CDIO教育理念下的机械类课程改革与实践

蔡星周　赵石岩

[摘 要] 随着社会对工程人才要求的不断提高，原有的工程教育模式越来越难以满足社会人才培养需求，如何面向社会培养出高质量的工程人才，是各高校工程教育部门必须考虑的问题。燕山大学是第一批CDIO试点高校之一，机械工程学院以CDIO理念为指引，将知识传授、能力培养、素质提升与本校课程改革有机融合，探索出了一条“五位一体”的工程教育模式，并取得了可观的成效。

[关键词] CDIO；工程教育；课程改革；五位一体

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）03-0073-04

随着经济的快速发展，我国的国际影响力不断提升，对人才培养和教育提出了新的要求。近年来，国内高等教育体系发生了一些积极变化，但是高等教育特别是工程教育与经济发展的需要还并不十分适应，培养的工程技术人才还不能满足现代企业的要求，这种状况将直接影响我国的国际竞争力。当CDIO工程教育模式进入我国高等教育领域的视野后，燕山大学机械工程学院把握机会，于2013年5月正式加入国际CDIO组织，是教育部CDIO工程教育改革项目的参加单位，燕山大学机械工程学院成为国内CDIO工程教育机械组的牵头单位。学院结合国内外CDIO工程教育模式的改革成果，立足本校实际，通过开展以课程改革为主线、以教师培养为龙头、以实践创新为动力、以制度完善为保障、以卓越计划为平台的“五位一体”教育模式，本科教学实践活动颇显成效。

1 CDIO工程教育模式概述

当今社会对高等院校工程教育有两方面的基本需求：在专业知识技术方面，对毕业生掌握和运用知识技术的能力要求越来越高；在现代化工程团队的适应、新产品的创新创意、新系统的开发研制等方面，对毕业生所必需的团队协作、系统分析、实际操作等能力要求越来越高。因此，高等院校的工程教育除了在理论知识方面的教育外，在学生的团队协作能力训练、创新思维培养、人际关系构建、实践水平提升等方面都不可懈怠。

CDIO工程教育模式便是回应上述需求的一种以工程项目设计为导向、以工程能力培养为目标的教育模式。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以从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。自2000年由美国麻省理工学院和其他世界著名的工科大学发起研究和实施以来，CDIO模式便取得了显著的成果，为教育界、产业界所瞩目。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[1]。CDIO教育模式不仅是对欧美国家20余年来工程教育改革模式的继承与发展，而且它也极具建设性地提出了具有较强可操作性的12条标准，包括系统的能力培养、全面的实施指导、完整的实施过程和严格的结果检验等方面，具有较强的可操作性。CDIO模式是“做中学”与“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达，其大纲的能力目标与创新型人才的素质要求存在相当高的契合性[2]。

CDIO 模式并非一成不变，它是根据社会多样化需求、根据学校定位和特色、根据学生特点灵活构建具有实效的 CDIO 培养模式[3]。在此方面，作为国内首家引入CDIO模式的汕头大学，结合我国对工程人才的实际需要，提出了EIP-CDIO培养模式：注重职业道德（Ethics）、诚信（Integrity）和职业素质（Pro-fessionalism），并与CDIO有机结合。这一创新教育模式强调做人与做事结合，做人通过做事来体现，做事依靠做人来保证，在培养过程中注重人文精神的熏陶，使培养出的工程师具备良好的职业道德、诚实正直、富有责任感[1]。

2 工程人才的社会需求与高等教育人才培 养的差距

根据麦肯锡咨询公司（Mckinsey Global In-stitute）的一份研究报告统计，中国的工科毕业生只有不到10%适合跨国公司的工作[4]。不少现代企业对目前培养出的毕业生的评价是：学生独立性强，思路开阔、时尚、知识面广；但知识广而不深，专业知识不扎实，动手能力差；缺乏持续创新的能力，浮躁，工作责任心、事业心弱，急功近利；学生熟悉工作须在企业工作3～4年左右。这些问题为工程教育敲响了警钟，工程教育相对产业发展滞后，不能很好地满足产业需求。在传统的工程人才培养过程中，造成与社会需求脱节的关键在于以下几方面。

