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[摘 要]随着计算机技术的不断进步，信息技术已经被越来越多地应用在各个领域。针对导弹发动机构造与维护课程实践性强、实装数量少的问题，课程组教师开发了基于信息技术的课程教学软件，将图像、文字、声音、视頻等多种信息融为一体，充分调动学员的视觉和听觉，以加深学员对理论知识的理解，增加教学信息量，提高教学效率，这种做法取得了良好的课程教学效果。同时，这种将CDIO教学理念引入课堂教学中的做法，增强了学员的知识综合应用能力和团队协作能力。
[关键词]信息技术;涡喷发动机;虚拟拆装;CDIO
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）10-0068-04
随着我国经济和军事实力的不断提高，越来越多的高技术武器装备到部队一线。作为重要武器装备之一的导弹，目前已经成为我国海军的杀手锏。随着技术的不断进步，导弹所使用的动力装置向远射程、低油耗、小体积等方向不断发展。目前，弹用涡喷/涡扇发动机作为长航程导弹的动力装置，已经应用在多个海军型号的导弹中。因此，掌握弹用涡喷/涡扇发动机的结构原理和工作过程，对于部队使用维护导弹，提升保障部队作战能力至关重要。
导弹发动机构造与维护课程包含了海军现役各种导弹动力系统构造与维护的基本内容，是导弹发动机专业学员岗位任职能力培养课程。课程属于装备构造教学范畴，实践性强，特别是涡喷/涡扇发动机更具有部件多、结构复杂的特征。传统的教学模式以多媒体演示为主，然后到装备场所辅以少量的装备构件进行讲解，使用维护以现场操作、播放实际技术保障影片为主。因此，学员对发动机的内部结构、连接关系、工作过程和工作原理等知识点掌握不牢固，学习效果较差。
为解决上述问题，我们利用信息化手段开发制作了导弹发动机工作过程仿真软件及教学演示系统，将图像、声音、视频等多种信息融为一体，充分调动学员的视觉和听觉，加深学员对理论知识的理解，增加教学信息量，提高教学效率，以达到事半功倍的效果。另外，针对学员知识综合应用能力差和团队协作能力不足的问题，我们将CDIO（Conceiving Designing Implementing Operation）教学理念[1-2]引入课堂教学中，激发了学员的学习兴趣，提升了学员解决实际问题的能力。
一、弹用涡喷发动机工作工程仿真软件开发
准确掌握弹用涡喷发动机的工作过程，对于学员从整体上评估发动机的性能，理解发动机部件结构和整体连接关系具有十分重要的意义。而发动机的工作过程以压气机、燃烧室、涡轮等部件特性为基础，利用部件匹配原理建立由转子运动方程、流量平衡方程和压力平衡方程等组成的动态模型，然后选择各种迭代解法进行求解。
建立准确的数学模型是发动机工作过程仿真软件设计的关键所在，数学模型要能准确反映出发动机在不同工况下的供油调节规律。软件开发设计思路为在给定工作条件（飞行高度、飞行马赫数、发动机转速等）下，依据发动机各个部件在共同工作时的功率平衡，空气流量平衡对发动机压气机增压比及涡轮落压比进行迭代，并进行误差分析，直达参数符合设计精度。然后利用迭代出来的增压比及落压比等参数对发动机供油量，推力等参数进行计算，模型求解过程如图1所示（见下页）。在软件开发的过程中，针对传统迭代方法在求解发动机工作过程方程组过程收敛性差的问题，提出用粒子群算法对原算法进行优化改进。为解决粒子群算法局部收敛问题，引入遗传算法的变异思想，改善了经典算法的局部收敛问题，提高了求解发动机模型的精度。
按照图1对所建立的发动机工作方程模型进行求解，学员能够实时得到其重要的指标参数，比如发动机转速、推力、耗油率等，并可以通过改变模型参数，直观地分析研究各种输入量对弹用涡喷发动机工作过程的影响规律，便于学员学习研究。
