基于CDIO工程教育一體化課程體系的改革探索

戰(zhàn)洪仁，金志浩，龔 斌，王立鵬，寇麗萍，李雅俠，張先珍，王翠華

(沈陽化工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院, 遼寧 沈陽 110142)

CDIO工程教育理念是國際工程教育與人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式。它強調(diào)“做中學(xué)”，是以產(chǎn)品研發(fā)到運行的全生命周期為載體，培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)代團隊環(huán)境下的構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)、運作(Operate)復(fù)雜、高附加值的工程產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的工程能力[1]，包括個人的工程科學(xué)能力和技術(shù)知識能力、終生學(xué)習(xí)能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)協(xié)調(diào)等方面的能力。CDIO關(guān)注的核心是盡可能地提高受教育者當(dāng)前及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)能力和技術(shù)變革的創(chuàng)新能力，強調(diào)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要符合社會需要和技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，更重要的是CDIO還提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)大綱及評估標(biāo)準(zhǔn)，更具系統(tǒng)性 和可操作性[2]。因此，CDIO工程人才培養(yǎng)模式的實踐將會帶來不同于以往工程教育改革的實質(zhì)性成效。

本文通過引進(jìn)、消化和吸收 CDIO 工程教育模式，依據(jù)對利益相關(guān)者的調(diào)研和我校化工特色，基于培養(yǎng)化工工業(yè)流程的能動類職業(yè)工程師能力為導(dǎo)向，構(gòu)建了能動專業(yè)以產(chǎn)品項目設(shè)計為載體的工程教育一體化課程體系。

1 能動專業(yè)工程教育的再認(rèn)識

1.1 我校能源與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

我校能動專業(yè)成立于2001年，在十幾年的發(fā)展建設(shè)歷程中經(jīng)過幾次的教學(xué)改革，在發(fā)揚化工行業(yè)特色的基礎(chǔ)上，秉承“以人為本，以學(xué)生主體，以能力培養(yǎng)為核心”的教學(xué)理念，制定了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強實踐”的人才培養(yǎng)方案，擴展了專業(yè)口徑、增強了專業(yè)的普適性，在一定程度上適應(yīng)于我國當(dāng)時的經(jīng)濟社會發(fā)展，取得了豐碩的成果。但受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，課程體系依然以科學(xué)為導(dǎo)向，為追求知識結(jié)構(gòu)的完整，課程與課程之間相對獨立，學(xué)生無法理解課程間的關(guān)聯(lián)性，另外，為追求知識與時俱進(jìn)，課程內(nèi)容不斷膨脹，課程存在一定的重復(fù)，占用了大量的時間和學(xué)時，使學(xué)生、教師疲于完成臃腫的教學(xué)計劃，沒有思考、實踐、研究、創(chuàng)造的時間和空間，出現(xiàn)"強調(diào)工程科學(xué)、軟化工程實踐"的現(xiàn)象。導(dǎo)致課程結(jié)構(gòu)分離工程能力、課程內(nèi)容偏離工程實踐。為適應(yīng)社會對現(xiàn)代工程技術(shù)人才的要求，改革按學(xué)科安排課程體系的傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式，使高等教育回歸到工程實踐已是勢在必行。

1．2 CDIO工程教育一體化課程體系的特點

CDIO工程教育改革是通過培養(yǎng)學(xué)生成為整裝待發(fā)的工程師去應(yīng)對挑戰(zhàn)，這一工程教育改革模式包括以下三個總體目標(biāo)[3]：(1)掌握深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識；(2)領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)和運行新產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)；(3)了解科研與技術(shù)開發(fā)對于社會的重要性和戰(zhàn)略影響。為此，CDIO開發(fā)了以項目的研發(fā)到運行一整個生命周期為載體的一體化課程計劃，讓學(xué)生在這個載體中以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式方法來學(xué)習(xí)工程的理論知識、實踐經(jīng)驗和各種能力等，使學(xué)生在一體化學(xué)習(xí)中同時取得知識教育和能力培養(yǎng)雙重效果。CDIO大綱提出的能力目標(biāo)與能動專業(yè)現(xiàn)代工程師總體素質(zhì)能力要求具有相當(dāng)高的契合性。