1）重知识轻实践。学生们理论知识丰富，但是创新培养与实践锻炼极少，实际应用能力不能满足社会的需要。

2）重结果轻过程。很多时候过于重视结果的正误与否，而轻视了在得出结果的过程中学生们遇到的困难、需要改进的方式方法、具有的创新创意，甚至是他们的情感态度、价值观念等，这些同样值得教育者去重视。

3）重自然轻人文。自然科学和人文社会科学是互相促进、相互补充的。对于工程人才而言，团队协作能力、项目管理能力、责任意识等都是必不可少的，而学生这些方面比较欠缺。在竞争激烈的当今社会，通情达理、事业心强、懂得合作、了解基本管理知识的人更容易取得成功。

4）重判断轻分析。对于学生更多的在于判断，尤其是在学业评价上的“好”、“差”两种非此即彼的甄别原则。很多人认为，学业评价的功能无非就是为学生成绩排序提供依据，一是可以确定教师的教学质量，二是可以证明学生的学习成效，因而将学业评价的功能定位在评定学生学习的好与差、优与劣，把学业评价等同于考试、测验[5]。这种教学评价与管理方面的“懒政”思想，极易导致学生管理评价与实际情况的脱节。

5）重模仿轻创造。不论是课上的教学，还是实验室里的实验，亦或工厂的实习操作，学生接触更多的还是“咿呀学语”般的模仿，而对于学生自身的创新意识、创新能力、创新精神方面的锻炼和培养，做的还远远不够。当今社会，更加期望大学毕业的工程师发展成为完整的、成熟的、有思想的个体，掌握相应的技术知识与推理的基础[6]。而单纯的模仿，很难达到这一定位的要求。

6）重广度轻深度。很多时候培养出的学生都是“多能”的全面手，很多知识都能够掌握，很多基本工作也都能够从事。但是，一旦面对需要大量专门知识和能力的工作，很多学生便显得力不从心。这种“通才”式的教育虽然便于学生就业，使大量毕业生走向工作岗位，从事基本的技术性工作，但也大大削弱了学生们的个性和竞争力，实际上，一专多能型的工程人才更有利于高校与市场的指向和对接。

3 课程改革的实践路径

我国的高等工程教育要从教育理念、培养目标、办学机制、师资质量、课程设置、教学内容和方法、评价体系等多个方面进行必要的改革。鉴于此，燕山大学机械工程学院将本校实际情况与CDIO培养模式、卓越工程师计划相结合，逐步走出了以课程改革为主线、以教师培养为龙头、以实践创新为动力、以制度完善为保障、以卓越计划为平台的“五位一体”教育模式。

3.1 以课程改革为主线

在明确各专业培养目标的基础上，基于CDIO工程教育理念，学院对教学内容进行调整和融合，初步构建了专业主干课程三级项目、专业核心能力二级项目和毕业设计一级项目相结合的项目式教学体系。在新的教学计划中，各专业方向均设有2个一级项目，3～4个二级项目和多个三级项目，并着重强调将课程教学、实验教学、工程实践与学生创新研究紧密结合，努力体现高等工程教育“做中学”的理念。为保证教学体系的顺利运行，学院配套进行了基于“项目研究式”教学方法的改革，从而给予学生更多主动参与课程学习的机会，激发学生发自内心的学习热情，培养学生的综合能力。按照传统的教学方式授课，学生被动听课、厌学，不知道课程有什么用，很少有学生能够学懂。结合这些现状，学院对一些课程进行了项目研究式教学的改革试点，改革的主要思想是：强调基础知识，侧重应用，尤其是在机械工程领域的应用。浓缩理论授课内容，引入一系列教师从科研项目中提炼出来的基于团队的三级项目，并将项目内容与课程实验教学有机融合，学生边上课学习边进行项目的研究，由学生自主确定项目方案、撰写项目报告，并进行汇报演示及答辩。改革使学生从被动学变成主动学，课程知识体系掌握扎实，并逐步树立了工程思想。通过项目实施，学生增强了学习能力和知识运用能力、团队协作和交流表达能力等。