模型算法开发编程采用FORTRAN语言实现，为了便于学员实际操作，我们开发了相应发动机工作过程仿真软件界面，如图2所示。该软件使用方法简单，只需在界面左下方的参数输入区输入飞行参数，包括飞行高度、飞行马赫数和发动机转速等参数，然后将左上方的开关点击到开始端，软件将开始进行模型的仿真计算。当需要改变飞行参数时，在输入区重新输入新的参数，并点击蓝色按键即可开始新的计算，计算结果会动态实时的输出。通过使用该软件可以有效解决在讲授弹用涡喷发动机原理时，学员对发动机各种输入技术参量认识抽象，不能理解这些参量变化对发动机整体工作性能有何影响的问题。
另外，为了更好地揭示发动机在导弹飞行中的整个工作过程及工作原理，增加直观性，我们开发了相应展示视频动态展示软件。该视频软件可以展示：弹用涡喷发动机从点火到达到巡航状态的整个动态工作过程，包括压气机、燃烧室、涡轮等分部件的工作过程，也包含燃油供应系统、滑油供应系统和附件系统的工作过程。
二、弹用涡喷发动机虚拟拆装软件开发
虚拟现实技术是指利用计算机技术生成的一个逼真的、具有三维交互功能的虚拟环境，是一种高级的交互式计算机模拟形式。从20世纪90年代起，美国率先将虚拟现实技术应用于军事领域，主要包括：虚拟战场环境、单兵模拟训练、诸多兵种联合演习以及指挥员训练等[3]。迄今为止，美军在全球已经兴建了30多个大型实验室和虚拟训练系统。最为典型的是美军在内利斯等训练基地进行的模拟仿真演习，为海湾战争中“沙漠风暴”行动的成功打下了坚实的基础[4]。为了使学员更加直观地掌握弹用涡喷发动机各部件的基本构造和它们之间的连接装配关系，可以利用虚拟现实技术设计开发弹用涡喷发动机虚拟拆装软件。该软件可有效解决实装教学中只能观察弹用涡喷发动机外部结构，而对其内部结构不清楚的问题，也能使学员掌握发动机各组成部件之间的连接关系。
（一）三维实体模型
三维建模的目的主要是将现实中的物体在虚拟空间中展示出来，所以测量模型的各种参数是最为重要的第一步。为了有效增加模型的逼真性，必须要等比例地将物体在场景中构建出来。这就需要对物体外形的几何参数进行准确测量。参数的测量主要包括以下3个方面内容：1.主要部位的尺寸;2.连接部位的校准;3.特征参数的测量。其中最为关键的是连接部位的校准，为了使模型与实际相符，校准的误差必须要足够小。 弹用涡喷发动机模型结构较为复杂，小部件较多，而三维建模软件主要通过点、线、面的方式来表现模型。为了保证较少的面片数以及防止切割时导致点和线的错位，在建模时主要采用布尔叠加的方式，即分别构建各个微小部件，再将各个小部件塌陷为一个整体。这种方式既可以一定程度上减少工作量，也可以尽可能地避免模型变形。
采用上述三维建模的原则方法，建立某弹用涡喷发动机的压气机、燃烧室、涡轮、喷管等部件的三维模型。其整体结构组装图如3所示，建立三维模型后可以对其分部件进行三维结构展示，便于学员掌握其内部结构。
（二）虚拟拆装软件开发
三维交互是指在计算机中创建三维模型，然后通过交互设计软件设定程序，使用户可以通过鼠标、键盘等外接设备实施人机交互的技术[5]。采用三维交互软件开发发动机虚拟拆装软件，软件界面如图4所示。
该软件主要用于学员进行某涡喷发动机的拆卸与装配演示。
1.拆卸演示：以动画的形式演示某涡喷发动机的拆卸过程，在此过程中用户可以通过鼠标操作来调整任意一个部件的位置，可以改变观看的角度，并可调整每一个部件的尺寸大小，这可以让学员观察各部件的内部细节，便于学员对发动机部件结构的认识学习，如图5所示。
2.装配作业：可实现并训练操作人员的虚拟装配，要求操作者必须认识每一个部件，掌握部件之间的连接关系，进而能够按照正确的安装顺序将发动机的各个部件装配到正确的位置，如图6所示。
3.部件的三维展示：可以根据需要，将发动机中的任意一个部件取出，让操作者进行三维观察，掌握其结构，并附带相应的部件原理说明文字，便于学习研究。
