CDIO工程教育理念研究(7篇)
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摘要：高職院校軟件專業(yè)人才的輸出，滿足不了現(xiàn)代企業(yè)對軟件高技能人才的需求。提高高職教學質量是解決這個問題的有效方法。本文以CDIO工程教育模式為背景，從高職軟件技術專業(yè)的人才培養(yǎng)模式、課程建設、師資隊伍建設等方面內容來探索提高教學質量的方法。
關鍵詞：校企融合；CDIO；工程教育模式；軟件專業(yè)
1引言(Introduction)
高職院校的蓬勃發(fā)展并沒有解決用工荒的問題，企業(yè)對生產一線的高技能人才依然是求賢若渴。導致這樣局面有兩方面原因，一是現(xiàn)在職業(yè)院校的人才培養(yǎng)與市場需求不符，一是職業(yè)院校培養(yǎng)的人才達不到企業(yè)的要求。如何才能培養(yǎng)出符合市場需要的人才，我校軟件專業(yè)基于CDIO工程教育模式，對人才培養(yǎng)模式、教學方式、課程體系、師資隊伍建設等一系列進行了探討和實踐，全面培養(yǎng)且提升了學生的職業(yè)能力。
2CDIO教育理念(TheCDIOengineeringeducationconcept)
CDIO(Conceive，Design，Implement，Operate)工程教育模式，代表構思、設計、實現(xiàn)和運作。工程教育的第一步是構思(Conceive)，要明確客戶需求，考慮所需要的技術、企業(yè)的規(guī)章制度和戰(zhàn)略要點等多方面可能關聯(lián)的因素，盡可能的優(yōu)化概念、技術與商業(yè)案例[1]；工程教育的第二步是設計(Design)，在開發(fā)產品系統(tǒng)時，起草制定計劃、草案、圖紙等；工程教育的第三步是實現(xiàn)(Implement)，是把第二階段制定的計劃、草案、圖紙等轉化成成果的一個過程；工程教育的最后一步就是運作(Operate)，使用第三階段“實現(xiàn)”的真正產品來達到預想的價值。在工程教育改革中，CDIO是一個重要的創(chuàng)新工具，它提供了一套面向學生的教育，那就是CDIO強調讓學生在構思(Conceive)-設計(Design)-實現(xiàn)(Implement)-運行(Operate)產品的項目過程中，來學習工程教育的理論知識、實踐經驗和各種能力[2]。將學生的學習融入到產品的生命周期中，將課程有機的聯(lián)系起來，不僅僅培養(yǎng)基礎知識，還要培養(yǎng)個人能力、合作能力和系統(tǒng)工程，并且設定預定目標。CDIO并不是虛無縹緲的，純粹理論性的，它參照了工業(yè)界的需求，系統(tǒng)地提出了具有可操作性的12條標準。為了更好的實施CDIO工程教育模式，我校軟件專業(yè)與IBM公司進行深度校企合作，共建實習基地，聘請優(yōu)秀的企業(yè)人員同本專業(yè)教師一起依據(jù)12條標準共同探討專研、修改人才培養(yǎng)計劃、修訂考核標準、重構課程體系，不再是單一的試題試卷，而是把學生的職業(yè)能力，包括軟件產品、系統(tǒng)構建、職業(yè)素質和合作能力等，同時也提高教師工程能力。
3CDIO在高職軟件專業(yè)的應用(ApplicationofCDIOinhighervocationalsoftwarespecialty)
在國內外，很多的學校和專業(yè)都在應用CDIO。例如著名的麻省理工學院，國內的汕頭大學等。效果顯示，社會上非常愿意接收采用CDIO教學理念以及教學模式的畢業(yè)生。在社會效應非常不錯的情況下，我校積極汲取先進的教學理念、教學方式，將適合采用CDIO工程教育模式的軟件技術專業(yè)優(yōu)先試點。參照12條標準，軟件技術專業(yè)從課程體系、課程建設、才培養(yǎng)模式和師資隊伍建設等方面進行實踐，探索如何提高高職軟件技術專業(yè)學生的職業(yè)能力與終生學習的能力。
3.1課程體系開發(fā)
隨著軟件行業(yè)的不斷發(fā)展，社會需求的不斷變更，對從事這個行業(yè)的員工的分工也越來越細。手機開發(fā)、軟件測試和軟件維護等崗位開始廣泛吸納高職高專的畢業(yè)生。因此，我們將軟件技術專業(yè)的培養(yǎng)目標定位于“手機開發(fā)(手機游戲)、軟件測試和軟件服務”這三類崗位。2014年11月4日，以關鍵詞“軟件測試”搜索招聘職位，從智聯(lián)招聘、中華英才等網站上共計搜索到58690個職位，以關鍵詞“手機開發(fā)”檢索，共計搜索到29180個職位；以關鍵詞“軟件維護”檢索，共計搜索到76368個職位。而且這些職位的描述，基本上是以專科生為主的。由此可見，軟件的專業(yè)目標的定位是準確的。課程設置是專業(yè)建設中的重點，一個好的課程體系不僅是讓學生掌握專業(yè)基礎知識和實踐技能，還要讓學生掌握團隊合作、人與人之間溝通的能力；掌握發(fā)現(xiàn)問題、面對問題、分析問題、解決問題的能力；掌握良好的職業(yè)素質等方面的諸多能力。原有的軟件技術專業(yè)課程體系重視理論知識的系統(tǒng)性；重構的軟件技術專業(yè)課程體系重視工程實踐，從崗位出發(fā)，強調了學生工程能力的培養(yǎng)，強調能力本位，重點培養(yǎng)學生在工作中所需要的各種能力和素質，在評價體系中不再是單純的由教師來評價，而是通過筆試、項目答辯、項目組組長評價、學生互評和企業(yè)工程師綜合評價，對學生的專業(yè)知識、合作能力等綜合能力進行評價。在課程設置中，強調專業(yè)課程和素質課程有機結合，構建一個綜合性質的課程體系。該課程體系以崗位需求為基礎、以項目為導向，以解決問題為目的，將分散的、孤立的知識點組織起來，形成知識網，讓學生從構思開始，到最終結束，都參與其中，有一個完整的經歷[3]。在對課程的重構中，首先對現(xiàn)有的課程以及企業(yè)中需要的技能進行分析，明確每一門課程中的知識目標、能力目標和素質目標，建立相應的課程標準，根究優(yōu)化過的課程將課程調整為專業(yè)基礎課、職業(yè)技能課、綜合素質課，同時綜合性質的課程要圍繞基礎來構建，學科之間并非孤立而是緊密聯(lián)系、相互支撐。將知識和技能進行合理分解，然后再重構。深入分析工作過程之所需要的知識和技能。根據(jù)現(xiàn)在的軟件高職畢業(yè)生的就業(yè)崗位，確定合適的項目，對于知識以夠用為主，項目中需要什么就學什么，所學的知識都能夠應用到該項目中，能夠解決實際問題，強調培養(yǎng)學生的解決問題和自學的能力。綜合培養(yǎng)學生的基礎知識、個人能力、團隊能力和工程能力。將“做項目”作為主線來組織課程，在項目中掌握知識之間的聯(lián)系，能夠使學生學會相關的職業(yè)能力，能夠處理與之相應的工程項目整個生命周期內產生的問題。
3.2人才培養(yǎng)模式
(1)虛擬軟件工廠
在重構的課程體系中，除了傳統(tǒng)課堂教學和實訓室教學外，對《Java程序設計》《ASP.NET程序設計(C#)》這類職業(yè)能力課程，全部采用虛擬軟件工廠的模式進行教學。將學生分為若干個項目組，按照企業(yè)中項目管理的方式，學生充當項目負責人、程序員等角色。教師提出工作任務和需求，學生在模擬真實的工作過程中完成任務，掌握相應的知識點。同時也引進企業(yè)項目管理模式，對學習過程進行監(jiān)控和管理，學生是主體，但教師起主導作用，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、對任務進行總結和評比。在項目中掌握職業(yè)能力，達到大綱所要求的能力，包括基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力。
(2)“2+1”教學
