基于CDIO工程教育模式的“卓越計(jì)劃”探索與實(shí)踐

邱明+杜輝+龐曉旭+張瑞

摘 要：“軸承專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)”是指針對(duì)軸承的實(shí)際需求，培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。結(jié)合我國(guó)教育現(xiàn)狀，介紹了CDIO工程教育模式，并以河南科技大學(xué)軸承專(zhuān)業(yè)為例，對(duì)推進(jìn)教育改革下的“卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃”的模式探索，對(duì)實(shí)踐創(chuàng)新、教學(xué)管理等方面進(jìn)行了論述，對(duì)教育改革方向和發(fā)展要點(diǎn)進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：CDIO 卓越工程師 實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（a）-0152-03

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)已成為世界上名副其實(shí)的工業(yè)大國(guó)。工業(yè)4.0的到來(lái)更預(yù)示著對(duì)創(chuàng)新拔尖工科人才的要求越來(lái)越高，而根據(jù)洛桑國(guó)際管理開(kāi)發(fā)研究院的《國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力年度報(bào)告》顯示，我國(guó)工程師質(zhì)量指標(biāo)在世界眾多國(guó)家中排名相當(dāng)靠后[1]。過(guò)于學(xué)術(shù)化、缺乏特色和個(gè)性、專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域窄、實(shí)際操作動(dòng)手能力差等問(wèn)題十分嚴(yán)重，造成這一現(xiàn)狀的原因一方面是由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展的滯后性而形成與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距；另一方面主要還是高等教育模式過(guò)于傳統(tǒng)、課程結(jié)構(gòu)失衡、內(nèi)容單一、實(shí)施弱化等問(wèn)題突出。因此大力開(kāi)展教育改革創(chuàng)新、開(kāi)放教育模式，是實(shí)現(xiàn)教育大國(guó)，工業(yè)強(qiáng)國(guó)的必由之路。

CDIO一詞最初由MIT和瑞典皇家工學(xué)院等4所國(guó)外著名大學(xué)組成的國(guó)際教育組織提出，是“做中學(xué)”與“基于項(xiàng)目教育”的集中概括和抽象表達(dá)。代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)行（Operate），為一種全新的工程教育模式。其核心含義為，以工程項(xiàng)目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[2]。近年來(lái)有超過(guò)25個(gè)國(guó)家81個(gè)院校加入該組織并采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱，且取得較好的教學(xué)效果。國(guó)內(nèi)院校以汕頭大學(xué)為代表于2005年開(kāi)始實(shí)施CDIO工程教育改革，為我國(guó)教育改革深入發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)[3]。2007年9月，由中國(guó)工程院和上海市人民政府主辦的“新形勢(shì)下工程教育的改革與發(fā)展”高層論壇曾深入探討我國(guó)工程教育改革面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以及改革的必要性。2010年6月，教育部召開(kāi)關(guān)于“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動(dòng)會(huì)議，此后在教育部批準(zhǔn)下，國(guó)內(nèi)高校相繼成立“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)[4]。河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是在原洛陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械制造工藝及設(shè)備專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)，具有豐富的教學(xué)資源和特色鮮明的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，于2011年成為該校首批經(jīng)教育部批準(zhǔn)的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)。從2012級(jí)本科生（軸承方向）開(kāi)始全面實(shí)施基于CDIO工程教育模式的“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)計(jì)劃，打破傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，建立專(zhuān)業(yè)的CDIO培養(yǎng)框架、優(yōu)化課程體系、構(gòu)建與實(shí)施基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)管理體系，在相關(guān)方面進(jìn)行了大量有益的探索和實(shí)踐。

該文將結(jié)合河南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（軸承方向）“卓越計(jì)劃”的模式創(chuàng)新、實(shí)踐教學(xué)、校企合作聯(lián)合培養(yǎng)等方面的探索和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)論述。

