基于CDIO模式的金屬材料本科人才培養(yǎng)方案研究*

吳魯淑，何杰軍

(1 貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴州　貴陽　550003；2 貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，貴州　貴陽　550003)

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基于CDIO模式的金屬材料本科人才培養(yǎng)方案研究*

吳魯淑1，何杰軍2

(1 貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴州貴陽550003；2 貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，貴州貴陽550003)

CDIO工程教育模式是國際工程教育的最新成果，對我國工程教育培養(yǎng)模式產(chǎn)生了重大的影響。基于CDIO培養(yǎng)模式，本文在對金屬材料專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對該專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程以及專業(yè)核心課程等進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化，并探討該專業(yè)實踐教學(xué)的課程建設(shè)。改革實踐證明，對新建設(shè)的本科院校，基于CDIO的工程類人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化很有必要，對培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才有較好的促進(jìn)作用。

培養(yǎng)方案；應(yīng)用型人才；CDIO

隨著科學(xué)技術(shù)如機(jī)械工業(yè)、電子技術(shù)、航空技術(shù)等的發(fā)展，材料行業(yè)也得到了極大的促進(jìn)與發(fā)展，同時，對從事材料行業(yè)人員的技能、素質(zhì)等方面的要求也越來越高，使得高等院校傳統(tǒng)的材料類人才培養(yǎng)模式收到了挑戰(zhàn)。我國高校中設(shè)置得有與金屬材料相關(guān)專業(yè)的學(xué)校很多，培養(yǎng)出來的金屬材料類人才在數(shù)量上也具有較大的優(yōu)勢，但是在質(zhì)量上表現(xiàn)出了理論基礎(chǔ)較好而實踐能力較欠缺、個人能力較強(qiáng)而團(tuán)隊協(xié)作能力較弱等缺點。進(jìn)入新世紀(jì)之后，大部分高校都在探索在新的形勢下如何辦好金屬材料類專業(yè)，使培養(yǎng)出來的人才更好地復(fù)合社會需求，同時也使培養(yǎng)出來的人才更具競爭力。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)對應(yīng)用型人才需求的增大，CDIO模式在我國不少工科高校中逐步得到試點和推廣[1]。CDIO是Conceive、Design、Implement、Operate的首字母縮寫，分別代表構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運(yùn)作，它以產(chǎn)品的研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的以及課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗。貴州理工學(xué)院是一所新辦高校，但是堅持高起點、高標(biāo)準(zhǔn)辦學(xué)，在辦學(xué)之初就學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外高?；贑DIO的人才培養(yǎng)模式，建立了一套相應(yīng)的管理機(jī)制。本文將討論基于CDIO的培養(yǎng)模式如何制定好金屬材料類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。

1　基于CDIO的培養(yǎng)目標(biāo)分析

根據(jù)CDIO模式，金屬材料類專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實踐能力，同時具有較好的團(tuán)隊協(xié)作能力。學(xué)生通過CDIO模式的培養(yǎng)，掌握材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)理論和相關(guān)知識，具有開展材料基礎(chǔ)理論研究、材料設(shè)計、材料性能優(yōu)化、新材料開發(fā)和材料生產(chǎn)管理的基本能力。具有高度的職業(yè)責(zé)任感與道德素質(zhì)，具有合作精神[2]。學(xué)生畢業(yè)時，應(yīng)掌握扎實的材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，能夠運(yùn)用材料科學(xué)與工程的專業(yè)知識解決復(fù)雜的工程問題，在社會中具有較強(qiáng)的擇業(yè)競爭力。畢業(yè)五年后，能夠成為行業(yè)中優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才，懂得管理，精于技術(shù)。

2　教學(xué)體系的設(shè)置與優(yōu)化

根據(jù)CDIO基本原理，學(xué)生的能力培養(yǎng)是通過具體的教學(xué)大綱來體現(xiàn)的，通過理論與實踐教學(xué)，針對本科工程教學(xué)建立具體的課程目標(biāo)。這些為實現(xiàn)特定目標(biāo)而設(shè)立的課程構(gòu)成了基于CDIO模式培養(yǎng)的課程群。

為深入了解社會對金屬材料類本科畢業(yè)生的能力需求，在制定人才培養(yǎng)方案之前，本校多次組織相關(guān)的老師赴中鋁貴州分公司、貴州高峰石油機(jī)械有限責(zé)任公司、貴州新藝機(jī)械廠等企業(yè)考察，重點了解企業(yè)對人才知識、素質(zhì)、能力的要求，確定金屬材料方向?qū)W生必須具備的管理知識、核心工程基礎(chǔ)知識、高級工程基礎(chǔ)知識、職業(yè)技能等方面的需求，根據(jù)社會需要設(shè)置了相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)知識、實踐技能等的培養(yǎng)課程。