三、基于信息技术的CDIO课程教学实践
利用信息化技术手段开发的软件系统，可以有效地将理论计算、模型展示、结构拆装有机结合起来，提高学员学习效率。同时也可以与现场实装教学结合起来，激发学员学习的内动力。在整个学习过程中，要使学员的认知将书本理论知识与实物联系起来，使学员更深刻地理解工程理论和原理，提高教学效果。这种教学模式虽然在一定程度上符合学员的认知需求，提升了课堂教学质量，但是学员对知识的系统掌握还是不够牢固，团队协作能力较差，不能满足部队对新型军事人才的需求。
经过几次教学实践后，我们将CDIO[6-7]的课程教学理念引入到课堂教学当中，即基于项目或产品研发过程，进行构思—设计—实现—运行。这种教学理念强调“做中学”。“做中学”是杜威在批判傳统学校教育的基础上，建立在实用主义思想之上的教育思想，它强调学员的本能和兴趣。“从做中学”也就是从实践中学、从经验中学，使学校里习得的知识与生活过程中的活动联系起来。杜威认为，“从做中学是比从听中学更好的学习方法”，符合人类认识客观事物的规律[8]。
在CDIO教学模式下，我们对导弹发动机专业2016级至2018级学员的导弹发动机构造与维护课程进行了相应的教学改革实践。在实践过程中重点加强对学员的知识综合应用能力、团队意识、合作能力等方面考核，并适度采用学员自评和学员互评以提高学员的自主意识和能力。另外，在教学条件方面，教员要为学员搭好平台，营造出良好的教学氛围。课程第一堂课就以自愿组合方式进行分组，每个小组4～5人，由组员选出一位小组长。小组长的选取采用公开竞聘的方式进行，确保其公平、公开和公正。小组长选定后，其可以根据项目实施方案的具体要求，在征求组内每个人意见和考虑组员每个人的能力特点后，进行相应任务分工，并确定每个人的完成时限和标准要求。
下面以具体微型发动机设计为例进行简单说明。教员首先提出任务方案，即为某型航空模型设计一款微型涡喷发动机。各小组在组长的带领下，查阅相关国内外技术资料，确定关键的技术指标，并形成初步技术方案，该方案经小组充分讨论修改后还必须经过项目式评审。在评审过程中，由教员和其他组学员担任评审专家，对其方案的正确性、可行性进行评估，如果评估不合格，必须重新设计、论证和评审，评审通过后才能进行相应的具体部件的设计和加工，并对发动机进行相应的组装拆解演示。
四、基于信息技术的CDIO课程教学效果评价
经过三年的教学改革实践，我们对参加完CDIO教学模式的导弹发动机专业学员进行了问卷调查，广大学员总体上对CDIO模式下的教学改革持积极的支持态度。约90%的学员认为CDIO理念可以应用于导弹发动机构造与维护课程教学，并认为CDIO课程改革模式值得推广。可见，学员对此项导弹发动机构造与维护课程教学改革的认可度非同一般。随着现代技术和观念的不断变化，军队院校的教员要积极转变观念和教学方法，适应新一代学员的学习需要。传统的以教师为主导的“一言堂”教学模式已无法被学员接受，以学员为中心的、以能力培养为目标的教学模式更受到学员的喜爱。
通过改革实践，约有92%的学员认为CDIO导弹发动机构造与维护教学提高了他们的综合知识运用能力和沟通能力，约96%的学员肯定CDIO导弹发动机构造与维护课有利于培养团队合作能力。沟通能力和团队合作能力是CDIO教学模式中最重要的能力素质指标，可见采用这种教学模式是可行有效的。导弹发动机构造与维护课程教学应该彻底从“应付考试的教学模式”中解脱出来，把教学的重心放到培养学员的沟通能力、交际能力和合作能力等素质教育上来。
通过对比传统教学方法和CDIO教学模式下学员的理论考核成绩，我们发现采用CDIO教学模式后学员的平均考核成绩明显高于前者。特别是理论分析类和综合计算类题型，学员的成绩有了明显的提高，提高幅度约为20%。由此可见，学员对理论知识的综合运用能力有了明显的提升，他们不单单掌握了知识本身，更能将理论知识与具体的装备结合起来，特别是能将前序课程的相关知识系统串联起来，增强了解决实际问题的能力。