1 模式創(chuàng)新

“卓越計(jì)劃”是對(duì)高等工程教育理念和模式的變革，其目的在于提高我國(guó)高等工程技術(shù)人才質(zhì)量，向企業(yè)、向社會(huì)輸送能力更強(qiáng)、技術(shù)更加全面的高精尖工程師[5]。本著培養(yǎng)“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)”的人才目標(biāo)，河南科技大學(xué)特別強(qiáng)化實(shí)踐性課程的標(biāo)準(zhǔn)，在原來(lái)已經(jīng)比較成熟的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、精專(zhuān)業(yè)”人才培養(yǎng)模式基礎(chǔ)上，注入CDIO理念，在遵守“3+1”模式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的制定了“2.5+0.5+0.5+0.5”培養(yǎng)模式，即前兩年半在校內(nèi)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并輔以金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程，每學(xué)期安排定量實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)；大三年級(jí)下學(xué)期進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)，然后大四年級(jí)上學(xué)期回到學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，最后在大四年級(jí)下學(xué)期返回企業(yè)單位完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。河南科技大學(xué)機(jī)械院系教學(xué)科研基地資源豐富，科研成果突出，教師行業(yè)背景知識(shí)深厚，企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。依托優(yōu)勢(shì)資源，“卓越計(jì)劃”班學(xué)生在校學(xué)習(xí)理論知識(shí)期間，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)比重，讓學(xué)生親身參與到產(chǎn)品的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行的整個(gè)環(huán)節(jié)中，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。企業(yè)學(xué)習(xí)階段，在浙江、上海、湖北、江蘇等地建立了一批校外教學(xué)實(shí)習(xí)基地。聘請(qǐng)企業(yè)資深專(zhuān)家、高級(jí)工程師、優(yōu)秀校友參與制定學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃，完成教學(xué)任務(wù)，分享工作經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)培養(yǎng)質(zhì)量。讓學(xué)生實(shí)際參與到工作崗位上，學(xué)習(xí)到企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，了解企業(yè)文化，參與企業(yè)技術(shù)革新和生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程，通過(guò)企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。通過(guò)半年的企業(yè)實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生鞏固已學(xué)到的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用到解決企業(yè)的實(shí)際問(wèn)題中，體現(xiàn)了“做中學(xué)”的CDIO原則，同時(shí)帶著一些復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題，回到學(xué)校再進(jìn)行半年專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，從原理上尋求解決方案，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)極大地提高了學(xué)生的工程意識(shí)、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)讓學(xué)生參與到企業(yè)項(xiàng)目，一方面檢驗(yàn)學(xué)生的綜合能力，另一方面讓學(xué)生快速融入企業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從學(xué)生到企業(yè)工程師的平穩(wěn)過(guò)渡，同時(shí)為企業(yè)創(chuàng)造效益，實(shí)現(xiàn)雙贏。秉承開(kāi)放的教學(xué)理念，配備卓越的師資力量，并通過(guò)校企聯(lián)合的方式，探索具有鮮明特色的工程教育理念和人才培養(yǎng)新模式，以此來(lái)提升教育品質(zhì)，增強(qiáng)院校的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2 實(shí)踐教學(xué)

在課程改革方面，建立理論與實(shí)踐相融合的緊密課程體系框架與基本內(nèi)容，對(duì)一些陳舊過(guò)時(shí)的課程進(jìn)行了壓縮和刪減，增設(shè)一些綜合性跨學(xué)科的課程，涵蓋機(jī)械、電氣、材料、管理、環(huán)境等多個(gè)工程領(lǐng)域，開(kāi)設(shè)一些科技前沿的專(zhuān)題講座和專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論，同時(shí)增加實(shí)踐課程，比如調(diào)整金工實(shí)習(xí)課時(shí)，讓學(xué)生全面系統(tǒng)地了解車(chē)、銑、刨、磨、焊、鑄、鍛等工藝過(guò)程及要點(diǎn)，并按照課程要求動(dòng)手操作，加工產(chǎn)品；按照要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱處理再加工；熟悉數(shù)控車(chē)床加工原理，按照設(shè)計(jì)要求學(xué)習(xí)數(shù)控編程，并在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下操作加工產(chǎn)品。課程結(jié)束后進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考核。在優(yōu)化現(xiàn)有課程體系基礎(chǔ)上，推動(dòng)課程實(shí)踐性，充分發(fā)展“做中學(xué)”的教學(xué)理念。在學(xué)生學(xué)習(xí)一定的基礎(chǔ)知識(shí)之后，安排學(xué)生進(jìn)入軸研科技、北方易初、大陽(yáng)摩托以及眾多軸承企業(yè)進(jìn)行認(rèn)知實(shí)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，圍繞軸承專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，讓學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)品，尤其是軸承的設(shè)計(jì)、制造工藝、質(zhì)量檢查等過(guò)程有一個(gè)宏觀、全面的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的觀摩學(xué)習(xí)，運(yùn)用課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)來(lái)解釋生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到學(xué)有所用、學(xué)以致用的目的。經(jīng)過(guò)認(rèn)知實(shí)習(xí)，使學(xué)生對(duì)機(jī)械學(xué)科、機(jī)械制造業(yè)有一個(gè)清晰明確的概念和方向。在大三學(xué)年，開(kāi)設(shè)“軸承設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、軸承工藝課程設(shè)計(jì)、軸承機(jī)床課程設(shè)計(jì)”等課程大作業(yè)，讓學(xué)生參與到實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)開(kāi)始，到理論計(jì)算、圖紙繪制，再到最后的加工生產(chǎn)，使學(xué)生具備運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。寒暑假安排學(xué)生到舍弗勒、NSK等知名軸承企業(yè)開(kāi)展軸承實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，增加實(shí)踐教學(xué)。