此外，学院的教改立项也同步推进，以点带面地推进改革。近3年，学院每年依据教学改革规划，以教改立项的形式确定一批试点的课程和项目。为了切实推进教学改革的深入进行，学院也及时推广教改项目中取得的成功经验，推动教学改革的不断深化。

3.2 以教师培养为龙头

很多教师没有或很少有参与大型工程建设的经历。他们在工程教育中，往往是纸上谈兵，有知识但没经验，很难培养出符合跨国公司规格要求的人才[7]。针对这一情况，学院为还没有系统地承担过一个普通高校本科教学任务教学循环或在高校任教不足两年的青年教师，安排了富有教学经验的老教师对他们进行传、帮、带，把优良的传统和作风传给他们，帮助青年教师树立“以人为本、教书育人”的理念，培养他们的授课能力，指导他们熟悉教学环节的全过程。学院出台了《机械工程学院关于加强青年教师培养工作的实施意见》，为青年教师的培养和考核工作制定了详细且切实可行的规定。依据实施意见要求，安排青年教师到工程训练中心进行培训，并资助青年教师考取全国见习工程师证，以加强青年教师的工程实践能力。

此外，学院每两年举办一次教学观摩大赛，隔年举办一次青年教师教学基本功竞赛，并要求青年教师晋级评职必须有教学论文或教学成果。这些措施对于加强青年教师的培训力度、提升培养效果、促进青年教师思想素质和业务能力的提高、激发青年教师教学热情和提高教学水平等有积极作用。

3.3 以实践创新为动力

学院非常注重学生实践能力及创新精神的培养，每年都安排一批学生到企业顶岗实习，为他们提供将知识与实践相结合、提升自我实际操作能力的机会。学院指定专人负责就业指导工作，并与国内主要大型机械装备制造企业建立密切的产学研联盟，推荐学生到厂实习，为学生的生产实习和就业提供重要资源。同时，学院积极开展大学生创新研究和竞赛工作，每年拿出专门资金，为学生开展课外科技活动提供条件，借助各类赛事的推动，促进学生创新意识的提高、创新能力的培养。

3.4 以制度完善为保障

一方面，学院着手对学生考核制度进行改革，试行将学生课堂出勤、平时作业、实验、随堂测验及三级项目完成情况等多个环节纳入课程考核指标体系中，综合考核学生的知识、能力、素质，对学生实行全过程管理。从2009年春季学期起，学院开设的所有课程均实行了这一基于全过程管理模式的课程考核方式。此外，毕业设计（论文）是培养学生综合运用所学知识、分析和解决实际问题、提高创新能力的重要实践教学环节。为对毕业设计过程进行全程监控，保证毕业设计的质量，学院从2008年开始对毕业设计实行节点考核，即：毕业设计的第4周周末进行开题考核、第10周周末进行中期考核、最后进行结题答辩考核。每次考核时学生均需采用幻灯片演示的方式，结合报告、论文、图纸及其他相关资料进行汇报答辩。节点考核是一种全过程管理模式，促使学生在整个学期都能够认真做好毕业设计工作，又兼顾了学生就业、考研等实际情况，并能对学生的能力和素质做出科学合理的评价。通过对近5届毕业生的实践情况来看，节点考核方式较为有效地扭转了以前毕业设计前松后紧的状态，提高了学生的思想表达能力。

另一方面，学院成立了由富有经验的老教师组成的教学督导组，对全院的教学工作进行督导。学院建立了“学生教学信息员”制度，及时将学生对教学工作的意见和建议反馈给相关部门。学院和各系部均定期召开学生座谈会，以全面掌握了解各项教学改革措施的落实情况和实际效果。学院制定了工作量奖励制度，对进行教学改革的教师进行奖励。自2010年学院出台实施了“当量教学工作量绩效考核制度”，进一步确保了教学工作的中心地位。此外，学院聘用大量的研究生作为助教，为教改提供了丰富的人力资源。与此同时，学院近年来投巨资对创新实验基地、计算机教学中心等进行了重点建设，同时明确要求各学科在建设科研平台时必须首先考虑教学实验条件的改善。

