CDIO理念下電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)

宋起超,秦進(jìn)平

(黑龍江工程學(xué)院電子工程系,黑龍江哈爾濱 150050)

0 引言

CDIO工程教育模式,是近年來國際工程教育改革的最新成果,是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革模式。CDIO代表構(gòu)思(Conceive),設(shè)計(jì)(Design),實(shí)現(xiàn)(Implement),運(yùn)作(Operate),是“做中學(xué)”的一種模式,它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(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)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念,更重要的是提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面地實(shí)施指引(包括培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)方法、學(xué)生考核以及學(xué)習(xí)構(gòu)架)以及實(shí)施檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn),具有可操作性。CDIO標(biāo)準(zhǔn)中提出的要求是直接參照工業(yè)界的需求,因而能夠滿足產(chǎn)業(yè)對(duì)工程人才質(zhì)量的要求。本文將結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)規(guī)律和特點(diǎn),分析CDIO工程教育改革的人才理念,并且探討在中國培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、多層次和專業(yè)化的工程科技人才的相關(guān)問題。

1 CDIO理念對(duì)專業(yè)教育的啟示

作為專業(yè)教育,工程教育的目的應(yīng)當(dāng)是使學(xué)生形成能夠勝任今后工作的能力,成為合格的公民和稱職的產(chǎn)業(yè)人員。實(shí)際上,專業(yè)教育都應(yīng)以求職為導(dǎo)向,無論是培養(yǎng)技工、技術(shù)員、工程師、研究人員等各層次和類型的人才,無論是各級(jí)、各類專業(yè)學(xué)校均應(yīng)如此。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)作為專業(yè)教育,現(xiàn)代電氣工程師除了要牢牢掌握既有的知識(shí),還必須具備終生學(xué)習(xí)的能力、具有良好的溝通能力和團(tuán)隊(duì)精神、具備對(duì)本專業(yè)、本行業(yè)乃至社會(huì)、歷史、文化、環(huán)境等方面系統(tǒng)的理解和掌控能力,這都需要自我構(gòu)建。然而自我構(gòu)建是沒有包含在傳統(tǒng)的教學(xué)理念中的,CDIO工程教育理念對(duì)我國應(yīng)用型本科人才專業(yè)教育啟示為:

(1)工程教育須以求職為導(dǎo)向

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際以適應(yīng)將來求職之需的能力和素質(zhì)是所有專業(yè)教育的共性。CDIO理念說明本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案既不是一蹴而就的,也不是一成不變的。工程教育應(yīng)當(dāng)是動(dòng)態(tài)的。隨著新科技成果的不斷出現(xiàn),本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)必須通過市場(chǎng)調(diào)研,不斷進(jìn)行更新和調(diào)整。對(duì)于高校來說,人才培養(yǎng)方案的制訂和調(diào)整絕不僅僅是高校內(nèi)部的事情,高校在制訂和調(diào)整人才培養(yǎng)方案時(shí),應(yīng)當(dāng)把雇主對(duì)人才培養(yǎng)的需求作為重要依據(jù)。同時(shí),廣泛征求用人單位、學(xué)術(shù)界、政府以及學(xué)生群體的意見和建議,確保人才培養(yǎng)方案的科學(xué)性、全面性和可操作性。

(2)理論教學(xué)與實(shí)踐能力培養(yǎng)結(jié)合

目前,在我國本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中普遍存在“重理論、輕實(shí)踐”的問題。學(xué)生畢業(yè)后,一般要經(jīng)過很長時(shí)間的培訓(xùn),才能真正適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。這勢(shì)必會(huì)增加用人單位人力資源開發(fā)的成本。對(duì)學(xué)生而言,掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)固然重要,但如果不提高實(shí)踐能力,理論知識(shí)的功能就無法得到有效的發(fā)揮,最終只能是紙上談兵。因此,在專業(yè)人才培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)上,必須將兩者有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)效果評(píng)價(jià)上,應(yīng)當(dāng)將學(xué)生的從業(yè)能力作為檢驗(yàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。產(chǎn)學(xué)合作并行工程教育是要學(xué)校培養(yǎng)人才與將來學(xué)生工作環(huán)境并行集成起來,使他們?cè)谛Ｆ陂g就可按照產(chǎn)業(yè)的需求和實(shí)踐進(jìn)行學(xué)習(xí),把產(chǎn)業(yè)專家的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)并行地集成到學(xué)習(xí)過程中,使他們畢業(yè)后可最快地適應(yīng)產(chǎn)業(yè)工作環(huán)境,雖會(huì)大大增加在產(chǎn)業(yè)和教育之間協(xié)調(diào)管理的復(fù)雜性和工作量,但可實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和使用的“無縫連接”。

