1、1基于 CDIO 的机电类卓越工程师培养模式探索摘要提出了基于 CDIO 的机电类卓越工程师教育培养计划的具体业务要求，规划了符合本校实际的 CDIO 工程教育人才培养模式下的机械设计制造及其自动化专业课程体系改革内容，探索了可行的实践方法。通过不断建设和完善 CDIO 工程教育模式，为今后实施卓越工程师教育培养计划奠定了基础。 关键词机电类专业 CDIO 卓越工程师教育课程体系培养模式 中图分类号G640文献标识码A文章编号2095-3437（2013）08-0046-03 一、卓越工程师教育与 CDIO 的关系 “卓越工程师教育培养计划”是国家宏观的培养目标要求，其工作思路是借鉴世界先进国
2、家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色工程教育模式，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养造就一大批创新能力强、适应企业发展需要的多种类型优秀工程师。CDIO 工程教育理念和培养模式注重培养学生系统的工程技术能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，以及较强的沟通和协调能力，体现了当今工程教育的国际共识。可见，CDIO 人才培养模式和理念与卓越工程师教育培养计划的教育理念是高度一致的，而且CDIO 工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，应该作为实2现卓越工程师教育培养计划的重要途径，也是加入
3、卓越工程师教育培养计划的基础。 二、机自专业卓越工程师教育培养要求 机械设计制造及其自动化专业是典型的工科机电类专业，培养卓越工程师正是这类专业教育教学所追求的理想目标。根据近年来专业进行CDIO 工程教育改革实践取得的经验，开展卓越工程师教育培养模式的探索具有更积极的意义，而且卓越工程师教育对学生的知识、能力和素质的培养要有具体的要求。 1.接受通用知识的基础教育，具有扎实的数学、物理、化学等自然科学基础知识，较强的外语和计算机应用能力，较好的人文、艺术和社会科学基础，初步的经济管理知识。 2.接受专业基础教育，较系统地掌握机械制图、力学、机械设计、电学、机械工程专业基础领域的基本知识和技能
4、。 3.接受专业基本技能训练，掌握本专业必须的零件测绘、力学分析计算、实验、测试、数据分析、文献检索和基本工艺操作等方面的基本实践技能。 4.接受专业知识教育与专业技能训练，具有本专业领域或方向所必需的专业知识，了解专业领域技术标准，相关行业的政策、法律和法规，了解本专业及相关学科前沿及发展趋势。 5.接受工程意识与创新意识的培养与训练，具有综合运用所学理论、分析解决工程实际问题的能力，能够参与生产、并具有基本的运行和维护能力，具有进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力。 36.获得综合素质的教育与培养，具有较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力，具有较好的组织管理能力，具有良好的质量
5、、环境、职业健康、安全和服务意识，具有应对危机与突发事件的初步能力，以及较高的综合素质和职业道德修养。 三、课程体系改革规划与实践 课程体系改革始终是贯彻 CDIO 工程教育改革理念，落实人才培养方案的具体保证。 （一）调整两课开设学期，优化课程布局 两课是标示中国特色高等教育的重要课程，共有 356 学时，16 个必修学分，一般集中开设在大学一、二年级，在限制每学期计划学时的要求下，一些基础性课程被迫后延，对学生的工程意识和创新能力培养和训练非常不利。本专业在 CDIO 工程教育改革实践过程中，多方考察、学习，并与学校主管领导和教务处领导多次研究，做出了调整两课开设学期的重大决定。将两年完成
6、的两课主要教学任务调整为四年完成，即每学年开设一门政治哲学类课程，保证两课四年不断线：大一第一学期开设 “思想道德修养与法律基础” ，大二第一学期开设“中国近代史纲要” ，大三第一学期开设“马克思主义基本原理” ，大四第一学期开设“毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论” 。在两课教学过程中，可以通过课程内容的改革，重点教育和培养学生的职业道德和社会责任感。在大三、大四学年开设政治课更有利于准备考研的学生学习和复习，大二调整两课余出的学时由技术基础课来递进填补，优化了课程布局，为学生开展创新训练提供了专业基础，更有利于专业培养目标的实现。 4（二）公共基础课程体现工程应用意识 英语课分层次教