通过改革实践，后续课程的所有任课教员，特别是本科毕业设计的指导教员普遍反映，参加过CDIO教学模式改革的学员相比其他学员，具备更强的解决实际问题的能力、更强的动手能力、更强的语言表达能力和团队协作能力，这些能力在学员的毕业设计中体现得尤为突出，使得不少学员的设计被评为学校优秀毕业设计。通过教学改革提高学员课堂参与度，有效锻炼了学员的学习能力，培养了学员的思维习惯和综合素质，为他们能够适应部队奠定了坚实的基础。 五、教学改革实践后的思考
（一）紧跟时代步伐，不断加强信息化教学手段应用
随着信息化技术的不断进步，教员必须不断将新的技术手段应用到课堂教学中来，必须结合各种新兴技术的特点和课程教学实际，开发适合学员学习的教学软件平台，将学员的精确学习和订单化学习变为现实。在今后的教学实践中，应该把先进的信息化技术作为激发学员学习热情的有力武器，并实时将新的教育教学理念引入课堂教学中，不断提升课堂教学质量和培养学员的综合能力素质。
（二）课程教学必须坚持以学员为中心
以学员为中心，必须站在学员学习和思考的角度来组织教学活动。英国小说家怀特（Patrick White）曾说过：“我忘了别人教我的东西，我只记得我学的东西。”只有有效地激发学员的学习欲望和热情，才能取得良好的学习效果。基于信息技術的CDIO课程教学实践，恰恰体现了这一教学理念，学员不是教会的，是学会的，学员的能力是在实践中培养出来的。项目的形式使每一名学员都参与到课堂教学中，获得了成就感和自我认同感，从而保证了持续学习的动力和信心，并且极有可能激发其继续学习的动力和热情。在教学实施过程中，以发动机结构原理为基础，充分结合信息技术和CDIO教学理念，把专业所需的知识、各种能力融合在一起，形成一个整体。把弹用涡喷发动机从工作原理到结构组成，再到性能评估，形成知识认知的不断深化，有效增强学员学习的主动性，必将会取得良好的学习效果。
（三）加强实践性教学环节，培养学员的实践能力和团队合作能力
教员要将CDIO理念应用于课程的实践教学中，以培养学员的应用知识能力为“核心”，将CDIO理念的“构思—设计—实现—运作”与学员认知能力培养思想有机结合，使学员能“看中学”“做中学”“用中学”。在实践环节将学员分组形成多个团队，使学员在团队中通过实践环节中的合作、交流，培养团队协作精神和交流沟通能力。这三个层次的实践环节能使学员形成共享知识、应用知识、总结知识和传播知识的能力。这样的改革实践，必将能够培养出未来战争所需的高素质军事人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.
[2] 王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践：成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.
[3] 刘忠.现代军用仿真技术基础[M].北京：国防工业出版社，2006.
[4] 何江华，郭果敢.计算机仿真与军事应用[M].北京：国防工业出版社，2006.
[5] 杨春，李昌国，刘成，等.Virtools虚拟现实技术基础与实例教程[M].北京：清华大学出版社，2013.
[6] 王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009（5）：86-87.
[7] 工硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式：基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009（4）：116-119.
