魏海蕊

摘 要：在分析CDIO教育模式的核心理念與要素，以及當今社會對工業(yè)工程人才現(xiàn)實需求基礎(chǔ)上，針對工業(yè)工程專業(yè)特點與人才培養(yǎng)目標，調(diào)研了當前工業(yè)工程專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上，以實驗服務(wù)于實踐，實驗致力于提升學(xué)生解決實際問題的能力為根本宗旨，有針對性的提出了工業(yè)工程專業(yè)實驗教學(xué)改革若干建議與措施，為工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新實踐性人才提供有意義的參考。

關(guān)鍵詞：CDIO;工業(yè)工程;實驗教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）19-0130-03

Abstract： Based on the analysis of the core concepts and elements of CDIO education model and the realistic demands for Industrial Engineering （IE） talents in today's society， and in view of the characteristics and training objectives of IE， this paper investigates the current situations of experimental teaching in IE. On this basis， the fundamental purpose of the experiment is to serve practice and strive to improve the ability to solve practical problems. Some suggestions and measures for experimental teaching reform of industrial engineering major are put forward， which can provide meaningful reference for training innovative and practical talents of industrial engineering major.

Keyword： CDIO; industrial engineering; experimentteaching

引言

當今社會經(jīng)濟全球化深度發(fā)展下各個國家之間的合作與競爭愈加激烈，國家之間競爭的加劇帶來技術(shù)壁壘與人才壁壘的設(shè)置更加嚴峻，但是面對這樣的經(jīng)濟政治形勢，任何一個企業(yè)與個人都與全球化經(jīng)濟存在著更加息息相關(guān)的聯(lián)系。全球經(jīng)濟形勢的變革也對我國高等教育產(chǎn)生著巨大的影響，因為企業(yè)必需順應(yīng)社會的發(fā)展，人才必須符合社會與企業(yè)的需要，所以人才的培養(yǎng)必須融入到全球化經(jīng)濟和社會發(fā)展大環(huán)境之下，順應(yīng)當前的社會時代潮流與趨勢。

CDIO教育模式是近年來國際工程教育改革的重要成果，是注重工程人才培養(yǎng)中的實踐與團隊協(xié)作能力培養(yǎng)，注重開拓創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新的工程教育模式。工業(yè)工程專業(yè)是管理科學(xué)與工程學(xué)的交叉學(xué)科，屬于應(yīng)用性與實踐性極強的學(xué)科，兼具工程技術(shù)與管理技術(shù)的雙重屬性[1]，但在當前工業(yè)工程人才的培養(yǎng)過程中卻存在我國國內(nèi)高校工程人才培養(yǎng)的突出問題：重理論輕實踐、培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力與較高綜合素質(zhì)的綜合性工程人才存在挑戰(zhàn)[2]。因此，吸收分析與理解國際先進的教育改革模式，嘗試探索與改革國內(nèi)的教育模式，以期適應(yīng)全球化深度融合背景下社會經(jīng)濟發(fā)展對工業(yè)工程人才的需求迫在眉睫。

一、CDIO教育模式

CDIO工程教育模式是國際高等工科教育的一種創(chuàng)新模式。最早麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院四所大學(xué)組成的跨國研究在Knut and Alice Wallenberg基金會的巨額資助下探索創(chuàng)立的新型教育模式，其創(chuàng)始人Edward Crawley因此于2010年榮獲“工程界的諾貝爾獎”美國工程院“戈登獎”[3]。CDIO的英文全稱是Conceive-Design-Implement-Operate，即構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行，是以產(chǎn)品或系統(tǒng)從創(chuàng)造到運行整個生命周期為載體，讓學(xué)生在全生命周期中以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程的教育模式[4]。

