校企合作CDIO工程教育理念育人機制的共建探討

施云貴，趙 磊

(黃山學(xué)院 機電工程學(xué)院，安徽 黃山245041)

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 （2010-2020年）》實施的高等教育重大計劃。它具有3 個特點：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程，二是學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才，三是強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。其本科培養(yǎng)模式為3+1 模式，即學(xué)生在校學(xué)習(xí)3年，在企業(yè)累計學(xué)習(xí)1年，“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計，旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、職業(yè)道德優(yōu)良、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的應(yīng)用型卓越工程師后備人才[1]?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”3+1 創(chuàng)新培養(yǎng)模式是和近年來國際高等工科教育的發(fā)展理論接軌、獨具中國特色的“CDIO”（國際高等工科教育新模式）。為保證按照“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”培養(yǎng)的學(xué)生真正達到學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)，參加試點的應(yīng)用型本科院校各專業(yè)應(yīng)在企業(yè)深度參與下制定出切實可行的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施方案，并將CDIO“做中學(xué)”工程教育理念應(yīng)用于各教學(xué)環(huán)節(jié)的改革中，尤其，校企合作共同建立和完善CDIO 工程教育理念育人機制，是學(xué)生按照企業(yè)培養(yǎng)方案和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在企業(yè)累計學(xué)習(xí)1年，“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計、實現(xiàn)學(xué)生身份轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)應(yīng)用型后備人才的必要保障[2-4]。我院與北京中科泛華測控技術(shù)有限公司建立了長期合作伙伴關(guān)系，簽訂了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議書，校企合作共建了從校內(nèi)實踐教學(xué)到校外實習(xí)實訓(xùn)基地的一條龍合作育人機制[5]。本文著重探討校企合作CDIO遠程網(wǎng)絡(luò)化校內(nèi)實踐教學(xué)平臺及育人機制的共建。

1 現(xiàn)行實踐教學(xué)方式在育人機制上存在不足

傳統(tǒng)的教學(xué)體系以理論學(xué)習(xí)為導(dǎo)向，其實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是為理論教學(xué)服務(wù)的，它以實驗臺為實驗課程的實施平臺，實驗課程設(shè)置缺乏系統(tǒng)性、一致性。隨著教育教學(xué)工作的發(fā)展，現(xiàn)行實驗教學(xué)方式在教師和學(xué)生能力培養(yǎng)及教學(xué)管理上存在的不足也突顯出來。一是學(xué)生們面對一個復(fù)雜的試驗臺，根本就不可能理解實驗的完整結(jié)構(gòu)和原理，實驗變成了連線和復(fù)制程序，達不到增強學(xué)生理論學(xué)習(xí)能力的實驗?zāi)康?。二是實驗項目主要是由試驗臺生產(chǎn)廠家規(guī)定，實驗項目基本沒有變化。學(xué)生在實驗過程中始終處于被動狀態(tài)，發(fā)揮不了主觀能動性。三是當(dāng)前的實驗教學(xué)模式中，教師的主觀能動性和創(chuàng)造力受到了嚴(yán)重的束縛，教師不能根據(jù)自己的理論教學(xué)需要自己設(shè)計實驗教學(xué)項目，無法在實踐教學(xué)中驗證教學(xué)過程中遇到的問題和突發(fā)的靈感。四是目前的實驗裝置大多是專用型的，學(xué)校需要為每種實驗裝置設(shè)置專用的實驗室、配備專門的實驗教師、購買專用的實驗配件[6]。五是實驗以某一課程為主體，沒有形成工程模塊化，不能組成課程及學(xué)科交叉實驗，也難以實現(xiàn)綜合性實驗、設(shè)計性和自選性實驗。六是實驗時間相對集中，實驗室開放難以真正實現(xiàn)。七是學(xué)生提交實驗結(jié)果及實驗報告大多采用紙質(zhì)，實驗數(shù)據(jù)和分析的真實性難以考證，成績評定缺乏客觀性。八是各種教學(xué)資源不能共享。

