基于CDIO的自动化卓越人才培养模式研究

陆华才+凌有铸

摘要：分析了CDIO工程教育理念及其特点，阐述了CDIO工程教育模式在自动化专业卓越工程师教育中的成功应用，以安徽工程大学自动化专业为例，介绍了基于CDIO的自动化专业卓越计划校内和企业培养方案，指出了运行过程存在的问题和进一步努力的方向。

关键词：CDIO；自动化专业；卓越计划；培养方案

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0082-02

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。本文以自动化专业为例，探讨如何利用CDIO的教育理念，改革自动化专业的人才培养模式。

一、CDIO工程教育理念及其特点

CDIO工程教育模式中“构思”指明确客户的需求，考虑技术、企业战略和制度等因素，不断改进概念、技术和商业计划；“设计”指制定开发产品系统所需的各种计划、图纸和算法；“实施”指把设计转变为产品的过程，包括硬件制造、软件编程、测试、检查和验证；“运行”指对产品系统的维护、优化和淘汰。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。2010年，教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》提出了“卓越工程师教育培养计划”。“卓越计划”的理念和CDIO的教育理念有异曲同工之妙，它们都是要面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力。

二、基于CDIO的自动化专业校内培养方案

1.培养目标。培养适应社会主义现代化建设需要，德智体美全面发展，社会责任感强，具有创新意识和解决实际工程问题能力的自动化应用技术人才；培养的学生具有较强的获取知识和综合运用知识的能力，能在运动控制、过程控制、计算机控制以及信息处理、管理与决策等方面从事运行与维护、开发与设计、管理与服务等工作。在制定培养目标时，充分考虑我校办学特色和优势，致力于高素质应用型人才培养、注重科学研究成果转化和产学研结合；充分考虑学科建设成果和地方经济建设需求，培养目标要能适应安徽省重点发展产业，如电子信息、节能环保、新能源、高端装备制造、新材料、汽车及关键零部件、家电等，无论是这些产业的自动生产线，还是这些产业的产品研发、制造都与运动控制系统息息相关。

2.课程体系。以工程能力培养为核心的自动化专业课程体系设置应该充分体现CDIO环境教学，注重培养学生的个人能力与协同能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，以及较强的沟通能力和协调能力，从而培养学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风。因此基于CDIO的卓越工程师培养的课程体系要以项目为主线构建。我校自动化专业主要方向是运动控制，主干学科为控制科学与工程、计算机科学与技术、电气工程。目前开设的主干课程包括高等数学、大学英语、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、传感器原理及技术、电机与拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、微机原理及应用、计算机控制技术、运动控制系统等。主要实践教学环节包含电工电子技术综合实践、工程师基础训练、企业实践、课外学术科技活动、金工实习、社会实践等。

这里以设计一个闭环运动控制系统的项目为例，介绍相关课程体系。首先，要完成运动控制相关项目，必须拥有坚实的基础理论。其次，要了解控制对象，相关课程有电机与电力拖动；要设计好控制器，必须掌握自动控制原理、现代控制理论和智能控制理论；反馈环节涉及的课程有传感器及其原理、信号分析与处理；驱动控制环节涉及的课程主要是电力电子技术。最后，控制系统的硬件实现可以选择单片机、PLC、DSP、FPGA等。整个课程体系就是围绕被控对象、控制方法、检测环节、控制系统硬件实现几个方面开设。

三、基于CDIO的自动化专业企业培养方案

1.培养目标。企业学习阶段是自动化专业的工程教育不可或缺的阶段，是整个教学计划的重要组成部分，也是实施“卓越工程师教育培养计划”的重要环节，使学生通过企业学习阶段的工程学习，学习企业的先进文化和职业道德、掌握企业的先进设备、技术和管理经验，具备控制系统工程方面的管理、应用、维护能力，并具有的基本设计和开发能力。基于CDIO教育理念，自动化专业在企业学习阶段培养目标就是要培养学生理论联系实际的解决企业实际工程问题的能力，使学生通过企业学习阶段的实践，学习企业先进文化、职业道德和先进技术，掌握运动控制系统和设备的工程管理、应用和维护，并具有基本的设计开发能力。培养学生灵活运用自动化专业知识，掌握自动控制领域的规范，具备团队协作、跨文化环境交流、竞争与合作的能力，并具备较强的创新意识和进行产品开发设计、技术改造与创新的能力。同时通过相关企业的实践，掌握基本的自动控制领域知识，具备解决自动控制中实际工程问题的能力。

2.教学环节。根据CDIO工程教育理念，我们制定的自动化专业卓越工程师企业培养教学环节包括：（1）认知实习：学生到企业现场感受企业的运营、应用、维护和管理的流程，感受企业的工程设计、开发、测试、工程实施的流程。（2）基本能力实践：电工电子技术综合实践，使学生具备电路理论、模拟和数字电子技术的系统知识，熟练使用常用电子电气实验仪器；熟练掌握常用电子电气电路原理和分析方法、具有设计、调试一般电子电气电路的能力。（3）行业工程标准和规范：学生到企业现场，由企业导师指导，学习自动化专业领域的设计标准、生产标准、使用规范和管理规定。（4）专业应用能力实训：学生以小组形式进入企业，学习企业的职业道德和安全规范、管理模式和行业特点；学习自动控制系统和设备的应用、维护和管理技能。（5）专业开发能力实训：学生以小组形式进入企业，由企业工程师带领学生项目小组对整个实践过程进行岗前训练；参与自动控制系统设备的设计、生产、研制和测试过程。（6）工程设计能力实训：由企业导师指导学生小组，结合具体工程，按照自动化系统设计要求完成具体的设计。（7）通过联合培养使学生了解企业的全部生产运营流程，了解行业的基本规范和发展需求，学习企业的先进技术、专业技能和企业文化。（8）由企业和学校制定详细的毕业设计计划，企业根据具体工程任务提供毕业设计课题。这一阶段由企业和学校对其进行考核。

四、结束语

CDIO工程教育理念和卓越工程师教育培养计划都是要创新高校与行业企业联合培养人才的机制，改革工程教育人才培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力，构建布局合理、结构优化、类型多样、主动适应经济社会发展需要的培养模式。基于CDIO的自动化卓越人才培养模式就是要将CDIO的“做中学”理念和卓越计划思想紧密结合起来，培养适应地方经济建设需要的高质量工程技术人才。

参考文献：

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[4]韩璞，林永君，刘延泉.自动化专业卓越工程师课程体系的改革与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（10）：262-264.

[5]夏长凤.基于CDIO电气自动化专业人才培养模式的研究[J].广东交通职业技术学院学部，2012，11（3）：92-96.

基金项目：安徽工程大学教学研究项目（2012xjy31），本科教学质量提升计划项目（2013jcjxzz03）。

作者简介：陆华才（1975-），男，安徽滁州人，博士，副教授，研究方向：电机控制。endprint