基于CDIO理念的機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)模式的探索

王麗君，王欣欣

(華北水利水電學院機械學院，河南鄭州450011)

基于CDIO理念的機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)模式的探索

王麗君，王欣欣

(華北水利水電學院機械學院，河南鄭州450011)

機械設計制造及其自動化專業(yè)依托國際合作辦學，基于CDIO理念，進行技術本科教育培養(yǎng)模式的探索。重點介紹了新形勢下專業(yè)的培養(yǎng)目標、課程體系建設及教學科研改革措施，為創(chuàng)新技術本科人才培養(yǎng)模式提供可靠的參考。

CDIO;技術本科;機械設計制造及其自動化專業(yè);培養(yǎng)模式

CDIO是一種新型工程教育模式，以“做中學”、“基于項目教育和學習”作為教育理念，通過精心規(guī)劃的構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運作(Operate)項目，引導學生對專業(yè)課程產生學習興趣，達到能力培養(yǎng)、提高綜合水平的目的，從而使知識、能力、素質緊密結合，理論、實踐、創(chuàng)新合為一體［1］。2011年3月，華北水利水電學院與英國提賽德大學在充分協(xié)商的基礎上，決定在機械設計制造及其自動化專業(yè)領域進行合作，共同開展此專業(yè)的本科層次合作辦學。依托于此，需要進行技術本科國際教育模式的探索，即制定新的培養(yǎng)目標及進行與其相適應的課程體系建設。

一、機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標

我校機械設計制造及其自動化專業(yè)(簡稱機自專業(yè))前身為水利施工機械專業(yè)，始建于1958年，現(xiàn)為省級名牌特色專業(yè)。50余年來，專業(yè)建設緊緊圍繞社會發(fā)展的需要。加入世貿組織后，我國迅速成為世界加工、制造大國，更需要大量的國際化應用型高級工程技術人才。為了適應新形勢發(fā)展的需要，機自專業(yè)的培養(yǎng)目標逐漸由以知識為本的理論本科教育轉變?yōu)橐蕴岣邔W生的全面素質為本的技術本科教育，從而使學生具有良好的綜合素質，即自學能力、解決問題能力、團隊合作能力、創(chuàng)新能力和交流溝通能力［2］。

二、機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系建設

為了順利實施機自專業(yè)本科層次合作辦學，我們采用CDIO工程教育模式，吸收國際先進的工程教育理念，建立了合乎自身實際情況且符合國際工程教育共識的課程體系。在CDIO理念的指導下，項目學習貫穿于整個本科階段，將其分為三級項目:一級項目是體現(xiàn)專業(yè)主要核心課程和能力要求的項目，是整個教學階段的主線，激發(fā)學生探索的興趣，使其掌握產品從構思、設計、實現(xiàn)到運作的整個基本過程;二級項目是一級項目的支撐，是相關課程的綜合，充實這個教學體系的內容，注重培養(yǎng)學生的學習能力和動手創(chuàng)新能力，特別是學生終身自學的能力;三級項目是基礎，是指單門課程按照自身要求設立的小規(guī)模實踐要求，比如課程設計、相應實習等等［3］。

圖1所示為機械設計制造及其自動化專業(yè)項目式課程體系。本專業(yè)分為五個專業(yè)方向，即“鏟土運輸機械”、“起重機”、“機械制造”、“機械電子工程”和“車輛工程”，其課程體系以培養(yǎng)技術本科人才為目標。根據(jù)自身實際情況，一級項目共有三項:其一，大二下學期期末的專業(yè)導論項目。此時基本完成公共基礎課以及專業(yè)基礎課的學習，通過對某個實例產品的分析，認識其組成及設計理念，使學生在專業(yè)課學習之前將所學本專業(yè)的主要內容與實際應用聯(lián)系在一起，從而以一個設計者的角度面對后面的專業(yè)課學習。通過該項目可以讓學生對本專業(yè)研究內容有個大致了解，產生興趣，繼而有動力主動深入學習，并建立整體概念。其二，專業(yè)設計項目。在專業(yè)分方向之前進行的項目設計，對之前的課程進行綜合應用，該項目可以跨學期也可以跨年度，真正做到學以致用。其三，畢業(yè)實習及畢業(yè)設計。與前兩個一級項目相銜接，各個專業(yè)方向要求學生綜合利用所學知識，完整地構思、設計、實現(xiàn)、運用一個項目，系統(tǒng)地完成設計要求。每個一級項目作為一門單獨的課程進行計分，其設定是基于學生解決問題能力的培養(yǎng)，激發(fā)他們學習的興趣，以提高思維及動手能力。

圖1 機械設計制造及其自動化專業(yè)項目式課程體系圖

按照時間先后，二級項目包括項目設計、制造技術、自動化技術、專業(yè)方向設計項目及創(chuàng)新設計項目。它體現(xiàn)機械設計制造及其自動化專業(yè)的核心內容，分步夯實每部分專業(yè)知識，以加強本專業(yè)關鍵課程的學習及綜合應用，提高動腦動手能力及綜合運用相關課程的能力。其中創(chuàng)新設計項目綜合各種競賽，學生以團隊形式參與合適的項目，提出問題、分析實驗、探索解決問題的途徑，提高了學生的團隊合作能力及工程操作能力。同樣，每個二級項目也作為一門單獨的課程進行計分，為適應多個關鍵課程的教學進度，一個二級項目可以跨不同學期、不同學年進行，但都應該有階段性的考查成績作為最后綜合成績的依據(jù)。

