陸華才+凌有鑄

摘要：分析了CDIO工程教育理念及其特點(diǎn)，闡述了CDIO工程教育模式在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)卓越工程師教育中的成功應(yīng)用，以安徽工程大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例，介紹了基于CDIO的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)卓越計(jì)劃校內(nèi)和企業(yè)培養(yǎng)方案，指出了運(yùn)行過(guò)程存在的問(wèn)題和進(jìn)一步努力的方向。

關(guān)鍵詞：CDIO；自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)；卓越計(jì)劃；培養(yǎng)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0082-02

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬(wàn)美元巨額資助，經(jīng)過(guò)四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國(guó)際合作組織。CDIO代表構(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。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(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，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。本文以自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例，探討如何利用CDIO的教育理念，改革自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式。

一、CDIO工程教育理念及其特點(diǎn)

CDIO工程教育模式中“構(gòu)思”指明確客戶的需求，考慮技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略和制度等因素，不斷改進(jìn)概念、技術(shù)和商業(yè)計(jì)劃；“設(shè)計(jì)”指制定開(kāi)發(fā)產(chǎn)品系統(tǒng)所需的各種計(jì)劃、圖紙和算法；“實(shí)施”指把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過(guò)程，包括硬件制造、軟件編程、測(cè)試、檢查和驗(yàn)證；“運(yùn)行”指對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的維護(hù)、優(yōu)化和淘汰。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來(lái)工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的12條標(biāo)準(zhǔn)。2010年，教育部為貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”?！白吭接?jì)劃”的理念和CDIO的教育理念有異曲同工之妙，它們都是要面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)，培養(yǎng)造就一大批創(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)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的人力資源優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力。

二、基于CDIO的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)校內(nèi)培養(yǎng)方案

1.培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體美全面發(fā)展，社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)，具有創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)人才；培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的獲取知識(shí)和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，能在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、計(jì)算機(jī)控制以及信息處理、管理與決策等方面從事運(yùn)行與維護(hù)、開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)、管理與服務(wù)等工作。在制定培養(yǎng)目標(biāo)時(shí)，充分考慮我校辦學(xué)特色和優(yōu)勢(shì)，致力于高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)、注重科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合；充分考慮學(xué)科建設(shè)成果和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，培養(yǎng)目標(biāo)要能適應(yīng)安徽省重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，如電子信息、節(jié)能環(huán)保、新能源、高端裝備制造、新材料、汽車(chē)及關(guān)鍵零部件、家電等，無(wú)論是這些產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)生產(chǎn)線，還是這些產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、制造都與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)息息相關(guān)。

2.課程體系。以工程能力培養(yǎng)為核心的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系設(shè)置應(yīng)該充分體現(xiàn)CDIO環(huán)境教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人能力與協(xié)同能力，尤其是項(xiàng)目組織、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的溝通能力和協(xié)調(diào)能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)。因此基于CDIO的卓越工程師培養(yǎng)的課程體系要以項(xiàng)目為主線構(gòu)建。我校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)主要方向是運(yùn)動(dòng)控制，主干學(xué)科為控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電氣工程。目前開(kāi)設(shè)的主干課程包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語(yǔ)、電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器原理及技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論、微機(jī)原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等。主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包含電工電子技術(shù)綜合實(shí)踐、工程師基礎(chǔ)訓(xùn)練、企業(yè)實(shí)踐、課外學(xué)術(shù)科技活動(dòng)、金工實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐等。

這里以設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的項(xiàng)目為例，介紹相關(guān)課程體系。首先，要完成運(yùn)動(dòng)控制相關(guān)項(xiàng)目，必須擁有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論。其次，要了解控制對(duì)象，相關(guān)課程有電機(jī)與電力拖動(dòng)；要設(shè)計(jì)好控制器，必須掌握自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論；反饋環(huán)節(jié)涉及的課程有傳感器及其原理、信號(hào)分析與處理；驅(qū)動(dòng)控制環(huán)節(jié)涉及的課程主要是電力電子技術(shù)。最后，控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)可以選擇單片機(jī)、PLC、DSP、FPGA等。整個(gè)課程體系就是圍繞被控對(duì)象、控制方法、檢測(cè)環(huán)節(jié)、控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面開(kāi)設(shè)。

