張艷麗

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

工程教育新理念CDIO對數(shù)控專業(yè)教育模式改革的幾點啟示*

張艷麗

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

CDIO是“做中學(xué)”的一種模式。是對課堂講課為主的教學(xué)模式的革命。在分析CDIO教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)控專業(yè)教育改革的努力方向，即建立以項目設(shè)計為導(dǎo)向，能力培養(yǎng)為目標的培養(yǎng)模式；更新教學(xué)觀念，培養(yǎng)自學(xué)能力，關(guān)注工程實踐；加強人際溝通技能和職業(yè)道德培養(yǎng)并重；建立體驗式的教學(xué)環(huán)境；提高教師的工程實踐能力，改革評價教師的方法等。

工程教育；CDIO；數(shù)控專業(yè)；教育創(chuàng)新

一、現(xiàn)狀

工程人才短缺和工程教育質(zhì)量問題，是全世界面臨的共同問題。我國高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，而目前我國工科的教育實踐中還存在不少問題，培養(yǎng)的人才多為“高智能型人才”，而缺少“高創(chuàng)新型人才”。Mc.Kinsey Global Institute 在2005年發(fā)表的一份報告稱，2005年我國畢業(yè)的約60萬工程技術(shù)人才中適合在國際化公司工作的不到10%，其中的原因，他認為“中國教育系統(tǒng)偏于理論，中國學(xué)生幾乎沒有受到項目和團隊工作的實際訓(xùn)練，相比之下歐洲和北美學(xué)生以團隊方式解決實際問題”。

因此，如何把“高智能型人才”轉(zhuǎn)化為“高創(chuàng)新型人才”，培養(yǎng)具備一定專業(yè)級別的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新型工科畢業(yè)生，使他們具備在現(xiàn)代工程環(huán)境下賴以生存和成長的團隊協(xié)作精神、交流溝通能力和多學(xué)科、大系統(tǒng)掌控能力，成為我國高等工程教育的改革熱點。

二、從CDIO到EIP-CDIO

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起,麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)發(fā)起,全球23所大學(xué)參與組成的跨國研究獲得Knutand Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助,合作開發(fā)了一個新型的工程教育模式，稱為CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式,即“構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作”。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程。

CDIO培養(yǎng)大綱的內(nèi)容可以概述為培養(yǎng)工程師的工程，將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力4個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這4個層面達到預(yù)定目標。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。

2005年，加拿大工程院院士顧佩華教授加盟汕頭大學(xué)，首次將CDIO理念引入國內(nèi)，并在工學(xué)院提出了培養(yǎng)符合國際工程教育共識的本科生的全新改革目標，在CDIO的基礎(chǔ)上，提出了EIP-CDIO培養(yǎng)模式：即注重職業(yè)道德(Ethics)、誠信(Integrity)和職業(yè)素質(zhì)(Professionalism)，并與CDIO有機結(jié)合。這一創(chuàng)新教育模式強調(diào)做人與做事結(jié)合，做人通過做事來體現(xiàn)，做事依靠做人來保證，在培養(yǎng)過程中注重人文精神的熏陶，使培養(yǎng)出的工程師具備良好的職業(yè)道德、誠實正直、富有責任感的EIP-CDIO的培養(yǎng)框架。

三、數(shù)控專業(yè)應(yīng)用型人才應(yīng)具備的能力素質(zhì)

通過對往屆畢業(yè)生和用人單位的走訪和問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容為企業(yè)對人才的能力需求，以及學(xué)生的需求，共調(diào)查企業(yè)18家，畢業(yè)生45人，調(diào)查結(jié)果匯總見下表1。

表1 人才能力需求調(diào)查匯總表

從表1可以看出，無論是用人單位還是畢業(yè)生，對專業(yè)知識水平、職業(yè)能力、創(chuàng)新能力的要求都比較高，超過了90%，管理能力和發(fā)展?jié)摿Υ沃?，團隊合作精神和職業(yè)道德用人單位普遍比較看重（90%），而學(xué)生則相對弱些，僅為71%。調(diào)查結(jié)果說明，企業(yè)對人才的能力需求是全方位的，不僅要求較強的專業(yè)知識，而且要求較強的職業(yè)能力、團隊合作精神、職業(yè)道德和誠信意識等。

四、對數(shù)控專業(yè)教育改革的幾點啟示

1.建立以項目設(shè)計為導(dǎo)向，特色核心課程為基礎(chǔ)，能力培養(yǎng)為目標的整體培養(yǎng)模式

在CDIO框架下，重新構(gòu)建了數(shù)控專業(yè)新的課程體系，同時按CDIO理念將項目按規(guī)模和范圍劃分為3級，見圖1。

圖1 數(shù)控專業(yè)CDIO培養(yǎng)體系圖

1級項目為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項目，1級項目要求完整地、前后銜接地貫穿于整個本科教學(xué)階段，使學(xué)生得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的系統(tǒng)訓(xùn)練。每專業(yè)至少有二次1級項目訓(xùn)練。首次1級項目訓(xùn)練一般在一、二年級開始，畢業(yè)實習+畢業(yè)設(shè)計為第二次1級項目訓(xùn)練，在兩次1級項目中間穿插“課外工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練項目”作為補充，這些項目一般來自于教師的科研項目、實驗室建設(shè)項目等，使工程能力的訓(xùn)練貫穿大學(xué)4年整個階段。