3 校企聯(lián)合培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生的目的就是在學(xué)生獲得一定的技能之后進(jìn)入企業(yè)、進(jìn)入社會(huì)，將自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力發(fā)揮出來(lái)為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。讓學(xué)生更早地進(jìn)入與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生綜合能力的提升，培養(yǎng)出適合企業(yè)需求的人才。河南科技大學(xué)為全國(guó)唯一一所開(kāi)設(shè)軸承專(zhuān)業(yè)的本科院校，該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生對(duì)全國(guó)各軸承企業(yè)來(lái)說(shuō)更是供不應(yīng)求。然而隨著行業(yè)要求的提升，作為人才培養(yǎng)基地，必須本著強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感，全面提高學(xué)生的能力和素質(zhì)，培養(yǎng)出一批真正的卓越工程師。為此，學(xué)校針對(duì)2012級(jí)軸承專(zhuān)業(yè)卓越班先后在浙江新昌縣和上海人本軸承集團(tuán)建立“卓越工程計(jì)劃校企聯(lián)合培養(yǎng)基地”。企業(yè)培養(yǎng)方案以CDIO為總體思路，借鑒現(xiàn)代質(zhì)量管理基本思想“PDCA”，本著培養(yǎng)卓越工程師、卓越管理人才的目標(biāo)，以專(zhuān)業(yè)理論應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力為考核指標(biāo)，以軸承特色加工工程為主線，劃分為企業(yè)專(zhuān)題教育、綜合性實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)活動(dòng)4個(gè)層次。培養(yǎng)計(jì)劃涉及到企業(yè)文化教育、軸承實(shí)驗(yàn)操作、生產(chǎn)實(shí)踐學(xué)習(xí)、技術(shù)交流、軸承知識(shí)專(zhuān)題講座等內(nèi)容。使老師能夠做到“基于項(xiàng)目中教育”，使學(xué)生能夠達(dá)到“做中學(xué)”。

在新昌縣實(shí)訓(xùn)基地，首先安排學(xué)生在浙江省新昌縣中小型軸承質(zhì)量監(jiān)督與檢驗(yàn)中心，由企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)完成相關(guān)軸承實(shí)驗(yàn)，包括軸承噪聲的測(cè)試與分析、滾動(dòng)軸承游戲測(cè)量、軸承材料金相測(cè)量與分析、圓度測(cè)量與分析、滾動(dòng)軸承疲勞壽命試驗(yàn)等，填補(bǔ)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的缺陷；同時(shí)講授相關(guān)軸承測(cè)試的知識(shí)，并帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)高精尖實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用。在浙江斯菱汽車(chē)軸承股份有限公司、浙江西密克軸承有限公司等企業(yè)進(jìn)行了參觀實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)。企業(yè)安排導(dǎo)師帶隊(duì)進(jìn)入車(chē)間進(jìn)行在線參觀學(xué)習(xí)、技術(shù)交流、答疑解惑，對(duì)軸承加工生產(chǎn)中的工藝過(guò)程有一個(gè)深入了解。同時(shí)制定企業(yè)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，由企業(yè)知名技術(shù)骨干講授實(shí)際生產(chǎn)中的復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題和解決方案，安排企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及知名校友講授企業(yè)文化、職業(yè)素養(yǎng)、現(xiàn)場(chǎng)操作與管理、品質(zhì)管理以及工作經(jīng)驗(yàn)分享。在實(shí)習(xí)結(jié)束之后增加課堂反饋環(huán)節(jié)，對(duì)階段性學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總結(jié)。

