基于“CDIO+”理念的輪機(jī)工程專業(yè)創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式

胡海峰，張少君，徐海東，劉剛，王明雨，趙恩蕊

(山東交通學(xué)院 航運(yùn)學(xué)院，山東 威海 264200 )

一、引言

教育部2017年發(fā)布的《中國工程教育質(zhì)量報告》指出，中國普通高校工科專業(yè)招生數(shù)、在校生數(shù)、畢業(yè)生數(shù)，穩(wěn)居世界首位[1]。當(dāng)前，世界各個主要工業(yè)國家都在加速進(jìn)行工業(yè)革命和科技創(chuàng)新，以新模式、新結(jié)構(gòu)、新理念、新時代為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，先后出現(xiàn)德國第四次工業(yè)革命( Industry4.0)、日本制造業(yè)白皮書等。“十三五”期間，我國提出了中國制造2025，工業(yè)革命及技術(shù)創(chuàng)新都迫切需要我國培養(yǎng)造就一批具備先進(jìn)的創(chuàng)新型工程能力的高級工程技術(shù)人才[2]。為貫徹落實(shí)黨中央和各級政府及主管部門提出的關(guān)于深化教育改革、走出具有中國特色的創(chuàng)新型工程教育道路等戰(zhàn)略部署，高等教育應(yīng)主動創(chuàng)新改革教育觀念，借鑒國內(nèi)外工程教育改革經(jīng)驗(yàn)和成果，深化高校與企業(yè)、社會協(xié)同育人機(jī)制，探索符合我國國情、適合地方本科高校更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)的工程教育模式，在新時代努力培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高水平工程技術(shù)人才[3-5]。CDIO(Conceive，Design，Implement，Operate)作為國際上最新的一種工程教育模式,已被許多國家的工程教育所采用,對提升工程人才培養(yǎng)質(zhì)量起到了積極作用。自2005年汕頭大學(xué)率先實(shí)施CDIO工程教育改革以來,在教育部高教司理工處的指導(dǎo)和支持下,全國幾十所試點(diǎn)高校和許多非試點(diǎn)院校實(shí)施CDIO改革,取得了很好的效果。

2018年山東省發(fā)布新舊動能轉(zhuǎn)換“十強(qiáng)產(chǎn)業(yè)”重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，智慧海洋產(chǎn)業(yè)被列為其中一項(xiàng)。山東交通學(xué)院根據(jù)自身辦學(xué)特色，輪機(jī)工程專業(yè)主動聚焦服務(wù)山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程，精準(zhǔn)對接“十強(qiáng)”現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)需求，積極借鑒CDIO工程教育理念和模式進(jìn)行教學(xué)改革。本文在對 CDIO模式進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國特色明確了CDIO+工程教育理念內(nèi)涵和創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了基于“CDIO+”理念的“1—3—5”鏈?zhǔn)竭f進(jìn)工程人才培養(yǎng)模式，制定“2+2+2”工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，構(gòu)建“工程認(rèn)知—工程實(shí)踐—工程創(chuàng)新”多層次工程教育課程體系，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，以內(nèi)驅(qū)外聯(lián)強(qiáng)化專業(yè)教師隊伍的工程能力，最后構(gòu)建全過程教育質(zhì)量評價體系和保障機(jī)制，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、CDIO+工程教育理念內(nèi)涵

CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)， 它是“做中學(xué)”(learning by doing)原則和“基于項(xiàng)目的教育”(project based education)的集中體現(xiàn)，是基于工業(yè)項(xiàng)目(工業(yè)設(shè)備、工程系統(tǒng))從設(shè)計制造到運(yùn)行報廢全生命過程，在學(xué)習(xí)工程過程中學(xué)生具有主動性、實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生具有良好的工程技術(shù)基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)的自學(xué)能力，具有團(tuán)隊協(xié)作意識及工業(yè)產(chǎn)品系統(tǒng)的構(gòu)建能力[6]。