然而在原有的課程體系上構(gòu)建以項目設(shè)計為導(dǎo)向的一體化課程體系，改革涉及的面較大，且由于原有課程體系的臃腫，在教學(xué)中很難增加內(nèi)容或時間去拓展學(xué)生的能力培養(yǎng)。因此筆者從項目設(shè)計條件、課程計劃機構(gòu)及教學(xué)內(nèi)容、順序，研究兩種教育模式融合度，找出以課程群為切入點，構(gòu)建能動類專業(yè)的工程教育一體化的課程計劃，以培養(yǎng)社會需要的能動類專業(yè)的工程技術(shù)人才。

2 CDIO 工程教育人一體化課程體系的設(shè)計

2.1 基于項目設(shè)計的課程組織形式

為實現(xiàn)一體化課程計劃，以化工流程工業(yè)過程項目設(shè)計為紐帶，研究分析課程與課程體系間在邏輯和結(jié)構(gòu)上的相互關(guān)系，提出了圍繞"一個主線、一條結(jié)合點、三個基本能力"課程建設(shè)與改革的思路，以此為切入點進(jìn)行一體化課程體系改革?！爸骶€”即是以化工流程工業(yè)熱工項目設(shè)計為主線；“一個結(jié)合點”即基于項目設(shè)計所需的知識點、次序，及記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造漸進(jìn)的認(rèn)識規(guī)律，在時間和內(nèi)容上重新整合課程內(nèi)容，以課程群的形式支持項目設(shè)計，避免課程內(nèi)容的重復(fù)，節(jié)省學(xué)時，提高學(xué)習(xí)效果；“三個基本能力”分別指依據(jù)應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和團隊能力培養(yǎng)組織課程體系。以化工流程工業(yè)熱工項目設(shè)計為紐帶的課程群的確立，破除了課程間的壁壘，把內(nèi)容聯(lián)系緊密、內(nèi)在邏輯性強、屬同一個培養(yǎng)能力范疇的同一類課程作為-個課程群組進(jìn)行建設(shè)，打破課程內(nèi)容原有的歸屬性，從學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)把握課程內(nèi)容的分配、實施和能力的實現(xiàn)，保證了傳統(tǒng)教育模式課程體系有機聯(lián)系的優(yōu)勢，又將 CDIO 工程教育模式“做中學(xué)”的教育思想融合在課程體系中。

本次改革共整合了4個課程群作為4個二級項目的支撐，如表1所示以專業(yè)基礎(chǔ)機械類課程為例，依據(jù)項目設(shè)計的內(nèi)容和次序重新進(jìn)行安排，減少了40學(xué)時，為學(xué)生進(jìn)行項目設(shè)計留出了時間和空間。

2.2 一體化課程體系

基于CDIO一體化課程計劃要求[4]，圍繞我?；ぬ厣哪軇訉I(yè)的流程工業(yè)節(jié)能、環(huán)保，在課程體系安排時設(shè)計了三層次的項目，如圖1所示。1級項目分為工程導(dǎo)論初級和畢業(yè)設(shè)計高級項目[5]，完整地貫穿于整個本科教學(xué)階段，2級項目為以上說明的，以項目設(shè)計為紐帶的由一組相關(guān)核心課程整合而成的課程群；三級項目由專業(yè)特色課程組成，以增強對化工流程工業(yè)節(jié)能、環(huán)保的理解和創(chuàng)新意識。