(3)堅(jiān)持以工程和通識(shí)教育理念為指導(dǎo)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

CDIO課程大綱所列的培養(yǎng)目標(biāo)既包括專業(yè)基礎(chǔ)理論,也包括實(shí)踐操作能力;既包括個(gè)體知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和價(jià)值觀體系,也包括團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力,體現(xiàn)出典型的通識(shí)教育價(jià)值理念。我國本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)也應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以通識(shí)教育為指導(dǎo),本著“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的原則,一方面要強(qiáng)調(diào)知識(shí)的廣度,即課程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間掌握比較全面的知識(shí);另一方面,也要重視知識(shí)的深度,在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)增加學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和提高其應(yīng)用能力。教學(xué)內(nèi)容要面向工程,強(qiáng)調(diào)寬基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強(qiáng)能力、重應(yīng)用,按通識(shí)教育、專業(yè)教育、綜合教育三個(gè)層次設(shè)計(jì)。通識(shí)教育包括人文社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理、外語與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、體育等知識(shí)體系;專業(yè)教育包括學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課程和專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練等;綜合教育包括工程實(shí)踐創(chuàng)新和工程文化素質(zhì)拓展兩部分,要結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)特色開設(shè)工程文化選修課程。教學(xué)與考核緊密結(jié)合工程實(shí)際,專業(yè)課強(qiáng)調(diào)案例教學(xué),課程要結(jié)合工程實(shí)際,任課教師應(yīng)具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)特色

我院的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)于2001年首次招生。專業(yè)創(chuàng)辦之初,就定位于應(yīng)用型人才的培養(yǎng),在參考《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》的基礎(chǔ)上結(jié)合專業(yè)創(chuàng)辦時(shí)社會(huì)需求情況,我們適當(dāng)?shù)脑黾恿藢?shí)踐性環(huán)節(jié),當(dāng)時(shí)對(duì)于培養(yǎng)畢業(yè)生的適應(yīng)能力和開拓專業(yè)特色奠定了基礎(chǔ)。在2007年隨著國家和地方基礎(chǔ)性行業(yè)模式和格局的調(diào)整,對(duì)專業(yè)的發(fā)展和定位又有了新的變化,為了滿足信息時(shí)代社會(huì)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的要求,如何在眾多的具有該專業(yè)的高等學(xué)校中,使我院的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)具有自身特色,使其實(shí)踐教學(xué)在同類院校中具有較強(qiáng)的示范性和普遍性。我們?cè)?007年對(duì)專業(yè)計(jì)劃進(jìn)行了大幅度調(diào)整,從培養(yǎng)應(yīng)用型和復(fù)合型人才出發(fā),尤其對(duì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了系統(tǒng)研究,初步形成了具有電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型特色的實(shí)踐教學(xué)模式。新的實(shí)踐教學(xué)模式以課程實(shí)驗(yàn)為單元、課程組實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)為模塊、課程組為系列、專業(yè)方向?yàn)橄到y(tǒng),工程應(yīng)用為紐帶。將依附于理論教學(xué)中的分散的實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)加以高度集中,建立了分層次、分階段、分步實(shí)施和循環(huán)設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。各實(shí)踐環(huán)節(jié)體現(xiàn)在基礎(chǔ)層(物理、電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程實(shí)驗(yàn))、提高層(專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí))和工程創(chuàng)新層(開放實(shí)驗(yàn)、工程訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì))三個(gè)層次,完成了電氣信息類學(xué)科的培養(yǎng)方案的要求。全面強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),貫徹理論—實(shí)踐—再理論—再實(shí)踐的教學(xué)方法,使實(shí)踐與理論學(xué)習(xí)結(jié)合更加緊密,實(shí)踐促進(jìn)理論學(xué)習(xí),理論充實(shí)實(shí)踐能力。

