基于CDIO工程教育模式的“卓越計劃”探索與實踐

邱明+杜輝+龐曉旭+張瑞

摘 要：“軸承專業卓越工程師培養”是指針對軸承的實際需求，培養創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。結合我國教育現狀，介紹了CDIO工程教育模式，并以河南科技大學軸承專業為例，對推進教育改革下的“卓越工程師教育培訓計劃”的模式探索，對實踐創新、教學管理等方面進行了論述，對教育改革方向和發展要點進行了分析和展望。

關鍵詞：CDIO 卓越工程師 實踐

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0152-03

隨著工業經濟的迅猛發展，我國已成為世界上名副其實的工業大國。工業4.0的到來更預示著對創新拔尖工科人才的要求越來越高，而根據洛桑國際管理開發研究院的《國際競爭力年度報告》顯示，我國工程師質量指標在世界眾多國家中排名相當靠后[1]。過于學術化、缺乏特色和個性、專業領域窄、實際操作動手能力差等問題十分嚴重，造成這一現狀的原因一方面是由于我國工業發展的滯后性而形成與發達國家的差距；另一方面主要還是高等教育模式過于傳統、課程結構失衡、內容單一、實施弱化等問題突出。因此大力開展教育改革創新、開放教育模式，是實現教育大國，工業強國的必由之路。

CDIO一詞最初由MIT和瑞典皇家工學院等4所國外著名大學組成的國際教育組織提出，是“做中學”與“基于項目教育”的集中概括和抽象表達。代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate），為一種全新的工程教育模式。其核心含義為，以工程項目（包括產品、生產流程和系統）從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動實踐、課程之間有機聯系的方式學習工程[2]。近年來有超過25個國家81個院校加入該組織并采用CDIO工程教育理念和教學大綱，且取得較好的教學效果。國內院校以汕頭大學為代表于2005年開始實施CDIO工程教育改革，為我國教育改革深入發展提供了寶貴經驗[3]。2007年9月，由中國工程院和上海市人民政府主辦的“新形勢下工程教育的改革與發展”高層論壇曾深入探討我國工程教育改革面臨的機遇與挑戰，以及改革的必要性。2010年6月，教育部召開關于“卓越工程師教育培養計劃”啟動會議，此后在教育部批準下，國內高校相繼成立“卓越計劃”試點專業[4]。河南科技大學機械設計制造及其自動化專業是在原洛陽工學院機械制造工藝及設備專業基礎發展起來，具有豐富的教學資源和特色鮮明的專業優勢，于2011年成為該校首批經教育部批準的“卓越工程師培養計劃”試點專業。從2012級本科生（軸承方向）開始全面實施基于CDIO工程教育模式的“卓越計劃”人才培養計劃，打破傳統的培養模式，建立專業的CDIO培養框架、優化課程體系、構建與實施基于項目學習的教學管理體系，在相關方面進行了大量有益的探索和實踐。

該文將結合河南科技大學機械設計制造及其自動化專業（軸承方向）“卓越計劃”的模式創新、實踐教學、校企合作聯合培養等方面的探索和實踐經驗展開論述。

1 模式創新

“卓越計劃”是對高等工程教育理念和模式的變革，其目的在于提高我國高等工程技術人才質量，向企業、向社會輸送能力更強、技術更加全面的高精尖工程師[5]。本著培養“面向工業界、面向世界、面向未來”的人才目標，河南科技大學特別強化實踐性課程的標準，在原來已經比較成熟的“厚基礎、寬口徑、精專業”人才培養模式基礎上，注入CDIO理念，在遵守“3+1”模式的基礎上，創新性的制定了“2.5+0.5+0.5+0.5”培養模式，即前兩年半在校內學習理論知識，并輔以金工實習、認知實習等實踐課程，每學期安排定量實驗環節；大三年級下學期進入企業學習，然后大四年級上學期回到學校繼續學習專業理論知識，最后在大四年級下學期返回企業單位完成畢業設計。河南科技大學機械院系教學科研基地資源豐富，科研成果突出，教師行業背景知識深厚，企業實踐經驗豐富。依托優勢資源，“卓越計劃”班學生在校學習理論知識期間，優化課程結構，增加實踐環節比重，讓學生親身參與到產品的構思—設計—實施—運行的整個環節中，發掘學生的創新思維，鍛煉學生的動手能力，培養學生的團隊意識。企業學習階段，在浙江、上海、湖北、江蘇等地建立了一批校外教學實習基地。聘請企業資深專家、高級工程師、優秀校友參與制定學生培養計劃，完成教學任務，分享工作經驗，評價培養質量。讓學生實際參與到工作崗位上，學習到企業的先進技術，了解企業文化，參與企業技術革新和生產開發過程，通過企業實踐環節，培養學生的實踐能力和創新能力。通過半年的企業實踐學習，學生鞏固已學到的理論知識基礎上，將其應用到解決企業的實際問題中，體現了“做中學”的CDIO原則，同時帶著一些復雜的工程實際問題，回到學校再進行半年專業理論知識學習，從原理上尋求解決方案，不僅提高學生的學習效率，同時極大地提高了學生的工程意識、工程實踐能力、創新能力以及國際競爭能力。畢業設計環節讓學生參與到企業項目，一方面檢驗學生的綜合能力，另一方面讓學生快速融入企業環境，實現從學生到企業工程師的平穩過渡，同時為企業創造效益，實現雙贏。秉承開放的教學理念，配備卓越的師資力量，并通過校企聯合的方式，探索具有鮮明特色的工程教育理念和人才培養新模式，以此來提升教育品質，增強院校的核心競爭力。