CDIO教育理念：CDIO強調(diào)系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進性的統(tǒng)一，志愿于為學(xué)生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行（CDIO）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。CDIO強調(diào)集成化與綜合性，主張利用高等學(xué)校學(xué)科齊全、學(xué)習資源豐富的條件，在大學(xué)學(xué)習階段以盡可能接近工程實踐與企業(yè)系統(tǒng)需要的綜合性項目為載體，基于“項目的教育與學(xué)習”手段[5，6]，實現(xiàn)學(xué)生將工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個方面能力的提升與融會貫通，培養(yǎng)具備科學(xué)性、系統(tǒng)性與先進性統(tǒng)一的綜合素質(zhì)卓越的工程人才。

二、工業(yè)工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀與分析

為深入了解工業(yè)工程專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，有針對性的分析問題與重點研究，我們按照CDIO的理念與教學(xué)大綱要求設(shè)計了關(guān)于實驗教學(xué)的調(diào)查問卷，重點關(guān)注了實驗教學(xué)在課程設(shè)計中的設(shè)置情況、時間安排、選材形式、內(nèi)容等方面，并以上海理工大學(xué)工業(yè)工程本科生與研究生的部分學(xué)生為調(diào)研對象進行了調(diào)研，值得注意的是CDIO強調(diào)以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心目標的教育模式，在本問卷的問題設(shè)置中也主要從學(xué)生的感受與感知等方面進行了設(shè)置?？偨Y(jié)出當前工業(yè)工程專業(yè)在實驗教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)狀特征：

（一）工業(yè)工程專業(yè)課程中實驗課時設(shè)置占比較低，不能滿足學(xué)生的學(xué)習需求

問卷設(shè)置了工業(yè)工程專業(yè)課程教學(xué)中的實驗課程設(shè)置情況的調(diào)研。從學(xué)生需求與感知的角度設(shè)置了四個層次的答案，分別為實驗課程設(shè)置充足、實驗課程設(shè)置較多、實驗課程設(shè)置一般、實驗課程設(shè)置較少。調(diào)查結(jié)果表明，40%的學(xué)生認為實驗課程設(shè)置較少，50%的學(xué)生認為實驗課程設(shè)置一般，沒有學(xué)生認為工業(yè)工程專業(yè)課程中的實驗課程設(shè)置是充分充足的，數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。研究結(jié)果表明實驗教學(xué)在課程教學(xué)中的課時占比較低，與學(xué)生的學(xué)習需求存在較大差距。

（二）實驗課程的安排時間對學(xué)生學(xué)習興趣的激發(fā)作用薄弱

實驗課程的安排時間對于知識的掌握、理解與應(yīng)用非常重要。通常情況下，在教學(xué)內(nèi)容開始之前設(shè)置相關(guān)的實驗課程，可以讓學(xué)生提前預(yù)習內(nèi)容，實驗過程有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，并給了學(xué)生試錯的機會，通常會有一系列的問題產(chǎn)生，這樣在下一步的專業(yè)課堂教學(xué)中就可以帶著問題去聽課，從而有助于課堂上讓學(xué)生更認真的聽課;而安排于課堂知識教學(xué)之后的實驗更主要的功能是對學(xué)習知識的鞏固與應(yīng)用，在引發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣方面的作用會有所削弱;課前與課后均安排實驗教學(xué)，把課前實驗的優(yōu)點和課后實驗的優(yōu)點匯集，形成相得益彰的學(xué)習效果。而根據(jù)我們的調(diào)研，當前學(xué)習中85%以上的實驗是安排在課堂知識學(xué)習之后，僅安排在課堂知識講授之前的沒有，課堂知識講授前后均安排實驗的不足15%。