三、基于CDIO的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)企業(yè)培養(yǎng)方案

1.培養(yǎng)目標(biāo)。企業(yè)學(xué)習(xí)階段是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的工程教育不可或缺的階段，是整個(gè)教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，也是實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的重要環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過(guò)企業(yè)學(xué)習(xí)階段的工程學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)企業(yè)的先進(jìn)文化和職業(yè)道德、掌握企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備、技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，具備控制系統(tǒng)工程方面的管理、應(yīng)用、維護(hù)能力，并具有的基本設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力。基于CDIO教育理念，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在企業(yè)學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)目標(biāo)就是要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的解決企業(yè)實(shí)際工程問(wèn)題的能力，使學(xué)生通過(guò)企業(yè)學(xué)習(xí)階段的實(shí)踐，學(xué)習(xí)企業(yè)先進(jìn)文化、職業(yè)道德和先進(jìn)技術(shù)，掌握運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備的工程管理、應(yīng)用和維護(hù)，并具有基本的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握自動(dòng)控制領(lǐng)域的規(guī)范，具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作、跨文化環(huán)境交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作的能力，并具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、技術(shù)改造與創(chuàng)新的能力。同時(shí)通過(guò)相關(guān)企業(yè)的實(shí)踐，掌握基本的自動(dòng)控制領(lǐng)域知識(shí)，具備解決自動(dòng)控制中實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

2.教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)CDIO工程教育理念，我們制定的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)卓越工程師企業(yè)培養(yǎng)教學(xué)環(huán)節(jié)包括：（1）認(rèn)知實(shí)習(xí)：學(xué)生到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)感受企業(yè)的運(yùn)營(yíng)、應(yīng)用、維護(hù)和管理的流程，感受企業(yè)的工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、工程實(shí)施的流程。（2）基本能力實(shí)踐：電工電子技術(shù)綜合實(shí)踐，使學(xué)生具備電路理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)的系統(tǒng)知識(shí)，熟練使用常用電子電氣實(shí)驗(yàn)儀器；熟練掌握常用電子電氣電路原理和分析方法、具有設(shè)計(jì)、調(diào)試一般電子電氣電路的能力。（3）行業(yè)工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：學(xué)生到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)，學(xué)習(xí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、使用規(guī)范和管理規(guī)定。（4）專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力實(shí)訓(xùn)：學(xué)生以小組形式進(jìn)入企業(yè)，學(xué)習(xí)企業(yè)的職業(yè)道德和安全規(guī)范、管理模式和行業(yè)特點(diǎn)；學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備的應(yīng)用、維護(hù)和管理技能。（5）專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)能力實(shí)訓(xùn)：學(xué)生以小組形式進(jìn)入企業(yè)，由企業(yè)工程師帶領(lǐng)學(xué)生項(xiàng)目小組對(duì)整個(gè)實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行崗前訓(xùn)練；參與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研制和測(cè)試過(guò)程。（6）工程設(shè)計(jì)能力實(shí)訓(xùn)：由企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生小組，結(jié)合具體工程，按照自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求完成具體的設(shè)計(jì)。（7）通過(guò)聯(lián)合培養(yǎng)使學(xué)生了解企業(yè)的全部生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)流程，了解行業(yè)的基本規(guī)范和發(fā)展需求，學(xué)習(xí)企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)、專(zhuān)業(yè)技能和企業(yè)文化。（8）由企業(yè)和學(xué)校制定詳細(xì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，企業(yè)根據(jù)具體工程任務(wù)提供畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。這一階段由企業(yè)和學(xué)校對(duì)其進(jìn)行考核。

四、結(jié)束語(yǔ)

CDIO工程教育理念和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃都是要?jiǎng)?chuàng)新高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的機(jī)制，改革工程教育人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，構(gòu)建布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、類(lèi)型多樣、主動(dòng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的培養(yǎng)模式。基于CDIO的自動(dòng)化卓越人才培養(yǎng)模式就是要將CDIO的“做中學(xué)”理念和卓越計(jì)劃思想緊密結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。

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作者簡(jiǎn)介：陸華才（1975-），男，安徽滁州人，博士，副教授，研究方向：電機(jī)控制。endprint