對本專業(yè)，首次1級項目安排在第3學(xué)期,為“機床測繪”項目,即學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過對1個車床實例產(chǎn)品的解剖,了解其構(gòu)成與設(shè)計,從而提前了解本專業(yè)核心內(nèi)容與實際產(chǎn)品的關(guān)系,以工程師的角度去面對即將開始的專業(yè)課學(xué)習；同時,通過早期項目的構(gòu)思與設(shè)計,激發(fā)學(xué)習興趣，進行初步的創(chuàng)新思維與產(chǎn)品構(gòu)思訓(xùn)練,并在一定程度上建立起與專業(yè)相關(guān)的的整體概念。畢業(yè)設(shè)計為第二次1級項目訓(xùn)練。兩次項目訓(xùn)練相互銜接,中間輔助以“課外工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練項目”。經(jīng)過相關(guān)課程與項目的訓(xùn)練，要求學(xué)生利用所學(xué)知識,對1個產(chǎn)品項目完整地展開構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運用,系統(tǒng)地完成一個工程實踐經(jīng)歷,目的是讓學(xué)生從解決工程問題的角度學(xué)習專業(yè)知識,進而形成對工程的興趣,并初步掌握工程思維方法。

2級項目為包含1組相關(guān)核心課程、能力要求的項目；2級項目以相關(guān)核心課程群和相關(guān)能力要求為基礎(chǔ)。作為1級項目的支撐，2級項目既是對相關(guān)課程群的綜合，也是對整個教學(xué)體系的補充，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)知識的能力，尤其是創(chuàng)新思維能力與終生學(xué)習能力。訓(xùn)練一般以若干2級項目為載體，包括CAD設(shè)計項目繪圖、零件數(shù)控加工項目、數(shù)控機床裝配項目、數(shù)控機床安裝調(diào)試項目，以及數(shù)控機床故障診斷與維修等5個2級項目，以加強本專業(yè)核心課程的學(xué)習與應(yīng)用。

3級項目是為單門課程而設(shè)的項目，旨在增強理解和培養(yǎng)相關(guān)能力，3級項目的設(shè)立與否及采用何種形式由各門課程大綱根據(jù)需要確定。3級項目是單門課程內(nèi)的項目。在為學(xué)生提供強大基礎(chǔ)知識背景和數(shù)學(xué)、科學(xué)方法訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，3級項目根據(jù)課程教學(xué)自身需要設(shè)立小規(guī)模實踐項目，旨在加深和強化學(xué)生對課程內(nèi)容的理解與應(yīng)用。

整個培養(yǎng)計劃是以1級項目為主線，以2級項目為支撐，以3級項目與核心課程為基礎(chǔ)，將核心課程教育與對專業(yè)的整體認識統(tǒng)一起來，并結(jié)合項目訓(xùn)練對學(xué)生的自我更新知識的能力、人際和團體交流能力以及對大系統(tǒng)的掌握、運行和調(diào)控能力進行整體培養(yǎng)。

2.更新教學(xué)觀念，培養(yǎng)自學(xué)能力，關(guān)注工程實踐

在教學(xué)方法上，CDIO培養(yǎng)計劃要求教師預(yù)先明確所授課程在本專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中的地位和作用，以及學(xué)生學(xué)習本課程應(yīng)該掌握的基本知識和能力，要特別強調(diào)相關(guān)知識和能力在實踐中的有機聯(lián)系；應(yīng)從實際或已有知識中發(fā)現(xiàn)和提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，應(yīng)用所學(xué)知識探究規(guī)律和致力創(chuàng)新；教學(xué)中要安排豐富的設(shè)計性和綜合性實驗，本專業(yè)每門課程均設(shè)置創(chuàng)新性試驗，盡量讓學(xué)生親自動手和全身心投入；引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習，提供更多的動手實踐機會，增強概念學(xué)習，強調(diào)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的養(yǎng)成，建立和加強學(xué)習反饋機制。

同時改革學(xué)習效果評價方法和考核方式，增加項目報告、設(shè)計評估等形式，鼓勵多學(xué)科綜合、創(chuàng)造性和創(chuàng)業(yè)精神培養(yǎng)，讓學(xué)生通過自評、互評等方式改變學(xué)習和生活態(tài)度，并逐步掌握必要的工作技能?？己朔绞降亩鄻踊龠M了學(xué)習方式的多樣化，也有利于建立和完善評價系統(tǒng)。

3.個人職業(yè)技能與人際溝通技能和職業(yè)道德培養(yǎng)并重

原項目的實施過程中對學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)體現(xiàn)不充分，更為強調(diào)專業(yè)知識和技術(shù)的應(yīng)用，擬通過以下手段重點加強：