2 基于系統(tǒng)工程技術(shù)的校企合作遠程網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器柔性實驗共享平臺的共建

國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明CDIO“做中學(xué)”的理念和方法是先進可行的，適合應(yīng)用型本科院校教育教學(xué)過程各個環(huán)節(jié)的改革。改革目標(biāo)是通過注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實施能力，以及較強的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進的工程教育理念，構(gòu)建以“項目驅(qū)動、能力培養(yǎng)”為核心的模塊化綜合課程體系，增加實踐教學(xué)比重，改革實踐教學(xué)內(nèi)容，改善實踐教學(xué)條件，創(chuàng)新實踐教學(xué)模式，增加綜合性、設(shè)計性實驗，倡導(dǎo)自選性、協(xié)作性實驗[7-10]。為此我院“卓越工程師培養(yǎng)計劃” 試點專業(yè)與北京中科泛華測控技術(shù)有限公司共同協(xié)商制定了面向本科生CDIO 實驗室提升計劃，由試點專業(yè)提出在總體設(shè)計思想，企業(yè)改變原實驗設(shè)備硬件平臺面向某一課程的單一化結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了具有平臺化、模塊化、信息化3 大要點的面向系統(tǒng)工程技術(shù)的“遠程網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器柔性實驗共享平臺”。

3 以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的校企合作CDIO 實驗教學(xué)育人機制的共建

3.1 CDIO 工程實踐環(huán)境提升

遠程網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器[11]柔性實驗共享平臺主要包 括4 部 分：nextpad 軟 件 平 臺、nextboard 硬 件 平臺、遠程實驗網(wǎng)絡(luò)、nextcloud 信息化管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了“用最形象、互動與創(chuàng)新的方式”進行工程教育。該平臺是我院面向試點專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃“試點班”與企業(yè)共同建設(shè)的，并在企業(yè)深度參與下構(gòu)建了以能力培養(yǎng)為目標(biāo)、項目驅(qū)動為手段的一體化實踐教學(xué)體系。可用于基礎(chǔ)學(xué)科知識、核心工程基礎(chǔ)知識和高級工程基礎(chǔ)知識等以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實踐教學(xué)活動。不僅可為學(xué)生提供多元化的工程實踐場所，而且還為專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方式、實驗考核方式、實驗教學(xué)資源建設(shè)、實驗教學(xué)團隊建設(shè)等方面育人機制的改革提供了必要條件。

3.2 CDIO 實驗教學(xué)內(nèi)容改革

nextboard 教學(xué)硬件平臺是泛華專門為應(yīng)用型本科院校師生打造的用于工程教學(xué)的實驗平臺。平臺基于先進的虛擬儀器技術(shù)，配合泛華及第三方自主開發(fā)的實驗?zāi)K，每個實驗?zāi)K可完成單項實驗項目。該平臺集成在nextwall 創(chuàng)新實驗機柜中，不僅可面向電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制原理、通信原理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及創(chuàng)新擴展等課程實驗，還可以實現(xiàn)課程及學(xué)科相互交叉實驗，為設(shè)立綜合性和設(shè)計性實驗提供了空間，為學(xué)生開展選擇性和協(xié)作性實驗提供了方便。

遠程實驗網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要架設(shè)一臺服務(wù)器，硬件方面服務(wù)器安裝PCI-6221 數(shù)據(jù)采集卡，并連接nextboard 硬件平臺，平臺上安裝實驗?zāi)K；軟件方面服務(wù)器需要安裝LabVIEW 軟件、NI DAQmx 驅(qū)動軟件、nextpad 軟件平臺及相關(guān)課件。

