时间:2023-03-07 11:22:07
本文依次使用篇名、主题、关键词三种方式,以“CDIO工程教育”为检索词,时间段从2006年11月到2014年7月,共检索到2533条记录。通过人工剔除重复及无关主题内容文献,最后整理得出2328条记录。分别从以下几个方面进行分析:文献数量(篇)年度分布、较多的作者分布、较多的作者单位分布、频率较高的关键词分布、论文获得的基金类别分布。
2文献分析
2.1文献数量统计
统计发现,2006、2007年各为1篇,两篇,2008年发表26篇,2009年发表72篇,2010年发表251篇,以后各年发表的数量逐级增长,累计论文2328篇。说明国内关于CDIO工程教育模式领域的研究始于2006年,其后人们对此领域的关注度不断上升。
2.2作者发文量统计
数据显示,广州大学的研究者江帆发表相关论文12篇,是到目前为止研究此领域发文量最多的研究者。
2.3作者单位统计
数据显示,2328篇文献分布在40所高校中,其中数量最多的为91篇。在40所院校中,综合类大学9所;职业技术教育类院校9所;科技、理工类、工业类大学8所;工程类院校5所;石油类院校4所;另外,工商、水利等其他大学5所。可见,综合类与职业技术教育类院校是“CDIO”工程教育实施与人才培养研究的主力学校,同时表现了雄厚的研究能力。
2.4关键词统计分析
论文的关键词可以反映某个研究领域的热点和趋势。本文将出现在论文中的40个关键词进行了分析。如表2所示,关键词“CDIO”及相似关键词出现次数最多,累计次数2011次。而关键词“教学改革”、“实践教学”累计出现的次数为494次。说明该领域的研究紧扣CDIO以及教学改革的研究主题。研究的热点:一是教学模式、实践、实验教学等方面;二是人才培养模式、卓越工程师培养等方面;三是创新、实践能力等的培养方面;四是课程体系、课程改革、课程设计方面。而研究的趋势则从CDIO教育模式、教学改革等较为宏观的主题向实验教学、卓越工程师培养、创新能力、课程设计等更深更细的方发展,也一致地说明我国关于CDIO工程教育模式的研究正在有条不紊、逐级逐层地长足开展。
2.5基金资助统计
全国教育科学规划与国家自然科学基金比例较高,说明该领域的研究具有较高的学术水平。因为基金项目反映了该领域这一时期内比较重要与较新的科研课题,同时,我们可以看出关于“CDIO工程教育”的实施与研究不仅受到国家的投入与促进,各省市地方也在做出相应努力。
3总结
数据分析显示,从2006年开始至今国内关于CDIO工程教育模式的研究逐年升温,各级各类高校进行了较大的努力,国家和省级基金进行了相当多的资助,领域研究的内容和方向也渐渐从宏观的描述向具体实践应用发展。但在具体的将CDIO工程教育模式应用到实践教学,人才培养方面还需要研究者和教育工作者的不断探索和实践。
1.1改变教学模式
第一,课程中重复的内容不再重复教学。比如:工程力学,力学的基本知识与大学物理重复,在课堂上以学生自主学习为主,每堂课让学生自己准备课堂内容,准备PPT,上台讲解,教师给出指导。第二,软硬件结合的方式教学。比如:单片机课程采取上机教学,使学生边学边用,用软件模拟,再加入实验课时达到软硬件有机结合。第三,学生自由选择跟本门课程相关的课题,完成课程教学。比如CDIO工程导论:教师先介绍本门课程的任务,然后提出课题让学生自行选择,针对每一个课题学生自行收集材料,制作PPT,讲解课题并最终完成课题。每一个课题教师给出的应该相对简单,一个简单的项目学生完成后,他们会有小小的成就感。这样就可以激发学生的兴趣和努力。首先,新生由于刚进入校园彼此还不是很熟悉,通过分配任务让新生能组成团队,进行分工与合作,创造良好的学习氛围。其次,充分利用网络的便捷性,让学生自主到图书馆或者网上查询资料,培养学生积极主动学习的能力。再次,在为学生布置完课题后,让学生自己购买各种元件和工具,能够将理论知识和实践相结合,在实践中检验理论知识的学习水平。最后,在答辩的过程中,让学生扮演不同的角色,培养学生团结合作以及实践操作能力。经过对2010级测控班级的试验,参与项目的学生在学习兴趣以及动手能力方面要比没有参与项目的学生有明显的优势。从毕业就业情况来看,参与项目的同学在就业时候自己感觉压力较小。
1.2制定新的培养方案
针对应用型本科测控专业,为了合理制定培养方案,我们首先对本专业从业人员进行调查,结合以往的教学计划让企业人员给出评定各个课程在本行业的重要性,分别从10分到0分罗列出每一门课的重要性,然后收集这些调查资料进行总结。参考CDIO评价标准,制定符合产业需求的测控专业人才培养方案
2.校企合作
2.1学校和企业合作共同编写符合工程教育需要的教材
如:编写无损检测课程教材并开展相应的技术培训(IDEA培训)。
2.2建立CDIO工程教育模式所需的实践基地
要培养优秀的工程技术人才,应该具有好的工程实践环境,我们建立了职业资格鉴定站,先后与厦门灿坤实业有限公司、爱迪尔电子有限公司等多个公司合作,建成了多个校企合作的实习实训基地,成立企业研究院,创造了满足应用型本科人才培养的工程环境。
2.3提升学生工程实践能力
在大学四年中,一、二年级是理论知识的学习阶段,三、四年级着重实践训练:第五学期为期1周的“电工电子实训”即借助一个典型电路系统完成实训,来检验学生所学的电路、电子知识,培养学生理论联系实践的能力。在第五学期分别安排了两周的单片机和PLC课程设计。在第六学期,安排了为期3周的“测控系统综合实训”。在第七学期安排了一个月的就业实习。同时在每年暑假都安排学生去工厂参观实习。在此过程中有企业的参与,使用多种常用设备,让学生对实际作业更加接近,促进了毕业生与企业接轨的能力。
2.4积极开展课外竞赛,培养学生创新能力
为了提高学生的科技创新能力,开展了学科竞赛、科技创新活动,创建了大学生课外科技创新能力的培养模式,取得了显著的培养效果,我校2010级和2011级测控班级的学生在“全国大学生电子设计竞赛”、“节能汽车竞赛”、“挑战杯”等多项赛事中获得良好成绩。
1.1《制药工程原理》课程现状
