工程教育模式下的創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了工程教育模式下的創(chuàng)客課程設(shè)計(jì)參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：深圳某學(xué)校航空特色創(chuàng)客項(xiàng)目，擬采用CDIO工程教育模式，根據(jù)不同年級(jí)中小學(xué)生的特點(diǎn)，遞進(jìn)式地開(kāi)展項(xiàng)目研究，達(dá)成“小小飛機(jī)設(shè)計(jì)師”的培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育；航空；工程教育模式

引言

教育需要適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。國(guó)家的“雙創(chuàng)”戰(zhàn)略旨在培養(yǎng)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)力量，而學(xué)校的“創(chuàng)客教育”也是這一戰(zhàn)略中的重要組成部分。創(chuàng)客教育以培養(yǎng)未來(lái)創(chuàng)客為目標(biāo)，基于學(xué)生的自身興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與創(chuàng)新能力。對(duì)學(xué)生而言，融合了科學(xué)研究、技術(shù)制作、藝術(shù)創(chuàng)作全過(guò)程的創(chuàng)客教育，是能夠帶來(lái)完整思維鏈條的教育形式，也是一種獨(dú)特而務(wù)實(shí)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)系統(tǒng)。CDIO是本世紀(jì)初由麻省理工學(xué)院首先發(fā)展起來(lái)的一種工程教育模式，其含義為構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate）四個(gè)英文單詞的縮寫，“構(gòu)思”指明確客戶的需求，考慮技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略與制度等因素，不斷改進(jìn)概念、技術(shù)與商業(yè)計(jì)劃；“設(shè)計(jì)”指制訂開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品系統(tǒng)所需的各種計(jì)劃、圖紙與算法；“實(shí)施”指把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過(guò)程，包括硬件制造、軟件編程、測(cè)試、檢查與驗(yàn)證；“運(yùn)行”指對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的維護(hù)、優(yōu)化與淘汰等。CDIO模式以產(chǎn)品、生產(chǎn)流程與系統(tǒng)從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，通過(guò)系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識(shí)、個(gè)人能力、職業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作交流能力，培養(yǎng)在企業(yè)與社會(huì)環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的綜合能力。深圳某學(xué)校的航空特色創(chuàng)客項(xiàng)目擬采用CDIO工程教育模式開(kāi)展項(xiàng)目研究。以模型飛機(jī)為載體，以創(chuàng)意為前提，以改進(jìn)為銜接，循環(huán)遞進(jìn)，達(dá)成“小小飛機(jī)設(shè)計(jì)師”的培養(yǎng)目標(biāo)（見(jiàn)圖1）。

1課程總體設(shè)計(jì)

