基于CDIO理念的机械设计制造及其自动化专业培养模式的探索

王丽君，王欣欣

(华北水利水电学院机械学院，河南郑州450011)

基于CDIO理念的机械设计制造及其自动化专业培养模式的探索

王丽君，王欣欣

(华北水利水电学院机械学院，河南郑州450011)

机械设计制造及其自动化专业依托国际合作办学，基于CDIO理念，进行技术本科教育培养模式的探索。重点介绍了新形势下专业的培养目标、课程体系建设及教学科研改革措施，为创新技术本科人才培养模式提供可靠的参考。

CDIO;技术本科;机械设计制造及其自动化专业;培养模式

CDIO是一种新型工程教育模式，以“做中学”、“基于项目教育和学习”作为教育理念，通过精心规划的构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)项目，引导学生对专业课程产生学习兴趣，达到能力培养、提高综合水平的目的，从而使知识、能力、素质紧密结合，理论、实践、创新合为一体［1］。2011年3月，华北水利水电学院与英国提赛德大学在充分协商的基础上，决定在机械设计制造及其自动化专业领域进行合作，共同开展此专业的本科层次合作办学。依托于此，需要进行技术本科国际教育模式的探索，即制定新的培养目标及进行与其相适应的课程体系建设。

一、机械设计制造及其自动化专业培养目标

我校机械设计制造及其自动化专业(简称机自专业)前身为水利施工机械专业，始建于1958年，现为省级名牌特色专业。50余年来，专业建设紧紧围绕社会发展的需要。加入世贸组织后，我国迅速成为世界加工、制造大国，更需要大量的国际化应用型高级工程技术人才。为了适应新形势发展的需要，机自专业的培养目标逐渐由以知识为本的理论本科教育转变为以提高学生的全面素质为本的技术本科教育，从而使学生具有良好的综合素质，即自学能力、解决问题能力、团队合作能力、创新能力和交流沟通能力［2］。

二、机械设计制造及其自动化专业课程体系建设

为了顺利实施机自专业本科层次合作办学，我们采用CDIO工程教育模式，吸收国际先进的工程教育理念，建立了合乎自身实际情况且符合国际工程教育共识的课程体系。在CDIO理念的指导下，项目学习贯穿于整个本科阶段，将其分为三级项目:一级项目是体现专业主要核心课程和能力要求的项目，是整个教学阶段的主线，激发学生探索的兴趣，使其掌握产品从构思、设计、实现到运作的整个基本过程;二级项目是一级项目的支撑，是相关课程的综合，充实这个教学体系的内容，注重培养学生的学习能力和动手创新能力，特别是学生终身自学的能力;三级项目是基础，是指单门课程按照自身要求设立的小规模实践要求，比如课程设计、相应实习等等［3］。

图1所示为机械设计制造及其自动化专业项目式课程体系。本专业分为五个专业方向，即“铲土运输机械”、“起重机”、“机械制造”、“机械电子工程”和“车辆工程”，其课程体系以培养技术本科人才为目标。根据自身实际情况，一级项目共有三项:其一，大二下学期期末的专业导论项目。此时基本完成公共基础课以及专业基础课的学习，通过对某个实例产品的分析，认识其组成及设计理念，使学生在专业课学习之前将所学本专业的主要内容与实际应用联系在一起，从而以一个设计者的角度面对后面的专业课学习。通过该项目可以让学生对本专业研究内容有个大致了解，产生兴趣，继而有动力主动深入学习，并建立整体概念。其二，专业设计项目。在专业分方向之前进行的项目设计，对之前的课程进行综合应用，该项目可以跨学期也可以跨年度，真正做到学以致用。其三，毕业实习及毕业设计。与前两个一级项目相衔接，各个专业方向要求学生综合利用所学知识，完整地构思、设计、实现、运用一个项目，系统地完成设计要求。每个一级项目作为一门单独的课程进行计分，其设定是基于学生解决问题能力的培养，激发他们学习的兴趣，以提高思维及动手能力。