有些采用“制药工程原理与设备”,“制药工程原理与设备”存在同名,主题内容不同,各科交叉重复的现象。目前针对制药工程专业的教材有刘落宪主编的《中药制药工程原理与设备》,王志祥主编的《制药工程原理与设备》,袁其朋主编的《制药工程原理与设备》,姚日升主编的《制药工程原理与设备》。这些具有“药”味,但刘落宪主编的《中药制药工程原理与设备》的重点是中药制药,对于制药工程专业缺乏通用性,王志祥主编的《制药工程原理与设备》在化工单元操作的基础上增加了制药化工领域的新技术和新设备。姚日升主编的《制药工程原理与设备》以《化工原理》为基础,内容涵盖“三药合一”的知识点,涉及到制药工程类课程化工原理,药物制剂,化学制药工艺学,药厂车间设施规划及药事管理和GMP规范。王志祥主编的《制药工程原理与设备》以化工原理为基础,但袁其朋主编的《制药工程原理与设备》,介绍的是制药工程的原理与制药设备。内容涉及制药工业的各个环节,包括化学制药、生物制药、中药和天然药、制药分离、制剂工程、药品包装、药品质量控制等。同为《制药工程原理与设备》内容却大相径庭,出现在短学时《化工原理》后又开设王志祥主编以化工单元操作为主要内容的《制药工程原理与设备》的现象。教学实践还发现《制药工程原理与设备》的一些章节内容如制剂、质量控制等都与制药工程专业其他课程有重复现象。
1.2整体设置教学内容,加强教师之间的协作
课程之间内容重复影响学生学习的效率和积极性,CDIO工程教育注重整个专业的系统改革。CDIO的标准3:集成化课程设置,强调突出课程之间的关联性,围绕专业目标进行系统设计,从而避免不必要的重复,使关联的课程共同支持专业目标,使学生掌握各门课程知识之间的联系,并用于解决综合的问题。不同性质高校制药工程专业课程设置侧重点不同,培养从事药品制造,新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计人才为目标时相同的。所以制药工程原理不能独立,需要教师之间的协作,在制定培养方案时整体考虑设置本专业课程及课程内容、课时。对于制药工程不同专业方向(化学制药、生物制药、中药制药)的侧重点不同,但基本包括制药反应工程、制药分离工程和制剂工程技术,在理论教学中采取宽口径的方式,通过项目实践来体现侧重点的不同。制药工程原理与设备包括制药反应(发酵、提取工程)、制药分离、制剂三部分,制药分离包含制药过程涉及的典型单元操作,贯穿其中的流体流动、传质、传热是固体制剂单元操作如粉碎、混合、制粒、压片等的理论基础。负责不同课程的教师应相互协作,探讨,整体考虑各部分的内容,明晰知识之间的衔接与延伸,避免内容重复,在缺乏合适的教材情况下宜结合教材《化工原理》、《制药分离工程》、《制药化工原理》和《药物制剂及设备》等合理安排内容及课时。
2知识与能力的关联
CDIO工程教育标准1强调理论与实践、知识与能力的结合。CDIO工程教育要求获得专业知识的同时培养个人自身的能力、团队协作能力。知识必须与工程项目挂钩,制药工程原理的基本理论必须和实际制药过程结合起来。知识与能力的关联要求项目具有实践性,考核方式多样性。
2.1项目的选择
传统的化工原理课程设计主要是针对精馏和换热器的设计,毕业设计题目相似程度高,缺乏创新性。制药工程原理作为二级项目,项目的选择要以教学内容与企业实际为依据,适合制药工程专业特点。项目来源可以是企业合作项目,教师科研项目,学生参加的创新、竞赛项目,如制药工程设计大赛,创新创业等。学生主动提出或参与的项目更能激发学生的积极性和创造性。有助于实现让学生以主动的、实践的的方式学习工程。项目采取嵌套法,大项目包含小项目,二级项目和三级项目具有延续性。有助于实现让学生以课程之间有机联系的方式学习工程。大小项目体现不同要求,包括关键设备的设计,其他设备的选型。
2.2以提高能力为目标的评价
CDIO强调的不是内容而是能力,CDIO能力本位的教学观贯穿课程设置和教学实践的全过程,如何确保能力评价过程的合理性和有效性?CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。这四个层面的能力不是相互独立的。工程基础知识重在应用,体现在构思、设计、实现和运作每个过程,工程系统能力作为一种工程素养贯穿于构思、设计、实现和运作整个过程,个人能力和人际团队能力体现在个人和团队的表达和表现,包括完成项目的材料(包括设计说明书、图纸和产品等)呈现和口头、肢体表达。合理而有效的评价方式应是综合的、多样性的、有针对性的。评价应该贯穿项目的全过程,而不是最终的答辩。具体考核中包含的环节有阶段性的汇报,小组间互评,改进后专家审核,申请答辩。答辩环节包含团队展示,整体展示和负责项目中不同内容部分的个人展示,指导老师提问,旁观的学生提问,项目组学生向答辩专家提出自己在完成项目过程中的问题。一个宽松的环境有利于学生表达自己的思想和意见,实现提高能力的目标,而不是任务式的完成项目。
3师生关联,环境关联,加强教师的CDIO能力
改变项目组织形式,重视团队建设,一般的课程设计按学号分组,或学生自由组合,一个好的团队要使团队中每个成员发挥个性特长,使团队最优化。改变原来课程设计一成不变教师出题的套路,有利于教学相长,增强教师CDIO能力。高校青年教师普遍存在工程经验缺乏的问题,因此参与企业项目,邀请企业工程师参与指导有利于提高师生的工程素养。宣传CDIO工程教育模式,使作为主体的学生了解CDIO教育理念,通过明确学生学习目标营造学习环境。同时提供教学实践环境,即方便实施项目的教师和学生们查阅资料,讨论,制作等的场所和方便使用设备的的机制。
4结语
本文分析制药工程专业《制药工程原理》课程的现状,根据CDIO工程教育关联理念,探讨了《制药工程原理》教学内容的改革和CDIO项目的组织实施。这些有助于激发学生的学习热情,提高学生四个层面的能力。具体可操作的实施方法有待进一步探索。
依据CDIO专业培养目标的设计与确定的基本原则,结合国内相关院校改革经验,制定了化工专业培养目标,既培养具备面向化工及相关产业发展需要,适应未来科技进步,掌握化学工程与工艺专业的相关原理和知识,具有良好的社会责任感与职业道德,基础理论扎实、专业知识宽厚、实践能力突出、创新能力强,获得工程师良好训练,具有终身学习能力、人际交往能力、团队合作能力、组织协调能力和国际视野的高级工程技术人才。