“2+1”中“2”代表的是在學校內集中學習兩年，“1”是指分散學習一年，到社會上進行頂崗實習和畢業(yè)實習。在大三第一學期，學生到企業(yè)進行定崗實習，崗位主要包括：軟件測試、軟件維護和軟件開發(fā)等項目。學生可以選擇學校推薦的企業(yè)，也可以自擇，即學生自己聯(lián)系實習單位。在頂崗實習期間，學生由在校學習者的身份轉變?yōu)槁殬I(yè)人，這個原本是畢業(yè)學生在第一年中的體驗，但是現(xiàn)在變成在校就能夠進行。頂崗實習，并不是把學生放到社會上，再不管，而是有專門的老師對學生進行指導、監(jiān)控和管理，同時也進行考核。與此同時，企業(yè)的工程師也要對學生進行考核，不能流于形式，要保證頂崗實習的質量。我院軟件技術專業(yè)與IBM合作共建實習基地。學生在大三的第一學期直接進入實習基地，企業(yè)有經驗的工程師對實習的學生進行相應崗位的培訓，然后讓學生參與到真實的項目中，之后指導監(jiān)督學生完成企業(yè)真實項目。學生在工作過程中參與軟件產品的整個生命周期，包前期需求分析、產品設計，中期的代碼編寫和后期的測試、維護等。即CDIO思想中的構思、設計、實施和運行。一個任務的完成，學生會鍛煉各方面能力，例如，學科基本知識點、與人的溝通能力和合作能力，軟件系統(tǒng)的構建能力，終生學習能力、自主學習能力。學生在能力的提過程中，積累了豐富的實踐經驗，并創(chuàng)造了一定的經濟效益，降低了企業(yè)的運營成本，實現(xiàn)了校企雙贏。
3.3師資隊伍建設
(1)加強在崗教師的企業(yè)培訓
在崗的教師基本上都是從高校畢業(yè)后直接進入學校，缺乏實踐能力，除了參加國家及其省市的“雙師”素質培訓，還應當與企業(yè)合作，將中青年教師派遣到企業(yè)進行頂崗實習一段時間，這個時間不能太少，最少是一個學期，乃至一年，如果時間短，就不能真實有效的參與企業(yè)的產品開發(fā)全過程，達不到鍛煉的目的。只有參加完整的項目，才能很好的提升專業(yè)基礎知識和工程能力，同時又可以探索教學規(guī)律。事實上，沒有實戰(zhàn)經驗的老師也是真真實實的做了一次學生，非常有利于教學。尤其是對那些畢業(yè)后就到學校的青年教師，以及缺乏行業(yè)經驗，不了解該職業(yè)素質的老師。
(2)積極推進“產學研”結合
2010年我校與IBM達成合作協(xié)議，進行校企合作，共建“軟件測試”“手機游戲開發(fā)”實訓基地。企業(yè)與學校共同探討，建立了校企合作教材，提供真實的項目化教材，并派遣有經驗的技術人員指導教師的教學。同時邀請教師到企業(yè)進行參觀、學習、邀請老師到實際的項目中進行實戰(zhàn)。教師在教學中進行學習，在參與中進行學習，“產學研”三者緊密結合，大大提高專業(yè)教師的工程能力。
(3)積極引進具有豐富經驗的技術人員到教師隊伍中
除了提升在崗教師的自身素質來進行師資隊伍建設，還應當積極從企業(yè)引進那些具有豐富實踐經驗并且具備教師基本素質的工程技術人員充實專業(yè)教師隊伍。或者在某一段時間內將這些來自生產一線，能夠帶來流行技術或者行業(yè)標準的人員進行聘用，作為兼職教師，這樣不僅能夠豐富某一學科的師資力量，而且在同在崗教師的交流的時候，還能提高在崗教師的工程能力。這些企業(yè)來的專家了解當前社會對從業(yè)人員的素質要求，進入專業(yè)建設委員會，進行專業(yè)和課程的建設，更能制定出符合社會需求的人才。
4結論
(Conclusion)經過與IBM公司合作幾年的實踐證明，在軟件技術專業(yè)引入CDIO工程教育的理念，能夠制定合適的課程體系，設置符合社會需求的人才培養(yǎng)計劃，建立相應的工程項目，能夠改變課堂上枯燥的理論講解，學生在真實的項目中進行實踐、較早的接觸到實際的工作任務，提高了教學的質量，同時也提高了學生的職業(yè)素質，與社會的需求進行接軌，為探討軟件專業(yè)課程的教學找到了新的方向。
參考文獻(References)
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作者：蘇紅麗 單位：遼寧金融職業(yè)學院信息技術系
第二篇：CDIO工程教育下的無機化學及實驗教學改革研究
［摘要］CDIO工程教育是西方發(fā)達國家一直推崇的培養(yǎng)模式之一。根據(jù)應用型本科無機化學及實驗課程的特點和教學要求，基于CDIO工程教育的理念，對該課程的教學內容、教學方法、“雙師型”師資隊伍的建設、合理有效的成績評價體系的建立等方面進行了改革與探索，取得了較好的教學效果。
［關鍵詞］工程教育；無機化學；教學改革
CDIO工程教育是西方發(fā)達國家一直推崇的培養(yǎng)模式之一。C代表構思（Conceive），D代表設計（Design），I代表實施（Implement），O代表操作（Operate）。其把從產品研發(fā)到產品運行的一個生命周期作為載體，鼓勵學生以實踐的、主動的、課程之間有機結合的方式學習工程。[1][2]而目前我國的教育模式培養(yǎng)出的人才存在許多不足，如重視理論而忽視實踐、重視基礎知識的學習而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、重個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神等，從而導致培養(yǎng)出的人才與社會需求明顯脫節(jié)，大量畢業(yè)生畢業(yè)后很難找到適合自己的工作。目前大部分高校已清楚地認識到實踐教學的重要性，并逐漸把發(fā)展實踐教學列為提高學生社會職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力的重要途徑。應用型本科院校一貫堅持“崇尚實踐、回歸工程教育、成人成材”的教育理念，努力培養(yǎng)出有實踐能力和創(chuàng)新精神、具有國際視野的卓越一線工程師。以往的無機化學課程體系主要針對培養(yǎng)研究型人才所設，對于工程技術型人才的培養(yǎng)如何做到因材施教、因時制宜，以適應社會的需求變化，這給目前的無機化學課程體系帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。一方面，目前無機化學所選用的教材大都是理論性較強的教材，教材的編寫者大多缺少工程實踐的專業(yè)知識，這就不可避免地使理論與實踐脫節(jié)，課程內容缺乏與實際工程應用有關的案例及知識。另一方面，工程教育的實施，良好的師資隊伍是保障。然而，目前各高校無機化學課程教學的任課教師雖然具有豐富的專業(yè)知識，但大都缺乏工程實踐經驗。因此，更新教育理念，開展基于CDIO工程教育理念的無機化學及實驗課程綜合改革具有重要的現(xiàn)實意義。
一、基于工程教育理念的課程改革
基于CDIO工程教育理念的教學，注重的是培養(yǎng)學生良好的工程素養(yǎng)，以及工程實踐能力和創(chuàng)新能力。因此我們需要轉變教育思想，樹立以人為本的先進教育觀念，將教學改革的重點放在培養(yǎng)和提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力上。在教學大綱的改革過程中，我們對無機化學課程體系做了調整，并以2014級化學工程與工藝專業(yè)卓越班新生作為實驗班，全面實施無機化學的教學改革。基于工程教育理念，根據(jù)無機化學課程的特點，把無機化學劃分為熱化學及化學反應動力學、溶液中的化學、電化學基礎、物質結構、配位化學、元素化學等六大知識模塊。[1]對每一個知識模塊的教學，按照構思—設計—實施—操作的CDIO工程教育模式來實施。
（1）構思階段。這一階段主要以課堂教學為主，注重專業(yè)基礎知識和基本技能的講授，適當?shù)蛣h減理論性偏深或實用性不強的內容。以實際的工程任務為驅動，從實用性的角度出發(fā)，逐步由易到難、深入淺出地安排課程內容。通過實施“工程對象教學”、“實驗驅動教學”等教學模式，通過基于問題的學習、基于項目的學習、基于案例的學習等學習方式，大大激發(fā)學生對課程知識的興趣，提高學生的學習主動性。
