基于CDIO工程教育模式的“卓越计划”探索与实践

摘 要：“轴承专业卓越工程师培养”是指针对轴承的实际需求，培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。结合我国教育现状，介绍了CDIO工程教育模式，并以河南科技大学轴承专业为例，对推进教育改革下的“卓越工程师教育培训计划”的模式探索，对实践创新、教学管理等方面进行了论述，对教育改革方向和发展要点进行了分析和展望。

关键词：CDIO 卓越工程师 实践

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0152-03

随着工业经济的迅猛发展，我国已成为世界上名副其实的工业大国。工业4.0的到来更预示着对创新拔尖工科人才的要求越来越高，而根据洛桑国际管理开发研究院的《国际竞争力年度报告》显示，我国工程师质量指标在世界众多国家中排名相当靠后[1]。过于学术化、缺乏特色和个性、专业领域窄、实际操作动手能力差等问题十分严重，造成这一现状的原因一方面是由于我国工业发展的滞后性而形成与发达国家的差距；另一方面主要还是高等教育模式过于传统、课程结构失衡、内容单一、实施弱化等问题突出。因此大力开展教育改革创新、开放教育模式，是实现教育大国，工业强国的必由之路。

CDIO一词最初由MIT和瑞典皇家工学院等4所国外著名大学组成的国际教育组织提出，是“做中学”与“基于项目教育”的集中概括和抽象表达。代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运行（Operate），为一种全新的工程教育模式。其核心含义为，以工程项目（包括产品、生产流程和系统）从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。近年来有超过25个国家81个院校加入该组织并采用CDIO工程教育理念和教学大纲，且取得较好的教学效果。国内院校以汕头大学为代表于2005年开始实施CDIO工程教育改革，为我国教育改革深入发展提供了宝贵经验[3]。2007年9月，由中国工程院和上海市人民政府主办的“新形势下工程教育的改革与发展”高层论坛曾深入探讨我国工程教育改革面临的机遇与挑战，以及改革的必要性。2010年6月，教育部召开关于“卓越工程师教育培养计划”启动会议，此后在教育部批准下，国内高校相继成立“卓越计划”试点专业[4]。河南科技大学机械设计制造及其自动化专业是在原洛阳工学院机械制造工艺及设备专业基础发展起来，具有丰富的教学资源和特色鲜明的专业优势，于2011年成为该校首批经教育部批准的“卓越工程师培养计划”试点专业。从2012级本科生（轴承方向）开始全面实施基于CDIO工程教育模式的“卓越计划”人才培养计划，打破传统的培养模式，建立专业的CDIO培养框架、优化课程体系、构建与实施基于项目学习的教学管理体系，在相关方面进行了大量有益的探索和实践。

该文将结合河南科技大学机械设计制造及其自动化专业（轴承方向）“卓越计划”的模式创新、实践教学、校企合作联合培养等方面的探索和实践经验展开论述。

1 模式创新

“卓越计划”是对高等工程教育理念和模式的变革，其目的在于提高我国高等工程技术人才质量，向企业、向社会输送能力更强、技术更加全面的高精尖工程师[5]。本着培养“面向工业界、面向世界、面向未来”的人才目标，河南科技大学特别强化实践性课程的标准，在原来已经比较成熟的“厚基础、宽口径、精专业”人才培养模式基础上，注入CDIO理念，在遵守“3+1”模式的基础上，创新性的制定了“2.5+0.5+0.5+0.5”培养模式，即前两年半在校内学习理论知识，并辅以金工实习、认知实习等实践课程，每学期安排定量实验环节；大三年级下学期进入企业学习，然后大四年级上学期回到学校继续学习专业理论知识，最后在大四年级下学期返回企业单位完成毕业设计。河南科技大学机械院系教学科研基地资源丰富，科研成果突出，教师行业背景知识深厚，企业实践经验丰富。依托优势资源，“卓越计划”班学生在校学习理论知识期间，优化课程结构，增加实践环节比重，让学生亲身参与到产品的构思―设计―实施―运行的整个环节中，发掘学生的创新思维，锻炼学生的动手能力，培养学生的团队意识。企业学习阶段，在浙江、上海、湖北、江苏等地建立了一批校外教学实习基地。聘请企业资深专家、高级工程师、优秀校友参与制定学生培养计划，完成教学任务，分享工作经验，评价培养质量。让学生实际参与到工作岗位上，学习到企业的先进技术，了解企业文化，参与企业技术革新和生产开发过程，通过企业实践环节，培养学生的实践能力和创新能力。通过半年的企业实践学习，学生巩固已学到的理论知识基础上，将其应用到解决企I的实际问题中，体现了“做中学”的CDIO原则，同时带着一些复杂的工程实际问题，回到学校再进行半年专业理论知识学习，从原理上寻求解决方案，不仅提高学生的学习效率，同时极大地提高了学生的工程意识、工程实践能力、创新能力以及国际竞争能力。毕业设计环节让学生参与到企业项目，一方面检验学生的综合能力，另一方面让学生快速融入企业环境，实现从学生到企业工程师的平稳过渡，同时为企业创造效益，实现双赢。秉承开放的教学理念，配备卓越的师资力量，并通过校企联合的方式，探索具有鲜明特色的工程教育理念和人才培养新模式，以此来提升教育品质，增强院校的核心竞争力。