2.课程设置
2.1课程设置的基本原则
(1)紧紧围绕“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色,以CDIO模式为基本框架和背景环境,以突出学生的工程实践能力、团队精神和合作能力、创新精神和创业勇气的培养为主要目标,建立符合国际工程师认证的课程体系。
(2)知识、能力、素质协调发展的原则。突出强调学生的综合素质培养,在重视知识传授的基础上,大力加强学生获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力培养。
(3)以生为本,尊重、鼓励、引导学生个性化发展的原则。推进分类、分层教学,减少必修课,增加选修课,给予学生较大的自主选择空间,为学生的个性发展创造条件。
(4)突出工程实践能力和创新精神培养的原则。根据专业人才培养目标,统筹规划实践教学环节,丰富实践教学内容、方式和途径,构建科学有效的实践教学体系。
2.2课程平台建设
根据专业培养目标的要求及课程设置原则,共设置了人文社科课程平台、公共基础课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台、素质教育课程平台、实践教学平台和创新创业教育等7个课程平台。
(1)人文社科课程平台。主要培养学生人文、社科等方面的基础知识与修养。
(2)公共基础课程平台。主要培养学生掌握相关的自然科学知识、一定的经济管理知识和相关的工程基础知识。
(3)学科基础课程平台。主要培养学生掌握化学、化工的基本理论、基础知识,受到化学与化工实验技能、工程实践能力的基本训练。
(4)专业课程平台。主要培养学生掌握化工装置工艺与设备的设计方法、化工过程模拟优化方法,具有创新意识和对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的能力。
(5)素质教育课程平台。该平台是为优化学生知识结构,提高综合素质,增加学习的灵活性与主动性,实现文理交叉与渗透设置的课程平台。
(6)实践教学平台。主要培养学生的工程实践能力、动手能力、创新能力、团队协作精神。
(7)创新创业教育平台。鼓励学生参加各种创新实践活动,参加各种竞赛,培养学生的创新能力、创业能力、人际交往能力、团队精神和合作能力等,提升学生的综合竞争力。
2.3教学方法改革
CDIO工程教育改革是一项系统工程。依据CDIO理念确定的培养目标、课程设置依然只是规划,改革最终必须落实到每门课程、每节课堂、每个活动上,这样才能保证改革的顺利进行。目前我们以“化工设计”这门课程作为试点课程进行了教学方法改革,目的是测试改革想法的可行性和有效性,探索和积累经验。“化工设计”是化工专业学生必修的一门实践性很强的专业课。课程综合运用已学过的专业基础课和专业课的知识,讨论化工工艺过程开发、设备的设计以及化工厂的整体设计。改革前,“化工设计”课程主要是以理论教学为主。CDIO改革后,我们实行的是以项目为导向的教学模式。根据“化工设计”课程教学目标及课程大纲要求,在教学内容中安排了三级项目,三级项目下设置若干个子项目,学生按6-8人分成小组,每个小组自选一个子项目,要求学生在学习化工设计基本知识的基础上,完成一项包括构思、设计、实施和改进全过程的团队项目。在项目设计过程中,学生以团队内合作、团队间协作加竞争的方式进行自主探究式学习,教师仅起指导作用。本课程经过CDIO教学改革后,不但使学生掌握了化工设计基本理论知识,而且也培养了学生人际交往能力、组织管理能力、较强的表达能力、团队精神和合作能力。
3.结语
总之,在我校“三结合,多模式”人才培养理念的基础上,依据CDIO国际工程教育改革的目标和理念,对化学工程与工艺专业的人才培养模式进行了构思、设计与实施。我们将在此基础上进一步深化CDIO工程教育改革,努力培养适合社会发展需要的,具有学习能力、创新能力、工程实践能力、交流能力和团队合作能力的高素质应用型人才。
关键词:装备素养; 铁路装备;军校
引言
素质教育一直是高等院校人才培养中关注和研究的热点[1],不同层次的高等院校进行的素质教育目标和要求各不相同[2],军队院校教育是培养军事人才、提高官兵素质的主渠道,中央军委颁发了《2020年前军队院校教育改革和发展规划纲要》提出,到2020年形成现代军队院校教育体制,构建军事创新教育机制,基本实现院校教育信息化,为官兵成长成才提供优质教育,为新质战斗力建设提供人才保证。为了弥补铁路排长专业人才培养上的不足,需建立铁路装备素养生成体系,为提升军事交通运输指挥人才的装备素养提供途径。
1 装备素养
装备素养是军校人才培养中专业综合能力的一个重要内容,是影响学员胜任部队实际岗位的关键因素。装备素养教育的目标是培养学员使用装备完成各种训练和作战任务所必须具备的基本素养和能力,包括熟悉装备体系构成,形成爱护装备的意识和行为。装备素质是军队学历院校中专业教学关键环节,出现不同专业的装备素质培养模式,已有一些相关的成果和,如海军工程大学梅志远提出的“合训分流组训方式专业素质培养问题与对策”[3],装备学院秦红燕提出的“装备素养与培养研究”[4],都在尝试装备素养培养中取得一些成果。
2 生成途径
2.1 规划及要求
根据铁路排长专业设置特点和部队岗位实际需求,分析装备素养中的装备种类知识、运用能力和实践需求,选定内燃机车、货车车辆、运输调度和信号通讯设备等为必修装备,建立相关装备知识、装备能力构成的装备素质和装备运用能力、装备情感构成的装备修养。在校学习期间,应具有机车车辆的专业知识,提高解决问题的能力。在课外期间,还需要进行爱岗敬业的职业精神、献身国防的理想信念的熏陶,逐步具备军事交通运输和指挥的必备素养。
2.2 四级递进培养平台
根据铁路排长装备素养内容要求和生成规划,建立四级递进培养平台,由装备课程平台(选定专业课程)、课堂教学平台(课堂+场地教学)、装备自学平台(专修室)和和装备实践平台(厂段实习、部队实践)组成,如图1所示,实现从装备认识、装备使用到装备运用能力的模式生成。