（2）設計階段。該部分的教學目的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。根據(jù)每一知識模塊的知識要點，在教師的指導下設計出相應的實驗項目（每個模塊根據(jù)內容可設計1-3個實驗項目）。設計實驗項目時既要考慮理論知識的鞏固和應用，又要考慮項目要依托行業(yè)、服務企業(yè)。通過正確實施實驗設計的“兩環(huán)節(jié)”，即“預習、創(chuàng)新”，轉被動性學習為主動性學習。“預習”就是要求學生根據(jù)實驗項目內容查找相關文獻，理解實驗原理、明確實驗目的、制訂合理的實驗方案；對用到的實驗儀器設備，要查出其具體使用方法、工作原理和注意事項，對實驗中用到的各種化學試劑要查出其性質、用途和使用注意事項[3]；認真思考與本實驗相關的科學問題，并撰寫預習報告。通過此環(huán)節(jié)可以調動學生的學習積極性和主動性，激發(fā)學生的好奇心，鍛煉和培養(yǎng)學生獨立思考的能力。“創(chuàng)新”就是要求學生在查找文獻資料的基礎上，構思出自己在實驗原理和實驗方法方面的不同見解及創(chuàng)新思路。如對于綜合設計性實驗“從印刷電路爛板液中回收銅”，引導學生獨立設計出與教材不同的實驗方案。根據(jù)實驗室提供的試劑：H2SO4（濃）、HCl（濃）H2O2（30％）、還原鐵粉、Na2CO3（固體）、NaOH（3mol／L）、NaCl（固體）、Na2SO3（固體）、無水乙醇等，設計出一種爛版液中回收銅、兩種用銅來合成CuSO4和一種由銅來合成CuCl的實驗途徑。設計過程中要切實做到推陳出新，進一步加深學生對實驗原理和方法、步驟的理解，使其工程實踐和創(chuàng)新能力進一步得到升華。
（3）實施階段。學生進入實驗室，任課教師需要檢查實驗方案的合理性、創(chuàng)新性及預習報告的書寫情況，提出修改建議，并在評定成績時根據(jù)學生實驗方案提出問題的合理度和創(chuàng)新程度給出激勵評價，從而培養(yǎng)學生獨立思考問題的能力和創(chuàng)新能力。要求學生嚴格按照自行設計的實驗方案進行實驗，以驗證實驗方案的合理性和可行性。此階段是培養(yǎng)學生實踐能力的關鍵階段，如果實驗失敗，也要求學生尊重實驗事實，如實記錄實驗數(shù)據(jù)，然后分析原因，并認真做好相關實驗記錄，適當給出激勵評價。
（4）操作階段。重視嚴謹規(guī)范的實驗基本操作技能的培養(yǎng)。基礎化學制備實驗所涉及的各項基本操作，如加熱、溶解、稱量、過濾、蒸發(fā)和結晶等，每一步操作都給予一定的評價成績并告知學生。這樣一方面使學生知道了操作的關鍵步驟并規(guī)范操作，另一方面也合理分配了各步實驗成績，避免使學生因某一步操作失誤而影響總體成績。[3]操作階段以培養(yǎng)工程素質為基礎，以突出能力為目標，以學生為主體，以實訓為手段，把學生置于“創(chuàng)造”的氣氛之中，讓學生體會創(chuàng)新的樂趣。
二、“雙師型”師資隊伍的建設
在實施基于工程教育理念的教學過程中，最根本、最關鍵的要素是師資隊伍。目前，高等教育與生產實踐嚴重脫節(jié)，一個最根本的原因就是教師本身缺少對生產和實踐的深入了解。在政策引導方面，要求教師想企業(yè)所需，為企業(yè)分憂解難，通過協(xié)助企業(yè)來培養(yǎng)學生，通過培養(yǎng)學生來協(xié)助企業(yè)。學校采取請進來、走出去的辦法，實施了教師產學研計劃、企業(yè)專家進課堂計劃和“雙師型”教師隊伍建設計劃，讓教師真正了解工程知識，在課堂上傳授真正有用的知識。將相關行業(yè)和企業(yè)的新理念、新知識和新技術及時融入課堂，推動課程改革，確保學生在校所學知識與企業(yè)實際生產需求無縫銜接。堅持企業(yè)專家參與人才培養(yǎng)方案制訂、參與課堂教學、參與畢業(yè)設計和論文指導的導向，將工程實踐教學貫穿于人才培養(yǎng)全過程。
三、合理有效的成績評價體系的建立
工程教育理念下的高等教育，可以說是以能力為本位的培養(yǎng)模式。本課程在教學改革的過程中，初步建立了科學合理的成績評價體系。在理論和實踐教學環(huán)節(jié)，按照學生的工程實踐和創(chuàng)新能力，采取激勵的方法進行成績評價。[4]如在實踐教學環(huán)節(jié)，除了結合理論測試（30％）、基本操作（30％）、實驗報告（10％）以外，增加創(chuàng)新能力激勵項目（30％）。對于設計階段提出的“兩環(huán)節(jié)”，在“預習”環(huán)節(jié)，根據(jù)學生查閱文獻的創(chuàng)新性與前沿性，給予相應的激勵分值（但不能超出10％）；在“創(chuàng)新”環(huán)節(jié)，對于勤于思考、研究思路新穎、創(chuàng)新能力強的學生，根據(jù)完成情況給予激勵評價（但不能超出20%的激勵分值）。總之，經過兩年多的基于CDIO工程教育模式的改革與探索，我們在無機化學理論及實驗教學中已取得比較顯著的教學效果。將工程教育理念貫穿于理論及實驗教學的全過程，提高了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，同時培養(yǎng)了學生良好的工程素養(yǎng)。
［注釋］
［1］秦梅．工程教育理念在無機化學課程體系改革中的應用［J］．華章，2012（24）：138，149．
［2］王剛．CDIO工程教育模式的解讀與思考［J］．中國高教研究，2009（5）：86－87．
［3］周祖新，王愛民，程利平，郭曉明．基礎化學實驗考核的探索［J］．化學教育，2014（4）：31－33．
［4］吳寶華，張輝．工程教育理念在實踐教學中的應用［J］．科技與管理，2014（5）：116－120．
作者：程利平 肖秀珍 單位：上海應用技術學院化學與環(huán)境工程學院
第三篇： CDIO工程教育理念的土木工程專業(yè)材料力學改革思考
【摘要】結合土木工程專業(yè)材料力學課程教學中存在的問題，從卓越工程師的培養(yǎng)目標出發(fā)，把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中，從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的綜合實踐和創(chuàng)新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業(yè)在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。
【關鍵詞】CDIO教育理念；材料力學；教學改革；課程考核體系
材料力學是土木工程專業(yè)的技術基礎課，是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學科，著重培養(yǎng)學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯(lián)引進的內容，內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性，也影響到其它課程的學習狀況。針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學人才；如何在材料力學教學中充分調動學生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學課程體系進行合并、篩選等工作已經成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習，在學習中實踐，這為該問題的解決提供了一種思路。
1CDIO工程教育模式
CDIO模式以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環(huán)境相協(xié)調的綜合的創(chuàng)新能力，同時更關注工程實踐，加強培養(yǎng)學生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創(chuàng)新和動手能力、推進產學研結合、加強實踐教學環(huán)節(jié)以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。
2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計
CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業(yè)知識學習，又強調應用能力的提升，根據(jù)這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。