[8] 梅怡，梁贵萍，林芸，等.CDIO教学模式在“液压与气压传动”课程教学改革中的实践[J].贵阳学院学报（自然科学版），2014（4）：71-77.
[责任编辑：刘凤华]
[收稿时间]2020-05-27
[作者简介]曲凯（1980-），男，山东邹平人，博士，副教授，研究方向：导弹动力系统技术状态监测与寿命评估。
[关键词]信息技术;涡喷发动机;虚拟拆装;CDIO
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）10-0068-04
随着我国经济和军事实力的不断提高，越来越多的高技术武器装备到部队一线。作为重要武器装备之一的导弹，目前已经成为我国海军的杀手锏。随着技术的不断进步，导弹所使用的动力装置向远射程、低油耗、小体积等方向不断发展。目前，弹用涡喷/涡扇发动机作为长航程导弹的动力装置，已经应用在多个海军型号的导弹中。因此，掌握弹用涡喷/涡扇发动机的结构原理和工作过程，对于部队使用维护导弹，提升保障部队作战能力至关重要。
导弹发动机构造与维护课程包含了海军现役各种导弹动力系统构造与维护的基本内容，是导弹发动机专业学员岗位任职能力培养课程。课程属于装备构造教学范畴，实践性强，特别是涡喷/涡扇发动机更具有部件多、结构复杂的特征。传统的教学模式以多媒体演示为主，然后到装备场所辅以少量的装备构件进行讲解，使用维护以现场操作、播放实际技术保障影片为主。因此，学员对发动机的内部结构、连接关系、工作过程和工作原理等知识点掌握不牢固，学习效果较差。
为解决上述问题，我们利用信息化手段开发制作了导弹发动机工作过程仿真软件及教学演示系统，将图像、声音、视频等多种信息融为一体，充分调动学员的视觉和听觉，加深学员对理论知识的理解，增加教学信息量，提高教学效率，以达到事半功倍的效果。另外，针对学员知识综合应用能力差和团队协作能力不足的问题，我们将CDIO（Conceiving Designing Implementing Operation）教学理念[1-2]引入课堂教学中，激发了学员的学习兴趣，提升了学员解决实际问题的能力。
一、弹用涡喷发动机工作工程仿真软件开发
准确掌握弹用涡喷发动机的工作过程，对于学员从整体上评估发动机的性能，理解发动机部件结构和整体连接关系具有十分重要的意义。而发动机的工作过程以压气机、燃烧室、涡轮等部件特性为基础，利用部件匹配原理建立由转子运动方程、流量平衡方程和压力平衡方程等组成的动态模型，然后选择各种迭代解法进行求解。
建立准确的数学模型是发动机工作过程仿真软件设计的关键所在，数学模型要能准确反映出发动机在不同工况下的供油调节规律。软件开发设计思路为在给定工作条件（飞行高度、飞行马赫数、发动机转速等）下，依据发动机各个部件在共同工作时的功率平衡，空气流量平衡对发动机压气机增压比及涡轮落压比进行迭代，并进行误差分析，直达参数符合设计精度。然后利用迭代出来的增压比及落压比等参数对发动机供油量，推力等参数进行计算，模型求解过程如图1所示（见下页）。在软件开发的过程中，针对传统迭代方法在求解发动机工作过程方程组过程收敛性差的问题，提出用粒子群算法对原算法进行优化改进。为解决粒子群算法局部收敛问题，引入遗传算法的变异思想，改善了经典算法的局部收敛问题，提高了求解发动机模型的精度。
按照图1对所建立的发动机工作方程模型进行求解，学员能够实时得到其重要的指标参数，比如发动机转速、推力、耗油率等，并可以通过改变模型参数，直观地分析研究各种输入量对弹用涡喷发动机工作过程的影响规律，便于学员学习研究。