結(jié)合高校工程人才培養(yǎng)的實(shí)際，將 CDIO工程教育的理念融入輪機(jī)工程專業(yè)教育的具體實(shí)踐中，借鑒國際工程教育的理論指導(dǎo)思想和依據(jù)，結(jié)合地方本科高校及專業(yè)特色，不斷改革創(chuàng)新，同時不斷吸收我國高等工程教育新思想、新理念、新方法，以發(fā)散性思維，在探索前進(jìn)過程中為CDIO理念和模式注入新的活力，逐步形成“CDIO+”工程人オ培養(yǎng)重要理念：大工程背景、一體化教學(xué)、系統(tǒng)化培養(yǎng)，為地方高校培養(yǎng)具有知識運(yùn)用能力、工程實(shí)踐能力以及創(chuàng)新精神和職業(yè)道德操守的工程人才提供理論支持[7-9]。

三、構(gòu)建“CDIO+”理念的“1—3—5”創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式

在工程教育認(rèn)證、新工科建設(shè)、海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略等背景下，以創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以“工程認(rèn)知—工程實(shí)踐—工程創(chuàng)新” 能力培養(yǎng)為抓手，以“新理念、新體系、新模式、新結(jié)構(gòu)、新質(zhì)量”5個培養(yǎng)要素為支撐，構(gòu)建“1—3—5”階梯遞進(jìn)培養(yǎng)新模式，如圖1所示。同時，協(xié)同學(xué)院、學(xué)校、社會優(yōu)質(zhì)資源，建立具有學(xué)科特色的校內(nèi)雙創(chuàng)基地與校外工程實(shí)踐教育基地，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)、科學(xué)研究與工程實(shí)踐“三融合”。探索以工程能力和行業(yè)需求為導(dǎo)向的課程體系，教學(xué)方法從“以教師講授為核心”向“以學(xué)生學(xué)為中心”項(xiàng)目任務(wù)雙驅(qū)動教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，專業(yè)師資隊伍從科研理論型轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ棠芰π?，學(xué)生評價以“成績”考核向“工程師職業(yè)能力和畢業(yè)生素質(zhì)”考核轉(zhuǎn)變，重構(gòu)工程教學(xué)體系。

圖1 “1—3—5”創(chuàng)新型工程培養(yǎng)模式

1.“2+2+2”工程人才培養(yǎng)方案

在“CDIO+”理念指導(dǎo)下進(jìn)行頂層設(shè)計，指導(dǎo)輪機(jī)工程專業(yè)制訂“2+2+2”工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。“2+2+2”指公共通識和學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺、理論和實(shí)踐教學(xué)體系、2個方向?qū)I(yè)模塊課程。目前我國輪機(jī)工程專業(yè)主要設(shè)置為海上方向和陸上方向供學(xué)生選擇，并可根據(jù)社會需求、學(xué)科發(fā)展和學(xué)生興趣靈活設(shè)置，2個課程平臺為學(xué)生構(gòu)思(C)工程項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)，專業(yè)方向模塊課程可使學(xué)生掌握工程項(xiàng)目的設(shè)計(D)、實(shí)施(I)和運(yùn)行(O)，培養(yǎng)過程全程貫穿各種課內(nèi)外、校內(nèi)外“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新”，并建立有人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)矩陣。方案擬定中應(yīng)遵循下列幾點(diǎn)：

(1)學(xué)生素養(yǎng)和工程能力并重，防止二者割裂，且素養(yǎng)教育貫穿于全過程；

(2)完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系；

(3)根據(jù)未來專業(yè)發(fā)展、目前專業(yè)定位、社會需求、未來從業(yè)者的社會職責(zé)及角色，確定本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)；

(4)借鑒國際教育理念及成果，結(jié)合當(dāng)下實(shí)際情況，構(gòu)建新的工程課程體系；

(5)結(jié)合專業(yè)特色，注重學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

2.“認(rèn)知—實(shí)踐—創(chuàng)新”課程體系

傳統(tǒng)的航海工程教育課程體系主要依據(jù)是國際海事組織(IMO)STCW公約及我國海事局提供的船員適任培訓(xùn)大綱，該體系以培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的適任能力為目標(biāo)。隨著新工科建設(shè)、海上強(qiáng)國戰(zhàn)略、山東省新舊動能轉(zhuǎn)換等重大戰(zhàn)略的實(shí)施發(fā)展，傳統(tǒng)航海類工程教育迫切需要更新現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系，改革創(chuàng)新培養(yǎng)模式[10]，對標(biāo)高端裝備制造和現(xiàn)代海洋新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，探索開發(fā)跨學(xué)科、專業(yè)及創(chuàng)新型的綜合性航海類工程專業(yè)教育課程體系。

