江 帆，張春良，王一軍，胡一丹

（廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

隨著我國(guó)工程教育改革的啟動(dòng)，各高校正在積極探索工程教育改革模式。近年來(lái)，以麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所高校工程教育改革成果——CDIO教育模式，受到教育界和企業(yè)界的重視（CDIO代表構(gòu)思——Conceive，設(shè)計(jì)——Design，實(shí)現(xiàn)——Implement，運(yùn)作——Operate，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程），培養(yǎng)的人才非常適合社會(huì)的需要。目前有30多所世界知名高校正在積極推行CDIO教育改革，我國(guó)一些高校也在積極參與CDIO試點(diǎn)工作。廣州大學(xué)作為全國(guó)第一批CDIO試點(diǎn)高校，在探索地方性高校試點(diǎn)CDIO及結(jié)合傳統(tǒng)教育模式的優(yōu)勢(shì)等方面，作出了一些成績(jī)。

1 廣州大學(xué)機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程，計(jì)劃以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，適當(dāng)引入研究性教學(xué)，課時(shí)大幅減少，選修課程增多。在學(xué)習(xí)公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)課后，學(xué)生分為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造、設(shè)備工程、汽車服務(wù)工程三個(gè)專業(yè)方向進(jìn)行教學(xué)。授課采用講授、討論和實(shí)踐相結(jié)合的方式，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。必修課程的考核方式，主要是綜合期末考試、平時(shí)作業(yè)、討論課成績(jī)和實(shí)踐課成績(jī)。

學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，有較好的團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神，但創(chuàng)新意識(shí)欠缺。近幾年來(lái)，廣州大學(xué)機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率在90%以上，從用人單位反饋的意見(jiàn)來(lái)看，學(xué)生比較扎實(shí)，肯干，動(dòng)手能力強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)精神好，前期對(duì)工作上手較快，但缺乏可持續(xù)發(fā)展能力。

傳統(tǒng)的工科教育模式，對(duì)廣州大學(xué)學(xué)生有諸多不適應(yīng)地方：

（1）專業(yè)課程比較枯燥，有些落后于時(shí)代，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足；

（2）理論教學(xué)學(xué)時(shí)較長(zhǎng)，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐的愿望得不到滿足；

（3）課程的學(xué)期分布不合理，學(xué)習(xí)出現(xiàn)前松后緊的現(xiàn)象，前期學(xué)習(xí)過(guò)于松弛，學(xué)生處在轉(zhuǎn)型期無(wú)壓力狀況，容易思想渙散，影響學(xué)風(fēng)建設(shè)；

（4）教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)需求有較大時(shí)間差，學(xué)生容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)無(wú)用的思想。

廣州大學(xué)處在改革開(kāi)放的前沿——珠三角的中心城市廣州，正在經(jīng)歷著由“廣東制造”向“廣東創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變，機(jī)械裝備業(yè)是珠三角地區(qū)發(fā)展的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)械裝備，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路之一。這個(gè)過(guò)程中需要大量具有創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)的高級(jí)應(yīng)用性人才，機(jī)械專業(yè)的人才培養(yǎng)思路也面臨著轉(zhuǎn)變。

2 機(jī)械專業(yè)CDIO教育模式的歷程

針對(duì)學(xué)校機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，引入新型的工程教育模式——CDIO培養(yǎng)模式勢(shì)在必行，學(xué)校機(jī)械專業(yè)教學(xué)人員從2008年下半年開(kāi)始接觸CDIO，從一開(kāi)始就注意將CDIO與地方性高校的自身特點(diǎn)相結(jié)合，與傳統(tǒng)教育模式相結(jié)合，形成自身的特色。

廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院承擔(dān)了“地方高校機(jī)電類專業(yè)CDIO教育模式再創(chuàng)新”學(xué)校重點(diǎn)教學(xué)項(xiàng)目的研究，主要進(jìn)行傳統(tǒng)工程教育模式與CDIO教育模式的融合研究，并結(jié)合地方性高校特點(diǎn)。現(xiàn)在多數(shù)高校的機(jī)電類學(xué)生培養(yǎng)采用傳統(tǒng)工程教育模式，該模式的主要特點(diǎn)是由淺入深，循序漸進(jìn)，使學(xué)生掌握專業(yè)技能，課程比較系統(tǒng)，但無(wú)法解決課程間交叉、學(xué)習(xí)與實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題；而CDIO教育模式遵循“做中學(xué)”，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握程度，但存在知識(shí)體系的連貫性、系統(tǒng)性較差等不足；深入探索這兩種教學(xué)模式的相關(guān)性及融合方式，以及這種融合狀態(tài)下的CDIO創(chuàng)新模式的教學(xué)大綱和工作規(guī)則。地方性高校辦學(xué)條件對(duì)CDIO教育模式的影響及CDIO教育模式適應(yīng)性研究。全套直接引入CDIO模式，需要全面改造學(xué)校機(jī)電類培養(yǎng)模式，涉及面較大，需要很多的經(jīng)費(fèi)投入，因此需要研究現(xiàn)有教學(xué)條件對(duì)CDIO實(shí)施的影響，以及具有地方性高校辦學(xué)特色的CDIO模式（教學(xué)大綱適應(yīng)性改造、工作規(guī)則的變革、課程組織方式等）。將解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：

（1）傳統(tǒng)工程教育模式和CDIO教育模式的結(jié)合問(wèn)題。要形成融合傳統(tǒng)工程教育模式和CDIO教育模式的創(chuàng)新教育模式，需要解決這兩種教育模式的結(jié)合的問(wèn)題，獲得二者的相生相克的關(guān)系，才能構(gòu)建融入二者優(yōu)勢(shì)的新型工程教育模式。

（2）現(xiàn)有辦學(xué)條件融合CDIO教育模式的切入點(diǎn)及結(jié)合模式的問(wèn)題。在現(xiàn)有條件上進(jìn)行CDIO教育模式的引入和再創(chuàng)新，需要獲得現(xiàn)有辦學(xué)條件融入CDIO教育模式的改造方式和內(nèi)容，并尋求CDIO教育模式與現(xiàn)有條件的結(jié)合思路。

廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院同時(shí)還承擔(dān)了廣州市教育科研項(xiàng)目——“研究性學(xué)習(xí)與汽車服務(wù)類課程教學(xué)整合研究”，以及全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于TRIZ理論的地方性高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系研究”等課題的研究，對(duì)課程整合、研究性教學(xué)、TRIZ創(chuàng)新思維教育等方面取得了一系列成果。并積極參與全國(guó)CDIO試點(diǎn)工作，是第一批CDIO試點(diǎn)高校，參加了第一、二次試點(diǎn)工作會(huì)議和骨干教師培訓(xùn)，主持了CDIO機(jī)械類專業(yè)的華南區(qū)的調(diào)研工作，CDIO機(jī)械類專業(yè)大綱的編寫(xiě)工作等。目前正在進(jìn)行以CDIO為特色的國(guó)家第二類特色專業(yè)建設(shè)。

3 機(jī)械專業(yè)CDIO教育模式探索

3.1 課程組織方式

CDIO教育模式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式組織課程教學(xué)，根據(jù)項(xiàng)目需要安排課程。我們?cè)谶M(jìn)行課程安排時(shí)，主要注意了傳統(tǒng)教育模式課程體系優(yōu)勢(shì)和CDIO教育模式的結(jié)合。

如圖1所示，我們采用數(shù)門(mén)課程支撐一個(gè)二級(jí)項(xiàng)目、一個(gè)三級(jí)項(xiàng)目支撐一門(mén)課程的課程組織方式。

圖1 課程組織方式

圖中橫向矩形代表項(xiàng)目，豎向矩形代表課程，項(xiàng)目和課程相互支撐，將傳統(tǒng)工程教育模式中課程系統(tǒng)化的優(yōu)勢(shì)完全融入。

3.2 課程體系

學(xué)校機(jī)械專業(yè)根據(jù)CDIO的基本原理，對(duì)課程體系設(shè)置進(jìn)行了探索，按照“構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)，運(yùn)作”的思路，進(jìn)行課程設(shè)置，初步方案如圖2。

