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1、基于CDIO工程教育模式下工程训练教学体系研究 【摘 要】从我国工程实践与工程教育分析出发，针对CDIO教育模式中国化及存在的问题分析，结合现阶段高等工程教育的内涵，以贵州理工学院现代工程训练中心建设为例提出基于CDIO工程教育模式下的工程训练教学体系，并从认知工程训练、基础工程训练、综合工程训练、创新工程训练四个层次进行项目设置，对我国工程实践教育的未来发展进行了展望。 引言 随着科学技术的不断进步，现代化分工越来越细化，工作节奏越来越快，用人单位在毕业生招聘的过程中更加青睐具有一定工程实践能力的高校毕业生，所以，学生在校期间就要明确地进行工程实践能力的培养，高校工程训练课程体系就是这样的载
2、体。但我国的高等教育培养模式由于历史的原因长期受前苏联凯洛夫教学论的影响。教师是教育环节的主体，在统一的人才培养模式下，更强调对学生进行直接的知识传授，忽略对学生实践能力和创新能力的培养1，这就导致高校毕业生具有较强的理论知识，但工程实践能力较差，到工作岗位需要一段较长的实习适应期，难以适应用人单位的需要。一种新型的工程教育模式CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate），即“构想设计实施操作”，为工程人才的培养提供了解决方法。2 1.CDIO与工程实践教育 1.1 我国工程实践与工程教育 在制造业全球化背景的推动下，我国被誉为“世界工厂”，为此我国工程教育面
3、临制造业全球化和工程教育全球化的挑战。工程实践作为工程教育重要组成部分，我国的工程实践教育，工程训练如何跟进，如何尽快与国际工程教育接轨，并在此基础上有所创新，就显得特别重要。 现代工程教育内涵丰富，包括：科学理论、工程知识的教学；工程实践能力的训练；人文、社科知识的培养；综合素质、交流能力、创新能力、管理能力、工程意识、发展意识的养成；工程伦理、工程道德、责任感、现代意识的教育；有益的工程经历等等。显然，就现代工程教育涉及内容和教育方式看，工程教育既有别于职业教育，也不等同于培养专门人才的专业教育，因为工程技术人员不可能独立于社会而单独存在。其教育方式更多属于“通识教育”。此外，工程教育的培
4、养目标是工程师、工程学家，而不是科学家。因此，培养从事认识自然的科学家与培养改造自然的工程师是有明显区别的。工程师的培养在了解自然、改造自然的基础上又多了一份社会约束与责任感，多了一种对工程实践经历必不可少的需求。3 1.2 CDIO中国化分析及存在的问题 20世纪90年代，为工程人才短缺和工程教育质量不能适应产业界需求的问题，众多国家掀起了工程教育改革的浪潮，麻省理工学院提出大学教育要“回归工程”，要建立“大工程观”。2001年，经过四年的研究麻省理工学院与瑞典的查尔姆斯技术学院、林克平大学以及皇家技术学院等4所高校共同提出一种全新工程教育理念和实施体系CDIO（Conceive-Desig
5、n-Implement-Operate，构思-设计-实施-运作）。CDIO工程教育注重培养学生掌握扎实的工程基础理论和专业知识，并在此基础上将教育过程放到工程领域的具体情境中，通过贯穿整个人才培养过程的团队设计和创新实践训练，培养专业基础扎实、职业道德高尚的新一代高水平工程师4。CDIO理念的提出，为我国普通高校培养应用型工程技术人才提供借鉴方法。但是，目前我国的CDIO工程教育中存在着缺少实施平台和项目环境的问题5，同时，对CDIO中国化人才培养目标和教师工程知识能力培养有待于更加明确6。也就是说缺少有力的驱动力使学生完成构想设计实施操作这一系列教学环节为此基于CDIO工程教育模式以项目驱动
6、的工程训练建立和完善势在必行。 2.工程实践教育与工程训练 随着科技日益的进步，工程实践能力已成为社会对高校毕业生培养水平衡量的重要标志。工程实践能力的提高和素质的培养，除了需要比较系统的理论教学外，还需要通过实践教学、实验教学和不断改善社会的工程实践环境，强化工程实践教育来解决。7 2.1 高等工程实践教育的内涵 从目前高等学校工程实践教育实施的情况而言，学生在学校开展的工程实践教育活动主要包括普通劳动实践、教学实验实践、研究项目实践、工程训练实践、工业训练实践、社会调研实践7六大类。其中，普通劳动实践是人生中最基础的实践，对于培养学生劳动意识、劳动观念有着重要的作用，教学实验实践和研究项目