3改革方案設計
3.1教學內容的改革
對于傳統(tǒng)教學中的基本概念、原理和方法，我們在教學中應該重視，可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力，我們又應該對教學內容優(yōu)化。隨著科學技術的發(fā)展，新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現(xiàn)，在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習，可以拓寬和增強學生系統(tǒng)解決實際工程的能力。此外，學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情，因此有必要在教學中加入實習環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學與實踐的結合，從而提高學生對力學課程的興趣。
3.2教學方法和教學手段的改革
如何調動學生的主動思考，如何加強學生獨立解決問題的能力，如何實現(xiàn)“在實踐中學習，在學習中實踐”？顯然單純的課堂教學很難實現(xiàn)這些目的。首先，材料力學應把課堂教學與案例教學或現(xiàn)場教學結合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論，并且可以明確學習的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現(xiàn)場結合梁的配筋布設講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調團隊協(xié)作與交流，因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位，每組3~5人，讓學生到施工現(xiàn)場進行調研，結合工程實際確定材料力學研討主題，然后針對工程實際問題建立力學模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學過程中開展自主實驗設計，推動學生自主學習能力。在教學手段上也應結合新技術、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書基礎上，融入PPT、Flash動畫、仿真數(shù)值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統(tǒng)力學知識的理解，另一方面，新的教學手段可以豐富教學內容，貼近工程實踐，拓寬學生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點，讓學生在有限時間內完成更多的課上練習；Flash動畫可以在課堂上展現(xiàn)一些實驗現(xiàn)象或者工程實際現(xiàn)象，這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。
4課程評價體系改革
課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向，其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱，起到引導學生有意識開展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告，并回答老師和同學對改組項目提出的問題，考核重點在：調研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術和理論的結合度、團隊的協(xié)作能力等方面。實驗報告要體現(xiàn)自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發(fā)和交流評比等環(huán)節(jié)。
5結束語
基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創(chuàng)新教學方法和教學手段、調整教學考核體系，從而調動學生的主動思考動力、培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力，讓學生“在實踐中學習，在學習中實踐”。
【參考文獻】
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作者：賈磊 單位：石家莊經濟學院勘查技術與工程學院
第四篇：CDIO工程教育制藥工程原理教學改革分析
摘要:比較制藥工程專業(yè)《化工原理》課程相關教材，考慮制藥工程專業(yè)開設的課程體系，基于CDIO關聯(lián)的理念，以能力和素質培養(yǎng)為主要目標，探討《制藥工程原理》基于課程之間的關聯(lián)、知識與能力的關聯(lián)的教學改革。旨在激發(fā)學生的學習熱情，提高工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
關鍵詞:CDIO;制藥工程原理;關聯(lián)
CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO的12項標準中總體體現(xiàn)了“關聯(lián)”的理念［1］。
1課程之間的關聯(lián)
1.1《制藥工程原理》課程現(xiàn)狀
制藥工程專業(yè)是一個化學、藥學(中藥學)和工程學交叉的工科類專業(yè)，制藥工程專業(yè)相對比較年輕，《制藥工程原理》是制藥工程專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎課，目前制藥工程專業(yè)《制藥工程原理》教材存在概念不明確，缺乏合適教材的問題［2－3］。有些采用“化工原理”，傳統(tǒng)的《化工原理》是供化工、石油、生物、制藥、食品、環(huán)境、材料等專業(yè)使用，缺乏針對性，不能充分體現(xiàn)制藥工程的特點，較好的是王志祥主編的《制藥化工原理》。有些采用“制藥工程原理與設備”，“制藥工程原理與設備”存在同名，主題內容不同，各科交叉重復的現(xiàn)象。目前針對制藥工程專業(yè)的教材有劉落憲主編的《中藥制藥工程原理與設備》，王志祥主編的《制藥工程原理與設備》，袁其朋主編的《制藥工程原理與設備》，姚日升主編的《制藥工程原理與設備》。這些具有“藥”味，但劉落憲主編的《中藥制藥工程原理與設備》的重點是中藥制藥，對于制藥工程專業(yè)缺乏通用性，王志祥主編的《制藥工程原理與設備》在化工單元操作的基礎上增加了制藥化工領域的新技術和新設備。姚日升主編的《制藥工程原理與設備》以《化工原理》為基礎，內容涵蓋“三藥合一”的知識點，涉及到制藥工程類課程化工原理，藥物制劑，化學制藥工藝學，藥廠車間設施規(guī)劃及藥事管理和GMP規(guī)范。王志祥主編的《制藥工程原理與設備》以化工原理為基礎，但袁其朋主編的《制藥工程原理與設備》，介紹的是制藥工程的原理與制藥設備。內容涉及制藥工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，包括化學制藥、生物制藥、中藥和天然藥、制藥分離、制劑工程、藥品包裝、藥品質量控制等。同為《制藥工程原理與設備》內容卻大相徑庭，出現(xiàn)在短學時《化工原理》后又開設王志祥主編以化工單元操作為主要內容的《制藥工程原理與設備》的現(xiàn)象。教學實踐還發(fā)現(xiàn)《制藥工程原理與設備》的一些章節(jié)內容如制劑、質量控制等都與制藥工程專業(yè)其他課程有重復現(xiàn)象。
1.2整體設置教學內容，加強教師之間的協(xié)作