課程體系是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)和核心，在課程體系設(shè)置方面，本著以CDIO理念為指導(dǎo)，遵循 OBE“頂層設(shè)計、反向思維”、多維度設(shè)置的基本思路，對本專業(yè)類課程建設(shè)進(jìn)行了改革嘗試。重點(diǎn)對教學(xué)大綱進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，對相關(guān)課程進(jìn)行改革，突出滿足“工程應(yīng)用性理論”體系前提下，注重“面向工程對象”，倡導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容要與企業(yè)實(shí)際需求相結(jié)合，注重對學(xué)生進(jìn)行工程應(yīng)用性、技術(shù)性知識體系教學(xué)，同時配套設(shè)計基于CDIO+以工程項(xiàng)目為主線的“工程教育、創(chuàng)新實(shí)踐、產(chǎn)教融合”的實(shí)踐體系，以達(dá)成“工程認(rèn)知—工程實(shí)踐—工程創(chuàng)新”能力的有效提升。課程知識結(jié)構(gòu)體系如圖2所示。

圖2 “認(rèn)知—實(shí)踐—創(chuàng)新”課程體系

3.“以學(xué)生為中心”項(xiàng)目任務(wù)混合教學(xué)模式

典型的教學(xué)模式就是傳授式，其結(jié)構(gòu)是 “講—聽—讀—記—練”，其特點(diǎn)以教師為核心，教師在教學(xué)過程中將系統(tǒng)知識分解成各個知識點(diǎn)進(jìn)行“填鴨式”灌輸，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只需記錄、背誦、理解，多是被動、機(jī)械地接受，缺少獨(dú)立思考的過程，長此以往，就會造成學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差，團(tuán)隊合作精神缺失，缺乏創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力。因此，在工科專業(yè)教學(xué)中改革教學(xué)模式顯得尤為重要。結(jié)合“CDIO+”理念和人才培養(yǎng)課程體系，靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法和現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，在教學(xué)過程中堅持以學(xué)生為中心“做中學(xué)”的原則，采用項(xiàng)目導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動的工程專業(yè)課程教學(xué)模式，結(jié)合在線課程建設(shè)和混合式教學(xué)方法，以提高學(xué)生能力本位為中心，調(diào)動學(xué)生主觀能動性[11]。

以學(xué)生為中心的項(xiàng)目—任務(wù)驅(qū)動混合教學(xué)模式，以項(xiàng)目和任務(wù)為主線，貫穿于整個教學(xué)過程，它克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)，將課程內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系在一起，系統(tǒng)地將知識和工程問題進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在這種模式下，教師在研究課程內(nèi)容之后，設(shè)計出一套完整的項(xiàng)目任務(wù)。在教學(xué)之初，先給學(xué)生展示項(xiàng)目任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)課程結(jié)構(gòu)和知識點(diǎn)的難易程度將項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解，同時下達(dá)給學(xué)生；學(xué)生對任務(wù)進(jìn)行剖析，明確任務(wù)及任務(wù)對應(yīng)的知識點(diǎn)。在教學(xué)過程中，教師和學(xué)生是互動的，但是始終是以學(xué)生為中心。教師是學(xué)習(xí)的組織者，通過任務(wù)引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生；學(xué)生可以對任務(wù)進(jìn)行分解，但是必須有整體任務(wù)的大局意識，在任務(wù)中應(yīng)該構(gòu)思項(xiàng)目流程。學(xué)生收到主講教師下達(dá)的項(xiàng)目任務(wù)后，采用探索式、小組協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué)習(xí)、SPOC等多種方法，在遇到困難時與教師交流獲得指導(dǎo)啟發(fā)，或者在小組內(nèi)共同交流討論，如圖3所示。

