楊學(xué)鋒 曹樹(shù)坤 陳乃建 王汝星 呂 杰

濟(jì)南大學(xué) 山東濟(jì)南 250022

基于CDIO的機(jī)械工程類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究

楊學(xué)鋒 曹樹(shù)坤 陳乃建 王汝星 呂 杰

濟(jì)南大學(xué) 山東濟(jì)南 250022

根據(jù)CDIO培養(yǎng)模式，結(jié)合本校機(jī)械工程專業(yè)的實(shí)際情況，在CDIO模式下對(duì)機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體制進(jìn)行了探索和應(yīng)用，創(chuàng)新培養(yǎng)體制特色鮮明，成效可喜。

CDIO；機(jī)械工程；創(chuàng)新能力

機(jī)械工程專業(yè)是重要應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科之一。目前，產(chǎn)能過(guò)剩以及核心競(jìng)爭(zhēng)力較低等問(wèn)題是國(guó)內(nèi)機(jī)械工程專業(yè)急需突破的問(wèn)題。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維以及將創(chuàng)新構(gòu)思高效轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的復(fù)合型人才，成為解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵性因素。作為省部共建的綜合性大學(xué)，濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院針對(duì)當(dāng)前形勢(shì)，深刻認(rèn)識(shí)到機(jī)械工程類專業(yè)的學(xué)生要適應(yīng)新時(shí)期發(fā)展的需求，實(shí)踐創(chuàng)新的能力培養(yǎng)是重中之重。

1 CDIO模式

我院機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)以CDIO思想為基礎(chǔ)構(gòu)架。CDIO一詞取自構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）四個(gè)單詞首字母，是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的一項(xiàng)重要研究成果，作為一種新型的工程教育模式［1］扮演著舉足輕重的角色。CDIO工程教育模式是對(duì)傳統(tǒng)教育理念和模式的一次具有革命性、徹底性的突破，它的核心是一體化教育。將CDIO工程教育模式與學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，并將其引入到實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，這一富有創(chuàng)新性的舉措，可以充分地發(fā)揮集體的力量，凝聚集體智慧的多元化，是完成專業(yè)培養(yǎng)目的的保證，借此可以培養(yǎng)出具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。通過(guò)CDIO工程教育模式培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，是具有多重益處的，一方面能夠有效地促進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展；另一方面，在實(shí)踐過(guò)程中能夠同時(shí)培養(yǎng)優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)和提高每一位教師的教學(xué)水平。

2 基于CDIO模式的學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

目前，隨著高等教育改革力度的不斷深化，我校機(jī)械工程專業(yè)基于CDIO模式實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為日常教學(xué)活動(dòng)中不可缺失的重要環(huán)節(jié)。

2.1 重中之重是創(chuàng)新實(shí)踐能力

機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的高低直接反映學(xué)生對(duì)機(jī)械工程相關(guān)專業(yè)技能的掌握情況。如果一個(gè)機(jī)械類的學(xué)生不具有實(shí)踐創(chuàng)新能力，那么他在機(jī)械工程相關(guān)的技術(shù)崗位的表現(xiàn)將不盡如人意。因此，實(shí)踐創(chuàng)新能力是本學(xué)院評(píng)價(jià)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的一個(gè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)。

以機(jī)械類學(xué)生所學(xué)專業(yè)中所涉及的基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)，在實(shí)際的創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程中引入CDIO一體化教育模式。通過(guò)相扣創(chuàng)新思維的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—制作等一體化環(huán)節(jié)，增強(qiáng)對(duì)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、機(jī)械制造等專業(yè)基礎(chǔ)課的運(yùn)用，做到緊密關(guān)聯(lián)各環(huán)節(jié)單元構(gòu)成要素，使各知識(shí)單元之間相互作為支撐。同時(shí)將人才培養(yǎng)方案規(guī)劃細(xì)分為若干個(gè)專業(yè)方向（機(jī)械類：機(jī)械電子工程、模具設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化、機(jī)械制造及自動(dòng)化、物流工程、建材機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、制造技術(shù)與信息系統(tǒng)八個(gè)方向。電氣信息類：電氣傳動(dòng)、電氣檢測(cè)技術(shù)、流程工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器與應(yīng)用四個(gè)專業(yè)方向），讓學(xué)生根據(jù)就業(yè)趨勢(shì)，選擇專業(yè)模塊課程，重點(diǎn)培養(yǎng)相應(yīng)創(chuàng)新能力，以便其畢業(yè)時(shí)的專業(yè)技能最大限度地適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)的需要。

