CDIO人才培养一体化培养计划设计与实现

华克强，韩 雁

（中国民航大学 a.工程技术训练中心；b.教务处，天津 300300）

1 民航电子信息工程专业的定位

1.1 人才培养定位

中国民航大学对电子信息工程专业的人才培养定位为：适应航空航天与民航业高可靠性的特点，依托电子技术、计算机技术、控制技术、通信技术等相关学科基础，突出高等工程教育中系统性、工程性的教育特点。培养适应国内外现代民航发展和通用电子信息行业发展需要的，在电子系统理论与设计、航空电子系统维修工程方面具有较强工作能力的工程师[1-4]。

科研开发从基础研究到产品运行跨度非常大，而制定大学四年知识、能力、态度培养的培养方案必须集中面向特定的一个阶段。以电子信息工程涉及的计算机领域为例，该领域覆盖从半导体基片基础研究到开发器件的应用基础研究，进一步进行电子技术预研和技术开发，软硬件产品预研和产品开发，直到设备系统的运行维修与保障等。民航电子信息工程专业CDIO试点班人才培养着眼于产品、过程和系统从预研到运行这一阶段。

上述人才培养定位为培养方案、培养计划、项目管理等的具体设计和制定提供了依据。

1.2 课程体系定位

根据以上论述，基础和专业基础课要体现“统、宽、实、用”。即要以人为本，保证使学生获得终身学习能力和继续发展的潜力，同时满足民航用人单位的需要，全盘考虑知识、能力、态度；基础和专业基础知识要宽且扎实，并且使学生掌握应用的方法。专业要强调“理、精、特、新”。即要讲清理念，因为理念决定了系统的结构；对于大学生在专业课上不求多、不求全，要体现精选、精讲、精练，同时对于行业院校的专业教学要体现特色和新技术。

1.3 课程教学定位

工程教育不仅要讲清技术原理，还要讲清设计方法，并通过各级项目实现产品、过程和系统的设计和运行。民航是个开放的复杂系统，具体不仅体现在软硬件系统、信息系统在当前技术水平的实现上，还体现在不断更新、适应社会不断变化的需求和不断进化上。因此，对于民航应用来说，除了要从理念出发强调系统思维外，还要结合民航系统的特点，注意系统和过程的动态行为、不确定特征、混杂系统属性，以及建模与仿真手段。

1.4 项目教学定位

不要空谈“做中学”、“学中做”，CDIO模式既不是单纯的“做中学”，也不是单纯的“学中做”。未来工程师的关键特征决定了一个有创新能力的工程师首先要能思考；课程教学要重视培养思维能力，项目教学要重视培养构思能力；工程师有行为准则，有自我约束的行为能力；因此要做到“学、做、思、行”能力共同提升。

2 一体化教学计划遵循的原则

2.1 系统性

按照CDIO标准3——一体化教学计划要求，一体化教学计划应是一个相互支持的专业课程和明确集成个人、人际交往能力，产品、过程和系统建造能力为一体的方案所设计出的课程计划。考虑民航电子信息工程专业的特点和用人单位的需要，在教学计划中强调了以人为本保证学生获得继续发展的能力；强调让学生在学习过程中获取个人、人际交往能力，以及产品、过程和系统建造能力；强调根据利益相关者各方的需求，坚持把传统教学计划中陈旧无用的知识去掉，整合重复部分，增添必要的新知识（逐个知识点进行分析）。系统性在课程和项目实施中得到了落实。

2.2 基础性

作为教学计划的基础课、专业基础课部分，要强调基础性。高等工程教育不但不能放松基础课教学，而且改革对基础课教学又提出了新的要求。坚持把保证学生获得终身学习的能力，保证学生获得继续发展的潜力放在首位，特别是数学、物理基础课给予了足够的重视。在计划制定中充分体现加强基础课程教学，保证高质量的基础课教学。如在高等数学、线性代数、概率与数理统计、工程数学等数学课程中，针对电子信息工程专业的需要，强调了思维能力的培养，从极限开始注意学生严谨作风的培养；在内容上传统教学没有受到足够重视的向量空间、随机过程等要求在数学课程教学中予以强化。