2.3 CDIO教学模式
CDIO工程教育理念由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所高等院校联合提出。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施 (Implement)和运行(Operate),以项目从研发到运行的整个生命周期为载体,让学生主动参与实践,通过课程间相互联系的方式学习工程专业[5]。
以应用型人才目标要求为驱动,应用GDIO工程教育模式的进行铁路排长装备素质培养和实践,开展“教中学、做中学、做中思”的教学实践,将内燃机车、铁道车辆、运输设备和信号设备的知识传授、使用能力落实在各门专业课程教学中。
结合铁路排长的自身特点,以部队岗位需求为导向,基于CDIO理念构建相应的铁路装备素养课程体系,形成一、二、三课程,铁路装备素养的课程体系如图2所示。二级课程由专业类课程、专业特色课程等组成,专业类课程又可以进一步归类为机车类、车辆类、行车组织类和线路类,各门课程之间相互联系;三大实习包括认识实习、生产实习、毕业实习,旨在促进理论知识和工程实践的融会贯通。三级课程在二级课程下进行拓展,为加强核心课程而设立的应用课程,课程包括装备投送概论、部队机动投送等。
2.4 教学方法构建
逆向教学设计(Backward Design)是美国课程与教学领域的专家GrantWiggins 和Jay McTighe于1999 年提出了一种新的教学设计模式,逆向教学设计是一种先确定学习的预期结果,明确预期结果达到的证据,设计教学活动以发现证据的教学设计模式。
1. 课堂逆向教学设计
逆向教学设计总原则是需求驱动学习,逆向教学设计在理论知识内容讲述上,针对重点知识和难点知识采用问题导向法进行,以提高学生解谜底的好奇。寻求问题方法就是提出多种可能解决的问题的途径和方法,引出最佳求解问题的方法。例如采用逆向教学设计和问题导向法讲授“车站联锁”知识,具体设计如图3所示。
2.认知实训逆向教学设计
逆向教学设计在铁路装备认知能力实训上,采用师生易位教学法和双向互动教学法进行铁路装备实操和认知实践,现代教育论强调学生是学习的主人,让学生主体能力得到全面释放和开发。美国心理学家马斯洛指出:人都希望自己的各种潜能得到发展和自我实现。如在“车站联锁”实践时,先请学生上讲台讲解车站联锁机的组成和主要部件,然后给出几种车站联锁设备型号,让学员对照实物认识实际部件,开展双向互动教学,教师加以答疑,这种教学方法消除了以往的“填鸭式”灌学,提高学员的学习兴趣,有利于学员综合能力锻炼。
3 生成效果
在新一轮课程改革中,将铁路排长装备素养生成途径全面地应用于教学中,提高了学员学习的兴趣和效果, 通过 2011级(改革后)和2010级(改革前)两个教学班次的考核成绩对比发现:平均分数由81分提高到86分;通过所建立的铁路排长装备素养生成途径的培养,毕业21名学员在一年多中的部队工作中,因工作出色,业务能力强,已有50%人提升副连长。
4 结束语
在军校铁路排长装备素养培养中,构建四级递进培养平台,提出了基于CDIO工程教育模式的课程设置,应用逆向教学设计法实施课程教学和认知实训,对军队铁路排长的装备素养生成是有成效的。
参考文献:
[1].杨叔子, 关于高等教育中两个根本问题的思考[J].中国高等教育.2009,(09)
[2].薛海英,本科学院信息素质培养研究.教育转型创新与发展的理论与实践.2015
[3]. 梅志远,合训分流组训方式专业素质培养问题与对策[J]. 海军院校教育.2014,24(06)
[4]. 秦红燕.装备素养培养研究[J].西安政治学院学报.2013,26(5)
适逢图灵诞辰一百周年,计算机教育杂志特别策划在6月份出版一期专刊——图灵特刊,以纪念这位伟大的科学家。全部文章都是特约稿件,是一期以探讨培养计算机专业尖端人才为主题的高质量的专刊。于是,一个想法自然而然产生了,那就是为这期图灵特刊作一个首页专访,邀请中国工程院常务副院长潘云鹤院士谈一谈对创新型人才培养的看法,目的是针对大家关注的问题,让全国高校的教师都听一听来自专家的声音。
这次访谈很成功,图灵特刊出版后收到很大反响,甚至有些老师专门给杂志社打来电话,对潘云鹤院士的观点表示赞赏。
说到创新型人才培养问题,无疑人们都认可盖茨和乔布斯是创新型人才,他们的创新理念和创新成果已经为世人所瞩目,但同时,这些创新理念和创新成果已经不知不觉被赋予了美国式的标签,似乎只有在美国的教育体制和教育方法下才能产生这样的人才。其实真正起决定作用的并不是教育体制和教育方式,盖茨和乔布斯也并非在校园中经过正规专业教育培养而成的,恰恰相反,他们正是叛逆了美国大学的正统培养模式才成长起来的。
产生创新型人才的最关键因素是历史环境和发展机遇。在计算机领域,潘云鹤院士的观点对我们很有启发:“我国的计算机发展已经到了一个转折时刻,这个时刻就是从跟随为主的阶段转变到自己也能提取新概念的阶段。我国在如此宏大的计算机应用实践中一定会遇到国外没有遇到过的问题,创新的关键是能不能把遇到的这些问题找出来、理清楚,使其上升到理论模型,提出新的概念和方法。时代的发展已经把我们推到了创新的门口。”
在一定的历史条件下,创新来自于活跃的思维方式,外部力量只是推动创新成长的助力,创新型人才培养不是高校四年教育就能完成的一蹴而就的任务。也就是说,创新型人才的培养不拘于某种培养模式,学校教育只是根植他们创新思维的一种训练过程,而创新灵感更多地来自于社会发展和技术应用程度。盖茨和乔布斯都是从大学里脱颖而出,然后通过与技术和社会产业的结合创新出成功的应用成果。
说到底,创新精神决定于思维方式,国家创新、教育创新、教学体制创新、教学方法创新,都需要勇于改变思维方式,打破传统的范式,引发创新的灵感。
我想说的是计算机教育杂志的创新和在创新过程中不断被赋予的勇气。