2.2 科、教結(jié)合 成果進(jìn)講堂

科研課題、論文和科研活動(dòng)是教師科研促進(jìn)教學(xué)的載體，也是CDIO工程教育模式中學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。機(jī)械工程學(xué)院建立科技導(dǎo)師制度，為每位學(xué)生設(shè)立科技培養(yǎng)導(dǎo)師，拓展參與科研的渠道，在教師承擔(dān)的重大科研項(xiàng)目中，90%以上的縱向項(xiàng)目有學(xué)生參加，100%的橫向項(xiàng)目有學(xué)生參加?？蒲信c生產(chǎn)實(shí)際中的實(shí)例成為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。

學(xué)院組織與專業(yè)有關(guān)的企業(yè)總工、技術(shù)主管到實(shí)踐講堂講授工程技術(shù)方法、技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹企業(yè)對(duì)人才綜合能力的要求，引導(dǎo)學(xué)生的就業(yè)理念。目前，實(shí)踐講堂的專家團(tuán)隊(duì)分為約定型和邀請(qǐng)型兩種，約定型專家的講課內(nèi)容范圍和時(shí)間相對(duì)固定，人員也比較固定，每學(xué)年1-2次，像濟(jì)南一機(jī)床集團(tuán)有限公司總工講授的床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與發(fā)展、企業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與要求；濟(jì)南第四機(jī)床廠總工講授的機(jī)床工具創(chuàng)新技術(shù)與發(fā)展等內(nèi)容，成為課堂內(nèi)容的良好補(bǔ)充。像山東五征集團(tuán)的人力資源總監(jiān)、盛泰集團(tuán)有限公司的技術(shù)副總等實(shí)踐講堂內(nèi)容依據(jù)就業(yè)形勢(shì)、新項(xiàng)目需求等進(jìn)行靈活變化，提高學(xué)生的興趣。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐基地建設(shè) 注重實(shí)踐教學(xué)

隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)設(shè)備越來(lái)越不能滿足學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求。為了解決這一矛盾，機(jī)械工程學(xué)院采取了軟硬結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)建設(shè)與實(shí)施方法。即軟件仿真實(shí)驗(yàn)和軟硬件實(shí)際操作相結(jié)合，如進(jìn)行數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在數(shù)控仿真加工平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)控編程、程序調(diào)試、虛擬加工、仿真操作等實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行實(shí)體加工。這樣既提高了學(xué)生綜合能力，又緩解了數(shù)控機(jī)床需求量。

機(jī)械工程學(xué)院開(kāi)發(fā)了切削過(guò)程仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、測(cè)量與加工過(guò)程仿真實(shí)驗(yàn)、模具設(shè)計(jì)制造仿真系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)操作仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃與管理系統(tǒng)等，仿真教學(xué)體系已經(jīng)基本完成。另外，學(xué)院在課程設(shè)置范圍以外的科技活動(dòng)給予支持，并鼓勵(lì)學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力。

在強(qiáng)化建設(shè)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐條件的同時(shí)，加強(qiáng)校外實(shí)踐基地的建設(shè)。校外實(shí)踐基地按照基礎(chǔ)實(shí)習(xí)基地、設(shè)計(jì)與專業(yè)實(shí)踐基地、聯(lián)合指導(dǎo)實(shí)踐基地三個(gè)層次進(jìn)行建設(shè)，保證了實(shí)習(xí)與實(shí)踐有效地進(jìn)行。

2.3.1 基礎(chǔ)實(shí)習(xí)基地

認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地和生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地是基礎(chǔ)實(shí)習(xí)基地基本構(gòu)成。目前實(shí)習(xí)基地主要集中在濟(jì)南、濟(jì)寧、洛陽(yáng)三個(gè)地方。濟(jì)南試金集團(tuán)有限公司、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司、濟(jì)南機(jī)車車輛廠、濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司、山推工程機(jī)械股份有限公司、中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司、中國(guó)第一拖拉機(jī)集團(tuán)公司、濟(jì)南一機(jī)床集團(tuán)有限公司、濟(jì)南輕騎發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司、中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司等為實(shí)習(xí)主要企業(yè)，這類實(shí)習(xí)基地有學(xué)校聘任的相對(duì)固定的企業(yè)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師、有針對(duì)性的實(shí)習(xí)大綱、基本要求等。