nextpad 是專為應(yīng)用型本科院校師生量身定制的工程教育創(chuàng)新平臺，助力于各類學(xué)科的教學(xué)、實驗與創(chuàng)新。借助NI LabVIEW 的圖形化開發(fā)、界面技術(shù)與硬件的無縫連接，nextpad 作為實驗教學(xué)軟件平臺，通過nextpad 的操作界面，學(xué)生可以自主選擇實驗?zāi)K完成單項實驗或多選模塊完成綜合性或設(shè)計性創(chuàng)新實驗，nextpad 平臺上操作界面在遠程實驗時，可通過攝像頭讓學(xué)生看到具體的硬件運行狀態(tài)和是否被選狀態(tài)。整個實驗平臺既保持了課程實驗的獨立性，又實現(xiàn)了課程和學(xué)科之間的柔性交叉，這對于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力具有非常重要的意義。

3.3 CDIO 實驗教學(xué)方式改革

學(xué)生在實驗室電腦中的nextcloud 信息化管理系統(tǒng)可以通過驗證（密碼、學(xué)號等信息）登錄服務(wù)器客戶端。學(xué)生可在實驗室或遠程選擇想要做的實驗，也可以進行遠程訪問，獲取數(shù)據(jù)采集的結(jié)果，并通過nextpad 上的操作界面進行實驗，課件支持實驗參數(shù)配置、數(shù)據(jù)實時顯示、保存實驗結(jié)果并發(fā)送至客戶端。服務(wù)器端有攝像頭拍攝硬件，學(xué)生可以直觀地遠程看到實驗設(shè)備。還可以去nextwall 那邊進行修改和手動操作，最后把數(shù)據(jù)打包帶回做實驗報告。遠程實驗室同樣配備投影儀，支持教師現(xiàn)場授課。這樣從實驗教學(xué)方式上實現(xiàn)了真正意義上的面向?qū)W生開放式實驗[12]。

3.4 CDIO 實驗考核方式改革

學(xué)生在線地將實驗過程中得到的結(jié)果傳送到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中。而老師可以登錄查看學(xué)生的各步驟實驗結(jié)果與得到提交的實驗報告，并進行在線批復(fù)與評分。這樣的實驗考核方式保證了學(xué)生實驗過程的真實性和實驗考核的客觀性，最終通過各種實驗成績綜合評定可反映出學(xué)生的基本個人能力和人際能力,產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力。

3.5 CDIO 實驗教學(xué)資源建設(shè)

一方面學(xué)生可以登錄泛華nextpad 教學(xué)軟件平臺下載所有模塊的實驗課件、信號處理、電工電子等一些純軟的教學(xué)課件。另一方面nextpad 內(nèi)置nextmarket，提供上百種應(yīng)用程序，其內(nèi)容包括演示、實驗再現(xiàn)、創(chuàng)意教學(xué)。其范圍涵蓋物理學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路、電工電子、信號處理、通信、圖像處理、車輛工程、船舶工程、計算機、自動化、機械等多門學(xué)科。這些綜合性的學(xué)習(xí)經(jīng)驗共享可幫助學(xué)生取得學(xué)科知識以及基本個人能力、人際能力和產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力。此外老師也可以利用服務(wù)器進行整個實驗的規(guī)劃，教師還可以在線備課、發(fā)布課件，并共享服務(wù)器中其他教師發(fā)布的課件等。

3.6 CDIO 實驗教學(xué)團隊建設(shè)

確保校企合作育人能夠持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于雙方互惠互利，共贏發(fā)展，實驗教學(xué)團隊的建設(shè)也是如此。我院以遠程網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器柔性實驗共享平臺建設(shè)為契機，與泛華測控技術(shù)有限公司建立了長期合作伙伴關(guān)系，簽訂了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議書，實施雙向掛職，培養(yǎng)“雙能型”育人隊伍，企業(yè)和學(xué)校共同制定了專業(yè)教師和企業(yè)員工雙向掛職制度，把教師到企業(yè)掛職鍛煉和企業(yè)技術(shù)專家到學(xué)校授課制度化、規(guī)范化、常態(tài)化。具體是聘請泛華企業(yè)3 名技術(shù)專家為我院兼職教師，每學(xué)年主要承擔(dān)“卓越計劃”部分實驗教學(xué)和相關(guān)課程模塊的項目設(shè)計教學(xué)任務(wù)，學(xué)校按標(biāo)準(zhǔn)給予報酬。我院已建立了鼓勵專職教師到企業(yè)掛職和頂崗工作的激勵機制，每學(xué)年安排1 名教師到企業(yè)掛職工作半年，直接參與該企業(yè)實際工程項目或研發(fā)項目，以獲得比較豐富的工程實踐經(jīng)歷，提高工程實踐能力[13,14]。