作为一本专业教育刊物,计算机教育杂志创刊九年来的进步,不仅体现在180期的字里行间,更体现在学校和企业之间的桥梁作用和为教学一线搭建的交流平台作用。我们已经组织了六届全国计算机教育论坛和优秀论文大赛,每年还有多次的各类教学沙龙活动,这些活动对国内的计算机教育和教学都起了很大的促进作用,就像播种之后开花结果一样。通过我们的论文大赛和“十佳”评选,很多年轻的老师脱颖而出,有了更大的舞台;通过我们的两岸论坛,大陆的很多学校与台湾的高校建立了合作关系……所有这些活动都饯行着我们的理念:为教学一线搭建交流平台,挖掘新思想,发现新人才。
评价一份专业期刊的好坏,不能仅仅以指标评价体系来衡量,也许对行业的影响力更为重要。对计算机教育杂志来说,全国有931个计算机专业和37所示范性软件学院,有很多事情有待于研究和交流探讨,如课程整合、专业认证、跨学科人才培养,还有CDIO工程教育模式在国内的推广等。搭建交流和探讨的平台是这份教育期刊理所当然的使命,也就是站在更高的视角,洞悉行业发展态势,关注教育改革全局;交流成功的教学方法,介绍先进的教育理念。只有这样,才是真正迈出期刊创新的步伐。
论文摘要:创设真实的“职业环境”,让学生接触真实的“工程任务”,在完成任务的过程中学会理论知识的实际应用,完成“工具”与“实体”的有效衔接,是高职院校“职业教育”改革的一个突破口。是“工程任务课程化”在纯理论课堂的探索性实践,其结果对于“工具类”专业的教学与学习具有深远意义。
“工程任务课程化”是齐齐哈尔工程学院落实“工程教育”所采用的具体做法之一,也是美国著名哲学家、教育家和心理学家约翰 杜威所提出的“做中学”这一学习战略的深化,杜威指出:“从做中学比从听中学是更好的学习方法。”而将工程过程(cdio)“复制”到学生的课堂中去,则恰恰使学生积极主动的参与作为教学任务的工程任务的完成活动,教师则成为学生活动的“导演”者和任务完成的协助者。
一、“工程任务课程化”在英语课堂应用的必要性
作者曾为美国斯特灵换气设备有限公司总裁凯特女士与中国大商集团齐齐哈尔分部总经理廉先生做过谈判翻译,谈判结束时,凯特女士对我说,中国有很好的工程师,像廉经理这样的,也有很好的英文翻译,像lucy(指当时的我)这样的,但是,却很少有既懂工程知识又有很好的英语翻译能力的人才。言外深深表达了她对中国有外语应用能力的工程人才缺失的遗憾。
法国alstom公司高层管理人员和人力资源管理人员说:跨国企业非常需要具有坚实的工程知识基础、具有工程实践经验、团队合作能力,并且语言和交流技能都比较高的工程技术人员,而中国工程师在这些方面较薄弱。
全球最大的农业机械制造和供应商john deere公司中国总裁在“北京国际机械工程教育论坛”的报告中指出,其属下天津分公司中国工程师具有如下缺点:(一)缺乏实践经验;(二)对于企业文化接受和认同慢;(三)缺少制定决策的技能;(四)缺乏交流技巧,英语表达不流利;(五)工作效率不如美国工程师。
如上实例说明了中国工程人才英语能力缺乏、或是英语人才没有工程知识并亟待解决的现状,也为职教人员提出了不可不面对的严峻问题。作为英语教育者,将“工程任务课程化”推进英语课堂教学成为不可推卸的教育重任。
二、英语精读课程分析
英语精读课是我院商务英语专业学生的专业核心课,肩负着综合培养学生听、说、读、写、译各方面综合能力的重任,而且是学生学习其他专业课程的基础衔接,传统的课堂训练包括以下三种方式:(一)根据作业要求进行相关信息搜索、整理、形成报告并在课堂做presentation(推介);(二)职场环境模仿,进行招聘、面试等;(三)英文情景剧表演。以上三种形式都是在模拟的环境中进行的,可以有效地让学生进行口语的实训演练,提高学生学习英语及使用英语的兴趣,但“沙盘”式训练具有以下缺点:1、学生处于人为的模拟环境中,距离现实仍有距离;2、没有真实的结果,学生的任务完成的期待值较低;3、缺乏“实利”刺激,很难维持学生的积极性。鉴于以上问题的存在,探索“真实的职业环境”成为学生训练任务的主要核心,而在纯理论课堂实施“工程任务课程化”的方法称为解决这一难题的创新突破口。
三、“工程任务课程化”的具体实施
首先,借经世商贸有限公司发出翻译招标公告的机会,让学生分组准备竞标,课上由教师进行标书相关知识的引导行学习,课下学生按组准备标书、竞标讲演稿及工作计划等,然后参加公司的招标竞标会,得标小组按要求完成竞标任务。因为公司的“翻译工作”充实,所以大部分参与竞标的小组都获得了工作任务,并在得标后在老师的带领下完成翻译任务,获得一定的工作收益。在这一活动中,老师要完成课堂内的“标书知识讲解、标书制作检验、模拟投标、翻译任务相关知识教学、翻译任务完成过程追踪、翻译结果检验”等相关教学任务,引导学生做好总结,完成整个“工程任务”。
在英语精读这样的纯理论课堂引入“工程任务”,使得学生的课堂学习内容得以现实化和丰富化,学生能够走出课本,走入“工程”,极大地缓解了学生学习单纯课本知识造成的“疲劳”,学生因为有老师的支持、公司的信赖、实际利益的激励和具体任务的真实而积极性大增,完成任务的动力增强,实践动手能力得以真实地提高;而将“工程任务”引入课堂,连续成课程,则使得我院专业公司的实际业务得以最快捷、有效地完成,极大地节约了“翻译任务外流”而造成的损失,提高了运营及管理效率。
四、实施“工程任务课程化”的长远意义
首先,对于教师而言,在理论课堂实施“工程任务课程化”本身就是一个难于突破的“瓶颈”,而将我院专业公司翻译任务引入课堂完成且取得良好的结果提供给教师继续探索的前鉴,我院其它专业大多为实体专业,都有自己的下属专业公司,公司业务实际,且随着商贸活动的丰富和市场的发展,涉外业务会逐步增加,这给我们外语系工具类专业学生接触“工程任务”提供了很大的前景。我院工具专业与实体专业之间的距离不过两百米,将“工具”类教学与“实体”类实践相衔接已经不再只是设想,缺少的只是教师对于机遇的把握与课程的设计。
其次,对于学生而言,理论课堂的奠基学习已经进行得很好,尤其是大二以上的学生,对于“语言”这一“工具”的使用缺少的就是真实的使用环境。他们经历了这次精读课堂“工程任务”的完成,对于未来职业的需求,如:网络客户的寻找、涉外资料的翻译、网络商品的营销等业务都能够一贯而通;基于这样的经历,学生们能够适应将来教师所设计的新的“工程任务”课堂,完成课堂学习任务,完成“工程实践”,锻炼好自己,迎接竞争激烈的职场。