課程之間內容重復影響學生學習的效率和積極性，CDIO工程教育注重整個專業(yè)的系統(tǒng)改革。CDIO的標準3:集成化課程設置，強調突出課程之間的關聯(lián)性，圍繞專業(yè)目標進行系統(tǒng)設計，從而避免不必要的重復，使關聯(lián)的課程共同支持專業(yè)目標，使學生掌握各門課程知識之間的聯(lián)系，并用于解決綜合的問題［1］。不同性質高校制藥工程專業(yè)課程設置側重點不同，培養(yǎng)從事藥品制造，新工藝、新設備、新品種的開發(fā)、放大和設計人才為目標時相同的。所以制藥工程原理不能獨立，需要教師之間的協(xié)作，在制定培養(yǎng)方案時整體考慮設置本專業(yè)課程及課程內容、課時。對于制藥工程不同專業(yè)方向(化學制藥、生物制藥、中藥制藥)的側重點不同，但基本包括制藥反應工程、制藥分離工程和制劑工程技術(圖1)，在理論教學中采取寬口徑的方式，通過項目實踐來體現(xiàn)側重點的不同。制藥工程原理與設備包括制藥反應(發(fā)酵、提取工程)、制藥分離、制劑三部分，制藥分離包含制藥過程涉及的典型單元操作，貫穿其中的流體流動、傳質、傳熱是固體制劑單元操作如粉碎、混合、制粒、壓片等的理論基礎［4］。負責不同課程的教師應相互協(xié)作，探討，整體考慮各部分的內容，明晰知識之間的銜接與延伸，避免內容重復，在缺乏合適的教材情況下宜結合教材《化工原理》、《制藥分離工程》、《制藥化工原理》和《藥物制劑及設備》等合理安排內容及課時。
2知識與能力的關聯(lián)
CDIO工程教育標準1強調理論與實踐、知識與能力的結合。CDIO工程教育要求獲得專業(yè)知識的同時培養(yǎng)個人自身的能力、團隊協(xié)作能力。知識必須與工程項目掛鉤，制藥工程原理的基本理論必須和實際制藥過程結合起來。知識與能力的關聯(lián)要求項目具有實踐性，考核方式多樣性。2.1項目的選擇傳統(tǒng)的化工原理課程設計主要是針對精餾和換熱器的設計，畢業(yè)設計題目相似程度高，缺乏創(chuàng)新性。制藥工程原理作為二級項目，項目的選擇要以教學內容與企業(yè)實際為依據(jù)，適合制藥工程專業(yè)特點。項目來源可以是企業(yè)合作項目，教師科研項目，學生參加的創(chuàng)新、競賽項目，如制藥工程設計大賽，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等。學生主動提出或參與的項目更能激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性。有助于實現(xiàn)讓學生以主動的、實踐的的方式學習工程。圖1、圖2顯示制藥工程課程之間的銜接關系，根據(jù)圖2，項目采取嵌套法，大項目包含小項目，二級項目和三級項目具有延續(xù)性。有助于實現(xiàn)讓學生以課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。大小項目體現(xiàn)不同要求，包括關鍵設備的設計，其他設備的選型。
2.2以提高能力為目標的評價
CDIO強調的不是內容而是能力，CDIO能力本位的教學觀貫穿課程設置和教學實踐的全過程，如何確保能力評價過程的合理性和有效性?CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。這四個層面的能力不是相互獨立的。工程基礎知識重在應用，體現(xiàn)在構思、設計、實現(xiàn)和運作每個過程，工程系統(tǒng)能力作為一種工程素養(yǎng)貫穿于構思、設計、實現(xiàn)和運作整個過程，個人能力和人際團隊能力體現(xiàn)在個人和團隊的表達和表現(xiàn)，包括完成項目的材料(包括設計說明書、圖紙和產品等)呈現(xiàn)和口頭、肢體表達。合理而有效的評價方式應是綜合的、多樣性的、有針對性的。評價應該貫穿項目的全過程，而不是最終的答辯。具體考核中包含的環(huán)節(jié)有階段性的匯報，小組間互評，改進后專家審核，申請答辯。答辯環(huán)節(jié)包含團隊展示，整體展示和負責項目中不同內容部分的個人展示，指導老師提問，旁觀的學生提問，項目組學生向答辯專家提出自己在完成項目過程中的問題。一個寬松的環(huán)境有利于學生表達自己的思想和意見，實現(xiàn)提高能力的目標，而不是任務式的完成項目。
3師生關聯(lián)，環(huán)境關聯(lián)，加強教師的CDIO能力
改變項目組織形式，重視團隊建設，一般的課程設計按學號分組，或學生自由組合，一個好的團隊要使團隊中每個成員發(fā)揮個性特長，使團隊最優(yōu)化。改變原來課程設計一成不變教師出題的套路，有利于教學相長，增強教師CDIO能力。高校青年教師普遍存在工程經驗缺乏的問題，因此參與企業(yè)項目，邀請企業(yè)工程師參與指導有利于提高師生的工程素養(yǎng)。宣傳CDIO工程教育模式，使作為主體的學生了解CDIO教育理念，通過明確學生學習目標營造學習環(huán)境。同時提供教學實踐環(huán)境，即方便實施項目的教師和學生們查閱資料，討論，制作等的場所和方便使用設備的的機制。
4結語
本文分析制藥工程專業(yè)《制藥工程原理》課程的現(xiàn)狀，根據(jù)CDIO工程教育關聯(lián)理念，探討了《制藥工程原理》教學內容的改革和CDIO項目的組織實施。這些有助于激發(fā)學生的學習熱情，提高學生四個層面的能力。具體可操作的實施方法有待進一步探索。
參考文獻
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作者：胡女丹 覃引 周劍麗 單位：貴州理工學院
第五篇：CDIO工程教育畫法幾何及工程制圖教學分析
［摘要］“畫法幾何及工程制圖”是機械類專業(yè)的核心基礎課程，在教學實踐中，引入CDIO工程教育理念，探索項目化教學實施方法，緊緊圍繞課程任務，選擇和組織課程內容。探索一條以素質為基準、以能力為本位、以學生為主體、以項目為載體、以參與項目過程為導向的課程項目化教學設計之路，以實現(xiàn)教學改革、提高教學效果的目的。
［關鍵詞］畫法幾何及工程制圖；CDIO；項目化教學；教學改革
高等工程教育是培養(yǎng)工程人才的一個階段，其目的是將學生培養(yǎng)為具有扎實的專業(yè)技術基礎知識和深厚工程能力的工程師，工科院校就是培養(yǎng)未來工程師的搖籃。傳統(tǒng)的工程教育偏重于科學知識的傳授，在實踐能力、創(chuàng)新能力與藝術創(chuàng)作方面的教育和訓練方面存在許多缺陷[1]，為了解決未來創(chuàng)新工程人才的培養(yǎng)問題，2004年，由4所國際大學組成的跨國研究組合創(chuàng)立了CDIO工程教育理念并成立了國際合作組織。所謂CDIO教學，就是以構思、設計、實現(xiàn)、運作為載體培養(yǎng)學生的工程能力、創(chuàng)新能力和綜合素質的一種教學方式[2]，以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，它是“做中學”和“基于項目教學”的概括和表達。[1]教學中，學生將所學的知識加以運用和表達，運用所學的知識分析問題、解決問題的過程是知識轉化為能力不可缺少的途徑。[3]因此根據(jù)“畫法幾何及工程制圖”課程的特點，探索、創(chuàng)設這樣的轉化環(huán)境顯得尤為重要。
一、課程分析
“畫法幾何及工程制圖”課程是高等工科院校中一門既有理論，又有實踐的重要技術基礎課，主要內容有畫法幾何、制圖基礎、零件圖與裝配圖、計算機繪圖等，通過學習該門課程培養(yǎng)學生具有繪圖、看圖和空間想象能力，在學習過程中逐步建立產品信息概念，設計構型概念和工廠規(guī)范概念。[4]本課程在大一開設，為工程實踐提供了一個框架，使學生對工程實踐和工程師的角色有一個快速的了解，教給學生一些基本能力，并提供一些早期實際的個人經驗，這些經驗可以激發(fā)學生對學科內容的學習興趣[5]。本課程也是一門對于教和學的交互性、實踐性、自主性要求比較高的課程，是學生學習后續(xù)課程和完成課程設計、畢業(yè)設計不可缺少的基礎，更是學生畢業(yè)后從事相關工作的基本技能。如何提高該課程的教學質量，一直是教師們所關注的重點。
二、教學存在的問題
運用傳統(tǒng)的教學手段———黑板加粉筆、模型加掛圖的模式，教學效率不高。這種以教師為主體的教學方法，其弊端反映在幾個方面：1.注重基礎知識和基本技能的訓練而不注重思維能力、創(chuàng)新精神和科學探究能力的培養(yǎng)。2.對學生的激發(fā)性不夠，探索性問題較少。3.重視步驟的指導性而不重視步驟的探索性。4.教學環(huán)節(jié)主要采取“預習－教師講授－學生接受－布置作業(yè)課下完成”的模式，學生缺乏主動性和參與性的體驗。灌輸式教學導致知識的單向傳輸，學生的參與感不強。在這種情況下，作為教師要思考課堂上角色的轉變，要尋找如何將學生吸引到課堂上確實參與整個教學過程。
