校企合作CDIO工程教育理念育人机制的共建探讨

施云贵，赵 磊

(黄山学院 机电工程学院，安徽 黄山245041)

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要 （2010-2020年）》实施的高等教育重大计划。它具有3 个特点：一是行业企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。其本科培养模式为3+1 模式，即学生在校学习3年，在企业累计学习1年，“真刀真枪”做毕业设计，旨在培养造就一批创新能力强、职业道德优良、适应经济社会发展需要的应用型卓越工程师后备人才[1]。“卓越工程师教育培养计划”3+1 创新培养模式是和近年来国际高等工科教育的发展理论接轨、独具中国特色的“CDIO”（国际高等工科教育新模式）。为保证按照“卓越工程师教育培养计划”培养的学生真正达到学校标准，参加试点的应用型本科院校各专业应在企业深度参与下制定出切实可行的“卓越工程师教育培养计划”实施方案，并将CDIO“做中学”工程教育理念应用于各教学环节的改革中，尤其，校企合作共同建立和完善CDIO 工程教育理念育人机制，是学生按照企业培养方案和行业标准在企业累计学习1年，“真刀真枪”做毕业设计、实现学生身份转变为企业应用型后备人才的必要保障[2-4]。我院与北京中科泛华测控技术有限公司建立了长期合作伙伴关系，签订了“卓越工程师培养计划”联合培养协议书，校企合作共建了从校内实践教学到校外实习实训基地的一条龙合作育人机制[5]。本文着重探讨校企合作CDIO远程网络化校内实践教学平台及育人机制的共建。

1 现行实践教学方式在育人机制上存在不足

传统的教学体系以理论学习为导向，其实验教学环节是为理论教学服务的，它以实验台为实验课程的实施平台，实验课程设置缺乏系统性、一致性。随着教育教学工作的发展，现行实验教学方式在教师和学生能力培养及教学管理上存在的不足也突显出来。一是学生们面对一个复杂的试验台，根本就不可能理解实验的完整结构和原理，实验变成了连线和复制程序，达不到增强学生理论学习能力的实验目的。二是实验项目主要是由试验台生产厂家规定，实验项目基本没有变化。学生在实验过程中始终处于被动状态，发挥不了主观能动性。三是当前的实验教学模式中，教师的主观能动性和创造力受到了严重的束缚，教师不能根据自己的理论教学需要自己设计实验教学项目，无法在实践教学中验证教学过程中遇到的问题和突发的灵感。四是目前的实验装置大多是专用型的，学校需要为每种实验装置设置专用的实验室、配备专门的实验教师、购买专用的实验配件[6]。五是实验以某一课程为主体，没有形成工程模块化，不能组成课程及学科交叉实验，也难以实现综合性实验、设计性和自选性实验。六是实验时间相对集中，实验室开放难以真正实现。七是学生提交实验结果及实验报告大多采用纸质，实验数据和分析的真实性难以考证，成绩评定缺乏客观性。八是各种教学资源不能共享。

2 基于系统工程技术的校企合作远程网络化虚拟仪器柔性实验共享平台的共建

国内外的经验都表明CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的，适合应用型本科院校教育教学过程各个环节的改革。改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，构建以“项目驱动、能力培养”为核心的模块化综合课程体系，增加实践教学比重，改革实践教学内容，改善实践教学条件，创新实践教学模式，增加综合性、设计性实验，倡导自选性、协作性实验[7-10]。为此我院“卓越工程师培养计划” 试点专业与北京中科泛华测控技术有限公司共同协商制定了面向本科生CDIO 实验室提升计划，由试点专业提出在总体设计思想，企业改变原实验设备硬件平台面向某一课程的单一化结构，构建了具有平台化、模块化、信息化3 大要点的面向系统工程技术的“远程网络化虚拟仪器柔性实验共享平台”。

3 以能力培养为目标的校企合作CDIO 实验教学育人机制的共建

3.1 CDIO 工程实践环境提升

远程网络化虚拟仪器[11]柔性实验共享平台主要包 括4 部 分：nextpad 软 件 平 台、nextboard 硬 件 平台、远程实验网络、nextcloud 信息化管理系统。实现了“用最形象、互动与创新的方式”进行工程教育。该平台是我院面向试点专业卓越工程师教育培养计划“试点班”与企业共同建设的，并在企业深度参与下构建了以能力培养为目标、项目驱动为手段的一体化实践教学体系。可用于基础学科知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识等以能力培养为目标的实践教学活动。不仅可为学生提供多元化的工程实践场所，而且还为专业实验教学内容、实验教学方式、实验考核方式、实验教学资源建设、实验教学团队建设等方面育人机制的改革提供了必要条件。

