何船

摘 要：文章基于CDIO理念對傳統(tǒng)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了改革，創(chuàng)建了新的人才培養(yǎng)模式，采取了新的理論教學(xué)與實驗教學(xué)方法，旨在對高校培養(yǎng)適合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需要的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才以及其他高校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)改革與人才培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：CDIO；機械設(shè)計制造及其自動化；模式

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）01-0076-02

隨著信息化進程的推進及新型工業(yè)化道路的提出，我國傳統(tǒng)機械工程教育面臨巨大的挑戰(zhàn)。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)作為我國傳統(tǒng)工程教育中發(fā)展較為成熟的專業(yè)，更是肩負著為機械制造產(chǎn)業(yè)輸送工程技術(shù)人才的重任。然而，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)暴露出越來越多的問題，各大高校培養(yǎng)出來的畢業(yè)生越來越無法滿足企業(yè)日新月異發(fā)展的需要。因此，教育部于2010年啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。該計劃的總體思路是以工程實際為背景，以工程技術(shù)為主線，通過高校和行業(yè)企業(yè)的密切合作，強化學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[1]。

一、CDIO理念的內(nèi)涵

CDIO是國際工程教育的一種創(chuàng)新模式，代表了構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），它基于產(chǎn)品、過程或系統(tǒng)的生命周期而設(shè)計，強調(diào)真實社會背景下的工程環(huán)境，實現(xiàn)理論知識學(xué)習(xí)與工程實踐能力培養(yǎng)有機結(jié)合的工程人才理念。國內(nèi)外的經(jīng)驗表明，CDIO的工程教育理念與機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標有極大的契合度及極強的可操作性，能夠系統(tǒng)地開發(fā)機械類專業(yè)學(xué)生的技術(shù)技能、知識和創(chuàng)造力[2]。

二、機械設(shè)計制造人才培養(yǎng)新模式的構(gòu)建

依據(jù)機械設(shè)計制造及其自動化的人才培養(yǎng)目標，以培養(yǎng)適合企業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才為中心，以“工程實現(xiàn)”理念為指導(dǎo)，創(chuàng)建了以四個體系、兩個機制、一個基地為主要內(nèi)容，體現(xiàn)“理論教學(xué)、工程實踐教學(xué)、自主學(xué)習(xí)”三位一體的機械類人才培養(yǎng)新模式。建立自主學(xué)習(xí)體系、工程實踐教學(xué)體系、綜合課程體系、教學(xué)質(zhì)量保證體系等四個體系，開拓創(chuàng)新激勵、企業(yè)參與引導(dǎo)兩個機制，完善校外實習(xí)基地、企業(yè)工程實踐教育中心、實驗室系統(tǒng)建設(shè)。綜合課程體系建設(shè)包含基礎(chǔ)科學(xué)課程、核心工程基礎(chǔ)科學(xué)課程以及高級工程基礎(chǔ)科學(xué)課程、人文和社會科學(xué)等課程的建設(shè)。工程實踐教學(xué)體系包含工程認知實踐訓(xùn)練，學(xué)科基礎(chǔ)實踐訓(xùn)練，機械工程綜合實踐訓(xùn)練等。自主學(xué)習(xí)體系包含科技競賽、企業(yè)工程實踐及自主創(chuàng)新實驗等。教學(xué)質(zhì)量保證體系包含“計劃、運行、控制、反饋、改進”在內(nèi)的質(zhì)量管理閉環(huán)。

三、人才培養(yǎng)方案改革的實施策略

（一）依托行業(yè)背景，改革專業(yè)培養(yǎng)標準

將人才培養(yǎng)與行業(yè)、企業(yè)特色相結(jié)合，參照“卓越計劃”的通用標準和行業(yè)專業(yè)標準的要求，參照中國工程教育認證的通用標準和專業(yè)補充標準，結(jié)合服務(wù)的內(nèi)涵，制定出符合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)需求的專業(yè)培養(yǎng)標準。將培養(yǎng)標準細化為知識能力大綱，依據(jù)知識能力大綱對課程進行整合，將知識能力培養(yǎng)落實到具體的課程和教學(xué)環(huán)節(jié)中，參照CDIO大綱和CDIO標準制定知識能力大綱。根據(jù)專業(yè)知識能力大綱和重構(gòu)的課程體系或整合的課程，最終建立專業(yè)培養(yǎng)目標實現(xiàn)矩陣。