圖2 機(jī)械專業(yè)CDIO課程體系

整個(gè)培養(yǎng)方案和課程體系，圍繞機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造展開(kāi)，組織學(xué)生參與數(shù)個(gè)特定機(jī)械設(shè)計(jì)與制造項(xiàng)目（如減速箱測(cè)繪、縫紉機(jī)拆裝、運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)、齒輪制造、手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)與制造）進(jìn)行課程安排。將CDIO項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三級(jí)：

一級(jí)為包含機(jī)械專業(yè)主要核心課程和能力要求的項(xiàng)目；

二級(jí)為包含一組相關(guān)核心課程（課程群）、能力要求的項(xiàng)目；

三級(jí)為單門(mén)課程內(nèi)為增強(qiáng)該門(mén)課程能力與理解而設(shè)的項(xiàng)目。

其中三級(jí)項(xiàng)目的設(shè)立與否及形式，由各門(mén)課程大綱根據(jù)需要確定。

3.3 教學(xué)模式

第一學(xué)年的第一學(xué)期，學(xué)生還是按傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，適當(dāng)引入研究性教學(xué)模式，在基礎(chǔ)課部分，就有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，為后續(xù)的專業(yè)項(xiàng)目（課程群）研究性教學(xué)打下基礎(chǔ)。

從一年級(jí)第二學(xué)期開(kāi)始，學(xué)生5～6人組成各自的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，選出組長(zhǎng)1名。機(jī)電系全體老師也相應(yīng)分成若干項(xiàng)目指導(dǎo)小組，每組由3～4名老師組成，并選出教師組長(zhǎng)1名，其中一位為機(jī)械類專業(yè)的老師，一位為控制類專業(yè)的老師，還有一位為實(shí)踐環(huán)節(jié)的老師。

在指導(dǎo)老師組的指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇一個(gè)具體產(chǎn)品或課題，從市場(chǎng)分析、技術(shù)需求分析開(kāi)始，先做產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上做系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì)等，直至到最后制造、裝配與調(diào)試，體驗(yàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)實(shí)踐過(guò)程。在整個(gè)一級(jí)項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程中，要求學(xué)生以創(chuàng)新思維的理念，團(tuán)隊(duì)合作的方式，在導(dǎo)師組的指導(dǎo)下體驗(yàn)CDIO改革與實(shí)踐中的各個(gè)環(huán)節(jié)，并通過(guò)后續(xù)課程與項(xiàng)目的學(xué)習(xí)及實(shí)踐，對(duì)查閱資料進(jìn)行綜合與理解，不斷完善產(chǎn)品的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，為未來(lái)專業(yè)化的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、操作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在一級(jí)項(xiàng)目訓(xùn)練中，注重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、溝通和領(lǐng)導(dǎo)能力，要求組內(nèi)成員必須輪流擔(dān)任組長(zhǎng)（每半個(gè)學(xué)期輪換），在擔(dān)任組長(zhǎng)工作期間，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織、溝通與協(xié)調(diào)等，定期提供給指導(dǎo)教師項(xiàng)目進(jìn)度、組內(nèi)同學(xué)平時(shí)表現(xiàn)和參考成績(jī)，領(lǐng)導(dǎo)和增強(qiáng)組內(nèi)同學(xué)的自信心。

整個(gè)一級(jí)項(xiàng)目開(kāi)放型教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生有機(jī)會(huì)把所有的知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，學(xué)會(huì)以探究方式獲取知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力。

3.4 CDIO實(shí)踐場(chǎng)所的設(shè)計(jì)

CDIO實(shí)踐場(chǎng)所的設(shè)計(jì)，是讓學(xué)生積極地進(jìn)行創(chuàng)造性和實(shí)踐性的學(xué)習(xí)，并支持整個(gè)課程計(jì)劃。這與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室不同，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室基本上是圍繞一個(gè)學(xué)科和（或）希望學(xué)生在項(xiàng)目中充當(dāng)一個(gè)比較被動(dòng)的角色。傳統(tǒng)的工程實(shí)踐場(chǎng)所，往往是讓學(xué)生學(xué)習(xí)特定的能力，例如機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)環(huán)境、金工實(shí)習(xí)車間、與工程實(shí)踐場(chǎng)所相關(guān)的CAD/CAM/CAE實(shí)驗(yàn)室、以及多媒體環(huán)境，而不是一體化的實(shí)踐場(chǎng)所。另外，傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)室，主要以演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而沒(méi)有為構(gòu)思、設(shè)計(jì)以及團(tuán)隊(duì)建設(shè)提供支持條件。

