工程教育新理念CDIO对数控专业教育模式改革的几点启示*

张艳丽

南京工程学院 江苏南京 211167

工程教育新理念CDIO对数控专业教育模式改革的几点启示*

张艳丽

南京工程学院 江苏南京 211167

CDIO是“做中学”的一种模式。是对课堂讲课为主的教学模式的革命。在分析CDIO教学大纲的基础上，提出了数控专业教育改革的努力方向，即建立以项目设计为导向，能力培养为目标的培养模式；更新教学观念，培养自学能力，关注工程实践；加强人际沟通技能和职业道德培养并重；建立体验式的教学环境；提高教师的工程实践能力，改革评价教师的方法等。

工程教育；CDIO；数控专业；教育创新

一、现状

工程人才短缺和工程教育质量问题，是全世界面临的共同问题。我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，而目前我国工科的教育实践中还存在不少问题，培养的人才多为“高智能型人才”，而缺少“高创新型人才”。Mc.Kinsey Global Institute 在2005年发表的一份报告称，2005年我国毕业的约60万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%，其中的原因，他认为“中国教育系统偏于理论，中国学生几乎没有受到项目和团队工作的实际训练，相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题”。

因此，如何把“高智能型人才”转化为“高创新型人才”，培养具备一定专业级别的知识、能力、素质协调发展的创新型工科毕业生，使他们具备在现代工程环境下赖以生存和成长的团队协作精神、交流沟通能力和多学科、大系统掌控能力，成为我国高等工程教育的改革热点。

二、从CDIO到EIP-CDIO

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学发起,全球23所大学参与组成的跨国研究获得Knutand Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助,合作开发了一个新型的工程教育模式，称为CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式,即“构思—设计—实施—操作”。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

CDIO培养大纲的内容可以概述为培养工程师的工程，将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这4个层面达到预定目标。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。

2005年，加拿大工程院院士顾佩华教授加盟汕头大学，首次将CDIO理念引入国内，并在工学院提出了培养符合国际工程教育共识的本科生的全新改革目标，在CDIO的基础上，提出了EIP-CDIO培养模式：即注重职业道德(Ethics)、诚信(Integrity)和职业素质(Professionalism)，并与CDIO有机结合。这一创新教育模式强调做人与做事结合，做人通过做事来体现，做事依靠做人来保证，在培养过程中注重人文精神的熏陶，使培养出的工程师具备良好的职业道德、诚实正直、富有责任感的EIP-CDIO的培养框架。

三、数控专业应用型人才应具备的能力素质

通过对往届毕业生和用人单位的走访和问卷调查，调查内容为企业对人才的能力需求，以及学生的需求，共调查企业18家，毕业生45人，调查结果汇总见下表1。

表1 人才能力需求调查汇总表

从表1可以看出，无论是用人单位还是毕业生，对专业知识水平、职业能力、创新能力的要求都比较高，超过了90%，管理能力和发展潜力次之，团队合作精神和职业道德用人单位普遍比较看重（90%），而学生则相对弱些，仅为71%。调查结果说明，企业对人才的能力需求是全方位的，不仅要求较强的专业知识，而且要求较强的职业能力、团队合作精神、职业道德和诚信意识等。

四、对数控专业教育改革的几点启示

1.建立以项目设计为导向，特色核心课程为基础，能力培养为目标的整体培养模式

在CDIO框架下，重新构建了数控专业新的课程体系，同时按CDIO理念将项目按规模和范围划分为3级，见图1。

图1 数控专业CDIO培养体系图

1级项目为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目，1级项目要求完整地、前后衔接地贯穿于整个本科教学阶段，使学生得到构思、设计、实现、运作的系统训练。每专业至少有二次1级项目训练。首次1级项目训练一般在一、二年级开始，毕业实习+毕业设计为第二次1级项目训练，在两次1级项目中间穿插“课外工程创新能力训练项目”作为补充，这些项目一般来自于教师的科研项目、实验室建设项目等，使工程能力的训练贯穿大学4年整个阶段。

对本专业，首次1级项目安排在第3学期,为“机床测绘”项目,即学生在教师指导下通过对1个车床实例产品的解剖,了解其构成与设计,从而提前了解本专业核心内容与实际产品的关系,以工程师的角度去面对即将开始的专业课学习；同时,通过早期项目的构思与设计,激发学习兴趣，进行初步的创新思维与产品构思训练,并在一定程度上建立起与专业相关的的整体概念。毕业设计为第二次1级项目训练。两次项目训练相互衔接,中间辅助以“课外工程创新能力训练项目”。经过相关课程与项目的训练，要求学生利用所学知识,对1个产品项目完整地展开构思、设计、实现、运用,系统地完成一个工程实践经历,目的是让学生从解决工程问题的角度学习专业知识,进而形成对工程的兴趣,并初步掌握工程思维方法。