（二）優(yōu)化課程體系

課程體系改革主要圍繞自主學(xué)習(xí)體系、工程實踐教學(xué)體系、綜合課程體系進行。在自主學(xué)習(xí)體系中，針對每個學(xué)生完成的二級項目具體內(nèi)容的不同，設(shè)置了不同的選修課程。在綜合課程體系中，結(jié)合公共基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)中的作用，按照能力及課程間的相關(guān)對應(yīng)關(guān)系，搭建學(xué)生的“知識、能力、素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展的一體化人才培養(yǎng)的綜合課程體系。在工程實踐教學(xué)體系中，為低年級的學(xué)生設(shè)立工程實踐導(dǎo)論、工程基礎(chǔ)訓(xùn)練等課程，初步培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。

在CDIO教學(xué)過程中，將項目學(xué)習(xí)貫穿于整個學(xué)習(xí)階段[3]，在人才培養(yǎng)方案中，可通過采用CDIO模式進行不同層級項目的設(shè)計和實施。如：一級項目、二級項目、三級項目的設(shè)計與實施，并明確三個級別的項目設(shè)計與集中實踐環(huán)節(jié)，相關(guān)課程群、專業(yè)核心課程的關(guān)系，以使項目貫穿的教學(xué)方案有可操作性、構(gòu)建新的學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價方法。根據(jù)CDIO的構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運作的企業(yè)生產(chǎn)實踐的過程，設(shè)計工程教育的教學(xué)過程，在不同教學(xué)學(xué)年循序漸進地設(shè)計一級項目、二級項目和三級項目，結(jié)合整合過后的課程，完成以項目驅(qū)動的探究式工程教育過程。例如：以機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)2015級設(shè)立的40人的實驗班為例。

一級項目的設(shè)計與實施：結(jié)合人才培養(yǎng)目標，培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力。學(xué)生在四年中的具體一級項目為：第三學(xué)年的一級項目為機器人項目，第四學(xué)年的一級項目為畢業(yè)設(shè)計。

二級項目的設(shè)計與實施：基于專業(yè)核心課程群、專業(yè)基礎(chǔ)核心課程群，結(jié)合教學(xué)實習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計及制造專業(yè)知識的應(yīng)用能力。具體二級項目為：機器人運動系統(tǒng)的設(shè)計、機械手的設(shè)計、機器人創(chuàng)新的設(shè)計。

三級項目設(shè)計與實施：本專業(yè)的專業(yè)核心課程有機械制造工藝學(xué)、機械加工設(shè)備、機床電氣自動控制、機械工程控制基礎(chǔ)。為加強學(xué)生對核心課程知識的理解、培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，我們進行三級項目的設(shè)計，具體三級項目包括：軸類零件的機械加工、機床主軸箱拆裝與設(shè)計、自動往返工作臺控制系統(tǒng)、機械工程控制綜合實驗等。在三級項目設(shè)計與實施中，可結(jié)合不同設(shè)計項目的需要，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，進行獨立自主的實驗設(shè)計和綜合創(chuàng)新實驗。

各級項目的選取緊緊圍繞人才培養(yǎng)目標，項目本身應(yīng)該技術(shù)含量高、通用性強、貼近企業(yè)生產(chǎn)實踐，并將公共基礎(chǔ)課教學(xué)與具體項目進行對接，實現(xiàn)全程工程素質(zhì)能力培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計是一個綜合檢驗環(huán)節(jié)，要求學(xué)生完成一個小型項目或大項目中一個完整的部分，整個項目由學(xué)生獨立完成，教師則側(cè)重于對學(xué)生在項目實施中出現(xiàn)的問題進行有針對性的指導(dǎo)。圖1為CDIO模式下機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的課程體系。

（三）創(chuàng)新教學(xué)方法

采取多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。CDIO是一種深入性的探究式學(xué)習(xí)，研討式學(xué)習(xí)，興趣增長式學(xué)習(xí)，掌握研究方法式的學(xué)習(xí)。需要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有很強的獨立獲取知識的能力，綜合運用知識的能力，以及創(chuàng)新思維能力。只有通過改進傳統(tǒng)教學(xué)方法單一的不足，才能最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)方法上可引入啟發(fā)式教學(xué)、參與式教學(xué)、多媒體教學(xué)以及現(xiàn)場教學(xué)等多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于一些理論性不強的課程可以采取微課、慕課與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的方式進行教學(xué)。教師可設(shè)計出題目，學(xué)生自主選題，完成自主設(shè)計、分析、實現(xiàn)、總結(jié)與匯報等全部環(huán)節(jié)，教師僅啟發(fā)式引導(dǎo)；對于像機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、特種加工、機械制造裝備這樣的課程可采取現(xiàn)場教學(xué)與視頻教學(xué)相結(jié)合的方式。在教學(xué)方法改進上，可充分將現(xiàn)代技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)遠程互動教學(xué)技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力。