7、实践结合大学课程学习需要，让学生在实验中掌握科学的实验方法、并对实验原理进行深刻的思考，对实验现象进行仔细观察和深入分析，以便实现对知识的透彻理解和掌握。社会调研实践强化学生个人对家庭、对集体、对社会的认同感，了解社会进步情况，熟悉工作、生活环境，为投身社会作出应有的准备。而工程训练和工业训练通过一系列的教学安排真实再现工程背景和生产氛围、企业管理水平和现代企业文化，让学生学习各种工艺知识，掌握各种工艺方法，培养严谨的科学作风和增强综合素质。与此同时，还给学生提供一系列独立设计、制作和综合训练的机会，让学生在动手动脑、求新求变和反复比较中得到成长。 2.2工程训练体系与项目设置 结合高等工程教
8、育内涵，工程训练承担着对学生工程意识和相关专业实践训练，同时还肩负着科技创兴和科学素养的教育。在工程训练体系的研究和项目的设置就显得尤为重要。 2.2.1 工程训练体系的思考 在工程训练体系的设置过程中将认知工程训练、基础工程训练、综合工程训练、创新工程训练等训练教学环节有机地贯穿于整个大学阶段的工程实践教育过程之中。使学生的自主学习能力、实践能力、创新能力与工程应用能力得到有计划、有层次、分阶段的培养和提高。结合学科特点及实践教学自身的规律，打破和摈弃传统的课程界限，注重课程群建设，按照分层次、模块化、综合式、开放型的教学改革思路系统构建以学生为主体的 “四个层次”的工程训练教学体系。 2.
9、2.2 工程训练项目设置 在工程训练的项目设置上，重点结合各层次训练的培养目标，将学生的能力目标和评价体系有机结合分层次设置对应的实训项目： 认知工程训练，主要针对低年级学生的知识背景，结合入学专业教育和专业导论课程，培养学生系统的工程理性认识的能力。认知过程训练通过实物、模型、图片、多媒体课件等资源，以参观、动手拆装、现场演示，网络平台，工程苑沙龙交流等方式，着重让学生建立工业系统概念，初步了解工程材料的原料来源与应用、产品的研发与设计制造过程，以及工业发展对人类社会发展的贡献和作用。知道一台简单机电产品的组成要素、了解一台装备的制造过程和相关工程平台，并对现代企业管理流程和要求进行认知。为
10、后续课程的学习提供工程背景，激发学生的求知欲和对专业的认同感。 基础工程训练通过真实工程环境让学生了解设计、制造、检验、生产、质量、成本等生产过程和要素，了解与制造过程及相关的具体工艺与技术设备，使学生初步了解选择材料和制作工艺，了解制作对象常用的技术装备。通过实践，增强工程意识与基本技能。以培养学生初步工程能力和基本的工艺技能为主要目标，培养学生熟悉或掌握基础工程制造技术的基本能力。基础工程训练主要包括构思设计训练、制造工艺与装备操作技能训练、电子电工工艺训练等。 综合工程训练以大工程为背景、运用单元工程知识，进行广义的“制造”工程训练。即在制造基础上制造工程。比如用元件装配器械，用器械制造
11、装备，用装备生产、制造、修建其他产品的过程。集系统制造技术制造装备，利用装备制造其他工程，以及制造系统运行管理等训练。通过模拟生产环境，以项目为载体，以学生的单元知识为基础，培养学生的集成思维、络合思维及相应的工程应用能力，孕育学生创新思维能力的发展。该层次将进行现代控制技术、物联网技术、SMT&PCB技术、三维测量技术、逆向工程等内容的综合工程训练。 创新工程训练是学生实现自主创造发明的一种实践活动，是通过搭建创新训练平台，培养学生“自行设计、自主研学、自由创造”的训练过程。学生通过认知训练和基本工程训练，掌握了制造技术基本技能，具备了现代制造技术的基本素质，并通过综合工程训练的启发，对某一工程领域或节点的开发性思维进行构思设计，利用“中心”先进设备进行自主制造、并通过一定层次的评价体系进行成果展示，体现创新价值，实现开发性思维梦想的过程。 3.结束语 目前，全球性的工程教育改革正在蓬勃发展，我国的工程教育也在总结自己的经验教训和吸取他国成功经验的基础上不断前进。CDIO工程教育模式为我国工程实践教育提供了一种全新的思路，工程训练体系严格执行人才培养标准，项目设置让学生在“做中学”，体会动手，体会大工程理念，全方位、多角度地快速提高学生的工程能力为社会培养更多能综合应用现代科学理论和技术手段的高素质工程技术人才。