2.1理論課程體系的建設(shè)

為使學(xué)生具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，掌握核心的專業(yè)技能，同時具有較好的人文科學(xué)修養(yǎng)，在個人能力得到大幅度提升的同時兼具較好的團(tuán)隊寫作能力，經(jīng)過反復(fù)的調(diào)研，不斷地修改和完善，逐漸形成了“注重理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，抓好能力培養(yǎng)，提高綜合素質(zhì)”的基本原則，保證金屬材料類人才的培養(yǎng)既符合教育部人才培養(yǎng)的基本要求，又能充分地考慮學(xué)生興趣和社會實際需要，提高學(xué)生的能力，從而提高其就業(yè)競爭力。

貴州理工學(xué)院金屬材料類專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的設(shè)置，充分考慮了學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)工作的需要和全面發(fā)展的需要，在理論課程體系中主要包括了以下三個方面的內(nèi)容：①外語、人文社會科學(xué)及社會實踐；②數(shù)學(xué)、計算機(jī)、自然科學(xué)基礎(chǔ)；③專業(yè)理論課。

2.1.1外語、人文社會科學(xué)的培養(yǎng)

當(dāng)今的中國，大學(xué)教育已經(jīng)大眾化，大學(xué)不僅僅是為培養(yǎng)學(xué)生從事專業(yè)技術(shù)方面的能力，更是需要培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展的能力。在理工科教育中，不能光注重專業(yè)知識的教育，也要學(xué)生必要的外語能力和人文科學(xué)素養(yǎng)，這對提高學(xué)生的人文素質(zhì)非常重要，也是保證學(xué)生社會發(fā)展能力的重要基礎(chǔ)[3]。在理工科專業(yè)教育中，要設(shè)置一定體系的人文社會科學(xué)課程，它有四個方面的教育功能：(1)讓學(xué)生掌握一定的文學(xué)、歷史、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)、管理等方面的知識，在人文素養(yǎng)方面有所提高，畢業(yè)后，利于學(xué)生的全面發(fā)展。如果理工科學(xué)生在接受高等教育時僅局限于本專業(yè)的知識，則進(jìn)入社會發(fā)展之后難免造成知識面欠缺、視野受限等問題，影響學(xué)生的全面發(fā)展。(2)通過一系列的必修課和通識選修課，加強(qiáng)學(xué)生的文化素質(zhì)教育，同時，培養(yǎng)學(xué)生的政治素質(zhì)，貫徹德育要求，培養(yǎng)對國家、對社會有用的人才。(3)高等教育通過人文社會科學(xué)教育與專業(yè)教育相結(jié)合，促進(jìn)方法論教育，對加強(qiáng)畢業(yè)生科學(xué)研究、服務(wù)社會起到重要作用。(4)培養(yǎng)學(xué)生的國際視野，提高學(xué)生的外語交流能力。當(dāng)今社會發(fā)展迅速，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)全球一體化大背景下，全球交流越加頻繁，因此，學(xué)生掌握必要的外語，對于促進(jìn)自身發(fā)展促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的作用。為此，在金屬材料類人才培養(yǎng)方案中，我們設(shè)立了英語、政治、哲學(xué)、管理類相關(guān)的課程，優(yōu)化相關(guān)的知識點。特別是在英語教學(xué)中，縮短理論教學(xué)課時，單獨設(shè)立口語課，增加學(xué)生開口說英語的機(jī)會。

2.1.2基本的自然科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)