再次,对于精读课程而言,单纯的理论教学不再适应当前的教育需求以及人才培养需求。现代职业教育要培养的就是适应职业需求,具有职业迁徙能力的人才,而工具类专业也不能例外。“掌握一门外语即可走天下”的说法已不再适应现代与未来的社会需求,因此作为精读课程,“基础英语”、“高级英语”等专业课程都不能按照原有的传统教学方式进行授课,而应以“职业教育”为核心,侧重学生职业能力即将所掌握的知识发挥出来的实践动手能力的培养为核心。所以,“工程任务课程化”是适应以上职业教育的手段和途径之一,有其实践与探索的广阔平台和前景,以及课程建设与改革的必要性。
参考文献:
关键词:机械专业;卓越工程师;工程实践能力;教师
1、引言
教育部在2010年实施“卓越工程师教育培养计划”,指出工程教育应创建具有中国特色的教育模式,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养大批各种类型的工程师。机械专业是大部分理工科高校开设的专业,具有实践性、集成性和创新性的特点。而创新能力差、工程实践能力相对薄弱是该专业毕业生走向工作岗位后普遍存在的问题。随着传统工业以及新型工业的迅猛扩展,社会对于工程科技人才的需求急剧增加,卓越工程师教育培养计划的实施要求高校师资队伍不仅具备扎实的基础理论知识和较高的教学水平,更要具有较强的专业实践能力和丰富的实际工程经验。
2、机械专业教师工程实践方面存在的问题
机械专业与社会、行业的发展紧密结合,卓越工程师的培养是理论与实践的紧密结合,在教学过程中需要教师引导学生依靠科学的理论对工程实践中的具体现象进行解释,完成习学并进的过程,形成深刻的认知和扎实的功底,因此教师的工程实践能力是其能否胜任工程人才培养重任的基本要求。
工程技术类知识随着科学技术飞速地增长,教师不可能在短时间内更新自身知识体系,另外在有限的授课时间传授所有工程专业领域的知识也是不可能实现的,所以应教会学生自主发现、探索以及解决问题,从继承性学习向创新性学习转变。教师工程实践能力以及工程创新性不强表现为以下方面:首先,教学内容的先进性不足。教学内容应该能运用于生产实际,然而在实际的教学过程中工程情境的使用却与现场实践大相径庭,缺乏工程实践背景使得教师在讲授专业知识时一般基于理论知识和既得经验,介绍的技术或方法与工程现场的生产实际不一致,有些是早就淘汰的,有些虽然理论上可行,但由于应用成本高、工序复杂等原因实际并不采用,课堂教学与工程实际脱节导致学生无法学以致用。另外在承担教学及科研任务中往往注重专业理论学习,缺乏工程现场的真实体验以及工程实践性的培养。其次,校企合作科研成果经济效益不高。目前很多高校与企业联合建立了产学研基地,研究项目层出不穷,部分项目与应用联系不大,不能产生足够的经济与社会效益,有的科技创新成果无法应用于现场,难以产生规模效益。科研成果不仅要在生产技术层面上可行,更重要的是要有市场前景并能产生经济效益,而教师在此表现出的创新性明显不足。
3、影响高校教师工程实践能力提升的因素
3.1 师资考核与评价制度不健全
目前我国对于高校教师的资格认定标准一般基于学历和教育教学能力两个方面,缺乏不同科类教师的具体能力和素质的明确要求,教师的任教学科一般遵循与其所学专业一致的原则。为了能够培养出符合社会需求的机械专业卓越工程师,对应聘者是否取得相关工程领域的执业资格证书、技术等级证书等可以证明工程实践能力的证书应做相关要求,从而提高教师任教过程中参与工程实践的意识与积极性。与此同时,高校教师职称评定大都对承担科研项目、等有明确的规定,承担研究课题和的级别和数量是当前考量高校教师科研水平的重要标准,这些无疑是重科研、轻教学和工程实践的表现,很大程度上影响了教师的专业化成长。
3.2 缺乏必要的组织及制度保障
高校教师参与工程实践锻炼就必须深入到企业一线,这就需要企业参与到工程类教师的培养中。目前虽然有不少学校和企业建立合作关系,但很多企业并不愿主动给在校教师提供实实在在的见习、实习机会,以帮助其提升能力。我国出台了一些校企合作的政策,如给企业税收方面的优惠等,但实际操作存在制约性,因此企业参与产学教育的源动力严重不足。另一方面,教师到企业参加实践锻炼,缺乏学校与企业层面完善的评价体制,导致教师积极性不高,整个实践过程不一定能取得实效,这也对教师的工程实践性、技术创新性等专业性的成长造成了消极影响。
4、教师专业化成长的策略
4.1 完善高校教师工程能力的教育体系以及职称评定、师资考核制度
第一,可将工程实践作为教师岗前培训内容,充分创造条件为教师设置挂职和顶岗的机会。第二,可采用青年教师导师制,聘请具有丰富工程实践经验的专家教授或企业工程师与新入职的教师结对,传授经验,提升新入职教师的工程教育能力,促进其教育教学能力的提升。第三,在教师的评聘和考核等环节可增加在企业工程实践经历的要求,同等看待教师在产学合作与技术服务等方面的成果。第四,充分吸纳企业专业人才,建立起与相关企业和行业长期的人才合作机制,对这部分企业兼职教师队伍应完善考核与评价机制,给予他们较高的身份认同,最大限度地提高从教积极性。
4.2 充分调动企业积极性,建立校企合作共同培养的方式
一方面,政府可以从制度的制定和执行两方面加大力度。让企业从支持教师实践能力培养过程中得到实惠,如资金供给、税收减免、资源调配等。另一方面,引导企业明确社会责任,可以借鉴外国经验,从制度层面上规定企业和高校必须共同承担工程类人才培养的责任,如在企业内建立一定规模的培训中心或出资由行业协会建立。
4.3 提高教师参与实践锻炼的效果
高校和企业双方共同出台合理的评价制度,共同监督教师在企业参加工程实践的全过程,保证学习效果。建立合理的指标对教师进行全方位的评价与考核,应包括参与工程实践的数量,实际操作情况,以及能否将学习到的工程理论知识与工程实践相结合,并用于提高教育教学的实效性。另外,应充分考虑到科研与教学成果产生周期较长的特征,相应的评价周期和纬度也要做适度的设置。
4.4 组建科技创新团队