2 實踐教學

在課程改革方面，建立理論與實踐相融合的緊密課程體系框架與基本內容，對一些陳舊過時的課程進行了壓縮和刪減，增設一些綜合性跨學科的課程，涵蓋機械、電氣、材料、管理、環境等多個工程領域，開設一些科技前沿的專題講座和專業導論，同時增加實踐課程，比如調整金工實習課時，讓學生全面系統地了解車、銑、刨、磨、焊、鑄、鍛等工藝過程及要點，并按照課程要求動手操作，加工產品；按照要求對產品進行熱處理再加工；熟悉數控車床加工原理，按照設計要求學習數控編程，并在指導老師指導下操作加工產品。課程結束后進行創新設計大賽，對學生的綜合能力進行考核。在優化現有課程體系基礎上，推動課程實踐性，充分發展“做中學”的教學理念。在學生學習一定的基礎知識之后，安排學生進入軸研科技、北方易初、大陽摩托以及眾多軸承企業進行認知實習，在學習過程中，圍繞軸承專業培養目標，讓學生對機械產品，尤其是軸承的設計、制造工藝、質量檢查等過程有一個宏觀、全面的認識。通過對生產線的觀摩學習，運用課堂學習的理論知識來解釋生產實際問題，達到學有所用、學以致用的目的。經過認知實習，使學生對機械學科、機械制造業有一個清晰明確的概念和方向。在大三學年，開設“軸承設計課程設計、軸承工藝課程設計、軸承機床課程設計”等課程大作業，讓學生參與到實際的設計項目中，從產品的概念設計開始，到理論計算、圖紙繪制，再到最后的加工生產，使學生具備運用專業知識的能力、設計創新的能力、團隊協作的能力。寒暑假安排學生到舍弗勒、NSK等知名軸承企業開展軸承實驗和生產實習，增加實踐教學。

3 校企聯合培養

培養學生的目的就是在學生獲得一定的技能之后進入企業、進入社會，將自己的專業知識能力發揮出來為社會創造價值。讓學生更早地進入與專業相關的企業進行學習，有利于學生綜合能力的提升，培養出適合企業需求的人才。河南科技大學為全國唯一一所開設軸承專業的本科院校，該專業畢業生對全國各軸承企業來說更是供不應求。然而隨著行業要求的提升，作為人才培養基地，必須本著強烈的責任感和使命感，全面提高學生的能力和素質，培養出一批真正的卓越工程師。為此，學校針對2012級軸承專業卓越班先后在浙江新昌縣和上海人本軸承集團建立“卓越工程計劃校企聯合培養基地”。企業培養方案以CDIO為總體思路，借鑒現代質量管理基本思想“PDCA”，本著培養卓越工程師、卓越管理人才的目標，以專業理論應用能力、工程實踐能力、團隊協作能力為考核指標，以軸承特色加工工程為主線，劃分為企業專題教育、綜合性實驗、生產實踐、團隊活動4個層次。培養計劃涉及到企業文化教育、軸承實驗操作、生產實踐學習、技術交流、軸承知識專題講座等內容。使老師能夠做到“基于項目中教育”，使學生能夠達到“做中學”。