（三）實驗選題內(nèi)容中學(xué)生參與設(shè)計的實驗比例較低

CDIO強調(diào)以項目為手段的實踐教學(xué)，強調(diào)構(gòu)思、設(shè)計、實施與運行的全過程中學(xué)生主動地、實踐地、協(xié)作地完成。實驗課程內(nèi)容選題方式直接影響了學(xué)生的參與性、創(chuàng)新性與積極性，課堂實驗不只是為了驗證與鞏固課堂的知識，而是讓學(xué)生在實驗中真正理解知識，靈活地運用知識，并培養(yǎng)基于現(xiàn)有知識的創(chuàng)造性與創(chuàng)新性能力。實驗課的選題方法一般分為三種：理論課課本中的實驗;學(xué)生自己設(shè)計的實驗;根據(jù)課本實驗改造的實驗。通過調(diào)查我們得知，20%的實驗選題來自課本實驗，占到20%的是學(xué)生自己設(shè)計的實驗，有60%是根據(jù)課本實驗改造后的實驗。見圖2。其中學(xué)生自己動手設(shè)計實驗的選題方式占比還是較低的。由此可以看出，雖然實驗選題中對課本知識的改造基礎(chǔ)上的實驗方式為主，在一定程度上讓學(xué)生擺脫了禁錮于課本知識思維束縛，但是學(xué)生自主設(shè)計實驗內(nèi)容占比較低，不利于學(xué)生基于現(xiàn)有知識提出問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生基于現(xiàn)有知識的創(chuàng)造力與創(chuàng)新能力的發(fā)展。

（四）實驗課程對學(xué)生能力培養(yǎng)的認可度以及學(xué)生對實驗課程的滿意度較低

CDIO模式將學(xué)生的能力培養(yǎng)分為四個維度，其中前面實驗內(nèi)容的選題設(shè)計等一定程度上反應(yīng)了對學(xué)生解決問題能力、系統(tǒng)思維能力、個人職業(yè)技能等方面的培養(yǎng)情況，該部分重點調(diào)研了實驗課程中對學(xué)生團隊協(xié)作與人際交往能力的培養(yǎng)情況，如圖3所示;以及學(xué)生對實驗課程的總體滿意度兩個方面進行了調(diào)研統(tǒng)計，如圖4所示。由圖3可知，學(xué)生對在實驗中提供團隊協(xié)作能力的體驗是基本肯定的，但認為作用并不顯著的占到一半以上;由圖4知，學(xué)生對工業(yè)工程專業(yè)開設(shè)的實驗課程總體滿意程度較低，基本沒有學(xué)生感覺非常滿意，絕大部分感受一般，少部分學(xué)生表示不滿意。調(diào)研結(jié)果表明從學(xué)生的能力提升與感受情況來講，實驗課程的開設(shè)效果并不理想，亟待改進與改革。

三、基于CDIO的工業(yè)工程專業(yè)實踐教學(xué)改革建議

工業(yè)工程專業(yè)對人才的核心要求是以系統(tǒng)性思維綜合靈活地“集百家所長，為我所用”實現(xiàn)系統(tǒng)更高效率更低成本健康運作。對系統(tǒng)改進與優(yōu)化過程滲透于系統(tǒng)從構(gòu)思、設(shè)計、實施與運行的全過程中，最常采用的模式就是以項目的形式有針對性的組建改善團隊開展的，項目開展中對工業(yè)工程人才的系統(tǒng)思維能力、分析問題與解決問題的能力、在不同的實驗方案中探索最優(yōu)的能力、領(lǐng)導(dǎo)力、溝通力與團隊協(xié)作能力、以及綜合知識的實踐能力與創(chuàng)新能力都有很高的要求。因此，在工業(yè)工程專業(yè)課程的學(xué)習中必須有針對性的培養(yǎng)鍛煉這些方面的能力。而由前文的介紹可知，工業(yè)工程人才培養(yǎng)的需求與CDIO模式培養(yǎng)人才的17種能力目標不謀而合，因此，工業(yè)工程專業(yè)是最適合CDIO教育模式的專業(yè)之一。依據(jù)前文分析的工業(yè)工程專業(yè)實驗課現(xiàn)狀與問題，結(jié)合CDIO模式理念與人才培養(yǎng)方式，對工業(yè)工程實驗大的改革建議如下：