模型算法开发编程采用FORTRAN语言实现，为了便于学员实际操作，我们开发了相应发动机工作过程仿真软件界面，如图2所示。该软件使用方法简单，只需在界面左下方的参数输入区输入飞行参数，包括飞行高度、飞行马赫数和发动机转速等参数，然后将左上方的开关点击到开始端，软件将开始进行模型的仿真计算。当需要改变飞行参数时，在输入区重新输入新的参数，并点击蓝色按键即可开始新的计算，计算结果会动态实时的输出。通过使用该软件可以有效解决在讲授弹用涡喷发动机原理时，学员对发动机各种输入技术参量认识抽象，不能理解这些参量变化对发动机整体工作性能有何影响的问题。
另外，为了更好地揭示发动机在导弹飞行中的整个工作过程及工作原理，增加直观性，我们开发了相应展示视频动态展示软件。该视频软件可以展示：弹用涡喷发动机从点火到达到巡航状态的整个动态工作过程，包括压气机、燃烧室、涡轮等分部件的工作过程，也包含燃油供应系统、滑油供应系统和附件系统的工作过程。
二、弹用涡喷发动机虚拟拆装软件开发
虚拟现实技术是指利用计算机技术生成的一个逼真的、具有三维交互功能的虚拟环境，是一种高级的交互式计算机模拟形式。从20世纪90年代起，美国率先将虚拟现实技术应用于军事领域，主要包括：虚拟战场环境、单兵模拟训练、诸多兵种联合演习以及指挥员训练等[3]。迄今为止，美军在全球已经兴建了30多个大型实验室和虚拟训练系统。最为典型的是美军在内利斯等训练基地进行的模拟仿真演习，为海湾战争中“沙漠风暴”行动的成功打下了坚实的基础[4]。为了使学员更加直观地掌握弹用涡喷发动机各部件的基本构造和它们之间的连接装配关系，可以利用虚拟现实技术设计开发弹用涡喷发动机虚拟拆装软件。该软件可有效解决实装教学中只能观察弹用涡喷发动机外部结构，而对其内部结构不清楚的问题，也能使学员掌握发动机各组成部件之间的连接关系。
（一）三维实体模型
三维建模的目的主要是将现实中的物体在虚拟空间中展示出来，所以测量模型的各种参数是最为重要的第一步。为了有效增加模型的逼真性，必须要等比例地将物体在场景中构建出来。这就需要对物体外形的几何参数进行准确测量。参数的测量主要包括以下3个方面内容：1.主要部位的尺寸;2.连接部位的校准;3.特征参数的测量。其中最为关键的是连接部位的校准，为了使模型与实际相符，校准的误差必须要足够小。 弹用涡喷发动机模型结构较为复杂，小部件较多，而三维建模软件主要通过点、线、面的方式来表现模型。为了保证较少的面片数以及防止切割时导致点和线的错位，在建模时主要采用布尔叠加的方式，即分别构建各个微小部件，再将各个小部件塌陷为一个整体。这种方式既可以一定程度上减少工作量，也可以尽可能地避免模型变形。
采用上述三维建模的原则方法，建立某弹用涡喷发动机的压气机、燃烧室、涡轮、喷管等部件的三维模型。其整体结构组装图如3所示，建立三维模型后可以对其分部件进行三维结构展示，便于学员掌握其内部结构。
（二）虚拟拆装软件开发
三维交互是指在计算机中创建三维模型，然后通过交互设计软件设定程序，使用户可以通过鼠标、键盘等外接设备实施人机交互的技术[5]。采用三维交互软件开发发动机虚拟拆装软件，软件界面如图4所示。
该软件主要用于学员进行某涡喷发动机的拆卸与装配演示。
1.拆卸演示：以动画的形式演示某涡喷发动机的拆卸过程，在此过程中用户可以通过鼠标操作来调整任意一个部件的位置，可以改变观看的角度，并可调整每一个部件的尺寸大小，这可以让学员观察各部件的内部细节，便于学员对发动机部件结构的认识学习，如图5所示。
2.装配作业：可实现并训练操作人员的虚拟装配，要求操作者必须认识每一个部件，掌握部件之间的连接关系，进而能够按照正确的安装顺序将发动机的各个部件装配到正确的位置，如图6所示。
3.部件的三维展示：可以根据需要，将发动机中的任意一个部件取出，让操作者进行三维观察，掌握其结构，并附带相应的部件原理说明文字，便于学习研究。
三、基于信息技术的CDIO课程教学实践