考虑到现代工程规模大和复杂程度高的特点,组建工程技术研究创新团队是提高教师工程实践能力的有效手段。国内有部分高校与企业联合建立研发中心,形成了多支创新团队,获得了良好的经济与社会效益。因此,以工程技术为依托,高校为载体,采用团队模式,教师互通有无,加强交流,着力提升团队的创新能力,让教师在团队的研究活动中不断增强技术创新能力是切实可行的。作为技术创新能动主体的教师,充分融入团队合作,积极发挥自身的专业优势,从而共同实现技术创新的目标。
4.5 开展研究性实践教学
卓越工程师计划要求教师应该围绕工程技术、科研和生产实践中所出现的问题开展研究性实践教学。国外的CDIO教育模式与和卓越工程师计划在人才培养理念上有相通之处,以体验式教学为方式,以工程实际问题为研究对象的研究性教学方式,在此过程中实现自身的专业化成长,这对我国研究性实践教学模式有一定的借鉴和指导意义。可将教师教师置于亟需解决的工程实践问题之中,全程参与问题的构思、设计、实施等环节,使他们能够获得最真实的工程体验,同时在体验的过程中向学生讲授自身的心得体会,实现能力的提升。
5、结语
卓越工程师教育培养计划需要各方共同努力,学习能力、工程实践能力、创新能力以及社会适应能力全面发展的高素质工程技术人才是社会发展对创新型高级工程人才培养的要求。高校教师是培养卓越工程师的核心力量,教师队伍的工程实践水平直接决定了能否培养出优秀的工程人才。构建高水平工程教育师资队伍需要强化教师对工程实践的认同感,激发教师自我激励的意识,也需要加强校企合作,采取切实可行的措施,让企业深度参与到高等教育中来,共同承担教师工程实践能力培养的责任。
[参考文献]
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[4]刘三朵,张冬胜.论实践能力的内涵与结构[J].当代教育论坛,2008,(3).
>> “软件工程”课程双语教学模式的探究 “软件工程”课程双语教学的研究与探索 基于实践教学平台的软件工程课程教学改革研究 基于CDIO模式的软件工程专业课程体系研究 软件工程专业项目驱动和双语教学双融入教学模式研究 “软件工程”课程双语教学研究 软件工程专业双语教学的实践与思考 软件工程专业的“一体化”教学模式研究 基于多元教学模式的“软件工程”课程改革研究 “软件工程”双语教学的实践教学研究 基于Moodle平台构建《软件工程》网络课程的设计与实践 网络教学的软件工程研究 基于平台化实践教学体系的软件工程应用型人才培养模式 基于云计算的数字化网络教学平台的构建研究 高校软件服务外包专业软件工程双语教学模式 数字化网络教学平台的建设研究 煤矿高校基于开发数字化网络教学平台的研究 基于VB的教学专业文档数字化信息平台研究 “软件工程”网络课程与IBM-Jazz平台整合的研究和实践 “软件工程”网络课程与IBM―Jazz平台整合的研究及其实践 常见问题解答 当前所在位置:。采用国外著名高等院校信息科学与技术优秀教材(影印版),课堂教学基本英语讲授,完善精品课程网络教学平台,课件、教案、习题、作业、考试等全部课程资源均采用英文。2008年3月,“计算机系统概论(双语教学)”荣获福建师范大学质量工程奖,奖金0.5万元。
(3)2007-2008学年,主讲“计算机系统概论(双语教学)”,建设健全数字化课程网络平台,上传全部教学资源,完成课程讨论、布置与批改作业、测试、消息公布,充分实现课下教与学的互动,该课程数字化课程网络平台连接如下:/SCR2006/C1108/Asp/Root/ Index.asp 。
(4) 被评为福建师范大学首批优秀青年骨干教师,主讲的“计算机系统概论(双语教学)”课程,参加2008年4月福建师范大学青年教师教学技能比赛荣获一等奖。
(5)2008年1月在部级学术期刊《计算机教育》发表教改论文“软件工程专业双语教学模式研究与实践”。
(6)2007年被评为2006-2007学年软件学院先进工作者;2008年3月获软件学院“迎评促建”课堂教学优秀奖。
依托软件学院“3+1”办学培养模式,双语教学所起的作用举足轻重。2001级7名毕业生在英国ULSTER大学获得本科学士学位后,5名学生在英国各著名高校获得硕士学位,其中2名学生继续在英国攻读博士学位。2003级24位留英学生中,15人被英国著名高校(布里斯托大学、爱丁堡大学、华威大学、约克大学、伦敦政治经济学院等)录取为硕士生。2004级8名学生正在ULSTER大学攻读学士学位。这些学生得益于软件学院针对软件工程专业进行双语教学模式的开展和研究,他们在软件学院3年的学习得到ULSTER大学的充分肯定,从中体现双语教学切实引进国外优秀教材内容之精华,使得软件工程专业教学模式紧跟国际步伐。
4存在的问题与改革措施
软件工程专业双语教学应以专业知识为基础,英语仅是一个载体,实质应注重培养学生掌握专业知识和创新技能[3]。当前对双语教学的认识、教师和学生的外语水平、教材的选择以及资金投入等都是双语教学面临的主要障碍。
4.1教师的教授过程
教师的英语水平是否过硬是影响双语教学效果的主要因素。鉴于此,软件学院不断制定双语教学教师培养机制,加大鼓励双语教学力度,提供提高教师英语水平的机会,全方位建设双语教学模式,努力向全英文教学过渡。通过扩大全英文教学的课程范围,不仅实现将中国学生送出去,还要将外国学生引进来,平等互惠的国际化办学是努力的方向。
教学不仅是传授知识的过程同时也是一门“艺术”课程,教师应学会运用自身的人格魅力去感染学生,做到教学内容重点突出,难点析透。课堂上不仅实时地安排好应传授的知识点,而且还要管理好学生的思维活动,在每节课的不同时间段以各种形式创造出思维的兴奋点,抓住学生的思考“脉搏”,创造良好的互动氛围。“课上一分钟,课下十年功”。“将每节课作为最好的礼物奉献给学生”,这就是双语教学改革的初衷。
4.2学生的学习过程
双语教学最大的受益者是学生,同时学生也是存在问题最多的环节。作者所承担的双语教学课程的授课对象是刚刚步入大学校门是大一新生,他们还没有从中学老师手把手地教与学模式转变到大学自主学习、自主创新的学习环境中来,就接受双语教学,初期可能不太适应。同时学生的英语程度参差不齐,会出现抵触情绪,更加重了双语教学的负担。