第一，在實驗課程體系設(shè)計方面，從“加強基礎(chǔ)性、突出綜合性、強調(diào)工程性”的方針出發(fā)綜合工業(yè)工程各門課程系統(tǒng)性集成性的設(shè)計實驗課程體系。CDIO教育模式強調(diào)集成化課程體系設(shè)計[6]，工業(yè)工程專業(yè)要充分利用多門課程知識綜合的優(yōu)勢，有針對性的多增加大型的綜合性實驗方案的設(shè)計，采用CDIO教學(xué)的項目形式的實驗?zāi)Ｊ介_展，讓學(xué)生在學(xué)校實驗學(xué)習與實踐中體會工作中可能面臨的狀況與能力需求，培養(yǎng)鍛煉自身的綜合知識應(yīng)用于實踐能力、溝通與團隊協(xié)作能力，系統(tǒng)性思維與問題解決能力等CDIO模式核心能力。

第二，在實驗資源與設(shè)備方面，按照CDIO系統(tǒng)性、實踐性與先進性的統(tǒng)一與要求，整合實驗室資源，實現(xiàn)實驗資源整合對綜合性實驗內(nèi)容與方案實施的保障。比如當前工業(yè)工程實驗室的物流倉儲與供應(yīng)鏈實驗室、人因工程實驗室等都是相互割裂的，沒有形成聯(lián)動，而現(xiàn)實中的生產(chǎn)系統(tǒng)是物流、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)與人因等交織在一起運作的系統(tǒng)，實驗室的整合與聯(lián)動，是充分利用現(xiàn)有資源盡可能的塑造反應(yīng)現(xiàn)實生產(chǎn)系統(tǒng)的實驗環(huán)境。

第三，在實驗內(nèi)容設(shè)計與選題方面，以培養(yǎng)學(xué)生主動性與創(chuàng)新探索能力為目的，開放實驗教學(xué)思路，增加學(xué)生自主設(shè)計的實驗內(nèi)容的選題，開放實驗室資源，建立開放性的實驗環(huán)境。前文調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實驗內(nèi)容的選題上學(xué)生自主設(shè)計的實驗占比過低，這將不利于學(xué)生主動性地去探索知識、創(chuàng)造性地應(yīng)用知識。學(xué)生自主設(shè)計實驗而不是被動的接受設(shè)計好的實驗方案去實施，有助于學(xué)生在設(shè)計中主動的探索、開放性思考，使學(xué)生真正融入實驗教學(xué)，同時實驗設(shè)計過程中的相互溝通與協(xié)作同時鍛煉了學(xué)生的交流與團隊協(xié)作等人際交往技能。而實驗室資源的開放，既可以避免實驗室資源的閑置浪費，又可以讓學(xué)生自主設(shè)計實驗有了切實可行的實驗條件與環(huán)境的保障。

第四，在實驗與實踐環(huán)境優(yōu)化方面，以進一步提升實踐性與工程性為目的，堅持產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展思路，走出校門向社會與企業(yè)尋找工程性實踐與實驗資源，通過高校與社會企業(yè)共建工程性實驗室與實踐基地、聯(lián)合舉辦學(xué)生社會實踐活動等方式，使學(xué)生更多的接觸現(xiàn)實運行系統(tǒng)，在現(xiàn)實工程性環(huán)境中發(fā)現(xiàn)與解決問題，提高工程實踐能力。

四、結(jié)束語

基于CDIO先進的工程教育理念，在對當前工業(yè)工程專業(yè)實驗課程開設(shè)現(xiàn)狀與問題分析的基礎(chǔ)上，從CDIO培養(yǎng)工程人才的核心能力以及社會對工業(yè)工程人才的能力需求入手，結(jié)合CDIO教育模式的核心方法與項目手段，從實驗課程體系設(shè)置、實驗室與實驗設(shè)備管理與使用、實驗內(nèi)容選題與設(shè)計、實驗與實踐環(huán)境資源優(yōu)化等方面對工業(yè)工程實驗教學(xué)提出了改進與改革的建議與措施，使工業(yè)工程專業(yè)人才通過實驗教學(xué)盡可能的提高被社會與企業(yè)認可的綜合性工程人才能力與素質(zhì)。

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