通過“工程師職業(yè)道德”課程，參加社會實踐等多種活動與環(huán)節(jié)，開展EIP方面的學(xué)習與訓(xùn)練；通過“工程能力課外創(chuàng)新訓(xùn)練項目”和導(dǎo)師制的設(shè)立，加強專業(yè)教師對學(xué)生的學(xué)業(yè)輔導(dǎo)，并在職業(yè)道德、誠信和職業(yè)素質(zhì)上予以指導(dǎo)。

(1)強調(diào)綜合創(chuàng)新能力，建立體驗式的教學(xué)環(huán)境

開設(shè)工程實踐理論課和實驗環(huán)境，設(shè)立以學(xué)生團隊形式申報的“工程能力課外創(chuàng)新訓(xùn)練項目”計劃，組織輕松愉快氛圍下的學(xué)習研討活動，開設(shè)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動的相關(guān)理論和實踐指導(dǎo)課程、開設(shè)各類科技競賽的培訓(xùn)講座、組織學(xué)生團隊參加各級各類大學(xué)生課外科技競賽，同時為學(xué)生的學(xué)習和成果提供交流和展示的環(huán)境，通過CDIO活動教學(xué)環(huán)境的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)代工程活動的背景下，在團隊協(xié)作的環(huán)境里，通過與人有效地溝通、交流、體驗合作開發(fā)產(chǎn)品的“構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作”的全過程的學(xué)習，以培養(yǎng)學(xué)生具備在現(xiàn)代工程環(huán)境下賴以生存和成長的團隊協(xié)作精神、交流溝通能力和新產(chǎn)品、新流程、新系統(tǒng)的掌控意識和能力。

(2)提高教師的工程實踐能力，改革評價教師的方法，提高教學(xué)水平

沒有具備工程實踐能力的教師，絕對培養(yǎng)不出工程實踐能力強的學(xué)生，CDIO教學(xué)模式的實施更要求教師素質(zhì)全面，為人師表，在職業(yè)教育、職業(yè)道德上言傳身教，教育學(xué)生樹立良好的職業(yè)道德和科學(xué)工程觀。因此教師的評價方法也要相應(yīng)改革，要制定評估教師工作質(zhì)量的新標準與分配制度；聘用有國外受教育背景的教師，注重青年骨干教師培養(yǎng)；同時聘請有實際工程經(jīng)驗的工程師來校教學(xué)和指導(dǎo)等。

五、結(jié)束語

從CDIO的改革實踐來看，成功的關(guān)鍵是通過培養(yǎng)方式和課程改革縮短與國內(nèi)外核心工程技術(shù)發(fā)展的差距。實際上，教學(xué)的核心內(nèi)容是相似的，而各校的改革都融入了自己的特色，改革的重點體現(xiàn)在教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習的過程之中，體現(xiàn)在學(xué)生的經(jīng)驗獲取方式上；而在學(xué)生主動獲取能力方面，主要體現(xiàn)在能力、知識、態(tài)度、綜合素質(zhì)和學(xué)生的工程師職業(yè)技能訓(xùn)練方法上，同時也體現(xiàn)在教師的自身理論、實踐和教育水平的差別上，甚至體現(xiàn)在教師的職業(yè)態(tài)度與道德標準上。因此，教師要加強學(xué)習和培訓(xùn)，具備CDIO意識和能力，是成功的關(guān)鍵所在。

[1]查建中．工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2008，5：16～19

[2]吳鳴，熊光晶．CDIO大綱對橋梁工程教學(xué)創(chuàng)新的啟示[J]．高等建筑教育，2007，26（5）：102～106

[3]T.Svensson, S. Gunnarsson. Using a project for assessment of CDIO skills[C]. 1st annual CDIO conference.Queen's university, Canada, 2005

[4]S.H. Pee, Belene Leong. Implementing Project Based Learning Using CDIO Concept[C]. 1st annual CDIO conference. Queen's university, canada, 2005

[5]顧佩華，陸小華，沈民奮．CDIO大綱與標準[M].廣東：汕頭大學(xué)出版社，2008

Illuminations of a new engineering education concept——CDIO to educational mode reform of numerical control specialty

Zhang Yanli
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167，China

In order to meet the needs for innovative engineering talents in the economic globalization, CDIO model has been implemented in tens of universities in the world with MIT taking the lead. "Learning by doing” has become a strategy in the engineering education reform. As amodel under this strategy, CDIO is a kind of learning through the whole process of an engineering project as well as a revolution against the lecture-oriented teaching model. In this paper, the reform direction of CNC major is presented based on the outline of CDIO. The educating model is established based on the project design and the capability cultivating. Moreover, the other aspects are mentioned including the teaching enviroment, teachers' engineering capability, and the methods of evaluating teacher.

engineering education；CDIO；CNC major

2010-03-13

張艷麗，博士，副教授。

*本文系南京工程學(xué)院2008年高等研究基金重點資助課題（GY200818）。