圖1 能源與動力工程專業(yè)一體化課程圖

2.3 教學(xué)模式

教學(xué)模式采用理論教學(xué)和項目教學(xué)相結(jié)合，理論引入先進(jìn)的探究式、研究式的教學(xué)方法，以提高學(xué)習(xí)的效果。項目設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的實施，根據(jù)項目知識和技能等方面的需求，學(xué)生由 5～6 人組成項目團隊，每一個項目的實施過程中，選出不同的1 名同學(xué)作為項目負(fù)責(zé)人，以保證所有學(xué)生都得到全面的訓(xùn)練。能動學(xué)院全體老師也相應(yīng)分成若干項目指導(dǎo)小組，每組由 3～4 名老師組成，其中包括一位為能動專業(yè)的老師，一位為基礎(chǔ)課的老師，還有一位為實踐環(huán)節(jié)的老師，并選出教師組長 1 名。學(xué)生項目團隊根據(jù)具體項目或課題，在指導(dǎo)老師組的指導(dǎo)下，從市場分析、項目預(yù)算、設(shè)計方案分析開始，先做項目的概念設(shè)計與總體設(shè)計，直至到最后制造、裝配與調(diào)試，體驗項目開發(fā)的整個實踐過程。在整個項目的實踐過程中，要求學(xué)生在遇到問題時及時查找相關(guān)資料，并進(jìn)行討論，用文字準(zhǔn)確地表達(dá)他們的思想。這樣既給學(xué)生最大的創(chuàng)意空間，又引導(dǎo)他們養(yǎng)成探索、查找資料的習(xí)慣，訓(xùn)練他們討交流、口頭與書面表達(dá)能力和對同學(xué)間的關(guān)愛，同時培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維和團隊合作的能力。在后續(xù)課程與項目的學(xué)習(xí)及實踐中，要求學(xué)生不斷完善項目的構(gòu)思與設(shè)計，為未來專業(yè)化的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、操作打好堅實的基礎(chǔ)。

通過CDIO項目的“做中學(xué)”設(shè)計各個環(huán)節(jié)的實踐，學(xué)生所

有需要學(xué)習(xí)和掌握的專業(yè)知識都圍繞項目設(shè)計這個核心展開，學(xué)生能更好地把握一門課程與其他課程以及整個課程群的關(guān)系，從而實現(xiàn)理論知識之間的一體化、知識和能力的一體化、專業(yè)技能與人文素養(yǎng)培養(yǎng)的一體化，到達(dá)培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)立體人才的目的，使培養(yǎng)出來的學(xué)生成為整裝待發(fā)的工程師，以適應(yīng)社會發(fā)展的需求。

3 總結(jié)與展望

沈陽化工大學(xué)能源與動力工程專業(yè)根據(jù)地方能動類應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)需要，初步構(gòu)建了項目設(shè)計為載體，課程群為依托的能動類工程教育一體化課程體系，在實施的一年中取得了良好的效果，學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新思維能力、團隊合作能力都有明顯的提升。不但豐富了CDIO工程教育課程設(shè)置理論的內(nèi)容，為今后其他工程教育專業(yè)的課程體系和課程設(shè)置的不斷完善提供了理論借鑒，同時具有很強的針對性。為CDIO的推進(jìn)提供了參考。

[1] Crawley E F,Malmqvist J, Ostlund S,et al.Rethinking engineering education: the CDIO approach[M].New York:Springer,2007.

[2] 查建中,徐文勝,顧學(xué)雍,等. 從能力大綱到集成化課程體系設(shè)計的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2013(2)：10-23.

[3] 顧佩華,包能勝,康全禮,等. CDIO 在中國(上)[J].高等工程教育研究,2012(3):24-40.

[4] 江 帆,張春良,王一軍,等.機械專業(yè) CDIO 培養(yǎng)模式探索[J].裝備制造技術(shù)，2010(6)：192-194.

[5] 查建中,徐文勝,顧學(xué)雍，等.從能力大綱到集成化課程體系設(shè)計的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究，2013(2)：10-23.

(本文文獻(xiàn)格式：戰(zhàn)洪仁，金志浩，龔斌，等.基于CDIO工程教育一體化課程體系的改革探索[J].山東化工，2018，47(02)：115-116，118.)