利用信息化技术手段开发的软件系统，可以有效地将理论计算、模型展示、结构拆装有机结合起来，提高学员学习效率。同时也可以与现场实装教学结合起来，激发学员学习的内动力。在整个学习过程中，要使学员的认知将书本理论知识与实物联系起来，使学员更深刻地理解工程理论和原理，提高教学效果。这种教学模式虽然在一定程度上符合学员的认知需求，提升了课堂教学质量，但是学员对知识的系统掌握还是不够牢固，团队协作能力较差，不能满足部队对新型军事人才的需求。
经过几次教学实践后，我们将CDIO[6-7]的课程教学理念引入到课堂教学当中，即基于项目或产品研发过程，进行构思—设计—实现—运行。这种教学理念强调“做中学”。“做中学”是杜威在批判傳统学校教育的基础上，建立在实用主义思想之上的教育思想，它强调学员的本能和兴趣。“从做中学”也就是从实践中学、从经验中学，使学校里习得的知识与生活过程中的活动联系起来。杜威认为，“从做中学是比从听中学更好的学习方法”，符合人类认识客观事物的规律[8]。
在CDIO教学模式下，我们对导弹发动机专业2016级至2018级学员的导弹发动机构造与维护课程进行了相应的教学改革实践。在实践过程中重点加强对学员的知识综合应用能力、团队意识、合作能力等方面考核，并适度采用学员自评和学员互评以提高学员的自主意识和能力。另外，在教学条件方面，教员要为学员搭好平台，营造出良好的教学氛围。课程第一堂课就以自愿组合方式进行分组，每个小组4～5人，由组员选出一位小组长。小组长的选取采用公开竞聘的方式进行，确保其公平、公开和公正。小组长选定后，其可以根据项目实施方案的具体要求，在征求组内每个人意见和考虑组员每个人的能力特点后，进行相应任务分工，并确定每个人的完成时限和标准要求。
下面以具体微型发动机设计为例进行简单说明。教员首先提出任务方案，即为某型航空模型设计一款微型涡喷发动机。各小组在组长的带领下，查阅相关国内外技术资料，确定关键的技术指标，并形成初步技术方案，该方案经小组充分讨论修改后还必须经过项目式评审。在评审过程中，由教员和其他组学员担任评审专家，对其方案的正确性、可行性进行评估，如果评估不合格，必须重新设计、论证和评审，评审通过后才能进行相应的具体部件的设计和加工，并对发动机进行相应的组装拆解演示。
四、基于信息技术的CDIO课程教学效果评价
经过三年的教学改革实践，我们对参加完CDIO教学模式的导弹发动机专业学员进行了问卷调查，广大学员总体上对CDIO模式下的教学改革持积极的支持态度。约90%的学员认为CDIO理念可以应用于导弹发动机构造与维护课程教学，并认为CDIO课程改革模式值得推广。可见，学员对此项导弹发动机构造与维护课程教学改革的认可度非同一般。随着现代技术和观念的不断变化，军队院校的教员要积极转变观念和教学方法，适应新一代学员的学习需要。传统的以教师为主导的“一言堂”教学模式已无法被学员接受，以学员为中心的、以能力培养为目标的教学模式更受到学员的喜爱。
通过改革实践，约有92%的学员认为CDIO导弹发动机构造与维护教学提高了他们的综合知识运用能力和沟通能力，约96%的学员肯定CDIO导弹发动机构造与维护课有利于培养团队合作能力。沟通能力和团队合作能力是CDIO教学模式中最重要的能力素质指标，可见采用这种教学模式是可行有效的。导弹发动机构造与维护课程教学应该彻底从“应付考试的教学模式”中解脱出来，把教学的重心放到培养学员的沟通能力、交际能力和合作能力等素质教育上来。
通过对比传统教学方法和CDIO教学模式下学员的理论考核成绩，我们发现采用CDIO教学模式后学员的平均考核成绩明显高于前者。特别是理论分析类和综合计算类题型，学员的成绩有了明显的提高，提高幅度约为20%。由此可见，学员对理论知识的综合运用能力有了明显的提升，他们不单单掌握了知识本身，更能将理论知识与具体的装备结合起来，特别是能将前序课程的相关知识系统串联起来，增强了解决实际问题的能力。
