基于CDIO的機(jī)械工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐＊

吳吉平，湯迎紅，邱顯焱

（湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲412007）

1 引言

中國是制造大國，卻不是制造強(qiáng)國，制造業(yè)整體水平不高、缺乏核心競爭力的問題日益突出。而機(jī)械工程專業(yè)是制造業(yè)的重要應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科之一。因此，培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的機(jī)械工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才，成為解決上述問題的關(guān)鍵性因素。

CDIO是工程教育模式是當(dāng)今國際工程教育改革的一項(xiàng)重要研究成果。所謂CDIO，即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運(yùn)行、維護(hù)和廢棄的全生命周期為載體，建立一體化的相互支撐和有機(jī)聯(lián)系的課程體系，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程[1]。近年來的實(shí)踐證明，該教育模式在學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。我校機(jī)械工程學(xué)院2018年開始了工程教育認(rèn)證的試點(diǎn)工作，將CDIO工程教育理念應(yīng)用在人才培養(yǎng)過程中，以滿足社會(huì)和企業(yè)對(duì)高素質(zhì)機(jī)械工程應(yīng)用型人才的需求。

2 基于CDIO的人才培養(yǎng)模式構(gòu)建

CDIO教育模式主要是為學(xué)生創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)的工作模式，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)。此模式有效避開傳統(tǒng)工程類專業(yè)教育中存在的弊端，強(qiáng)調(diào)將學(xué)生從工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面進(jìn)行綜合培養(yǎng)，學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，并通過綜合的教育培養(yǎng)方式使學(xué)生達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，這樣不僅可以鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，還可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，為將來的職業(yè)規(guī)劃打好基礎(chǔ)[2]。

2.1 基于CDIO工程教育理念，明確培養(yǎng)目標(biāo)

我校從1979年開始設(shè)計(jì)機(jī)械類專業(yè)，逐步形成了以包裝機(jī)械、工程機(jī)械為特色，滿足地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和特殊行業(yè)發(fā)展的需求。畢業(yè)生就業(yè)主要面向以包裝為核心的輕工機(jī)械領(lǐng)域，三一重工、中聯(lián)重科、山河智能等工程機(jī)械制造企業(yè)，建筑交通施工企業(yè)等。在企業(yè)中主要從事設(shè)備維護(hù)維修、運(yùn)行管理，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造、研發(fā)及經(jīng)營銷售等方面的工作。針對(duì)社會(huì)和企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的需求，引入CDIO工程教育理念，構(gòu)建以工程項(xiàng)目為載體的教學(xué)模式，確定我校機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是服務(wù)于國家及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和行業(yè)發(fā)展的具有較強(qiáng)機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的應(yīng)用型高級(jí)專門人才。

2.2 基于CDIO工程教育理念，構(gòu)建以工程項(xiàng)目為主線的課程體系

基于CDIO工程教育理念，優(yōu)化課程體系和教學(xué)內(nèi)容，注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將畢業(yè)生應(yīng)具備的能力與教學(xué)內(nèi)容及過程聯(lián)系起來。

以工程素質(zhì)、人文素質(zhì)和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，將課程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大模塊。理論教學(xué)模塊由通識(shí)教育課程、大類專業(yè)課程、專業(yè)核心課程（課組）、專業(yè)選修課程、技術(shù)講座與論壇等組成。設(shè)立了兩個(gè)專業(yè)方向：包裝機(jī)械和工程機(jī)械方向。通過課程設(shè)置和課程教學(xué)大綱的編制，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。如增加電子信息和控制類的課程，增加了“單片機(jī)”“PLC”“機(jī)器人技術(shù)”等課程，加強(qiáng)機(jī)電控制方面的技術(shù)教育和能力培養(yǎng)，以滿足企業(yè)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)人才的需求；在工程機(jī)械專業(yè)方向，根據(jù)企業(yè)的要求，在加強(qiáng)液壓與氣動(dòng)學(xué)習(xí)的前提下，增加了液力傳動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容。

CDIO工程教育理念重在實(shí)踐，所以我校機(jī)械工程專業(yè)重點(diǎn)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，增大了實(shí)踐教學(xué)的比例，從原來占總課時(shí)的25%增加到37%。實(shí)踐教學(xué)體系分為實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)、課外實(shí)踐五個(gè)模塊，針對(duì)包裝機(jī)械和工程機(jī)械兩個(gè)專業(yè)方向，建立分層次、多模塊、相互銜接的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，推進(jìn)“多基地、小批量、重實(shí)效”的實(shí)習(xí)與基地建設(shè)。在實(shí)驗(yàn)?zāi)K，主干專業(yè)課程均設(shè)置了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，既有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也有創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，針對(duì)兩個(gè)專業(yè)向，分學(xué)期都設(shè)立了2門獨(dú)立于課程之外的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程。在實(shí)習(xí)模塊，安排了專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。如生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，加強(qiáng)實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，使學(xué)生在千山制藥、江麓機(jī)械、中聯(lián)重科、三一重工等企業(yè)中得到實(shí)踐技能的訓(xùn)練。實(shí)訓(xùn)模塊中，安排了Proe工程制圖、工程機(jī)械操作、機(jī)床拆裝、數(shù)控機(jī)床編程加工等工程項(xiàng)目的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)。在“設(shè)計(jì)模塊”“工程圖學(xué)”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械制造工藝學(xué)”“液壓與氣動(dòng)”“機(jī)電控制技術(shù)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中均安排了項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)，包裝機(jī)械方向安排的包裝工藝及設(shè)備課程設(shè)計(jì)等；畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與企業(yè)導(dǎo)師合作，實(shí)行雙導(dǎo)師制，選題來源于企業(yè)，同時(shí)緊密結(jié)合本專業(yè)工程實(shí)際問題，使學(xué)生能夠在解決生產(chǎn)實(shí)際問題的過程中學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)；在課外實(shí)踐模塊，設(shè)立了素質(zhì)提升班、雙創(chuàng)班等課外學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各類由學(xué)校、省、國家各部門組織的各類競賽活動(dòng)，提升工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2.3 基于CDIO工程教育理念，改革教育教學(xué)方法