3 CDIO理念在專業(yè)改革方案的應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育改革的總體目標(biāo),我們可以分以下幾步進(jìn)行研究和實(shí)施:

(1)人才培養(yǎng)模式的建立:結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo),把專業(yè)與企業(yè)硬軟技能深度融合作為基礎(chǔ)平臺(tái),并與CDIO工程教育理念對(duì)接,構(gòu)建高技能人才培養(yǎng)模式,并與CDIO工程教育理念對(duì)接。按此模式進(jìn)行專業(yè)建設(shè),進(jìn)行課程、實(shí)訓(xùn)、師資、管理等方面的改革,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)成系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)成系統(tǒng),且二者交融,解決教什么,怎么教的問題。

(2)教學(xué)大綱及標(biāo)準(zhǔn):教學(xué)大綱由學(xué)校、企業(yè)雙方按照工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技能要求共同制定,經(jīng)多方專家認(rèn)證的一系列教學(xué)目標(biāo),對(duì)人才需求和人才的知識(shí)、技能和態(tài)度進(jìn)行分析、歸納和整理。其結(jié)果作為教學(xué)大綱、課程規(guī)劃和整合、教與學(xué)的實(shí)踐、以及目標(biāo)評(píng)價(jià)建立依據(jù)。根據(jù)CDIO教學(xué)大綱的12條教學(xué)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合專業(yè)的特點(diǎn)和地域特征確定教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)課程體系構(gòu)建:以實(shí)現(xiàn)(Implement)為主導(dǎo)課程體系,集成化課程。課程設(shè)置以社會(huì)需求為導(dǎo)向制定人才培養(yǎng)方案,以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為牽引設(shè)置課程體系,通過工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)將整個(gè)課程體系有機(jī)的、系統(tǒng)的結(jié)合起來,圍繞工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)這個(gè)核心培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握的課程內(nèi)容,并將以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為向?qū)У呐囵B(yǎng)理念完整的、有銜接的貫穿于整個(gè)本科教學(xué)階段。

(4)模式培養(yǎng)途徑:對(duì)教學(xué)大綱的綜合性獨(dú)立檢驗(yàn),將它和不同職業(yè)道路上的共同技能要求做比較。根據(jù)畢業(yè)生的個(gè)人天賦和興趣,高等專門人才能夠走上的至少有幾條道路。畢業(yè)生在其中任何一條或幾條道路上都能發(fā)展自己的事業(yè)。

(5)實(shí)施“基于項(xiàng)目教育”的教育計(jì)劃:基于項(xiàng)目的教育理念,采用“做中學(xué)”的原則,體現(xiàn)學(xué)與做的結(jié)合,知與行的統(tǒng)一。以“做項(xiàng)目”為主線來組織課程,以“用”導(dǎo)“學(xué)”。“學(xué)以致考”和“學(xué)以致用”是兩種根本不同的教育觀,在做項(xiàng)目過程中學(xué)習(xí)必要的知識(shí),知識(shí)以必需、夠用為度。在繼續(xù)保持科學(xué)基礎(chǔ)的前提下,強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)工程實(shí)踐訓(xùn)練,加強(qiáng)各種能力的培養(yǎng);在內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)綜合與集成(自然科學(xué)與人文社會(huì)科學(xué)的結(jié)合,工程與經(jīng)濟(jì)管理的結(jié)合)。

(6)技能大賽是“做中學(xué)”的重要環(huán)節(jié)。在本科層次上中國每年舉行的各種創(chuàng)新大賽都屬于技能大賽的范疇。技能大賽是基于實(shí)踐的“能力本位教育”的一種重要評(píng)估手段,它與“學(xué)科知識(shí)本位”的以閉卷理論考試為主的評(píng)估方法完全不同,是一次基于實(shí)踐教育的“奧運(yùn)會(huì)”,應(yīng)當(dāng)把這種技能大賽在更大范圍推廣,以推動(dòng)本科教育理論聯(lián)系實(shí)際和“做中學(xué)”的開展。