（四）完善實踐教學(xué)模式

加強與企業(yè)的深度融合，在企業(yè)建立校企人才培養(yǎng)的綜合平臺即工程實踐教育中心，負責(zé)部分工程實踐的教學(xué)內(nèi)容，以“學(xué)徒制”、“頂崗制”、“導(dǎo)師制”的模式加強學(xué)生的工程實踐能力及研究設(shè)計能力。

加強實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在實驗教學(xué)方面，改變傳統(tǒng)課程實驗環(huán)節(jié)模式，提高綜合性、設(shè)計性實驗的比例，所選實驗項目需緊密貼合企業(yè)生產(chǎn)實踐，使學(xué)生受到接近實際的工程訓(xùn)練。引入研究型實驗、虛擬仿真實驗、自主設(shè)計型實驗、實際操作實驗、網(wǎng)上演示實驗、機構(gòu)拆裝實驗、課程綜合實驗等多種實驗?zāi)Ｊ?，并根?jù)實際課程特點及人才培養(yǎng)方案總體安排，建立階梯遞進式實驗總體框架。增設(shè)創(chuàng)新性實驗環(huán)節(jié)，根據(jù)課堂所學(xué)知識和實驗室及金工實訓(xùn)中心現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計實驗，由學(xué)生自主搭建實驗平臺，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。充分利用大學(xué)生的課程設(shè)計、科技競賽等提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（五）加強師資隊伍建設(shè)改革

在CDIO教學(xué)過程中，更加注重培養(yǎng)的是學(xué)生的綜合能力，包括團隊協(xié)作能力、實踐動手能力、創(chuàng)新能力、溝通表達能力等，這就決定了采用CDIO教學(xué)模式后對教師的綜合能力水平的要求更高。為了適應(yīng)人才培養(yǎng)的新模式，必須對傳統(tǒng)的師資隊伍建設(shè)方法進行改革，以建設(shè)出一支高素質(zhì)的能解決工程實際問題的師資隊伍。

1.注重培養(yǎng)“雙師型”教師。目前，高校引入的教師普遍具有高學(xué)歷，但又缺少實際的工程項目經(jīng)驗，導(dǎo)致最終的教學(xué)效果重理論，輕實踐。CDIO教學(xué)模式下，需要的是具備一定工程知識的教師，如此才能更好地指導(dǎo)學(xué)生完成實際的工程項目。通過校企合作，校外實習(xí)基地建設(shè)等，定期輸送校內(nèi)教師到企業(yè)、工廠等生產(chǎn)一線進行在職培訓(xùn)，也可通過校企合作讓教師參與到實際的工程項目中，加強教師工程實踐經(jīng)驗的積累。

2.通過啟用導(dǎo)師制，引入高水平教師。在CDIO這種新的教學(xué)模式下，啟用導(dǎo)師制，更有利于學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型的工程技術(shù)人才。從省內(nèi)重點高校引入高學(xué)歷和高水平的教師作為學(xué)生的兼職導(dǎo)師，或從企業(yè)引入有實際工程經(jīng)驗的符合條件的工程師作為學(xué)生的校外導(dǎo)師，讓他們定期為學(xué)生進行工程知識及專業(yè)知識的指導(dǎo)，包括科研課題研究、課外科技競賽指導(dǎo)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、科技前沿信息引導(dǎo)、工程實際項目實施經(jīng)驗、職業(yè)生涯規(guī)劃等。

筆者結(jié)合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)要求，探索了基于CDIO教學(xué)理念的人才培養(yǎng)新模式，重點分析了CDIO教學(xué)理念在教學(xué)體系改革、教學(xué)方法改革、實踐教學(xué)模式改革、師資隊伍建設(shè)改革中的具體應(yīng)用，這對高校相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]蔣占四，王衍學(xué)，楊連發(fā).結(jié)合“卓越工程師教育培養(yǎng)計

劃”的國家特色專業(yè)建設(shè)——以桂林電子科技大學(xué)機械

設(shè)計制造及其自動化專業(yè)建設(shè)為例[J].高教論壇，

2013，（1）.

[2]張英.基于CDIO理念我國機械設(shè)計制造及其自動化專

業(yè)本科課程體系研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2014.

[3]王麗君，王欣欣.基于CDIO理念的機械設(shè)計制造及其自

動化專業(yè)培養(yǎng)模式的探索[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報：

社科版，2012，（1）.

[4]李澤蓉，謝永春，周丹.機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)

用型創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J].攀枝花學(xué)院學(xué)

報，2009，（3）.

[5]張繼紅.教學(xué)型大學(xué)工科專業(yè)學(xué)生實踐教學(xué)模式研究

——湖南工業(yè)大學(xué)“機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)”案

例研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2008.