以CDIO工程模式设计的系统化课程体系探究

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[摘 要] 本文采用cdio（Conceive-Design-Implement-Operate，构思-设计-实现-运行）模式在高职光伏应用技术专业的课程之间建立联系，围绕专业目标将多门专业课程实现一体化设计，形成系统化课程体系，按照企业真实工程项目开发的流程组织开展教、学、做活动，从而锻炼学生实践能力，提高教学效果。

[关键词] CDIO； 课程体系； 光伏应用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 07. 064

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）07- 0104- 03

随着我国光伏产业的快速发展，中国从光伏电池的代工工厂逐渐成为光伏发电强国，光伏产业需要的是复合型技能人才，巨大的人才缺口亟待高职毕业生填补。

1 课程体系的现状

越来越多的高职院校开始开设光伏应用技术专业，光伏应用技术专业的课程体系以学科知识逻辑性、完整性为特征进行设置，各门课程的教学内容是相互独立的，缺少系统性和连贯性。作为新兴专业，课程体系的设置显然不够成熟。为了达到教学目标，让学生更好地掌握课程的知识点，各单门课程纷纷采用项目引领、任务驱动的教学方法，每门课程以一个项目作为载体，或者一门课程中的每个教学模块以一个项目作为载体进行教学，激发了学生主动参与的学习兴趣，学生在完成课程项目的过程中，提高了一定的职业能力。单门课程虽然采用项目式教学，但是学生并不清楚各门课程之间的联系，不清楚知识点的前因后果，对于所学的知识点如何运用在真实产品中感到一头雾水。

因此，以学科知识逻辑性、完整性为特征进行设置的课程体系，存在一定的弊端，由于企业真实产品的开发涉及多门课程的知识点，要达到教育部所提倡的培养可持续发展能力的要求，所需的理论支撑正是CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思-设计-实现-运行）模式，以工程项目的研发运行为载体，建立课程之间的联系，实现光伏应用技术专业课程的一体化、系统化，使专业目标得到多门课程的共同支撑。

2 采用CDIO模式重构课程体系

CDIO模式由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等世界名牌大学联合提出，适合各工程类专业进行课程体系设计。该模式是一个新的教育模式，它将产品从研发到运行的流程与教学过程相对应，打通各门课程之间的联系，实现课程一体化、系统化，使得教学过程具有连贯性，循序渐进。

几年来，笔者所在的教学团队采用CDIO模式在光伏应用技术专业的课程体系设计中进行尝试和探索，采用CDIO模式重构课程体系，按照工程项目全生命周期的要求组织教学，最终实现多门课程围绕一个综合型工程项目开展，各门课程按合理顺序依次开展、依次递进，将项目前后关联性与专业知识的系统性结合起来，使学生掌握各门课程知识之间的联系，并用于解决实际问题。系统化课程体系按照构思、设计、实现、运行的步骤开展，让学生在学习专业知识的同时，掌握产品设计流程，学生的职业能力培养贯穿在产品开发的全过程。

2.1 将光伏应用技术专业的课程进行系统化设计，设计完善的课程体系

改变素质拓展教育、电路基础、光学、太阳能电池原理、光伏发电系统应用、光伏建筑一体化、毕业设计等光伏应用技术专业课程原来各自独立的情况，将综合的工程项目的开发贯穿于多门课程的教学，从而在课程之间建立起有机联系，形成系统化体系。系统化课程体系如图1所示。

在光伏应用技术专业中以CDIO工程模式设计的系统化课程体系，将课程分为基础素养、职业基本技能和岗位能力拓展3个模块，按照光伏产品的工程项目开发流程依次展开教学。

2.2 企业真实项目引入教学的实施过程

经与多家光伏类企业合作、共同开发产品，或者将企业成熟产品部分内容引入到教学过程，已完成将太阳能路灯控制器、智能逆变器等项目以CDIO模式融入课程教学。各门课程内容中涉及项目内容的，借助项目开展教学。下面以太阳能路灯控制器的设计这一工程项目为例，来说明项目具体实施过程。

2.2.1 通过基础素养模块进行项目构思

在基础素养模块中，包括企业文化讲座在内的多门职业素养类课程不再单纯通过不同的案例引导学生进行正确的职业定位，提高职业能力和创新意识，而是结合我国光伏产业的发展情况，以光伏应用领域的岗位为核心展开教学，例如光伏电子产品设计制造等岗位，将岗位结合后续专业课程，通过介绍太阳能路灯控制器的开发流程，向学生展示高职3年所要达到的知识及技能要求。将太阳能路灯控制器的设计过程按课程内容划分成电路基础、数字电子技术、模拟电子技术、太阳能电池原理、电子电路CAD、电子设计辅助编程等课程模块，从而使学生能在这一时期对项目的学习形成一个初步的构思。

2.2.2 通过职业技能基本模块进行项目设计和运行

CDIO模式中设计和运行两个过程集中体现在职业技能基本模块的教学中。通过职业技能基本模块中的理论知识课程和操作实践课程进行项目的硬件电路原理分析、PCB图绘制及电路焊接，完成太阳能路灯控制器的硬件电路设计；在理实结合课程中，通过软件编程与硬件电路结合，完成太阳能路灯控制器充电、光控、时控及MPPT等模块的运行。

2.2.3 通过岗位能力拓展模块进行项目功能的实现

在岗位能力拓展模块中，通过毕业设计（论文）完整地实现太阳能路灯控制器的功能。通过深入企业，岗位实践，进一步实现包括太阳能路灯控制器、光伏电池、蓄电池和LED灯在内的小型的光伏发电系统整体功能。

在这一项目实施过程中，涉及系统化课程体系的多门课程。各阶段的知识点相互融合、相互依存，不同阶段的知识点学习及实践操作则是循序渐进、互相支撑。按照CDIO模式进行课程体系设计后，其执行过程如图2所示。各门课程的教学内容不再相互独立，而是连贯的和系统化的。

通过系统化课程体系设计，将多门课程建立起联系，使学生明白光伏应用技术专业的课程架构，清楚各门课程知识内容的前因后果，提高了学习效果。

3 总 结

CDIO模式是国际上先进且成熟的工程教育模式，这一模式非常适合应用到高职光伏应用技术专业及其他专业的课程体系设计中，在教学过程引入企业完整项目，实现多门课程围绕一个综合型工程项目开展，将项目前后关联性与专业知识的系统性结合起来，建立系统化课程体系。课程按合理顺序开展及递进，前一门课的成果为后一门课使用，后一门课的开展强化提高前一门课的内容，使学生在有限的学习时间内，通过真实产品的开发锻炼，实现专业知识、个人能力、团队协作能力和工程项目开发能力的提高。

主要参考文献

[1] 张旭. 基于CDIO模式的嵌入式系统专业教学体系建设研究[J]. 数字技术与应用，2012（9）.

[2] 张凤娥，薛健飞. CDIO工程人才培养模式的研究[J]. 实验室技术与管理，2010（12）.

[3] 徐娜. 基于CDIO工程教育模式下高职计算机网络技术专业课程体系的创新构建与研究[J]. 软件导刊，2012（9）.