2.3.2 設(shè)計(jì)與專業(yè)實(shí)踐基地

設(shè)計(jì)與制造專業(yè)實(shí)踐基地包括：濟(jì)南振能有限公司、濟(jì)南天辰集團(tuán)、新泰朱橋起重機(jī)、濟(jì)南辰和機(jī)器有限公司生產(chǎn)基地等20余家企業(yè)。這類基地是畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師長(zhǎng)期科研合作的企業(yè)，一般與畢業(yè)設(shè)計(jì)課題方向有密切關(guān)聯(lián)性，能從生產(chǎn)實(shí)際需求出發(fā)提出設(shè)計(jì)課題要求并能提供有針對(duì)性的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，有的還能提供參考資料和測(cè)試條件，實(shí)習(xí)條件良好，實(shí)踐設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)秀。通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)，有些同學(xué)的課題具有明顯的創(chuàng)新工作要求，在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中發(fā)揮了非常重要的作用。

2.3.3 聯(lián)合指導(dǎo)實(shí)踐基地

長(zhǎng)期招聘濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)生的大型企業(yè)，根據(jù)生產(chǎn)要求提出畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，指派課題指導(dǎo)工程師，與學(xué)校聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

通過(guò)聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)方式，不僅讓企業(yè)對(duì)學(xué)生有了較深的了解，多了一份挑選人才的把握。而且學(xué)生能盡早接觸其生產(chǎn)實(shí)際，研究其實(shí)際課題，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)早了解、早掌握，在就業(yè)競(jìng)聘中具有更明顯優(yōu)勢(shì)。

2.4 學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的科研帶動(dòng)

2.4.1 科研創(chuàng)新機(jī)制的鼓勵(lì)

學(xué)院鼓勵(lì)同學(xué)們參加各種大學(xué)生課外科技活動(dòng)和科研創(chuàng)新，如“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技制作、大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃、機(jī)電產(chǎn)品大賽、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽等活動(dòng)，并提供經(jīng)費(fèi)支持。

2.4.2 組織學(xué)生參加科研項(xiàng)目

鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合機(jī)械專業(yè)的特點(diǎn)及個(gè)人職業(yè)規(guī)劃，確立或參加教師科研課題研究。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加教師的研究課題，使之了解科研，拓寬視野，提高實(shí)踐能力。

2.4.3 課外科技文化活動(dòng)的組織

科技文化活動(dòng)是大學(xué)生之間交流多學(xué)科知識(shí)、提升自我的重要契機(jī)，是對(duì)學(xué)生科技文化成果的展示，是培養(yǎng)學(xué)生科技文化素質(zhì)的有效載體，是提高校園科技文化水平、增強(qiáng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力、培養(yǎng)和挖掘優(yōu)秀復(fù)合型人才的重要手段和途徑。機(jī)械工程學(xué)院團(tuán)委、學(xué)生工作處每年組織大學(xué)生科技文化活動(dòng)，引領(lǐng)大學(xué)生了解科技文化知識(shí)，拓展學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的綜合能力，推動(dòng)科技知識(shí)的發(fā)展與應(yīng)用，加深師生間的溝通與交流，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神。

3 結(jié)束語(yǔ)

濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院運(yùn)用了CDIO培養(yǎng)模式，在培養(yǎng)模式、科研教學(xué)相結(jié)合、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)及科技活動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革和嘗試，取得了很好的成效，具有良好的借鑒作用，為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和培育具有創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 顧佩華，包能勝，康全禮，陸小華，熊光晶，林鵬，陳嚴(yán).CDIO在中國(guó)（上）［J］.高等工程教育研究，2012（3）：20-28.

Research on the Innovation Capacity of Undergraduate Based on CDIO

Yang Xuefeng， Cao Shukun， Chen Naijian， Wang Ruxing， Lv Jie
University of Jinan， Jinan， 250022， China

According to principles of CDIO and practical situation of the major in Mechanical Engineering of the university， we have carried out exploration and application to cultivation system of the innovation ability of Mechanical Engineering students under the mode of CDIO. And an effective and characteristic CDIO innovation training system comes into being， based on the situation of the college， which has promised that results were achieved.

CDIO； mechanical engineering； innovation ability

2015-04-13

楊學(xué)鋒，博士，副教授。

濟(jì)南大學(xué)重點(diǎn)教研項(xiàng)目（編號(hào)：JZ1307）；濟(jì)南大學(xué)一般教研項(xiàng)目（編號(hào)：J1315）。