2.3 先进性

一方面，航空航天产品设备往往率先应用高新技术；另一方面，从技术转化到成熟的民用航空产品大致需要10年的时间。为保证高等教育的先进性，保证学生毕业后的知识不落后，必须保证基础课、专业基础课、专业课的先进性。为此，作了大量的调研工作；阅读了大量的文献资料；与航空公司飞机引进专家、机务维修专业人员进行了深入交流，把他们对民航飞机技术发展趋势的认识，在教学中予以体现；对相关领域国内外技术发展现状和教学改革进行了比较详细地分析研究，保证了教学计划的先进性；此外通过到先行试点的高校作调研、参加了教育部组织的研讨会、校内经常性的研讨，不断落实高等教育和工程技术发展规律对教学改革提出具体要求。在具体落实时与任课单位和教师反复交流，保证先进性。例如：以信息理论和先进电子技术为基础的开放式模块化的综合航空电子系统、以网络为中心的信息处理、由电子机械密集型向软件密集型发展、由飞行控制向飞行管理，再到任务管理的发展、由连续反应的控制层面到离散事件驱动的决策层面的延伸等这些新技术在民航的应用对电子信息工程专业的基础、专业基础、专业教学提出了新的要求。课题组认真做了分析，确定了在本科生教学中可以落实的部分，另一些内容放到研究生教学中去。

2.4 工程实践性

工程教育不仅体现在教学理念上，还要具体落实在教学内容上，教学方法手段的改革上。学科式教学往往讲清原理就完成教学计划；而工程教育除了要讲清原理，还应当说明实现方案，并且通过实践教学进行实践。在项目实施过程中按照工程项目严格、严谨的要求，一步一个脚印，过程和结果并重。能力培养和团队精神也在实践中得到了锻炼。项目的合理设置与工作坊的建设为试点班的课外实践提供了非常好的条件。

2.5 渐进性

理想化的教学计划和实施采用“利益相关者的需求—CDIO专业教学大纲—一体化教学计划—课程教学大纲—实施教学—……”线性化的模式推进；结合实际情况，采取螺旋式、渐进的方式推进改革。高等工程教育改革是一项涉及多层面、多方面的改革，必然受到一些方面的制约。很多教师是从学校门进入学校门，缺少工程实践经历，对工程教育的理解需要一个过程，青年教师参与工程项目开发机会比较少，工程能力有限，需通过学习、实践不断提高工程能力。因此，一方面努力推进工程教育改革，使教学计划符合工程教育的需要，另一方面基于实际情况，抓住主要矛盾逐步推进。

3 关于项目设置和管理

3.1 项目的分级设置

CDIO标准5——设计—实现的经验是基本标准之一。标准中明确指出“设计—实现经验的结构和顺序是经过精心设计的”。产品、过程和系统的概念设计原则是尽量使用成熟技术。因此，要保证一级项目顺利实施，必须通过理论教学、前期的各级实验和项目、自学等打下足够的技术基础。从项目设置角度考虑，也需要一体化设计。

表1是各级项目设置原则部分内容。

表1 各级项目设置原则Tab.1 Setting principles of projects at all levels

3.2 关于一级项目管理

通过一级项目实施，要使学生受到C-D-I-O全面地锻炼。人才培养定位着眼于产品、过程和系统从预研到运行这一阶段，这一理念要固化到教学计划中，更要固化到项目管理中。要创造一个模拟真正产品、过程和系统开发的背景环境，这与应用基础研究、技术预研等有很大差别。要使学生在模拟实际产品开发的过程中受到锻炼。为此我们一方面强调了构思阶段的概念设计环节，加强了创新能力的培养，同时对项目开发过程的每一步提出了严格的要求，模拟企业要求，把开发过程以“规定动作”的形式固化下来。实现了创新性与规范性很好的结合，两方面都受到了锻炼，达到了预期目的。部分具体要求如表2所示。

