差射流、旋轉(zhuǎn)射流、有限空間射流等知識點。
三、CDIO理念的教學(xué)方法設(shè)計
(一)項目設(shè)計多樣化
每3至5人可為一組，精選集成相同“知識點”的不同設(shè)計項目，以滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，有效改善學(xué)生互相依賴、惰性的被動學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的課堂任務(wù)參與度，有利于學(xué)生舉一反三、觸類旁通。
(二)課程考核立體化
評價方式多元化，專業(yè)知識采用筆試或口頭測試;與CDIO相關(guān)的能力采用“過程性考核”的方式，教師可設(shè)計出一個過程性考核細目表，對每個階段進行考核。從主觀和客觀維度定量的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。評價主體多元化，由教師、組內(nèi)互評以及學(xué)生自評相結(jié)合，評價結(jié)果更加能客觀、全面，更能激發(fā)學(xué)生主動參與意識，達到提高教學(xué)質(zhì)量效果的目的。
(三)課堂模式多元化
以學(xué)生為主體，需要增加大量的自學(xué)、討論時間，結(jié)合目前新媒體時代的教育模式，提倡學(xué)生通過慕課、微課、網(wǎng)絡(luò)視頻公開課等平臺利用“碎片時間”自學(xué)，并可結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂形式，課外真正深入學(xué)習(xí)，課堂上真正的深層次的思想碰撞。
四、CDIO教學(xué)全過程
在整個設(shè)計過程中，以問題為中心，教師主導(dǎo)引領(lǐng)學(xué)生主動探索和實踐的教學(xué)模式，在探索中逐漸構(gòu)建自己的知識體系，完成構(gòu)思—設(shè)計—實施—運作的全過程。具體的教學(xué)全過程設(shè)計如下：
第一階段是項目構(gòu)思(C)。教師根據(jù)CDIO教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)內(nèi)容，規(guī)劃設(shè)計工程項目，將流體力學(xué)相關(guān)的知識點融入到課程的教學(xué)項目中，在課前下達任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考分析，將項目分解為具體的小任務(wù)，再進行總體構(gòu)思、重組，確定每組的項目內(nèi)容和具體任務(wù)。
第二階段是項目設(shè)計(D)。學(xué)生進行課前學(xué)習(xí)準備，查詢資料，組內(nèi)進行討論，形成項目設(shè)計的初步概念和思路。教師提出問題，提供資料，督促學(xué)生學(xué)習(xí)進度。知識講解環(huán)是以學(xué)生為中心，分組匯報對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解以及項目設(shè)計方案，教師進行講解釋疑。項目設(shè)計環(huán)節(jié)目的是引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)的知識運用在實際工程中，提高解決問題的能力，鍛煉學(xué)生合作交流的能力。
第三階段是項目實施(I)。改變傳統(tǒng)的例如流線、跡線、靜水壓強等演示性以及驗證性性質(zhì)的實驗，針對本小組的項目任務(wù)，糅合必須掌握的實驗項目，設(shè)計相關(guān)的實驗項目。突出體現(xiàn)CDIO的集成思想。第四階段是項目運作(O)。學(xué)生進行項目分析和成果展示，進入課程考核。鑒于CDIO模式下的工程流體力學(xué)課程對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，采用不同的能力用不同的方式進行考核。根據(jù)考核結(jié)果以及整個項目過程中的反饋，教師要調(diào)整改進項目工程的內(nèi)容、進度、教學(xué)方式等。
五、結(jié)束語
流體力學(xué)課程是工科主要基礎(chǔ)課之一，本文探索了基于CDIO模式的項目教學(xué)在流體力學(xué)課程中的應(yīng)用，教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為基于CDIO教育理念;教學(xué)內(nèi)容集成并遵循合理匹配原則;教學(xué)過程遵循項目設(shè)計多樣化、課程考核立體化、課堂模式多元化的原則。有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的能力、溝通協(xié)調(diào)能力、動手能力、創(chuàng)新能力等等，在項目實施過程中提高了教師教學(xué)水平、工程應(yīng)用水平以及自身的綜合素質(zhì)。
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