7、学，入学即可参加大学四、六级考试，通过者可以进入专业实验室接受工程意识和创新能力训练。 数学课教学内容与方式改革，在讲述数学知识的过程中，启迪学生的数学思维方式，教会应用数学理论进行工程建模的方法，数学中的实例应该以机械工程的具体对象为目标，使学生体会到学以致用的感觉，激发其学习兴趣。 大学物理课教学内容与方式改革，在讲授物理知识的基础上，传授和训练进行物理实验的基本方法、基本技能，训练观察现象与数据分析的能力，为工程实验奠定基础。 （三）技术基础课程培养工程意识 在大一第二学期新增开设机械工程导论课程，介绍机自专业的培养目标、教学计划、学科发展、工程案例，为学生提供一个开发产品、装备和系统的
8、理论知识与工程实践的基本思维框架；勾勒出一个工程师的任务和职责，以及如何应用科学知识来完成这些任务的思维方法；并有意识地引导学生培养必要的个人能力和人际交往能力；进行学为所用的工程意识的启蒙教育。 改革机械制图课程体系，增加三维图形教学内容，将独立开设的零件测绘教学环节融入机械制图理论课的进程中，理论与实践应用综合在一起，同步进行，初步培养学为所用的工程意识。 机械原理和机械设计课程体系改革，将独立开设的机械原理课程设计和机械零件课程设计教学环节调整到对应的理论课学期，将课程设计5内容与理论课内容综合在一起，同步进行。在机械原理或机械设计理论课开始之初，将课程设计的任务布置给听课学生，并要求理
9、论课程结束时完成课程设计任务。教师讲授理论课时始终关注课程设计内容，督促和指导学生完成所讲相关内容的课程设计任务，使学生边学、边练、边用，理论紧密联系实际，不断建立学为所用的工程意识。机械原理与机械设计课程与原培养计划比较，分别提前 1 个学期开课，以便为后续专业基础课提供前期知识。 （四）专业课程增强实践能力训练 专业课程的改革方式是减少专业课的理论授课学时，大幅度增加实验、实践训练学时，尽量将 CDIO 理念贯穿于课程教学中。根据培养目标、对主要课程及学时比例进行了综合调整，构成如表 1 所示，其中单片机原理及应用、井下作业设备与工具和海洋石油装备概论为新增课程，目的是增强机电基础和突出石
10、油特色；合计增加 100 个实验学时、88 个理论学时。取消了独立的专业英语课程，设置两门以上的专业课程采用双语教学，从而保证学生专业外语应用水平；专业英语（64 学时）和毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论（96 学时）后置余出的 160 个必修课程学时基本平衡了增加的专业课理论和实验学时。 表 1 课程改革新增实验学时课程列表 （五）课程设计实施 CDIO 模式 “机构分析创新设计”和“机电一体化系统创新设计”是东北石油大学机械设计制造及其自动化专业参加教育部 CDIO 工程教育改革试点，6实现“卓越工程师教育培养计划”的目标，为培养本专业学生的个人、人际交往和团队合作能力，产品、过程
11、和系统的设计、建造和控制能力，而分别在大二和大三短学期新增设的 2 个理论与实践相结合的教学环节。目的是为学生逐步获得优良的工程素质和综合能力（学会求知、学会做人、学会做事、善于合作）奠定基础。 每个班分成 67 个设计小组，每个小组独立承担一个设计题目，由 45 人组成，自选组长，组长负责设计小组任务分配、组织管理和工作协调。每个小组提交一份设计报告和每个小组成员的个人工作过程记录（手写） ，并进行 ppt 汇报答辩。机构分析创新设计提交的设计报告包括：设计分析说明书、CAD 设计图纸；机电一体化系统创新设计提交的设计报告包括：设计分析说明书、CAD 设计图纸、控制原理图、电气回路图、程序设
12、计图。 课程设计的考核方式进行了如下探索： 1.组长给定本设计小组成员的个人贡献或成绩排序。设计小组组长根据小组同学的个人贡献、合作表现，按分差不小于 2 分给出小组成员个人成绩，或给出小组成员成绩排序。 2.指导教师组成的答辩组评定设计小组成绩。答辩组根据每个小组设计总结报告撰写的质量（结构层次、语言表达、分析计算、撰写规范） ；设计图纸的质量（图纸完整、表达正确、符合规范） ；答辩过程表现（汇报讲述、回答问题、PPT 质量）等项目按百分制综合给出该组设计的综合成绩。小组的答辩综合成绩为小组成员的个人成绩中间值偏上。 3.指导教师还可以根据设计小组每个同学的平时表现（出勤情况、7工作态度、提