作為工科人才，必須具備基本的自然科學(xué)素養(yǎng)。為培養(yǎng)金屬材料類本科人才的自然科學(xué)素養(yǎng)，在培養(yǎng)方案的課程體系中設(shè)立了包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、基礎(chǔ)化學(xué)、計算機(jī)等自然科學(xué)教育的課程[4]。如前所述，我國當(dāng)今的高等教育已是大眾化教育，是提高學(xué)生全面素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，而數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，對培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力具有重要作用，是支撐和推動現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要工具。在培養(yǎng)方案的制定過程中，我們充分考慮了這些因素，在課程體系中設(shè)置了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等課程，保障后續(xù)專業(yè)課程所需要的數(shù)學(xué)知識能夠涵蓋。同時，根據(jù)金屬材料工程專業(yè)的特點，在專業(yè)課教學(xué)以及以后的工作中需要用到大量的物理、化學(xué)知識，開設(shè)必要的物理、化學(xué)課程，在制訂相關(guān)的教學(xué)大綱時充分考慮金屬材料專業(yè)的特點，篩選合適的知識點，有重點有針對性地講解與材料相關(guān)的知識點，例如物理類知識教育，對金屬材料類專業(yè)學(xué)生來說，熱學(xué)部分的知識即作為教學(xué)的重點，保證學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)時能夠熟悉相關(guān)的基礎(chǔ)，利于學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識。在培養(yǎng)方案中，設(shè)置了物理化學(xué)和工程化學(xué)兩門課程，打撈化學(xué)知識基礎(chǔ)，可為后續(xù)的相圖、材料熱力學(xué)等相關(guān)知識點打好基礎(chǔ)。計算機(jī)是當(dāng)今社會最重要的工具之一，學(xué)生掌握必要的計算機(jī)知識非常重要，是提高學(xué)生綜合素質(zhì)重要的手段。因此，在培養(yǎng)方案中我們設(shè)置了計算機(jī)文化基礎(chǔ)、計算機(jī)程序語言設(shè)計、計算機(jī)輔助繪圖、計算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用等課程，訓(xùn)練學(xué)生基本的計算機(jī)操作能力，使學(xué)生能夠用計算機(jī)處理基本的文字、圖形繪制等事務(wù)，同時掌握必要的計算機(jī)在材料工程中應(yīng)用的基本知識，能夠用計算機(jī)解決專業(yè)上的一些問題。

2.1.3專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)

金屬材料類專業(yè)的專業(yè)教學(xué)主要圍繞材料科學(xué)與工程主干學(xué)科安排教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)專業(yè)知識特點，在制訂培養(yǎng)方案時把專業(yè)課程分為專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)發(fā)展課程兩大部分。其中專業(yè)基礎(chǔ)課程包括了該專業(yè)方向的主要核心課程，發(fā)展課程主要是該專業(yè)方向的方向發(fā)展課程，根據(jù)不同的發(fā)展方向課程有所偏重，例如，材料科學(xué)方向偏重于解決材料的微觀組織與性能的問題，而材料加工方向則偏重于材料的成形問題。

(1)材料學(xué)基礎(chǔ)類課程的設(shè)置

根據(jù)金屬材料類專業(yè)的專業(yè)特點，同時結(jié)合新建本科院校的實際，我們把金屬材料類專業(yè)的基礎(chǔ)課程設(shè)置分為兩部分，它們分別是“材料科學(xué)基礎(chǔ)”和“材料加工工藝基礎(chǔ)”。

當(dāng)今世界科技發(fā)展迅速，原來作為不同學(xué)科的金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料、高分子材料等已經(jīng)深度融合，界限已變得越來越模糊。為培養(yǎng)寬口徑的人才，盡管是培養(yǎng)金屬材料類人才，在課程教學(xué)時也應(yīng)該圍繞不同材料的共性來組織教學(xué)[5]，這對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)有重要作用。在本培養(yǎng)方案中，材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容主要包括：①材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括材料鍵合方式、原子排列方式、沒有缺陷的晶體結(jié)構(gòu)、有缺陷的晶體缺陷、材料中原子分子的運(yùn)動、材料凝固過程原子的行為、材料的變形和回復(fù)再結(jié)晶過程原子的運(yùn)動及其行為等。②材料組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，包括相圖的基本概念、不同二元合金系的特征及相變規(guī)律、三元相圖的構(gòu)成及其應(yīng)用、材料的熱處理組織變化規(guī)律等，著重強(qiáng)化鐵-碳合金相圖的教育。③材料的物理及化學(xué)性能，主要了解基本的材料電、磁、熱、光等性能及其影響因素，材料的耐腐蝕性能等。

同樣，在材料加工過程中也有很多共性的問題。解決了這些共性問題，材料加工過程中碰到的問題就會迎刃而解。因此，我們在培養(yǎng)方案中設(shè)置了加工基礎(chǔ)性課程，主要包含《材料塑形成形原理》、《材料加工工藝基礎(chǔ)》等課程這些課程主要解決材料成形過程中基本的物理基礎(chǔ)、材料表面加工中的共同基礎(chǔ)性問題、材料改性處理中的共同物理基礎(chǔ)問題。

(2)材料科學(xué)與工程(金屬材料方向)核心課程建設(shè)