通过改革实践，后续课程的所有任课教员，特别是本科毕业设计的指导教员普遍反映，参加过CDIO教学模式改革的学员相比其他学员，具备更强的解决实际问题的能力、更强的动手能力、更强的语言表达能力和团队协作能力，这些能力在学员的毕业设计中体现得尤为突出，使得不少学员的设计被评为学校优秀毕业设计。通过教学改革提高学员课堂参与度，有效锻炼了学员的学习能力，培养了学员的思维习惯和综合素质，为他们能够适应部队奠定了坚实的基础。 五、教学改革实践后的思考
（一）紧跟时代步伐，不断加强信息化教学手段应用
随着信息化技术的不断进步，教员必须不断将新的技术手段应用到课堂教学中来，必须结合各种新兴技术的特点和课程教学实际，开发适合学员学习的教学软件平台，将学员的精确学习和订单化学习变为现实。在今后的教学实践中，应该把先进的信息化技术作为激发学员学习热情的有力武器，并实时将新的教育教学理念引入课堂教学中，不断提升课堂教学质量和培养学员的综合能力素质。
（二）课程教学必须坚持以学员为中心
以学员为中心，必须站在学员学习和思考的角度来组织教学活动。英国小说家怀特（Patrick White）曾说过：“我忘了别人教我的东西，我只记得我学的东西。”只有有效地激发学员的学习欲望和热情，才能取得良好的学习效果。基于信息技術的CDIO课程教学实践，恰恰体现了这一教学理念，学员不是教会的，是学会的，学员的能力是在实践中培养出来的。项目的形式使每一名学员都参与到课堂教学中，获得了成就感和自我认同感，从而保证了持续学习的动力和信心，并且极有可能激发其继续学习的动力和热情。在教学实施过程中，以发动机结构原理为基础，充分结合信息技术和CDIO教学理念，把专业所需的知识、各种能力融合在一起，形成一个整体。把弹用涡喷发动机从工作原理到结构组成，再到性能评估，形成知识认知的不断深化，有效增强学员学习的主动性，必将会取得良好的学习效果。
（三）加强实践性教学环节，培养学员的实践能力和团队合作能力
教员要将CDIO理念应用于课程的实践教学中，以培养学员的应用知识能力为“核心”，将CDIO理念的“构思—设计—实现—运作”与学员认知能力培养思想有机结合，使学员能“看中学”“做中学”“用中学”。在实践环节将学员分组形成多个团队，使学员在团队中通过实践环节中的合作、交流，培养团队协作精神和交流沟通能力。这三个层次的实践环节能使学员形成共享知识、应用知识、总结知识和传播知识的能力。这样的改革实践，必将能够培养出未来战争所需的高素质军事人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.
[2] 王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践：成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.
[3] 刘忠.现代军用仿真技术基础[M].北京：国防工业出版社，2006.
[4] 何江华，郭果敢.计算机仿真与军事应用[M].北京：国防工业出版社，2006.
[5] 杨春，李昌国，刘成，等.Virtools虚拟现实技术基础与实例教程[M].北京：清华大学出版社，2013.
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[7] 工硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式：基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009（4）：116-119.
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[责任编辑：刘凤华]
[收稿时间]2020-05-27
[作者简介]曲凯（1980-），男，山东邹平人，博士，副教授，研究方向：导弹动力系统技术状态监测与寿命评估。