飛行是人類永恒的夢(mèng)想，在不同的歷史時(shí)期，不同年齡段的人都表達(dá)了對(duì)飛行的追求。航空文化的本質(zhì)是創(chuàng)新文化與探索文化，飛機(jī)則承載著工業(yè)時(shí)代的重要文化特征。現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及機(jī)械、電子、化工、材料、軟件等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。通過(guò)縮微版的飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造及試驗(yàn)試飛的全過(guò)程，能夠?qū)W習(xí)航空知識(shí)，鍛煉工程動(dòng)手能力，更能學(xué)習(xí)到科研的方法論，體會(huì)到航空的精細(xì)設(shè)計(jì)、悉心制作、協(xié)同勞動(dòng)及嚴(yán)苛管理的過(guò)程。本項(xiàng)目的課程以工程教育先進(jìn)模式CDIO為指導(dǎo)，并結(jié)合我國(guó)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中技術(shù)與工程相關(guān)內(nèi)容，將學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間劃分為小學(xué)、初中、高中年級(jí)三個(gè)學(xué)段，不同年級(jí)的孩子可以嘗試完成全流程的模型飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)中的小學(xué)、初中、高中三個(gè)階段從知識(shí)點(diǎn)、技能以及理解接受力相互連貫，充分體現(xiàn)了STEAM的思想。小學(xué)每學(xué)期設(shè)計(jì)了4~5個(gè)項(xiàng)目；初中設(shè)計(jì)2~3個(gè)項(xiàng)目；高中設(shè)計(jì)1個(gè)項(xiàng)目。項(xiàng)目銜接了中學(xué)教育到大學(xué)教育階段的過(guò)渡，強(qiáng)大的導(dǎo)師支援團(tuán)隊(duì)以航空專家為依托，提供技術(shù)支持。學(xué)生在夏令營(yíng)活動(dòng)時(shí)可以實(shí)地考察飛機(jī)相關(guān)試驗(yàn)，包括大型的風(fēng)洞試驗(yàn)以及相關(guān)的試飛活動(dòng)，獲得真實(shí)感受。航空相關(guān)項(xiàng)目將組織學(xué)生參加全國(guó)航空學(xué)會(huì)、相關(guān)航空單位的比賽活動(dòng)，獲獎(jiǎng)學(xué)生可獲后期優(yōu)先權(quán)。按照CDIO的模式，本項(xiàng)目在創(chuàng)客課程中增加了科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)以及人文因素，按照工業(yè)化的思路及系統(tǒng)的方法進(jìn)行課程設(shè)計(jì)：（1）各年級(jí)每學(xué)期完成一款至多款飛機(jī)。四到六年級(jí)完成紙飛機(jī)模型；軟陶飛機(jī)模型制作；KT板飛機(jī)模型；橡筋動(dòng)力模型；手拋機(jī)模型；木鳥滑翔機(jī)模型；萊特兄弟紙木模型。七到八年級(jí)完成昆蟲動(dòng)力模型；飛魚模型；焊接飛機(jī)模型；彈射架飛機(jī)模型；葉雕飛機(jī)；繪制航空畫；電容遙控飛機(jī)。十到十一年級(jí)完成電動(dòng)遙控飛機(jī)；遠(yuǎn)古飛行器反設(shè)計(jì)；像真機(jī)；輕木飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；多旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)；新型飛機(jī)設(shè)計(jì)；地面飛行模擬駕駛。（2）任何一款飛機(jī)模型的制作都需要經(jīng)歷五個(gè)階段，即創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)與優(yōu)化。創(chuàng)意階段需要自己查找資料，可以從古老的飛行器（瑪雅、古埃及等）；中國(guó)另類四大發(fā)明（紙鳶、竹蜻蜓、孔明燈、火箭）；自然界鳥類飛行、昆蟲飛行；萊特兄弟、一戰(zhàn)飛機(jī)、二戰(zhàn)飛機(jī)、軍機(jī)、客機(jī)；現(xiàn)代軍機(jī)、無(wú)人機(jī)的發(fā)展沿革中找到靈感，找到原型機(jī)或改進(jìn)型，這會(huì)用到許多圖庫(kù)與原型機(jī)資料。設(shè)計(jì)階段則是將思路變成圖紙的過(guò)程，可用模板、手繪以及不同的3D軟件。制造階段可以通過(guò)手工、或3D打印或激光方式進(jìn)行切割；可進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，運(yùn)用數(shù)字軟件或試飛驗(yàn)證。最后進(jìn)行性能指標(biāo)優(yōu)化（飛行距離、滯空時(shí)間）；滿足某一需求的設(shè)計(jì)改進(jìn)；新能源及新材料的應(yīng)用；飛機(jī)的微型化設(shè)計(jì)。（3）不同年齡段的學(xué)生，都需要循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)航空知識(shí)、航空技術(shù)，并在創(chuàng)意激發(fā)的過(guò)程中系統(tǒng)掌握工程中各種技能。（4）每個(gè)階段只需要一個(gè)老師，或者一個(gè)老師負(fù)責(zé)幾個(gè)階段。

2航空科技知識(shí)配套設(shè)計(jì)