圖3 “以學(xué)生為中心”項(xiàng)目任務(wù)混合教學(xué)模式

4.以“內(nèi)驅(qū)外聯(lián)、雙輪驅(qū)動”為抓手強(qiáng)化師資工程能力

結(jié)合工程專業(yè)的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，以各級各類教改項(xiàng)目、科研項(xiàng)目、人才培養(yǎng)項(xiàng)目、骨干教師培訓(xùn)項(xiàng)目、專業(yè)技能培訓(xùn)項(xiàng)目為平臺，及時更新教師知識結(jié)構(gòu)，采用老中青傳幫帶、科教協(xié)調(diào)、鼓勵青年教師獨(dú)立完成工程項(xiàng)目等措施，實(shí)現(xiàn)教師由科研理論型向工程創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變。采用“走出去、引進(jìn)來”雙輪驅(qū)動的舉措，建立激勵制度讓中青年教師積極到企業(yè)一線鍛煉，有技術(shù)成果的教師為企業(yè)提供技術(shù)支持合作，同時讓企業(yè)參與工程專業(yè)教學(xué)，把一線工程師請進(jìn)課堂，吸收他們加入教學(xué)團(tuán)隊，聯(lián)合對口企業(yè)共同培養(yǎng)教師隊伍[12]?？傊?，在師資隊伍建設(shè)上，通過“內(nèi)驅(qū)外聯(lián)式”培養(yǎng)體系，強(qiáng)化教師隊伍的工程教學(xué)能力和科研創(chuàng)新能力。

5.“點(diǎn)—線—面—體”四位一體全過程質(zhì)量監(jiān)控與保障體系

持續(xù)改進(jìn)(Continuous Quality Improvement,CQI)是OBE和工程認(rèn)證的教育基本理念，它貫穿于教學(xué)的全過程，從課程設(shè)置、教學(xué)實(shí)施到培養(yǎng)方案，在人才培養(yǎng)體系各個方面、各模塊進(jìn)行監(jiān)督反饋，并應(yīng)做到評價精確。山東交通學(xué)院在教學(xué)評價體系中堅持以課程評估為點(diǎn)，專業(yè)評估為線，以學(xué)院本科教學(xué)評估為面，同時學(xué)校對教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測反饋為體，構(gòu)建出“點(diǎn)—線—面—體”四位一體的全過程教育質(zhì)量監(jiān)督與保障機(jī)制。該系統(tǒng)由四個模塊構(gòu)成：頂層設(shè)計、教學(xué)過程、督導(dǎo)評估及外部信息采集反饋。首先學(xué)校開展以教師自評為主的課程評估，繼而開展專業(yè)系和學(xué)院本科教學(xué)評估，通過教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源及信息收集，對教學(xué)質(zhì)量全過程進(jìn)行評價診斷，最后通過質(zhì)量反饋對存在問題進(jìn)行修正改進(jìn)。課程評估采取自愿原則，專業(yè)與學(xué)院評估強(qiáng)制執(zhí)行周期為4年，這樣能實(shí)現(xiàn)“信息采集—自評自糾—問題反饋—修正改進(jìn)”全方位、多維度閉環(huán)式狀態(tài)監(jiān)控[13]。該系統(tǒng)在教育質(zhì)量提升上實(shí)現(xiàn)PDCA循環(huán)，前進(jìn)一次提升一次，能夠有效提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語

在新工科建設(shè)、海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略及山東省新舊動能轉(zhuǎn)換背景下，為了適應(yīng)工程技術(shù)人員創(chuàng)新能力和工程能力的需求,本文從CDIO理念內(nèi)涵出發(fā)，借鑒 CDIO工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，從工程人才培養(yǎng)方案、課程體系、教學(xué)模式、師資工程能力、質(zhì)量監(jiān)控與保障體系等五個方面，系統(tǒng)地提出“1—3—5”階梯遞進(jìn)式創(chuàng)新型工程培養(yǎng)模式，為相關(guān)院校工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和教學(xué)質(zhì)量的提升提供參考。