图1 机械设计制造及其自动化专业项目式课程体系图

按照时间先后，二级项目包括项目设计、制造技术、自动化技术、专业方向设计项目及创新设计项目。它体现机械设计制造及其自动化专业的核心内容，分步夯实每部分专业知识，以加强本专业关键课程的学习及综合应用，提高动脑动手能力及综合运用相关课程的能力。其中创新设计项目综合各种竞赛，学生以团队形式参与合适的项目，提出问题、分析实验、探索解决问题的途径，提高了学生的团队合作能力及工程操作能力。同样，每个二级项目也作为一门单独的课程进行计分，为适应多个关键课程的教学进度，一个二级项目可以跨不同学期、不同学年进行，但都应该有阶段性的考查成绩作为最后综合成绩的依据。

三级项目是单门课程，并不孤立于其他项目。要培养技术本科人才，只有牢固地掌握了基本技术才能够灵活运用。例如，学习了机械设计理论、机械制造理论、机械控制理论、PLC原理、单片机原理等相关联的课程，才可以组成机电一体化的系统，进而完成一级、二级项目。

三、机械设计制造及其自动化专业的教学与科研改革

鉴于机自专业的实际，只有进行本专业的教学与科研改革，才能适应新的专业培养目标及课程体系建设。综合国内CDIO教育模式试点高校的经验，并根据自身的专业定位，提出以下具体改革措施。

(一)提高师资水平，建立团队实施CDIO项目

教师队伍的整体水平直接影响到学生培养模式改革的成效。首先，近几年来，院系不断引进高学历、实际工作能力强的人才，同时注重年轻教师业务能力的培养，采取有效措施加强师资队伍建设。其次，进行教学方法改革，要求教师根据所授课程的特点，选用新教材、制定配套教学大纲、编写合适的授课计划，采用基于问题的探究式教学方法，根据内容合理设置问题，激发学生的学习兴趣，整个过程以学生为主体，引导其主动学习，尽量减少让学生被动接受信息的现象。再次，根据CDIO项目的特点，即一级项目时间跨度大，可组建项目团队，成员包括相关专业的校内教师和校外具有实际工程经验的工程师，这样便于辅导学生，使学生领会学习的主线，也使教师的教学水平在理论与实际结合的过程中不断得到提高。

(二)加强学生能力培养

学生的综合能力是通过不同阶段、不同项目来培养的，其培养方法及考核方式要相辅相成。学生通过各个三级项目的训练掌握科学的主动学习方法，包括分组讨论、辩论、演示、提问及学习后反馈等，从而掌握最基本的专业知识及技能;对二级项目采取经验型学习，基于实例进行分析、设计、仿真、模拟;对于一级项目如毕业设计，集主动学习与经验型学习为一体，运用所学知识解决实际问题，使其得以深化，充分体现知识的价值。

合理公平的考核方式能够准确地衡量学生的能力，根据项目的不同采取灵活有效的能力评价体系，包括学生平时成绩、评分、学生间互评、自评、笔试、口试、答辩等。对合作项目，重点考察每个学生的实际贡献情况、完成质量、对整个项目的理解，从口头讲解、实际演示到书面表达各方面，综合给出相应评价。

(二)利用国际合作平台，提高CDIO项目质量

高质量的CDIO项目及完善的硬件设施为技术本科教育的实施提供了可靠的保障。基于机械设计制造及其自动化专业国际合作办学的契机，我们应该积极吸取英国提赛德大学生先进的办学经验，加强两校师生之间的交流，充分利用好这一国际合作平台，不断提升机自专业的办学质量。

四、结语

在研究CDIO国际工程教育理念的基础之上，结合本专业实际进行技术本科的国际合作办学，对机自专业的培养目标、课程体系建设以及具体实施的改革措施等进行了全方位的探索，并逐渐完善了工程教育的培养模式，深化了CDIO工程教学改革。

［1］汕头大学．CDIO简介［EB/OL］．http://www．eng．stu．edu．cn/chinese/eipIntro．aspx．

［2］孔祥东，姜万录，姚静，等．机电液控一体化人才培养模式的研究［J］．教学研究，2011，(1)．

［3］顾佩华，沈民奋，李升平，等．从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索［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年河南省级机械类专业基础课程教学团队;华北水利水电学院2011年教育教学研究与改革项目;华北水利水电学院2011年质量工程建设项目

王丽君(1971—)，女，河北清苑人，华北水利水电学院机械学院教授，博士。

(责任编辑:宋孝忠)