在專業(yè)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，專業(yè)核心課程的設(shè)置和開設(shè)是保證專業(yè)人才培養(yǎng)的必要途徑，因此，無論是在人才方案的制訂還是在專業(yè)評估等環(huán)節(jié)中，考量專業(yè)核心課程的設(shè)置與教學(xué)情況都是非常重要的。貴州理工學(xué)院是應(yīng)貴州工業(yè)發(fā)展需求而建立的高等學(xué)校，在金屬材料的開發(fā)與應(yīng)用方面，貴州有大量的企業(yè)，特別是航空航天企業(yè)。因此，在制訂培養(yǎng)方案時，我們充分考慮了地方產(chǎn)業(yè)特色及優(yōu)勢，突出以航空輕金屬材料為特色的專業(yè)教學(xué)體系，強(qiáng)化學(xué)生的實踐動手能力，除開設(shè)模具制造工藝學(xué)、熱處理原理及工藝、焊接工藝學(xué)、材料現(xiàn)代分析技術(shù)、材料專業(yè)英語、金屬工藝學(xué)等課程外，還開設(shè)了航空輕金屬材料、輕金屬成形工藝、航空用復(fù)合材料等課程。

2.2實踐教學(xué)體系的建設(shè)

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是我國新世紀(jì)高等教育重要的發(fā)展方向。作為新建本科院校，貴州理工學(xué)院定位為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。而在應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系中，實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是提高學(xué)生實際動手能力、提高學(xué)生綜合能力、增強(qiáng)學(xué)生工程實踐能力的重要環(huán)節(jié)，同時也是提高學(xué)生進(jìn)入社會后適應(yīng)崗位的能力，提高綜合競爭力的重要途徑。為切實推進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，我們積極與省內(nèi)外企業(yè)合作，努力推進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，與航空制造企業(yè)、鋼鐵材料企業(yè)、有色金屬材料企業(yè)等相關(guān)的單位建立了科學(xué)研究、學(xué)生實訓(xùn)合作關(guān)系，建立了學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)、頂崗實習(xí)以及就業(yè)為一體的實踐體系，在培養(yǎng)方案中安排了45周的集中實習(xí)實訓(xùn)，所占學(xué)分為總學(xué)分的36%。

3　結(jié)　論

高等教育的改革是新世紀(jì)我國教育面臨的主要問題之一，高等教學(xué)改革的首要工作即是人才培養(yǎng)方案的改革?？茖W(xué)、合理的人才培養(yǎng)方案既為專業(yè)教學(xué)的組織和管理提供依據(jù)和保證，也為專業(yè)的建設(shè)發(fā)展指明了方向。對于金屬材料類應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，如何真正落實新時期國家高等教育的戰(zhàn)略意圖，實線高等教育的轉(zhuǎn)型發(fā)展，還需要不斷的探索。只有不斷地順應(yīng)社會需求，制定合理的人才培養(yǎng)方案，才能為社會培養(yǎng)更好的專業(yè)性人才，也為畢業(yè)生的全面發(fā)展打好基礎(chǔ)。

[1]鄒芹,劉利剛,李艷國,等.基于CDIO教學(xué)理念的金工教學(xué)方法改革與實踐[J].教學(xué)研究，2014，37(2):93-95.

[2]肖兵，陳哲.材料成型專業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案探索[J].裝備制造技術(shù)，2009(11):155-157.

[3]徐峰，馮小明.材料成型及控制工程專業(yè)實用性人才培養(yǎng)方案探索[J].紡織教育，2008(5):23-25.

[4]董兵海，王世敏.材料類專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系改革的探索與實踐[J].湖北大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報，2008(4):62-64.

[5]江嘉運(yùn),肖力光.建設(shè)材料學(xué)科新型課程體系的探索與實踐[J].高等建筑教育，2005(6):48-51.

Research on the Training Plan for Students Major in Metal Materials Based on CDIO*

WULu-shu1,HEJie-jun2

(1 College of Mechanical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003; 2 School of Materials and Metallurgical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003, China)

CDIO mode for engineering education is a new achievement in the world, and it plays an important role in engineering education for China. Based on the CDIO mode, the basic course, special basis course and specialized course were constructed and optimized for metallic materials engineering. It showed that it was necessary to optimize the course system for engineering education, especially for new colleges. It played an important role in education for practical talent.

training plan; practical talent; CDIO

貴州理工學(xué)院教學(xué)內(nèi)容及課程體系改革項目(項目編號：2014JXGG01)。

何杰軍(1982-)，男，博士，主要從事金屬材料的塑性變形工藝及理論研究。

G423.1

A

1001-9677(2016)07-0200-03