在新昌縣實訓基地，首先安排學生在浙江省新昌縣中小型軸承質量監督與檢驗中心，由企業導師指導完成相關軸承實驗，包括軸承噪聲的測試與分析、滾動軸承游戲測量、軸承材料金相測量與分析、圓度測量與分析、滾動軸承疲勞壽命試驗等，填補了學校實驗設備不足的缺陷；同時講授相關軸承測試的知識，并帶領學生參觀學習高精尖實驗儀器設備的使用。在浙江斯菱汽車軸承股份有限公司、浙江西密克軸承有限公司等企業進行了參觀實習學習。企業安排導師帶隊進入車間進行在線參觀學習、技術交流、答疑解惑，對軸承加工生產中的工藝過程有一個深入了解。同時制定企業課堂學習內容，由企業知名技術骨干講授實際生產中的復雜工程技術問題和解決方案，安排企業領導及知名校友講授企業文化、職業素養、現場操作與管理、品質管理以及工作經驗分享。在實習結束之后增加課堂反饋環節，對階段性學習成果進行總結。

生產實習環節安排在上海人本集團，包含入職培訓、車間生產實習、課外素質實踐等環節。入職培訓由集團人事經理帶領，包括企業文化、職業素養、安全生產、6S標準、團隊活動五部分，以知識競答、個人講演、項目設計比賽，以小組為單位進行考核。通過這種方式使全員參與進來，對個人的職業素養和綜合能力進行系統化培訓。生產實習同樣以小組為單位將同學分到不同車間進行學習，實習部門包括車工、磨工、熱處理、裝配、質檢、設備等多個崗位，每個崗位均安排企業骨干技術人員進行現場教學、監督、考核。在保證安全的前提下，使同學們盡可能多地學習到崗位技術，提高動手能力。定時進行輪崗，對整個車間布局、工藝路線、操作要點、產品設計進行學習，將“做中學”滲透到各個環節。課外素質實踐環節安排在周末，主要有籃球友誼賽，參訪文化圣地、名人故里等。

學生畢業設計環節同樣安排到企業中完成，以個人發展和行業需求為導向，以軸承專業方向所需的工程技術為主線，以增強工程實踐能力、設計能力和創新能力為核心，由企業和學校共同制定畢業設計題目，一般為企業比較前沿、目標明確、可操作性強的項目，同時結合了CDIO教學模式以及“做中學”原則和“基于項目的教學和學習”。對畢業設計考核實行“動態”考核，指導老師對學生畢業設計過程進行實時監督、檢查、指導，以此來提高畢業設計質量。最終的考核分4個模塊，包含學生參與積極程度、指標完成度、畢業論文質量及格式準確度、答辯表現。每個模塊按照一定比重進行考核，結合企業反饋意見確定最終成績。

4 結語

該文借鑒成熟的CDIO工程教育理念，通過教育體系改革，以校企聯合培養模式為基礎，以實際工程設計為背景，以“卓越工程師”為培養目標，對河南科技大學軸承專業首屆“卓越工程計劃”試點班的課程體系優化、教學模式創新、管理體系改進等方面的積極探索和實踐進行了全面系統的論述。CDIO與“卓越工程師教育培訓計劃”的有機結合將是中國教育改革發展的重要方向。在高校積極推進卓越計劃的同時，一定要明確培養目標，工程教育以應用為主，人才培養要以企業需求為動向，不可一味地照搬固有模式或模仿其他院校。卓越計劃推行實施程度一定程度上取決于企業的配合積極性，需要校企雙方通力合作，排除障礙。學校一方面要高度重視學生工程意識、工程能力、綜合素質的培養，重視實踐環節的實施監管和成效；另一方面應加強與企業溝通交流，為企業輸送高質量人才。企業方面則應盡可能提供實訓基地，讓學生參與到工程設計、工程管理中去，在實踐過程中掌握專業技能，培養專業素養。河南科技大學能夠在堅持特色教學的基礎上，積極響應國家號召，推進卓越工程計劃，將“校企聯合孕育莘莘學子，理踐并行傳遞軸承薪火”從口號落實到實踐中去，并取得一定的成效，為同類院校的教育改革提供了十分寶貴的經驗和參考。

參考文獻

[1] 周立，張發愛.淺談卓越工程師培訓計劃實施的問題及對策[J].科技信息，2013（3）：41-42.

[2] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

[3] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（下）[J].高等工程教育研究，2012（5）：34-45.

[4] 吳恭興，劉文白，張寶吉，等.基于CDIO模式的卓越工程師培養方案的探索與實踐研究[J].大學教育，2013（18）：7-10.

[5] 孫健.論“卓越計劃”實施背景下高等工程教育課程體系設計[J].高等理科教育，2012（1）：41-45.