2 实践教学

在课程改革方面，建立理论与实践相融合的紧密课程体系框架与基本内容，对一些陈旧过时的课程进行了压缩和删减，增设一些综合性跨学科的课程，涵盖机械、电气、材料、管理、环境等多个工程领域，开设一些科技前沿的专题讲座和专业导论，同时增加实践课程，比如调整金工实习课时，让学生全面系统地了解车、铣、刨、磨、焊、铸、锻等工艺过程及要点，并按照课程要求动手操作，加工产品；按照要求对产品进行热处理再加工；熟悉数控车床加工原理，按照设计要求学习数控编程，并在指导老师指导下操作加工产品。课程结束后进行创新设计大赛，对学生的综合能力进行考核。在优化现有课程体系基础上，推动课程实践性，充分发展“做中学”的教学理念。在学生学习一定的基础知识之后，安排学生进入轴研科技、北方易初、大阳摩托以及众多轴承企业进行认知实习，在学习过程中，围绕轴承专业培养目标，让学生对机械产品，尤其是轴承的设计、制造工艺、质量检查等过程有一个宏观、全面的认识。通过对生产线的观摩学习，运用课堂学习的理论知识来解释生产实际问题，达到学有所用、学以致用的目的。经过认知实习，使学生对机械学科、机械制造业有一个清晰明确的概念和方向。在大三学年，开设“轴承设计课程设计、轴承工艺课程设计、轴承机床课程设计”等课程大作业，让学生参与到实际的设计项目中，从产品的概念设计开始，到理论计算、图纸绘制，再到最后的加工生产，使学生具备运用专业知识的能力、设计创新的能力、团队协作的能力。寒暑假安排学生到舍弗勒、NSK等知名轴承企业开展轴承实验和生产实习，增加实践教学。

3 校企联合培养

培养学生的目的就是在学生获得一定的技能之后进入企业、进入社会，将自己的专业知识能力发挥出来为社会创造价值。让学生更早地进入与专业相关的企业进行学习，有利于学生综合能力的提升，培养出适合企业需求的人才。河南科技大学为全国唯一一所开设轴承专业的本科院校，该专业毕业生对全国各轴承企业来说更是供不应求。然而随着行业要求的提升，作为人才培养基地，必须本着强烈的责任感和使命感，全面提高学生的能力和素质，培养出一批真正的卓越工程师。为此，学校针对2012级轴承专业卓越班先后在浙江新昌县和上海人本轴承集团建立“卓越工程计划校企联合培养基地”。企业培养方案以CDIO为总体思路，借鉴现代质量管理基本思想“PDCA”，本着培养卓越工程师、卓越管理人才的目标，以专业理论应用能力、工程实践能力、团队协作能力为考核指标，以轴承特色加工工程为主线，划分为企业专题教育、综合性实验、生产实践、团队活动4个层次。培养计划涉及到企业文化教育、轴承实验操作、生产实践学习、技术交流、轴承知识专题讲座等内容。使老师能够做到“基于项目中教育”，使学生能够达到“做中学”。