(7)加強(qiáng)加深與企業(yè)合作教育。在當(dāng)今各種產(chǎn)學(xué)合作培養(yǎng)人才的形式中,最為嚴(yán)謹(jǐn)、組織最為嚴(yán)密的是合作教育。合作教育就是將學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與相關(guān)工作實(shí)踐正式結(jié)合的一種教育模式,學(xué)生交替在學(xué)校學(xué)習(xí)和到相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)去工作,可以叫做“半工半讀”教育模式,可給學(xué)生提供良好的機(jī)會(huì),使課堂學(xué)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐緊密結(jié)合起來,力爭使學(xué)生工作時(shí)間占到全部學(xué)習(xí)時(shí)間的30%以上,完成學(xué)術(shù)學(xué)期和工作學(xué)期兩個(gè)階段。

(8)加強(qiáng)教師的CDIO能力。采取措施,加強(qiáng)教師個(gè)人、人際、產(chǎn)品、流程、系統(tǒng)建造方面的能力和技能。鼓勵(lì)教師利用學(xué)術(shù)假期到工業(yè)界去工作,與產(chǎn)業(yè)界的工程師在科研和教學(xué)項(xiàng)目中合作,把工程經(jīng)驗(yàn)作為聘用和提升教師的條件,在學(xué)校中引入適當(dāng)?shù)膶I(yè)開發(fā)活動(dòng)。把教師下廠學(xué)習(xí)作為師資建設(shè)的重要部分,通過各種渠道建立一個(gè)非正式的教師對(duì)教師的輔導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。

4 基于CDIO理念在課程改革的應(yīng)用

通過對(duì)CDIO教育理念的研究,將“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”這一核念引進(jìn)應(yīng)用型本科教育課程改革,對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程“電氣控制與PLC技術(shù)”的教學(xué)改革進(jìn)行嘗試(具體做法如圖1)。

圖1 基于CDIO理念的課程教學(xué)過程

隨著CDIO教育理念的應(yīng)用,學(xué)生由被動(dòng)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)楂@取信息的主體,教師由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者、促進(jìn)者,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,指導(dǎo)學(xué)生遇到問題自己主動(dòng)尋找答案,使學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)得到較大提高。

5 結(jié)語

不論何時(shí)何地,加強(qiáng)專業(yè)教育建設(shè),進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量,是一個(gè)永恒不變的主題,我們只有牢牢抓住這一點(diǎn),才能培養(yǎng)出適合社會(huì)需要的高素質(zhì)人才。CDIO是一個(gè)新的教育模式,歷史還很短,盡管已經(jīng)取得初步成果,顯示了它的生命力,但在實(shí)施過程中還有大量的理論和實(shí)踐問題要進(jìn)一步研究和發(fā)展。將CDIO的教育理念引入專業(yè)教育中,是對(duì)CDIO教育理念的進(jìn)一步發(fā)展和大膽探索,必將對(duì)我國高等專業(yè)教育的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。我們只是從一個(gè)較新的角度構(gòu)建了符合國情的基于企業(yè)合作的人才培養(yǎng)模式,希望籍此引起同行的關(guān)注和工程教育界的思考,并希望根據(jù)其中的指導(dǎo)思想把部分建議方案貫徹到實(shí)踐之中。

[1]朱雪凌.電氣工程及其自動(dòng)化(專升本)專業(yè)培養(yǎng)方案的探索[J].中國電力教育,2008,(1):74-75

[2]祃海霞,王鴻喜.基于職業(yè)能力培養(yǎng)的多元化、仿真性、模塊式教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].遼寧教育研究.2008(10):59

[3]王英姿,熊光晶.由團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目引導(dǎo)的自我構(gòu)建—基于EIPCDIO的《房屋建筑學(xué)》課程改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2009(6):215-217

[4]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究.2008(3):1-4