13、问情况）调整个别同学的个人成绩，更好地维护公平性。 4.学生自评与团队成员互评可以调整小组组长给出的成绩排序偏差。小组成员自评主要考核学生的诚实性；团队成员互评主要考核学生的公正性和团结互助精神。 （六）毕业设计实施 CDIO 模式 大四第二学期全部进行毕业设计，将毕业设计从 13 周延长至 18 周，有利于完整系统地实施 CDIO 工程教育模式。 在毕业设计的准备、进行和总结的全过程中，对各个环节都进行严格把关。首先在选题上，采取指导教师申报题目，然后由教研室从中优选确定，保证工程实际设计题目占到 80%的比例。将确定好的设计题目下发给学生，使学生有很大的选择权利，在个别严重冲突的题目上，由
14、教研室做适当调整。这样做，能够激发学生的兴趣，提高学生对毕业设计的积极性。 学生在毕业设计过程中，把几年中所学的理论知识综合应用于工程实际，不仅锻炼了他们分析研究问题的能力，而且增强了他们的工作责任感，从而使他们投入更多的精力；遇到疑难问题，指导教师能及时地给予启发，并与之研究、讨论，激发他们的创新意识。对于常出现的问题事先讲给学生，使其自检、互检，有问题及时修改，争取交出一份质量较高的毕业设计答卷。 在毕业设计的最后阶段，教师根据毕业设计的任务书对设计图纸严格审查，杜绝在答辩时出现“设备无法安装、机构不能转动、机件互相碰撞、工件不能加工”等原则性问题。随着毕业设计的完成，多数学生8基本掌握了
15、进行工程设计和解决工程实际问题的方式和方法，并培养了创新意识，已具备直接服务于生产与工程建设的能力。在教师严格要求、认真把关下，学生完成较好的毕业设计可以直接转化为生产力，经过近两年的统计，学生的毕业设计经修改后直接应用于工程实际生产的占 18%左右。 四、CDIO 实践总结 2010 年机械设计制造及其自动化专业代表东北石油大学成为教育部CDIO 工程教育模式第二批试点院校。经过多年的实践探索，机自专业基于 CDIO 教育理念的人才培养模式已经逐步形成，对专业培养目标、培养方向、教学计划、课程教学大纲、实践环节教学大纲、课程教学体系等进行了卓有成效的改革与建设。 东北石油大学机械设计制造及其
16、自动化专业已经分别在机自 07 级、08 级、09 级的部分课程和环节逐步开展了 CDIO 工程教育模式的探索性实践，完成了机电一体化原理及应用、数控加工技术、电气控制技术、液压与气动、机械控制工程、石油钻采机械等课程为载体的 CDIO 三级项目实施试点工作，都取得了预期的效果，并获得了良好的经验；机自2010 级、2011 级的人才培养方案已经融入了 CDIO 理念，并根据调整后的课程体系有序地进行全面实践和总结；机自 2012 级、2013 级的人才培养方案在 CDIO 实践基础上又加入了卓越工程师培养计划的新要求，正在进行着初步的实践探索。 CDIO 工程教育模式的广泛实践有效促进了本专
17、业大学生创新创业训练计划和科技创新活动的开展。在创新实践活动中，学生明确自己的发9展目标，积极性、主动性非常高， 20102013 年本专业学生承担或完成 “国家大学生创新创业训练计划项目”15 项，发表科技论文 10 篇，获得以“挑战杯”为主的科技竞赛奖励 30 余项。 五、结束语 东北石油大学机械设计制造及其自动化专业在 CDIO 工程教育改革实践过程中不断探索和总结，逐渐积累了一些工程教育改革的经验，基本建立起 CDIO 工程教育的实施环境，为培养一批工程意识好，实际工作能力强的优秀学生奠定了良好的基础。同时，我们也在实践中渐进性地理解卓越工程师教育培养计划的内涵，并逐步明确：CDIO 工程教育与卓越工程师教育培养计划的理念是一致的，卓越工程师教育培养计划是宏观指导方针，CDIO 是具体实施模式和重要基础。 参考文献 1顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO 在中国（上） J.高等工程教育研究，2012,（3）. 2吴恭兴，刘文白，张宝吉，等.基于 CDIO 模式的卓越工程师培养方案的探索与实践研究J.大学教育，2013,（9）. 3顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO 在中国（下） J.高等工程教育研究，2012,（5）. 4邹龙庆,贾光政,王金东.石油特色高校机电类 CDIO 工程教育模式探索J.中国电力教育，2012,（4）. 10责任编辑：雷艳