3.2 CDIO 实验教学内容改革

nextboard 教学硬件平台是泛华专门为应用型本科院校师生打造的用于工程教学的实验平台。平台基于先进的虚拟仪器技术，配合泛华及第三方自主开发的实验模块，每个实验模块可完成单项实验项目。该平台集成在nextwall 创新实验机柜中，不仅可面向电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、传感器技术、自动控制原理、通信原理、物联网技术以及创新扩展等课程实验，还可以实现课程及学科相互交叉实验，为设立综合性和设计性实验提供了空间，为学生开展选择性和协作性实验提供了方便。

远程实验网络的构建需要架设一台服务器，硬件方面服务器安装PCI-6221 数据采集卡，并连接nextboard 硬件平台，平台上安装实验模块；软件方面服务器需要安装LabVIEW 软件、NI DAQmx 驱动软件、nextpad 软件平台及相关课件。

nextpad 是专为应用型本科院校师生量身定制的工程教育创新平台，助力于各类学科的教学、实验与创新。借助NI LabVIEW 的图形化开发、界面技术与硬件的无缝连接，nextpad 作为实验教学软件平台，通过nextpad 的操作界面，学生可以自主选择实验模块完成单项实验或多选模块完成综合性或设计性创新实验，nextpad 平台上操作界面在远程实验时，可通过摄像头让学生看到具体的硬件运行状态和是否被选状态。整个实验平台既保持了课程实验的独立性，又实现了课程和学科之间的柔性交叉，这对于培养学生系统工程技术能力具有非常重要的意义。

3.3 CDIO 实验教学方式改革

学生在实验室电脑中的nextcloud 信息化管理系统可以通过验证（密码、学号等信息）登录服务器客户端。学生可在实验室或远程选择想要做的实验，也可以进行远程访问，获取数据采集的结果，并通过nextpad 上的操作界面进行实验，课件支持实验参数配置、数据实时显示、保存实验结果并发送至客户端。服务器端有摄像头拍摄硬件，学生可以直观地远程看到实验设备。还可以去nextwall 那边进行修改和手动操作，最后把数据打包带回做实验报告。远程实验室同样配备投影仪，支持教师现场授课。这样从实验教学方式上实现了真正意义上的面向学生开放式实验[12]。

3.4 CDIO 实验考核方式改革

学生在线地将实验过程中得到的结果传送到服务器端的数据库中。而老师可以登录查看学生的各步骤实验结果与得到提交的实验报告，并进行在线批复与评分。这样的实验考核方式保证了学生实验过程的真实性和实验考核的客观性，最终通过各种实验成绩综合评定可反映出学生的基本个人能力和人际能力,产品、过程和系统构建能力。

3.5 CDIO 实验教学资源建设

一方面学生可以登录泛华nextpad 教学软件平台下载所有模块的实验课件、信号处理、电工电子等一些纯软的教学课件。另一方面nextpad 内置nextmarket，提供上百种应用程序，其内容包括演示、实验再现、创意教学。其范围涵盖物理学、模拟电路、数字电路、电工电子、信号处理、通信、图像处理、车辆工程、船舶工程、计算机、自动化、机械等多门学科。这些综合性的学习经验共享可帮助学生取得学科知识以及基本个人能力、人际能力和产品、过程和系统构建能力。此外老师也可以利用服务器进行整个实验的规划，教师还可以在线备课、发布课件，并共享服务器中其他教师发布的课件等。

3.6 CDIO 实验教学团队建设

确保校企合作育人能够持续发展的关键在于双方互惠互利，共赢发展，实验教学团队的建设也是如此。我院以远程网络化虚拟仪器柔性实验共享平台建设为契机，与泛华测控技术有限公司建立了长期合作伙伴关系，签订了“卓越工程师培养计划”联合培养协议书，实施双向挂职，培养“双能型”育人队伍，企业和学校共同制定了专业教师和企业员工双向挂职制度，把教师到企业挂职锻炼和企业技术专家到学校授课制度化、规范化、常态化。具体是聘请泛华企业3 名技术专家为我院兼职教师，每学年主要承担“卓越计划”部分实验教学和相关课程模块的项目设计教学任务，学校按标准给予报酬。我院已建立了鼓励专职教师到企业挂职和顶岗工作的激励机制，每学年安排1 名教师到企业挂职工作半年，直接参与该企业实际工程项目或研发项目，以获得比较丰富的工程实践经历，提高工程实践能力[13,14]。

4 结 语

通过面向系统工程技术培养的校企合作CDIO远程网络化虚拟仪器柔性实验共享平台的共建，可用于基础学科知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识等以能力培养为目标的实践教学活动，形成了双方互惠互利、共赢发展的校企合作CDIO 实践教学育人机制。该平台的共建不仅提升了学生工程实践环境，提供了综合学习经验，实现了教学资源的网络共享[15]，还为实验教学方法和考核方法改革、强化实验教学团队建设奠定了基础条件；也为实现企业深度参与的 “卓越工程师培养计划” 一体化模块式实验教学内容的优化改革；为进一步开展校外实习实训基地建设，校企合作建立一条龙育人机制奠定基础。

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