3.5 以卓越计划为平台

“卓越工程师教育培养计划”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。“卓越计划”与CDIO改革在基本目标、任务、理念与方法以及内容上有高度的相关性和兼容性，因此，实施“卓越工程师教育培养计划”为CDIO工程教育改革提供了新契机。

2010年6月，燕山大学成为教育部首批实施“卓越计划”的试点高校之一。机械工程学院的机械设计制造及其自动化专业是学校第一批参加“卓越计划”的试点专业。随后，学院也组建了机械工程学院“卓越工程师教育培育计划”管理机构，并组织相关人员经反复研讨确定了符合CDIO工程教育理念的《燕山大学机械工程学院机械设计及其自动化专业“卓越工程师”培养计划和方案》。学院积极与中国第一重型机械集团公司、齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司、大连重工起重集团有限公司、鹰普（中国）有限公司等企业联系，共同申报教育部国家级工程实践教育中心，为“卓越计划”的学生培养提供了良好的实践基地。学院制定了相关政策文件并遴选出首批“卓越计划试点班”学生。2011年春季学期，“卓越计划试点班”已正式开始上课，所有专业课及专业基础课均采用项目式教学。

4 改革的效果与目标

在以教学工作为主线，以培育学生为根本，以提高教师的责任意识和师德意识为核心，以教学改革立项为抓手，以个别试点带动全面的推进下，学院在CDIO工程教育模式改革及“卓越计划”实施过程中均取得了一定的成果。

1）教改规模逐步扩大。目前CDIO教学改革已经在全学院范围内铺开形成全院规模，即机械学院教师开设的全部课程均已实行CDIO教学改革。同时，学院CDIO教学改革方面的经验也被其他院校的一些学科学习、参考。

2）学生评价日益提升。参加CDIO教学改革，使学生们基于项目研究式的途径开展学习、实践。他们用自身的努力浇灌出一件件作品，并努力使其通过验收，在这期间可以让学生在“做”中学到很多知识，充分发挥自主创新能力，得到多方面的锻炼和成长，使学生们更有信心和能力面对更大的挑战。可以说，CDIO模式的内涵以及学院所开展的改革工作，得到了大多数同学的认可，在学生中的评价很高。

3）学生竞赛成绩渐佳。大学生科技创新是实践教学的组成部分，学院一直致力于学生科技创新能力的培养，在CDIO模式和其他配套教改模式推广后，学生以各类竞赛为创新的机遇和展示的平台，在参与竞赛的积极性和竞赛所取得的成绩上都有了较大的提高。近年来，通过CDIO模式平台学生的科技作品获包括“挑战杯”全国一等奖在内的多项国家级、省级学生科技奖项。

4）就业升学优势显著。通过CDIO模式培养出的工程人才，在就业和升学方面都取得了较改革前显著的优势。毕业生自身的良好工程专业知识和综合素质，得到了众多企业的认可和好评，尤其是与“卓越计划”、 顶岗实习模式等相结合所培养出的学生，深受企业的欢迎，使学院一次就业率保持在97%以上。在升学方面，通过CDIO模式的培养，学生在技能掌握、知识运用、创新创造等方面都有着明显优势。

5 结论

探索适合国情的高等工程人才培养模式是高等教育的迫切需求。燕山大学机械工程学院借鉴CDIO工程教育模式进行的教学改革，结合自身的文化特点，使得课程的理论体系、项目教学和实践教学实现了有机融合，并且激发了学生的学习兴趣，有利于培养学生的创新思维、交流表达、团队协作等综合能力，为高校培养高水平工程人才探索出一条新路。

参考文献

[1]顾佩华，沈民奋，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）：12-20.

[2]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008，（4）：15-18.

[3]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）：86-87.

[4]Bloom B.S.Taxonomy of Educational Objectives，Hand-book I： The Cognitive Domain[M].NewYork： David McKay Co Inc，1956.

[5]袁旦，苏志强，钱慧娜.CDIO模型的理念对工程类大学生学业评价的启示[J].中国高等教育评估，2008，（4）：67-69.

[6]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006，（11）：81-83.

[7]熊和平，岳爱臣.CDIO工程教育模式：误解的澄明与风险的规避[J].高等工程教育研究，2009，（5）：48-51.