針對(duì)小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)習(xí)階段，本項(xiàng)目對(duì)相應(yīng)的配套航空科技知識(shí)進(jìn)行了配套設(shè)計(jì)，這些課程以及航空知識(shí)點(diǎn)循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)進(jìn)了不同年級(jí)學(xué)生的項(xiàng)目中，共分為六個(gè)部分：（1）真實(shí)童話———航空故事集錦。從飛天神話到萊特兄弟，從水上飛機(jī)到航空母艦、最快的飛機(jī)、航程最遠(yuǎn)的飛機(jī)等28個(gè)故事，讓小學(xué)生從故事中學(xué)習(xí)到航空知識(shí)。（2）炫酷機(jī)器———航空知識(shí)入門。講述飛機(jī)的結(jié)構(gòu)、種類與用途，穿插一些鮮為人知的歷史故事，讓小學(xué)生能感受到航空器種類的繁多以及對(duì)人類生活的巨大改變。（3）飛翔奧秘———航空百科問(wèn)答。飛機(jī)有倒擋嗎？飛機(jī)在天上飛是如何知道方向的？是起飛危險(xiǎn)還是降落危險(xiǎn)？飛行員叔叔要經(jīng)歷那些體能訓(xùn)練？飛機(jī)上的電從那里來(lái)的？許多航空問(wèn)題，在這里為學(xué)生一一解答。（4）放飛夢(mèng)想———制作航空模型。系統(tǒng)全面地告訴學(xué)生如何制作航空模型，從紙飛機(jī)到遙控固定翼飛機(jī)，以及各類模型的競(jìng)賽規(guī)則。飛機(jī)模型是走向航空科技大門的敲門磚，只有親身參與才能體會(huì)到飛行的奧妙與無(wú)窮樂(lè)趣。（5）探索藍(lán)天———航空技術(shù)基礎(chǔ)。介紹伯努利定理、風(fēng)洞及風(fēng)洞試驗(yàn)、各類飛行儀表及工作原理、飛機(jī)的各大系統(tǒng)等一些基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)。飛機(jī)是綜合的系統(tǒng)工程，需要方方面面的協(xié)作才能成功。（6）駕馭神鷹———飛機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)。講解與飛機(jī)駕駛相關(guān)的內(nèi)容，包括航空氣象、地面設(shè)施與空中交通管理系統(tǒng)、航空生理及航空心理、地面模擬飛行與飛行體驗(yàn)等。

3航空模型制作實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

根據(jù)不同年齡段學(xué)生的特點(diǎn)，小學(xué)以紙、KT板為主，動(dòng)力為手?jǐn)S或橡筋；初中以木制、金屬焊接、3D打印為主，動(dòng)力為電容/鋰電池、昆蟲；高中以遙控飛機(jī)模型及反設(shè)計(jì)為主。根據(jù)學(xué)生不同的年齡段遞次開(kāi)展知識(shí)學(xué)習(xí)和技能提升（見(jiàn)表1）。在理論與實(shí)踐課程以外，學(xué)生還能夠在假期利用一個(gè)特定的時(shí)間參與仿古飛行器設(shè)計(jì)、深圳號(hào)無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、未來(lái)航天器設(shè)計(jì)、場(chǎng)景模型設(shè)計(jì)、復(fù)合材料設(shè)計(jì)制作、飛行模擬器動(dòng)感座椅設(shè)計(jì)、微型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)以及萊特兄弟風(fēng)洞設(shè)計(jì)等方向的研究，以更好地提升科技素養(yǎng)與能力。參與本項(xiàng)目培育的學(xué)生，在“創(chuàng)新杯”全國(guó)未來(lái)飛行器設(shè)計(jì)大賽（中國(guó)航空學(xué)會(huì)）、“飛航杯”全國(guó)未來(lái)飛行器設(shè)計(jì)大賽（中國(guó)宇航學(xué)會(huì)）、其他設(shè)計(jì)院所、航空企業(yè)主辦的設(shè)計(jì)大賽等全國(guó)性賽事，以及外觀設(shè)計(jì)與發(fā)明專利申請(qǐng)、航空院校自主招生、私人飛機(jī)駕照的獲取等方面，都將有所收獲。

4結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)客教育課程通過(guò)有針對(duì)性的理論與實(shí)踐課程，能夠?qū)W(xué)生培養(yǎng)成為富有創(chuàng)造力的“創(chuàng)客”，而將CDIO工程教育模式的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作等流程融入創(chuàng)客教育，通過(guò)航空模型科研模式中的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)及優(yōu)化等階段漸次提升，也能夠幫助學(xué)生在接受培育期間，清楚地了解到工程項(xiàng)目的研究方法，在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法及情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面都得到鍛煉和提升，有助于青少年學(xué)生未來(lái)成為有創(chuàng)造力的人才。

參考文獻(xiàn)

[1]沈海軍，孫延波，李漢東.微小飛機(jī)設(shè)計(jì)與制作漸進(jìn)教程[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2019.

[2]賈玉紅，馬文來(lái).青少年航空教育系列圖書[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014.

[3]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國(guó)高教研究，2009（5）：86-87.

作者：李漢東 羅燦 錢學(xué)文 單位：深圳市博爾創(chuàng)意文化發(fā)展有限公司