基于CDIO工程教育模式對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)也提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要以教師為主，學(xué)生是被動(dòng)學(xué)習(xí)。在CDIO教育理念中，學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)該以學(xué)生為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。主動(dòng)學(xué)習(xí)方法讓學(xué)生致力于對(duì)問題的思考和解決。該方法不將重點(diǎn)放在被動(dòng)的信息傳遞上，而是放在讓學(xué)生更多地從事操作、運(yùn)用、分析和判斷概念上。在一些以講授為主的課程里，主動(dòng)學(xué)習(xí)可包括如合作和小組討論、講解、辯論、概念提問以及從學(xué)生那里得到他們對(duì)學(xué)習(xí)的反饋[3]。通過這種教學(xué)方法，可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決實(shí)際問題的能力。

通過綜合提煉課程內(nèi)容，精簡理論授課學(xué)時(shí)；增加工程項(xiàng)目訓(xùn)練，設(shè)置單獨(dú)的從業(yè)技能訓(xùn)練，提高實(shí)踐教學(xué)比例；完成了基于CDIO工程教育理念的專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程和實(shí)踐教學(xué)大綱設(shè)計(jì)，堅(jiān)持以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向，強(qiáng)化了工程素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育在教學(xué)內(nèi)容中的比例，如學(xué)生參與各種校內(nèi)外科技競賽活動(dòng)可以獲得學(xué)分，突出了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.4 有效實(shí)施CDIO工程教育模式的保障措施

為了達(dá)成這一目標(biāo)，首先要加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，建設(shè)符合CDIO教學(xué)要求的隊(duì)伍。教師是學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)者和參與者，教師工程實(shí)踐背景的缺乏已經(jīng)成為制約工程教育實(shí)踐性發(fā)展的重要因素之一。學(xué)院為了提高教師的工程實(shí)踐能力，采用了以下方法：①青年教師導(dǎo)師制，為年輕教師配備了具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老教師為導(dǎo)師；②校企聯(lián)合培養(yǎng)，與企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，提高年青教師的工程素質(zhì)；③完善以政策與制度為導(dǎo)向的青年教師工程教育素質(zhì)培養(yǎng)機(jī)制，一方面通過各種培訓(xùn)提高年輕教師的教學(xué)水平，另一方面對(duì)參與指導(dǎo)學(xué)生競賽活動(dòng)的教師在職稱評(píng)審和教改課題申請(qǐng)方面予以支持。

其次，為CDIO工程教育提供強(qiáng)有力的硬件支撐。近年來，學(xué)院投入500余萬元，對(duì)建成的實(shí)訓(xùn)中心、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)基地等教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改造，增加和更新了設(shè)備臺(tái)套數(shù)，新建了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了良好的校內(nèi)工程培訓(xùn)平臺(tái)。新簽訂了北京汽車集團(tuán)株洲基地等四個(gè)校外實(shí)習(xí)基地，搭建多元化的校外工程培訓(xùn)平臺(tái)。

最后，為了有效實(shí)施CDIO工程教育模式，學(xué)校和學(xué)院還制定了一系列相關(guān)政策和文件。如學(xué)校出臺(tái)了《湖南工業(yè)大學(xué)素質(zhì)提升教育實(shí)施方案》《湖南工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分認(rèn)定管理辦法》等相關(guān)文件，機(jī)械工程學(xué)院為落實(shí)學(xué)校素質(zhì)提升和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育也出臺(tái)了若干配套措施，在資金、場地、設(shè)備上予以支持。在各年級(jí)學(xué)生中成立了素質(zhì)提升班、創(chuàng)新工匠實(shí)驗(yàn)班等課外創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，在具有豐富工程實(shí)踐能力的校內(nèi)外導(dǎo)師指導(dǎo)下，參與各種科研、競賽活動(dòng)，使學(xué)生了解科研，拓寬視野，提高實(shí)踐能力，營造了良好的工程實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

3 結(jié)語

湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院將CDIO工程教育理念引入人才培養(yǎng)模式，從制訂明確的培養(yǎng)目標(biāo)、建立完備的課程體系、引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)方法等幾方面入手，取得了很好的成效，機(jī)械工程專業(yè)近幾年一次就業(yè)率達(dá)到90%以上，大部分學(xué)生能很快能被企業(yè)所接受，成為企業(yè)骨干；學(xué)生在各類國家級(jí)、省級(jí)大學(xué)生科研競賽和創(chuàng)新活動(dòng)中獲獎(jiǎng)；學(xué)生在科研期刊發(fā)表論文和獲得專利的人次越來越多。教師的工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識(shí)也不斷提高，能夠主動(dòng)將創(chuàng)新實(shí)踐改革融入教學(xué)工作，積極參與教學(xué)改革，改進(jìn)教學(xué)效果。當(dāng)然，由于我校機(jī)械工程專業(yè)實(shí)施CDIO工程教育模式時(shí)間不長，還有許多問題，在以后的教學(xué)改革中進(jìn)一步改善提高。