在新昌县实训基地，首先安排学生在浙江省新昌县中小型轴承质量监督与检验中心，由企业导师指导完成相关轴承实验，包括轴承噪声的测试与分析、滚动轴承游戏测量、轴承材料金相测量与分析、圆度测量与分析、滚动轴承疲劳寿命试验等，填补了学校实验设备不足的缺陷；同时讲授相关轴承测试的知识，并带领学生参观学习高精尖实验仪器设备的使用。在浙江斯菱汽车轴承股份有限公司、浙江西密克轴承有限公司等企业进行了参观实习学习。企业安排导师带队进入车间进行在线参观学习、技术交流、答疑解惑，对轴承加工生产中的工艺过程有一个深入了解。同时制定企业课堂学习内容，由企业知名技术骨干讲授实际生产中的复杂工程技术问题和解决方案，安排企业领导及知名校友讲授企业文化、职业素养、现场操作与管理、品质管理以及工作经验分享。在实习结束之后增加课堂反馈环节，对阶段性学习成果进行总结。

生产实习环节安排在上海人本集团，包含入职培训、车间生产实习、课外素质实践等环节。入职培训由集团人事经理带领，包括企业文化、职业素养、安全生产、6S标准、团队活动五部分，以知识竞答、个人讲演、项目设计比赛，以小组为单位进行考核。通过这种方式使全员参与进来，对个人的职业素养和综合能力进行系统化培训。生产实习同样以小组为单位将同学分到不同车间进行学习，实习部门包括车工、磨工、热处理、装配、质检、设备等多个岗位，每个岗位均安排企业骨干技术人员进行现场教学、监督、考核。在保证安全的前提下，使同学们尽可能多地学习到岗位技术，提高动手能力。定时进行轮岗，对整个车间布局、工艺路线、操作要点、产品设计进行学习，将“做中学”渗透到各个环节。课外素质实践环节安排在周末，主要有篮球友谊赛，参访文化圣地、名人故里等。

学生毕业设计环节同样安排到企业中完成，以个人发展和行业需求为导向，以轴承专业方向所需的工程技术为主线，以增强工程实践能力、设计能力和创新能力为核心，由企业和学校共同制定毕业设计题目，一般为企业比较前沿、目标明确、可操作性强的项目，同时结合了CDIO教学模式以及“做中学”原则和“基于项目的教学和学习”。对毕业设计考核实行“动态”考核，指导老师对学生毕业设计过程进行实时监督、检查、指导，以此来提高毕业设计质量。最终的考核分4个模块，包含学生参与积极程度、指标完成度、毕业论文质量及格式准确度、答辩表现。每个模块按照一定比重进行考核，结合企业反馈意见确定最终成绩。

4 结语

该文借鉴成熟的CDIO工程教育理念，通过教育体系改革，以校企联合培养模式为基础，以实际工程设计为背景，以“卓越工程师”为培养目标，对河南科技大学轴承专业首届“卓越工程划”试点班的课程体系优化、教学模式创新、管理体系改进等方面的积极探索和实践进行了全面系统的论述。CDIO与“卓越工程师教育培训计划”的有机结合将是中国教育改革发展的重要方向。在高校积极推进卓越计划的同时，一定要明确培养目标，工程教育以应用为主，人才培养要以企业需求为动向，不可一味地照搬固有模式或模仿其他院校。卓越计划推行实施程度一定程度上取决于企业的配合积极性，需要校企双方通力合作，排除障碍。学校一方面要高度重视学生工程意识、工程能力、综合素质的培养，重视实践环节的实施监管和成效；另一方面应加强与企业沟通交流，为企业输送高质量人才。企业方面则应尽可能提供实训基地，让学生参与到工程设计、工程管理中去，在实践过程中掌握专业技能，培养专业素养。河南科技大学能够在坚持特色教学的基础上，积极响应国家号召，推进卓越工程计划，将“校企联合孕育莘莘学子，理践并行传递轴承薪火”从口号落实到实践中去，并取得一定的成效，为同类院校的教育改革提供了十分宝贵的经验和参考。

参考文献

[1] 周立，张发爱.浅谈卓越工程师培训计划实施的问题及对策[J].科技信息，2013（3）：41-42.

[2] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

[3] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（下）[J].高等工程教育研究，2012（5）：34-45.

[4] 吴恭兴，刘文白，张宝吉，等.基于CDIO模式的卓越工程师培养方案的探索与实践研究[J].大学教育，2013（18）：7-10.

[5] 孙健.论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计[J].高等理科教育，2012（1）：41-45.