4 关于师资队伍建设

专业是对学科的选择和综合；项目是对学科知识的选择、实现、集成和发展。而专业一般都设置在专业的主干学科中所在的学院。从专业层面看，办好一个专业首先要有一个好的专业带头人。对于行业院校办好一个工程应用型专业，不仅需要专业带头人有较深厚的学科底蕴，更重要的是要有开放改革的进取心；有对不断发展的学科专业知识继续学习的自信心；有勇于实践，把改革落到实处的决心。在专业教学大纲和培养方案、教学计划的制定过程中需要专业负责人总体上掌握本专业相关学科的发展，工程实际应用，特别是民航应用的实际；善于对学科知识进行“选择和综合”，善于按照培养目标要求设计“对学科知识进行选择、实现、集成和发展”的项目；善于组织不同学科的教师组成“有效团队”。因此，首先要培养高水平的专业带头人。在CDIO工程教育改革过程中，注意了通过给任务、压担子，在承担教学研究项目、实施工程开发项目等措施对中青年教师进行培养，使更多的中青年教师通过实践脱颖而出成为骨干和带头人。

CDIO工程教育改革对整体师资队伍也提出了新的要求。近几年扩招的同时，青年教师的比例增加很快。教师学历80%以上是近十几年毕业的研究生。客观存在的事实是他们大多数是学术型研究生，缺少对实际产品、过程和系统的开发经验；十几年到二十多年受教育过程的基本模式决定了许多老师习惯于老师出题学生回答，不习惯于让学生自己进行概念设计等创新活动；由于评价制度是针对个人的，老师本身缺少主动合作的动力，合作能力缺少锻炼，指导学生合作不力；老师受知识面的限制，难以进行交叉学科的工程设计和实现等决定了我们必须加大教师工程能力培养的力度。从思想观念转变到具体技术水平提高从部分教师开始逐步加强培训；学生做的项目要求老师组成“有效团队”先做；在教学和项目开发过程中对老师按照工程教育的标准严格要求，取得了比较好的效果。

表2 一级项目实施程序规范Tab.2 Implementation programs criterion of the first level project

由于认识统一，目标明确，在改革实施的过程中教师思想观念、学科专业水平、教学水平得到了较快的提升。

5 结语

经过3年的研究和实践，总体上取得了较好的效果。

1）在充分调研和反复研究科学分析基础上制定的教学计划密切结合了中国民航大学实际和民航发展现状。总体思路正确，基本科学合理，执行逐步完善，取得阶段成果。

2）工程教育改革首先需要转变思想观念，对工程教育的理解需要一个过程，特别需要通过工程实践过程体会工程教育。通过实践教师的认识不断提高和进一步统一。

3）民航电子信息工程专业技术发展很快，理念、系统、单元技术、实现方法等都在发展之中，需要紧紧跟踪。通过科研开发提高专业技术水平，并将科研开发成果转化到本科教学中去。改革过程不仅培养了学生，而且也培养出一批教师，他们的教学能力和工程能力得到明显的提高。

4）既然是试点班，不可避免有许多不足之处。对工程师关键特征的认识在逐步深化；对以学生为本，考虑学生长远的需要，以及行业对知识、能力、态度的要求在动态发展。本着对社会负责、对行业负责、对学生负责的态度，通过与任课教师座谈、听课、与学生交流、检查教学文件等方式力求掌握一手材料，不断地跟踪、学习、思考、实践，在此基础上科学分析，持续改进，不断完善教学计划。

[1]顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]徐 斌，余建星，郭 强，等.工程类高素质人才基本要求大纲的提出与初步研究[J].中国大学教学，2011（9）：21-24.

[3]钟秉林，王晓辉，孙 进，等.行业特色大学发展的国际比较及启示[J].高等工程教育研究，2011（4）：4-9.

[4]李晓强.建立新世纪的工程教育愿景兼评美国2020工程师愿景报告[J].高等工程教育研究，2006（2）：7-11.