三級項目是單門課程，并不孤立于其他項目。要培養(yǎng)技術本科人才，只有牢固地掌握了基本技術才能夠靈活運用。例如，學習了機械設計理論、機械制造理論、機械控制理論、PLC原理、單片機原理等相關聯(lián)的課程，才可以組成機電一體化的系統(tǒng)，進而完成一級、二級項目。

三、機械設計制造及其自動化專業(yè)的教學與科研改革

鑒于機自專業(yè)的實際，只有進行本專業(yè)的教學與科研改革，才能適應新的專業(yè)培養(yǎng)目標及課程體系建設。綜合國內CDIO教育模式試點高校的經驗，并根據(jù)自身的專業(yè)定位，提出以下具體改革措施。

(一)提高師資水平，建立團隊實施CDIO項目

教師隊伍的整體水平直接影響到學生培養(yǎng)模式改革的成效。首先，近幾年來，院系不斷引進高學歷、實際工作能力強的人才，同時注重年輕教師業(yè)務能力的培養(yǎng)，采取有效措施加強師資隊伍建設。其次，進行教學方法改革，要求教師根據(jù)所授課程的特點，選用新教材、制定配套教學大綱、編寫合適的授課計劃，采用基于問題的探究式教學方法，根據(jù)內容合理設置問題，激發(fā)學生的學習興趣，整個過程以學生為主體，引導其主動學習，盡量減少讓學生被動接受信息的現(xiàn)象。再次，根據(jù)CDIO項目的特點，即一級項目時間跨度大，可組建項目團隊，成員包括相關專業(yè)的校內教師和校外具有實際工程經驗的工程師，這樣便于輔導學生，使學生領會學習的主線，也使教師的教學水平在理論與實際結合的過程中不斷得到提高。

(二)加強學生能力培養(yǎng)

學生的綜合能力是通過不同階段、不同項目來培養(yǎng)的，其培養(yǎng)方法及考核方式要相輔相成。學生通過各個三級項目的訓練掌握科學的主動學習方法，包括分組討論、辯論、演示、提問及學習后反饋等，從而掌握最基本的專業(yè)知識及技能;對二級項目采取經驗型學習，基于實例進行分析、設計、仿真、模擬;對于一級項目如畢業(yè)設計，集主動學習與經驗型學習為一體，運用所學知識解決實際問題，使其得以深化，充分體現(xiàn)知識的價值。

合理公平的考核方式能夠準確地衡量學生的能力，根據(jù)項目的不同采取靈活有效的能力評價體系，包括學生平時成績、評分、學生間互評、自評、筆試、口試、答辯等。對合作項目，重點考察每個學生的實際貢獻情況、完成質量、對整個項目的理解，從口頭講解、實際演示到書面表達各方面，綜合給出相應評價。

(二)利用國際合作平臺，提高CDIO項目質量

高質量的CDIO項目及完善的硬件設施為技術本科教育的實施提供了可靠的保障?；跈C械設計制造及其自動化專業(yè)國際合作辦學的契機，我們應該積極吸取英國提賽德大學生先進的辦學經驗，加強兩校師生之間的交流，充分利用好這一國際合作平臺，不斷提升機自專業(yè)的辦學質量。

四、結語

在研究CDIO國際工程教育理念的基礎之上，結合本專業(yè)實際進行技術本科的國際合作辦學，對機自專業(yè)的培養(yǎng)目標、課程體系建設以及具體實施的改革措施等進行了全方位的探索，并逐漸完善了工程教育的培養(yǎng)模式，深化了CDIO工程教學改革。

［1］汕頭大學．CDIO簡介［EB/OL］．http://www．eng．stu．edu．cn/chinese/eipIntro．aspx．

［2］孔祥東，姜萬錄，姚靜，等．機電液控一體化人才培養(yǎng)模式的研究［J］．教學研究，2011，(1)．

［3］顧佩華，沈民奮，李升平，等．從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索［J］．高等工程教育研究，2008，(1)．

Study on the Training Pattern of the Technological Undergraduate Based on the Concept of CDIO Education

WANG Li-jun，WANG Xin-xin
(School of Mechanical Engineering，North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Zhengzhou 450011，China)

In this paper，study on the training pattern of the technological undergraduate about the Mechanical Designing and Manufacturing Automation specialty is introduced，which is based on the concept of CDIO and international partnership．Under the new condition，the cultivation goal and the course system construction and the reform of teaching scientific research are emphasize introduced，which provide reliable foundation of the technological undergraduate training pattern．

CDIO;Technological undergraduate;The Mechanical Designing and Manufacturing Automation specialty;Training pattern．

G642

A

1008—4444(2012)01—0166—03

2011－11－01

2010年河南省級機械類專業(yè)基礎課程教學團隊;華北水利水電學院2011年教育教學研究與改革項目;華北水利水電學院2011年質量工程建設項目

王麗君(1971—)，女，河北清苑人，華北水利水電學院機械學院教授，博士。

(責任編輯:宋孝忠)