4 結(jié) 語

通過面向系統(tǒng)工程技術(shù)培養(yǎng)的校企合作CDIO遠程網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器柔性實驗共享平臺的共建，可用于基礎(chǔ)學(xué)科知識、核心工程基礎(chǔ)知識和高級工程基礎(chǔ)知識等以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實踐教學(xué)活動，形成了雙方互惠互利、共贏發(fā)展的校企合作CDIO 實踐教學(xué)育人機制。該平臺的共建不僅提升了學(xué)生工程實踐環(huán)境，提供了綜合學(xué)習(xí)經(jīng)驗，實現(xiàn)了教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)共享[15]，還為實驗教學(xué)方法和考核方法改革、強化實驗教學(xué)團隊建設(shè)奠定了基礎(chǔ)條件；也為實現(xiàn)企業(yè)深度參與的 “卓越工程師培養(yǎng)計劃” 一體化模塊式實驗教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化改革；為進一步開展校外實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)，校企合作建立一條龍育人機制奠定基礎(chǔ)。

[1]教育部.教育部23日啟動實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[EB/OL].2010-06-23.www.gov.cn.

[2]潘艷平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程師培養(yǎng)的本科實踐教學(xué)體系改革[J].實驗室科學(xué)，2011，14(6):213-220.

[3]張燕，溫曉玲.基于“卓越計劃”背景下的產(chǎn)學(xué)研合作新模式[J].大學(xué)教育，2012,1(5):20-21.

[4]李繼懷，王力軍.工程教育的理性回歸與卓越工程師培養(yǎng)[J].黑龍江高教研究，2011,3:140-142.

[5]劉呂高，陳烈.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育導(dǎo)向下的“雙效型”實踐育人機制建設(shè)[J].學(xué)校黨建與思想教育，2012，(24)：59-60.

[6]李善壽.CDIO 工程教學(xué)模式在實踐教學(xué)中的實施方法研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2010,20:164-166.

[7]張建峽，周英，趙致.校企共建地方高校專業(yè)實驗室的探索[J].實驗室研究與探索，2011，(09)：325-327.

[8]韓希昌，張玉艷.校企共建校內(nèi)實踐教學(xué)基地的探索與實踐[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2010，6(2):243-245.

[9]樊冰，吳立群，林海旦，等.基于CDIO 模式的創(chuàng)新實驗平臺[J].實驗室研究與探索,2011，30(6):80-83.

[10]陳慶發(fā)，劉運香，韋才壽，等.基于CDIO 的創(chuàng)新性實驗教學(xué)設(shè)備研制[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012，10(5):64-66.

[11]賴根，肖明清，夏銳，等.國外自動測試系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].探測與控制學(xué)報，2005，27(3):26-30.

[12]吳青鳳，蕭仲敏，龍云.基于CDIO 的實驗室開放模式與管理探討[J].實驗室科學(xué)，2012,15(5):99-101.

[13]張東平，耿玉，劉獻鋒.校企共建實驗室管理模式的實踐與思考[J].中國電力教育，2012，(25)：108-109.

[14]徐輝，等.以校企共建實驗室促進應(yīng)用型人才培養(yǎng)的思考[J].實驗技術(shù)與管理,2010,27(11):212-217.

[15]楊柳.校企共建共享專業(yè)教學(xué)資源庫平臺的設(shè)計與研究[J].科技通報，2012，28(5):207-209.