生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)安排在上海人本集團(tuán)，包含入職培訓(xùn)、車(chē)間生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課外素質(zhì)實(shí)踐等環(huán)節(jié)。入職培訓(xùn)由集團(tuán)人事經(jīng)理帶領(lǐng)，包括企業(yè)文化、職業(yè)素養(yǎng)、安全生產(chǎn)、6S標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)隊(duì)活動(dòng)五部分，以知識(shí)競(jìng)答、個(gè)人講演、項(xiàng)目設(shè)計(jì)比賽，以小組為單位進(jìn)行考核。通過(guò)這種方式使全員參與進(jìn)來(lái)，對(duì)個(gè)人的職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力進(jìn)行系統(tǒng)化培訓(xùn)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)同樣以小組為單位將同學(xué)分到不同車(chē)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)習(xí)部門(mén)包括車(chē)工、磨工、熱處理、裝配、質(zhì)檢、設(shè)備等多個(gè)崗位，每個(gè)崗位均安排企業(yè)骨干技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、監(jiān)督、考核。在保證安全的前提下，使同學(xué)們盡可能多地學(xué)習(xí)到崗位技術(shù)，提高動(dòng)手能力。定時(shí)進(jìn)行輪崗，對(duì)整個(gè)車(chē)間布局、工藝路線、操作要點(diǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將“做中學(xué)”滲透到各個(gè)環(huán)節(jié)。課外素質(zhì)實(shí)踐環(huán)節(jié)安排在周末，主要有籃球友誼賽，參訪文化圣地、名人故里等。

學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)同樣安排到企業(yè)中完成，以個(gè)人發(fā)展和行業(yè)需求為導(dǎo)向，以軸承專(zhuān)業(yè)方向所需的工程技術(shù)為主線，以增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力為核心，由企業(yè)和學(xué)校共同制定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，一般為企業(yè)比較前沿、目標(biāo)明確、可操作性強(qiáng)的項(xiàng)目，同時(shí)結(jié)合了CDIO教學(xué)模式以及“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教學(xué)和學(xué)習(xí)”。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)考核實(shí)行“動(dòng)態(tài)”考核，指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督、檢查、指導(dǎo)，以此來(lái)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。最終的考核分4個(gè)模塊，包含學(xué)生參與積極程度、指標(biāo)完成度、畢業(yè)論文質(zhì)量及格式準(zhǔn)確度、答辯表現(xiàn)。每個(gè)模塊按照一定比重進(jìn)行考核，結(jié)合企業(yè)反饋意見(jiàn)確定最終成績(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

該文借鑒成熟的CDIO工程教育理念，通過(guò)教育體系改革，以校企聯(lián)合培養(yǎng)模式為基礎(chǔ)，以實(shí)際工程設(shè)計(jì)為背景，以“卓越工程師”為培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)河南科技大學(xué)軸承專(zhuān)業(yè)首屆“卓越工程計(jì)劃”試點(diǎn)班的課程體系優(yōu)化、教學(xué)模式創(chuàng)新、管理體系改進(jìn)等方面的積極探索和實(shí)踐進(jìn)行了全面系統(tǒng)的論述。CDIO與“卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃”的有機(jī)結(jié)合將是中國(guó)教育改革發(fā)展的重要方向。在高校積極推進(jìn)卓越計(jì)劃的同時(shí)，一定要明確培養(yǎng)目標(biāo)，工程教育以應(yīng)用為主，人才培養(yǎng)要以企業(yè)需求為動(dòng)向，不可一味地照搬固有模式或模仿其他院校。卓越計(jì)劃推行實(shí)施程度一定程度上取決于企業(yè)的配合積極性，需要校企雙方通力合作，排除障礙。學(xué)校一方面要高度重視學(xué)生工程意識(shí)、工程能力、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施監(jiān)管和成效；另一方面應(yīng)加強(qiáng)與企業(yè)溝通交流，為企業(yè)輸送高質(zhì)量人才。企業(yè)方面則應(yīng)盡可能提供實(shí)訓(xùn)基地，讓學(xué)生參與到工程設(shè)計(jì)、工程管理中去，在實(shí)踐過(guò)程中掌握專(zhuān)業(yè)技能，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。河南科技大學(xué)能夠在堅(jiān)持特色教學(xué)的基礎(chǔ)上，積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，推進(jìn)卓越工程計(jì)劃，將“校企聯(lián)合孕育莘莘學(xué)子，理踐并行傳遞軸承薪火”從口號(hào)落實(shí)到實(shí)踐中去，并取得一定的成效，為同類(lèi)院校的教育改革提供了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考。

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