構(gòu)思工程實(shí)踐場(chǎng)所使學(xué)生能夠構(gòu)思新的產(chǎn)品，理解用戶需求和發(fā)展概念，它們包括個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的實(shí)踐場(chǎng)所，以鼓勵(lì)概念的形成和優(yōu)化。典型的設(shè)備與資源包括白板、網(wǎng)絡(luò)接入、圖書(shū)館資源以及數(shù)據(jù)放映機(jī)。這種工程實(shí)踐場(chǎng)所基本上是不涉及到技術(shù)的大型空間，其主要目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)交談、傾聽(tīng)及反思的過(guò)程相互交流。

設(shè)計(jì)工程實(shí)踐場(chǎng)所支持新的協(xié)作模式和數(shù)字化設(shè)計(jì)；使學(xué)生能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬設(shè)計(jì)、分享設(shè)計(jì)和相互交流。典型的設(shè)備包括安裝有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、輔助制造軟件以及開(kāi)發(fā)、輔助工程軟件的計(jì)算機(jī)。還有其他設(shè)備，如視頻會(huì)議和共享數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠支持世界各地學(xué)生團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作。設(shè)計(jì)工程實(shí)踐場(chǎng)所還要在課余時(shí)間開(kāi)放，因?yàn)閷W(xué)生會(huì)經(jīng)常利用晚上和周末的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。

實(shí)施工程實(shí)踐場(chǎng)所，可以讓學(xué)生建造小型、中型和大型的系統(tǒng)，包括機(jī)械、電子和軟件系統(tǒng)。典型的設(shè)備包括金屬加工機(jī)械、手工工具、測(cè)量設(shè)備、制造電路板的設(shè)備、以及可將軟件集成到產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)。學(xué)生進(jìn)行的項(xiàng)目范圍必須有較大的靈活性，實(shí)踐場(chǎng)所要保持學(xué)生和設(shè)備的安全，實(shí)踐之前進(jìn)行必要的安全教育。

運(yùn)行工程實(shí)踐場(chǎng)所，可為學(xué)生提供學(xué)習(xí)運(yùn)行產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，這種學(xué)習(xí)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和做出他們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CDIO要求的運(yùn)行環(huán)節(jié)，在學(xué)校教學(xué)環(huán)境下很難完成，通過(guò)運(yùn)行工程實(shí)踐場(chǎng)所，模擬產(chǎn)品系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)節(jié)，讓學(xué)生模擬市場(chǎng)客戶，評(píng)判同學(xué)的產(chǎn)品，提出改進(jìn)意見(jiàn)，通常引入一些兄弟院校的學(xué)生參與，以保證產(chǎn)品的評(píng)價(jià)的全面和客觀，便于學(xué)生收集實(shí)用的改善意見(jiàn)，進(jìn)行產(chǎn)品系統(tǒng)的改進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

廣州大學(xué)機(jī)械專業(yè)根據(jù)應(yīng)用型創(chuàng)新性人才培養(yǎng)需要，初步構(gòu)建了基于CDIO的機(jī)械人才培養(yǎng)模式、課程組織方式與課程體系，進(jìn)行了教學(xué)模式探索和實(shí)踐場(chǎng)所設(shè)計(jì)，為CDIO的推進(jìn)提供參考。并將進(jìn)一步編寫(xiě)教學(xué)大綱、課程大綱，擬定在下一個(gè)教學(xué)年度開(kāi)始，進(jìn)行人才的培養(yǎng)實(shí)踐，繼續(xù)深入進(jìn)行CDIO與傳統(tǒng)教育模式、與地方性高校相結(jié)合的方面的研究，并在實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)和優(yōu)化。

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