三、基于CDIO項目式教學案例探索
基于項目的學習方法是CDIO工程教育培養(yǎng)目標的重要內容。一級項目是綜合性設計項目，類似學生的畢業(yè)設計；二級項目是小型綜合性設計項目，類似課程設計；三級項目主要就是為了鞏固一門課程的基礎知識，緊密結合課程的知識點進行設計，以鍛煉學生動手和動腦能力，增強學生對課程的了解和提高學習主動性為目的。“畫法幾何及工程制圖”作為機類學生專業(yè)基礎課，學習的最終目的是讓學生能繪制、看懂工程圖樣，那么在學習過程就要讓學生建立“工程項目”的學習體驗。以下列舉部分教學案例探索本門課程的項目式教學設計。
1.緒論課項目式教學
緒論課在一門課的教學中是十分重要的，它建立學生對課程的初步認識，激發(fā)學生對后續(xù)知識學習興趣的關鍵。因此在本門課的緒論課上設計一個恰當?shù)膶W習項目可以培養(yǎng)學生對制圖課程的基本印象和興趣。選取的項目不能太難，否則會起到適得其反的作用，而且項目應是學生熟悉的、有一定認識的模型。教師課前準備：收集完整的工程圖樣若干張，要有代表性的。學生課前準備：學生個人手機、鉛筆、A4圖紙等工具。項目設計：學生個人手機外觀圖繪制培養(yǎng)目標：培養(yǎng)學生對制圖課程的基本印象和興趣課堂設計：（1）繪制個人手機外觀圖。（2）請學生注意觀察自己的手機，假設自己是設計者，現(xiàn)在手機僅僅存在于自己的腦海中，要將手機的尺寸、外形等等表達出來。（3）畫圖期間可以點撥性的指導學生。（4）從畫好的圖紙中挑出部分典型的圖紙，讀出學生圖中表達的尺寸或形狀。因為學生初次畫工程圖，難免有不規(guī)范的圖樣表達，在讀圖過程中關聯(lián)性的提出國標繪圖要求：如畫圖前要先畫圖框，然后布圖等知識，形成規(guī)范意識。（5）展示課前準備的工程圖樣，讓學生初步了解工程繪圖上的一些基本要求，以及要繪制一幅完整的工程圖樣必須具備的繪圖要素。
2.減速器測繪項目式教學
測繪是制圖課必不可少的實踐教學環(huán)節(jié)。CDIO項目式教學不僅要培養(yǎng)學生動手能力，還要培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力、交流表達能力等。以往的測繪成績主要是以學生圖紙表達效果進行評分，并不重視學生測繪過程的參與情況。CDIO項目式教學，注重學生整個參與過程。實施項目前將學生分為若干組，下達測繪任務———減速器測繪項目。測繪圖表達方式不作限制，有利于培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力，學生根據(jù)對工程制圖的理解，將需要表達的零部件選擇不同的視圖（如三視圖、局部視圖、剖視圖等）畫出。各組的表達方式不盡相同，組員之間通過討論，查閱資料，最終完成測繪圖。最后將各個組的圖樣進行展示，并請各組代表講解圖樣中所表達的內容，其他組員可以對該組圖樣進行評價，指出可能存在的不足。教師對各組圖樣進行分析指導，使教與學充分配合，結合學生參與過程的表現(xiàn)，最終給出綜合性評分。
四、結束語
通過實施CDIO項目式教學，在項目中教師起指導作用，學生起主導作用。看到自己的繪制作品，學生富有成就感，從而激發(fā)了學習興趣，同時提高了學生實踐動手能力。分組完成項目，在參與過程中彼此配合交流，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。通過自評和互評圖樣，逐步鍛煉了學生的綜合表達能力。積極開展CDIO項目式教學，有利于使學生走出“應試教育”、“高分低能”的怪圈，使學生始終處于積極主動的地位，對培養(yǎng)學生的初步發(fā)展自我能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等方面都有積極的促進作用和重要意義。
［注釋］
［1］曹建樹，代峰燕，王殿君，王偉．一般工科院校機電類專業(yè)CDIO工程教育模式的研究和實踐［Z］．北京：2011北京CDIO區(qū)域性國家會議文集———面向未來工程職場的CDIO教育模式研究與實踐，2011：184．
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作者：吳艷英1 陳海虹1 吳錦行2 單位：1.貴州理工學院 2.貴州民族大學
第六篇：CDIO工程教育大學生科技創(chuàng)新平臺建設思考
［摘要］本文從CDIO工程教育的內容入手，通過對我校開展的以競賽帶動創(chuàng)新實踐教學，建設創(chuàng)新實踐平臺;課程設計實物化，以實踐深化理論教學;設計制造企業(yè)一線實訓，以實踐驗證理論教學的工程教學理念，闡述了CDIO工程教育在大學生創(chuàng)新實踐平臺建設中的作用。
［關鍵詞］CDIO;科技創(chuàng)新;大學生競賽
一、前言
《高等教育法》中規(guī)定高等教育的任務是“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才”，所以大學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)應該成為高校培養(yǎng)方案的重要組成部分。CDIO工程教育模式為現(xiàn)行的高等工科教育和創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)提供了的有效途徑。CDIO是以產品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程間緊密聯(lián)系的一種學習過程。高校大學生的科技項目和科技競賽均是按照CDIO工程教育模式進行的。學生結合自己的興趣與特長，參加大學生科技項目、實踐活動、科技競賽等來確定自己的發(fā)展方向。高校通過完善大學生科技創(chuàng)新活動管理，促進工程教育模式改革，培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新能力。
二、基于CDIO工程教育構建的基礎平臺
(一)創(chuàng)新實踐硬件平臺
近年來，機械工程學院以CDIO工程教育理念打造大學生科技創(chuàng)新孵化器，搭建創(chuàng)新實踐平臺，建立機器人創(chuàng)新實驗室、機械基礎實驗室。表1為近三年機器人創(chuàng)新實驗室購置的主要設備。創(chuàng)新實踐硬件平臺以機電綜合控制實驗為主，發(fā)展以單片機、微機、工控機、PLC為代表的機電控制技術，以信息的采集、處理、反饋以及接口技術為主線，在機、電、液、氣等多種系統(tǒng)中進行綜合創(chuàng)新平臺建設，取得長足、快速的發(fā)展，形成“設計、制造、控制、檢測”四位一體互相支持的一個完整實踐教學體系，完成實踐教學、實踐課程、理論課程的實驗、課程設計和畢業(yè)設計等教學任務。
(二)校企合作平臺
密切聯(lián)系行業(yè)和企業(yè)，建立了穩(wěn)定的校外實訓基地，加強和推進了校外頂崗實習的力度。同時，建立健全了長效機制，完善管理制度和考核辦法，使企業(yè)、學校、學生三方受益，使校企合作、工學結合具有可持續(xù)發(fā)展能力。為推進CDIO工程教育和“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的開展與實施，在多年的產學研合作的基礎上，2010年我校依托經緯紡織機械股份有限公司建立了工程實踐教育中心，2012年獲批國家級建設單位。2013年天津工業(yè)大學—經緯紡機股份有限公司國家級工程實踐教育中心正式掛牌，標志著我院在校企合作方面邁出了更加堅實的一步。多年來企業(yè)為提升我校我院學生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創(chuàng)新能力作出了卓越貢獻。
(三)科技創(chuàng)新實際課題