2级项目为包含1组相关核心课程、能力要求的项目；2级项目以相关核心课程群和相关能力要求为基础。作为1级项目的支撑，2级项目既是对相关课程群的综合，也是对整个教学体系的补充，主要培养学生综合应用相关知识的能力，尤其是创新思维能力与终生学习能力。训练一般以若干2级项目为载体，包括CAD设计项目绘图、零件数控加工项目、数控机床装配项目、数控机床安装调试项目，以及数控机床故障诊断与维修等5个2级项目，以加强本专业核心课程的学习与应用。

3级项目是为单门课程而设的项目，旨在增强理解和培养相关能力，3级项目的设立与否及采用何种形式由各门课程大纲根据需要确定。3级项目是单门课程内的项目。在为学生提供强大基础知识背景和数学、科学方法训练的基础上，3级项目根据课程教学自身需要设立小规模实践项目，旨在加深和强化学生对课程内容的理解与应用。

整个培养计划是以1级项目为主线，以2级项目为支撑，以3级项目与核心课程为基础，将核心课程教育与对专业的整体认识统一起来，并结合项目训练对学生的自我更新知识的能力、人际和团体交流能力以及对大系统的掌握、运行和调控能力进行整体培养。

2.更新教学观念，培养自学能力，关注工程实践

在教学方法上，CDIO培养计划要求教师预先明确所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以及学生学习本课程应该掌握的基本知识和能力，要特别强调相关知识和能力在实践中的有机联系；应从实际或已有知识中发现和提出问题，引导学生思考，应用所学知识探究规律和致力创新；教学中要安排丰富的设计性和综合性实验，本专业每门课程均设置创新性试验，尽量让学生亲自动手和全身心投入；引导学生主动学习，提供更多的动手实践机会，增强概念学习，强调发现问题、分析问题和解决问题能力的养成，建立和加强学习反馈机制。

同时改革学习效果评价方法和考核方式，增加项目报告、设计评估等形式，鼓励多学科综合、创造性和创业精神培养，让学生通过自评、互评等方式改变学习和生活态度，并逐步掌握必要的工作技能。考核方式的多样化促进了学习方式的多样化，也有利于建立和完善评价系统。

3.个人职业技能与人际沟通技能和职业道德培养并重

原项目的实施过程中对学生的综合素质培养体现不充分，更为强调专业知识和技术的应用，拟通过以下手段重点加强：

通过“工程师职业道德”课程，参加社会实践等多种活动与环节，开展EIP方面的学习与训练；通过“工程能力课外创新训练项目”和导师制的设立，加强专业教师对学生的学业辅导，并在职业道德、诚信和职业素质上予以指导。

(1)强调综合创新能力，建立体验式的教学环境

开设工程实践理论课和实验环境，设立以学生团队形式申报的“工程能力课外创新训练项目”计划，组织轻松愉快氛围下的学习研讨活动，开设大学生科技创新活动的相关理论和实践指导课程、开设各类科技竞赛的培训讲座、组织学生团队参加各级各类大学生课外科技竞赛，同时为学生的学习和成果提供交流和展示的环境，通过CDIO活动教学环境的设计，引导学生在现代工程活动的背景下，在团队协作的环境里，通过与人有效地沟通、交流、体验合作开发产品的“构思—设计—实施—操作”的全过程的学习，以培养学生具备在现代工程环境下赖以生存和成长的团队协作精神、交流沟通能力和新产品、新流程、新系统的掌控意识和能力。

(2)提高教师的工程实践能力，改革评价教师的方法，提高教学水平

没有具备工程实践能力的教师，绝对培养不出工程实践能力强的学生，CDIO教学模式的实施更要求教师素质全面，为人师表，在职业教育、职业道德上言传身教，教育学生树立良好的职业道德和科学工程观。因此教师的评价方法也要相应改革，要制定评估教师工作质量的新标准与分配制度；聘用有国外受教育背景的教师，注重青年骨干教师培养；同时聘请有实际工程经验的工程师来校教学和指导等。

五、结束语

从CDIO的改革实践来看，成功的关键是通过培养方式和课程改革缩短与国内外核心工程技术发展的差距。实际上，教学的核心内容是相似的，而各校的改革都融入了自己的特色，改革的重点体现在教师教学与学生学习的过程之中，体现在学生的经验获取方式上；而在学生主动获取能力方面，主要体现在能力、知识、态度、综合素质和学生的工程师职业技能训练方法上，同时也体现在教师的自身理论、实践和教育水平的差别上，甚至体现在教师的职业态度与道德标准上。因此，教师要加强学习和培训，具备CDIO意识和能力，是成功的关键所在。

[1]查建中．工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J]．中国大学教学，2008，5：16～19

[2]吴鸣，熊光晶．CDIO大纲对桥梁工程教学创新的启示[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]顾佩华，陆小华，沈民奋．CDIO大纲与标准[M].广东：汕头大学出版社，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

张艳丽，博士，副教授。

*本文系南京工程学院2008年高等研究基金重点资助课题（GY200818）。