CDIO模式下应用型机械类工程人才培养

摘 要：CDIO工程教育理念是近年来国际工程教育改革的最新成果.CDIO代表Conceive（构思）-Design（设计）-Implement（实施）-Operate（运行）,是工程活动一个完整的生命周期.CDIO工程教育理念强调让学生以主动的、实践的及课程之间有机联系的方式学习工程.基于CDIO工程教育理念,从课程体系、教学方法与手段、实践教学体系改革视角,就应用型机械类工程人才的培养进行了探讨.

关 键 词：CDIO应用型机械类工程人才培养

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1673-9795（2013）05（a）-0070-02

工程技术是科学的实践和应用,在社会和经济发展中有着非常重要的地位,机械工程是工程技术的重要组成部分.目前我国制造业的规模和总量都已进入世界前列,成为世界制造大国,对机械类工程人才尤其是应用型工程人需求量大.

应用型人才应具备学习、实践、创新、协同及合作交流等方面的基本能力[1].机械类专业培养的是德、智、体、美全面发展的人才,并能从事机械设计制造、机械设备与工装运用（操作、安装、调试、维护与检修）和技术改造等方面的生产、管理、怎么写作等需要的应用型高级专门人才[2].

从2000年起,麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学联合成立跨国研究组织,确立了CDIO工程教育模式.CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）、运行（operate）,是一个完整的环节,也是工程活动一个完整的生命周期.CDIO理念注重培养学生主动学习,理论与实践并重的能力.CDIO培养大纲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四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标.CDIO实行四个主题：（1）课程改革,保证学生有机会增加自己的知识和技能,以及发展构思和设计复杂的系统和产品的态度；（2）提高教学水平,让学生对技术的信息和技能有更深的理解；（3）实验室及实践教学为学生提供实践的学习环境；（4）有效的评估方法,以确定质量和改进过程[3].

1优化课程体系,培养学生工程意识和能力

课程体系作为体现培养模式内涵的要素之一,是应用型人才区别于其他培养模式的重要体现内容[4].根据当代社会的工程技术需求,CDIO大纲以构思、设计、实现、运作为主线,综合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能、团队协作与沟通的人际技能.对于工程教育的根本要求,就是大学毕业的工程师必须发展成为完整的、成熟的、有思想的个体,掌握相应的技术知识与推理的基础.为能真正创建、运行产品和系统,学生必须懂得在企业和社会背景中构思、设计、实现、运行系统[5].据此构建了CDIO的教学大纲,如图1所示.

CDIO工程教育培养模式构建思路是首先建立课程体系,制定实施方案,然后围绕条件比较成熟的核心课程体系进行实施,不断总结实施效果并逐步推广到整个专业体系.在课程设置上要开设跨学科的综合性课程,并在设计课程中贯彻多学科、多角度思考分析问题的能力；通过学时分配调整,增强学生实践能力的培养；通过改革实现部分课程集中学习和训练,逐步探索和实践提高教学质量的新方法.湖南工业大学机械设计制造及其自动化专业课程体系以工程素质和应用能力培养为主线,基本思路和框架结构如图2所示.

2提高教学水平,加深学生对技术和技能的理解

要加深学生对工程技术和技能的理解,首先要建设有相应水平的教学队伍.实施CDIO计划对教师和教学人员提出了新的要求,如果没有资源,教师将无法掌握新的技能以提高他们自身的竞争力.因此,教学人员必须有机会在在高水平的科研和教学实践中得到锻炼；必须通过“做中学”,在多维度、立体化、理论与实践、课堂与机械行业发展相结合的环境中成长；加强对外学术交流,扩展团队视野,开展教师知识更新与拓宽的培训,促进教师的教学研究和团队建设,推动专业整体教学质量的提高.

其次对于教学方法要标新立异.教师必须理解与学习CDIO的教学理念,在课程的教学时应用其中.CDIO培养计划要求教师教学前了解所讲授的课程在专业知识中的作用以及地位,所讲授的只是要与本专业相互联系.要以培养目标为导向,明确列出每门课程的知识点和学习的要求,使学生对所学的专业知识有清晰的认识.在教学过程中应从实际或已有知识中提出问题,引导学生思考,应用所学知识探究新的规律和知识.为增强学生实际动手能力,教学中应安排丰富的设计性和综合性实验,尽量让学生亲自动手和全身心投入进行.每门课程的实施,都涉及到内容的选择、教学方法和教学手段的选择,整个教学过程既是传授知识地过程也是各种能力培养的过程[6].

与此同时,在教学手段方面也应推陈出新.如,利用现代化的教学理念与技术,开启与所教课程相通的多媒体课件、虚拟实现案例等,用这种教学方式激发学生学习的积极性以及创新能力；建立网络论坛或交流群,通过网络直接同学生交流,网上进行作业布置、批改、指导学生,把课堂与网络有机结合起来,可以有效地、合理地分配学习时间.

3以工程应用能力培养为目标,改革实践教学体系

目前应用型人才培养实践环节普遍存在着一些问题,毕业生自身条件与现代企业的用人要求之间也存在一定的差距,应用型本科机械类专业主要以培养工程实践人才为目标,应以CDIO工程教育理念为指导构建实践教学体系.

为了实现实践教学与理论教学有机结合,以工程应用能力培养为核心,体现实践教学注重能力、个性及创新意识培养的基本原则,湖南工业大学构建了机械大类专业分阶段模块化、多层次个性化的实践教学体系结构,如图3所示[7].

该体系由机械基础与机械类专业两大实践教学平台和1个科技创新活动基地组成.为便于组织实践教学,每个实践教学平台的实验课程与实践环节又采用模块化方法,各个实践模块之间在教学上相互独立,便于实施教学；在内容上相互关联、相互补充,形成比较完整的实践教学内容.分阶段实践教学是指根据学生不同学习阶段的实际情况,低年级阶段（大学一、二年级）学生主要在机械基础实践教学平台上进行,高年级阶段学生主要在机械类专业实践教学平台上进行,而所有年级学生根据个性发展需要,均可在科技创新活动基地进行.

多层次、个性化实践教学是指根据专业类型层次和学生的需求层次设置基础性实践,综合性、设计性和创新性实践.这样既可以满足不同层次学生的需求,又可以对各门课程的内容进行综合应用,最大限度地提高学生的创新实践能力,满足学生的个性需要.采用分阶段、多层次的实践教学体系,体现了“学习、实践、创新相互促进”的实践教学观念.

4结语

基于CDIO工程教育理念,从课程体系、教学方法与手段、实践教学体系改革视角,就应用型机械类工程人才的培养进行了探讨.教学评价在整个教学改革中是不容忽视的环节,它是一种教育调控的有效手段.鉴于机械技术和高等教育的迅猛发展,在进行教学改革的同时,还必须坚持对改革的效果进行评价.CDIO提出了基于标准的计划评估方法,在CDIO模式的实施过程中,应坚持动态的按CDIO对计划的实施进行评价,以改进课程、教学方法甚至学习环境,来不断提高应用型机械类工程人才的培养质量.