機械工程學院基于CDIO工程教育吸引學生參與教師科研、學科競賽、大學生創(chuàng)新性實驗計劃等科技活動，結合國家大學生創(chuàng)新課題、學校創(chuàng)新課題、學院創(chuàng)新課題以及自擬(教師給定或自己選定)實驗項目，最后以實物或者論文形式提交實驗報告。以精心設計的課題、優(yōu)質的管理、良好的儀器設備吸引教師、研究人員和學生參與。配備有經驗豐富的教師作指導將專業(yè)理論知識以趣味性、科學性、實用性和挑戰(zhàn)性形式傳授給學生，使得學生在此創(chuàng)新空間內充分發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，最大限度發(fā)揮他們的主觀能動性。考核依據(jù)是學生是否獲獎、發(fā)表科技論文、申請專利、各類挑戰(zhàn)杯獲獎等。開展的課程主要設計實驗、課程設計、畢業(yè)設計，以及學校的“啟智夏令營項目”培訓課程;機械學院參加的大學生科技競賽項目主要有“全國大學生機械創(chuàng)新設計競賽”、“中國機器人大賽暨RoboCup公開賽”、“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”、“全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽”、“華北五省(市、自治區(qū))大學生機器人大賽”等國內高水平競賽項目。每年參加全國、天津市、學校的科技競賽200余項，800余人次。每年學生參加的大學生競賽，獲得省部級及以上競賽獎項，獲省部級以上獎500人次。
三、基于CDIO模式實踐教學的體會
(一)實踐教學方法的建設
機械工程學院CDIO工程教育是將“培養(yǎng)和提高學生造型能力和模型制作樣機生產實踐能力和創(chuàng)新能力”確立為實踐教學培養(yǎng)目標。把建設“多層次、體系化、多樣化”的實驗教學體系確立為實踐教學發(fā)展目標。通過深化改革，全面開放實驗中心，完善資源共享機制，提高儀器設備的利用率和投資效益，將實驗中心建成貫穿學生實踐能力培養(yǎng)全過程，集設計、實驗、制作、制造、控制為一體的服務于多層次設計實踐教學活動和科技創(chuàng)新活動的實踐教學基地。建立以學生為中心，實現(xiàn)以學生自我訓練為主的競賽教學模式。通過CDIO工程理念具體開展了圍繞專業(yè)核心課程建設多層次、系列化的學生競賽項目，學生能夠更多地進入實驗室進行科技創(chuàng)新活動。對本科生培養(yǎng)以創(chuàng)新性實踐和實訓為核心，以基礎理論教學、實踐教學環(huán)節(jié)、學術講座為支撐，構建創(chuàng)新型人才能力訓練體系。主要有科學研究方法的訓練、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法的訓練、大學生創(chuàng)新實驗計劃和創(chuàng)業(yè)訓練等三個層次，以培養(yǎng)“高素質的工程技術人才”為根本目標，以“引導和深化理論教學，培養(yǎng)學生工程意識、工程能力和創(chuàng)新精神”為實踐教學理念，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和工程實踐能力的高素質工程技術人才，將我院發(fā)展成為面向天津市機械制造類本科生實施創(chuàng)新實踐教學基地，成為為當?shù)亟洕ㄔO和社會發(fā)展服務的人才培養(yǎng)基地和研究成果孵化基地。
(二)以科學嚴格的管理機制和激勵機制做保障
建立嚴格的管理與長期開放的機制，制定實踐教學管理文件。包括創(chuàng)新實踐中心管理制度、教師職責、活動小組管理制度、實驗室安全條例、實驗室開放管理制度、實驗室儀器設備借還登記管理制度。以大三、大四高年級本科生為競賽活動選拔對象，由平時實踐課堂選拔一批參加夏令營培訓再擇優(yōu)選取一定人員進行加強培訓，準備賽事。由指導教師統(tǒng)一管理、指導競賽，研究生輔助指導、配合工作，低年級本科生觀摩學習，以作為儲備力量培養(yǎng)，對參加競賽的學生要求賽后經驗總結，召開經驗交流會談，由高年級搭配低年級本科生攜手競賽，保證賽事經驗的傳承，對學生參加科技競賽提供一定的經費支持，對教師指導學生競賽給予獎勵等一系列在制度上給予保證。
(三)CDIO工程教育在機器人實踐中心的具體應用
針對不同學習階段和層次的學生特點及專業(yè)教學的需求，以機器人對象為載體，提供創(chuàng)新工程訓練的教學和實驗平臺。學生通過對機械結構進行親自組裝、基本電子電路的搭建，信號檢測和分析調試，編寫控制軟件，控制機器人的各種行為，完成對人形機器人系統(tǒng)的各種演示、驗證和創(chuàng)新實驗。通過采購已有成型機器人產品，通過研究其設計方式、編程方法、控制方法等逐步建立設計的整體思路。對已有進產品行改造和挖掘包括二次編程設計實現(xiàn)更多功能，為進一步獨立設計產品打好基礎。由學生和教師利用實驗室資源或采買元器件獨立完成從方案設計、工程設計、工程安裝、軟件編程、運行調試的全過程。如何連接至人形機器人主板上;如何將編輯器、編譯器、調試器等硬件縮微集成。如何實現(xiàn)離線對人形機器人專用主芯片進行編程、固化;研究帶有遠程無線遙控功能和編輯示教功能的電子裝置，控制隊表演。研究數(shù)碼編程方法、語音指示說明的實現(xiàn)方法。研究機器人影像識別和傳輸方法等等內容，提高了各年級學生對機械結構、電子電路、信號分析、檢測技術與傳感器、控制技術、軟件硬件系統(tǒng)基礎等基本工程概念的理解和學習。
四、結論
以“引導和深化理論教學，培養(yǎng)學生工程意識、工程能力和創(chuàng)新精神”為實踐教學宗旨，突出CDIO工程教育的理念，強調實踐環(huán)節(jié)，使學生了解機械系統(tǒng)或機電產品的技術動態(tài)、技術水平、工藝過程;為學生提供機電系統(tǒng)設計、制作、調試、測試等實踐過程;通過課程、技術講座、大學生科技競賽培訓等活動，將信息技術傳授給學生，組織學生課外科學實踐和課外創(chuàng)新活動，激發(fā)了學生實踐興趣，提高實踐能力和創(chuàng)新能力。
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作者：杜玉紅 李蘭 史華 原平 李艷琦 趙地 單位：天津工業(yè)大學機械工程學院
第七篇：CDIO工程教育項目化課程教學研究
［摘要］項目化課程教學以培養(yǎng)學生應用能力為目標，教學設計中以項目做主線，學生為主體，理論與實踐相融合，有效激發(fā)學生學習興趣，提高學生實踐應用能力。本文以“C語言程序設計”課程為例，將CDIO工程教育理念融入到課程教學過程中，從課程教學的準備、設計到具體實施對項目化課程教學方法進行了研究與論述。
［關鍵詞］CDIO;項目化課程教學;C語言;教學改革
的必修課程，也是一門實踐性較強的基礎課程，學好C語言對于學生掌握編程方法，構建編程思維，提高軟件開發(fā)能力具有重要作用。然而，受傳統(tǒng)教學模式所限，現(xiàn)有的課程教學大多還沿用“教師講，學生聽”的教學方式，導致學生被動學習、學習目標不明確、學習無興趣，扼殺了學生主動探究問題、解決問題的積極性和創(chuàng)造力。CDIO工程教育模式下的項目化課程教學遵循CDIO倡導的“基于項目的教育和學習”和“做中學”的教育理念，以項目為載體，課程教學與課程實踐緊密結合，以培養(yǎng)學生的工程應用能力為人才培養(yǎng)目標，強調學生自主學習能力、團隊協(xié)作能力、溝通能力及職業(yè)能力的培養(yǎng)［1］。將項目化課程教學引入到高校教育教學改革之中，對改善課程教學質量，提高應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)質量具有重要意義。
1項目化課程教學方法
項目化課程教學是以培養(yǎng)學生實際應用能力為主要目標，選取與專業(yè)課程相關的完整項目來組織課程教學內容，實施教學活動，以完成具體項目任務為主要學習方式的課程教學方法［2］。項目化課程教學中，教師依據(jù)課程專業(yè)特點，以項目生命周期為載體，模擬真實的項目開發(fā)環(huán)境，選擇與課程內容相關的專題項目組織課程教學內容，以實際任務需求去激發(fā)學生的學習積極性，用專業(yè)理論知識指導項目實踐活動，解決實際工作問題;學生則在教師的指導下做中學，學中做，理論與實踐緊密結合，明確學習目標，主動獲取知識，通過項目活動任務的具體實踐，完善所學專業(yè)知識，提高解決實際問題的應用能力［3］。項目化課程教學方法與CDIO工程教育理念高度契合，以項目為主線展開教學活動，旨在通過課程項目化將理論教學與實踐教學有機結合，充分發(fā)掘學生的創(chuàng)造潛能，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生解決實際問題的綜合應用能力［4］。與傳統(tǒng)課程教學模式相比較，CDIO工程教育模式下的項目化課程教學的優(yōu)勢在于:(1)項目過程真實完整，學習目標明確、學習更具趣味性、主動性;(2)項目活動理論與實踐相結合，專業(yè)知識和專業(yè)應用能力同步提高;(3)項目管理情境化、操作規(guī)范化，學校到企業(yè)無縫連接;(4)項目進程模塊化管理，個人職業(yè)技能和團隊協(xié)作能力共同培養(yǎng);(5)項目成果過程化評測，課程評價體系更加合理;(6)項目活動過程師生共同參與，教師與學生互相促進，共同提高。
2項目化課程教學設計
項目化課程教學是一個師生共同參與的完整工作過程，整個教學活動圍繞與專業(yè)課程密切相關的項目活動展開。教學活動中，學生是學習的主體，學生在教師的引導下完成項目活動的全過程，包括項目資料的收集、項目方案的設計、項目的具體實施及項目結果評審。教師則是學習的組織者和引導者，教師主要負責項目任務的設計選取、教學活動的組織、教學過程的引導和輔導以及最終對學生完成項目任務情況的考核與評價［5］。
2．1項目教學準備
為了保障項目化課程教學的有效實施，項目課程教學的前期準備工作要充分。教學資料方面，從項目任務書的設計，包括項目教學的大綱、計劃、教學方案、課程考核標準，到項目教學涉及的課件、C程序相關源代碼、項目任務相關背景案例等文檔信息要全面具體。教學環(huán)境方面，項目教學過程所需多媒體教學配套設施、實驗室軟硬件環(huán)境的準備也要充分完備，以保證項目化課程教學活動的順利實施。
2．2項目任務選取
項目任務的選取是項目化課程教學的關鍵，也是教學設計的難點。項目任務的選取要合理有效，符合教學規(guī)律，由簡入繁，層層推進;項目操作內容應涵蓋本門課程相關知識點，體現(xiàn)課程的重點難點;項目任務應具備專業(yè)特點，與職業(yè)需求接軌，具有一定的社會經濟價值;此外，項目任務要難易適中，保證學生在限定時間內有能力完成的同時，能夠充分發(fā)揮個人的學習潛能與創(chuàng)造力。
2．3項目任務分組
CDIO工程教育理念之一就是提高學生工程項目的開發(fā)能力，培養(yǎng)學生的團隊意識及溝通協(xié)作能力。項目實施前，教師應根據(jù)項目任務規(guī)模和項目難易度進行項目任務分組，每組成員4－6人為宜，學生可以自選組合，每小組推選一名項目小組長，用以協(xié)調小組成員的分工、管理督促項目的實施進度。學生在項目小組分工協(xié)作的過程中真實體驗了項目開發(fā)流程，通過對項目的規(guī)劃、相互的交流合作，深刻體驗了團隊協(xié)作互信互助精神，既提高了工程應用能力又培養(yǎng)了自身職業(yè)素養(yǎng)。
2．4項目工作總結
項目任務工作過程中，教師與學生應共同總結項目課程實踐中遇到的問題，探求多種解決問題的方案，并以實驗報告或項目報告的形式對項目各階段完成情況歸納總結，形成階段性文檔。項目報告的撰寫工作可以有效提升學生的文字表述能力，培養(yǎng)學生解決問題時在分析對比中發(fā)現(xiàn)新原理、新知識的系統(tǒng)學習能力。
2．5項目成果評測
與傳統(tǒng)課程考核方式不同，項目化課程教學注重過程評價，關注學生在項目開發(fā)過程各環(huán)節(jié)中專業(yè)知識與專業(yè)技能的掌握與應用情況。項目任務完成后，學生應以小組為單位按要求提交項目任務相關的C程序源代碼及相關說明性文檔，并對項目完成情況時行總結匯報。教師與小組成員則根據(jù)項目分工的難易程度，針對該學生在項目活動不同階段的表現(xiàn)情況予以總結與評價。
3項目化課程教學實施
根據(jù)C語言的課程性質，“C語言程序設計”課程的項目化教學可基于軟件生命周期進行設計與實施。為了能夠將本門課程的知識點貫穿于項目教學過程當中，實現(xiàn)教材各章節(jié)內容的合理銜接，我們可以對原有的教學內容進行重新編排與整合，根據(jù)教學需要設計不同規(guī)模的項目任務，項目任務可涉及某個章節(jié)、某幾個章節(jié)甚至是課程全部章節(jié)的知識點。下面選取“高校學生成績管理系統(tǒng)”作為項目任務，實施項目化課程教學，具體過程如下:
3．1提出任務要求
教師向各項目小組下達項目任務書，提出任務要求，明確項目功能需求。各項目小組分組討論，確定小組成員分工，了解基本工作流程，制定項目進度計劃，確定學習目標。
3．2項目方案制訂
為保障項目的順利實施，項目方案應由教師以層層推進的方式加以分析、講解，引導學生理解項目任務的工作方法及具體操作步驟。項目方案的制訂遵循模塊化程序設計原則，充分利用C語言空函數(shù)的占位作用和擴充功能，對項目進行功能性模塊劃分。
3．3知識點講解
通過相關案例的演示講解，引入項目相關知識點，講解項目工作中涉及的課程重點、難點，如:表1中用戶界面模塊設計代碼中用到了printf()格式化輸出函數(shù)，通過對該函數(shù)語法格式及功能的講解，引導學生完成項目任務的同時，也加深了學生對該部分知識點的學習和理解。
3．4項目方案實施
項目方案制訂完成后，學生需在教師的引導下，按照項目計劃以小組協(xié)作的方式完成對項目的具體實施工作，即根據(jù)各部分模塊功能的難易度不斷擴充其功能，編寫對應代碼，驗證代碼的有效性。學生在“做中學”，“學中做”的過程中不斷完善項目任務，實現(xiàn)對課程知識點的有序學習和進一步提高［6］。
3．5課程考核方式
由于“C語言程序設計”課程實踐性較強，因此，結合我院實際情況，本門課程的考核結果可按4:6比例給出，其中60%的考核成績來自于項目化課程設計綜合測評，用以實現(xiàn)項目化教學的過程考核，重點考核學生在項目開發(fā)實踐各環(huán)節(jié)中的工程應用能力;其他40%為基礎理論測試部分，考核方式為機考，主要用于對項目化課程教學內容的補充、完善和加強。總之，在本例的項目化課程教學中，教師以項目模塊為單位組織教學，依據(jù)項目進度，圍繞每個功能模塊涉及的知識點進行課程教學，不斷豐富學生所學知識內容。學生在項目驅動下完成課程內容的學習，學習興趣濃厚，學習目標明確，所學的知識更加系統(tǒng)、完整，為后續(xù)課程的學習奠定了良好的理論實踐基礎。
4項目化課程教學總結
項目化課程教學的難點在于課程項目任務的設計，任務的設計既要涵蓋知識點又要具有邏輯性、實用性，難易度上既不能讓學生畏難，又不能過易，讓學生失去探究學習的興趣。項目化課程教學的重點在于課程教學的實施上，教師作為項目化課程教學的引導者，需要在項目的實施過程中激發(fā)學生學習熱情，引導學生熟悉項目開發(fā)流程，有效完成項目開發(fā)各環(huán)節(jié)的實踐活動。這就要求教師在精通本門課程專業(yè)理論知識的基礎上，了解專業(yè)相關領域的行業(yè)需求和最新前沿技術，同時具備一定的工程實踐能力和工程項目開發(fā)經驗。因此，教師的專業(yè)水平和工程能力是項目化課程教學有效實施的關鍵。
5結語
本文以“C語言程序設計”課程教學為例，結合佳木斯大學實際情況，對基于CDIO工程教育理念的項目化課程教學方法進行了深入的分析與研究，明確了項目化課程教學“項目為主線、學生為主體、教師為引導”的課程教學模式，強化了CDIO“基于項目的教育和學習”和“做中學”方法理論在高校課程教學中的重要作用，有效推進了學院計算機應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革和發(fā)展。
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作者：王曉娟 韋韞韜 劉世民 單位：佳木斯大學信息電子技術學院