针对出现的问题,在课程开始的前几周适当放慢进度,降低课堂英语教学比例,多使用课堂日常英语,与学生充分互动,鼓励学生用英语回答问题和提出问题,使之尽快适应双语课堂环境,鼓励学生课下阅读原版教材,在复习已学知识点的同时提前预习,将专业关键词和相关阅读材料预先印发给学生,根据个体差异可以适当参考中文翻译版教材。待绝大部分学生已经适应这种教学模式以后,即可加快教学进度,转入正轨。对学生的抵触情绪要坚持统一标准、无一例外的原则。但是使用英语授课的程度要依据学生接受能力而定,不应完全拘泥于英语、汉语所占比重的形式,营造既轻松愉悦又紧张向上的课堂氛围。同时充分运用数字化课程网络平台,对于学生反馈的问题给予全面回答和解决,鼓励学生在课程平台论坛中使用英文交流,网上提交作业、练习、考试等全部采用英文,课下也能充分实现教与学。
为提供学生更多的出国学习机会,在双语教学的基础上,软件学院为学生开设不间断的IELTS课程,全面提高学生的听说读写能力,这也为双语教学的成果提供了保障。
4.3教学团队建设
为顺应软件学院国际化办学与国际合作的思路,双语教学模式研究项目要充分发挥教学团队集体智慧,建设科学型、国际型的数字化课程网络平台,调动团队成员积极性,在建设课程资源的过程中,互通有无、取长补短。教学研究以及资源建设的过程也就是教学团队成长的过程,教学团队的逐步成熟标志着数字化课程建设与双语教学模式研究的成熟。因此双语教学团队建设对双语教学模式课题的研究起决定性作用。
在具体实施的措施上,可以考虑定期参加培训以及相关教学研讨会议,汲取国家示范性软件学院双语教学模式研究经验,将自己在教学中遇到的问题与同行专家交流探讨,学习部级精品课程资源建设的优点,对于引进的国外优秀原版教材仔细推敲,探索适合院情、校情、国情的教学改革方法。
5结束语
基于数字化课程网络平台的软件工程专业双语教学模式研究与实施证明,双语教学在高校提高教学质量,深化教学改革任务中扮演不可替代的重要角色。学生的反馈说明双语教学对于后续专业教育奠定坚实基础,教师的教学经验证明双语教学对于专业知识更新以及提高教学能力起到积极的促进作用。同时,双语教学如何取得事半功倍的教学效果,如何过渡到全英文教学,向国际合作方提供英文课程以实现双向交流,使得国际办学不仅走出去还要请进来,仍然是双语教学模式研究项目中有待进一步探讨的课题。
参考文献
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Research of Bilingual Teaching Model Based on Digital Course Platform in Software Engineering Specialty
DING Xue-mei
(Fujian Normal University, Fuzhou 350108)
Abstract: Based on the background of digital course platform of Fujian Normal University , this paper at first discusses the main subjects to be studied on bilingual teaching model in software engineering specialty. Teaching achievements gained in bilingual teaching research and practice based on digital course platform are given. Secondly, the problems encountered in the processing of bilingual teaching and reformation measures are expounded. Finally, the subjects to be explored further are put forward.
关键词:智能制造;人才培养质量;工程教育认证;中国制造2025;OBE模式
中图分类号:G718 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2017)07-0036-06
一、研究背景
智能制造需要什么样的人才?周济院士指出:智能制造是一个大系统工程,要从产品、生产、模式、基础四个维度系统推进,其中,智能产品是主体,智能生产是主线,以用户为中心的产业模式变革是主题,以信息-物理系统(CPS)和工业互联网为基础。由此可见,智能制造覆盖产品全生命周期及企业运营管理的方方面面[1]。从机械专业本科人才能力需求角度来看,新模式下的制造企业对于机械制图及计算机辅助制造(CAD、CAM)的应用能力要求越来越高;对机械、电气等基础知识的要求,如电工电子技术、精度检测与公差配合、液压与气动技术应用、编程等将成为所有岗位的必备技能,必须人人过关;人机工程、CAPP、加工过程动态仿真、物联网、云计算、大数据等新技术也需要学生有所了解[2]。除了专业技能外,学生的综合素质也是关键因素。国际工程界推行的工程教育认证一一华盛顿协议所要求的毕业12项素质是:工程知识、问题分析、设计/解决开发方案、研究、使用现代工具、职业规范、沟通、团队合作、工程与社会、环境和可持续发展、项目管理、终身学习[3-4]。12项能力要求里面后7项无疑与企业所要求的品质相契合。
那么,如何培养出智能制造所需要的且符合12项毕业要求的合格人才?目前看来,基于学习产出的OBE(即Outcome Based Education)教育模式卓有成效[5-6]。自美国工程认证委员会(ABET)颁布和实施重视学生产出的EC2000认证标准后,从上世纪末开始,欧美各国工程教育认证组织都先后改革认证标准,视学习产出为一项重要的质量准则,并由此延伸开来,在国家学位标准、高校教育目标、专业培养计划中都以学习产出为重要质量准则[3]。汕头大学执行校长顾佩华教授长期积极推动中国工程教育的改革和实践CDIO(构思―设计―实施―运作)工程教育模式,近年来特别强调基于结果(OBE)的工程教育,汕头大学也对高水平OBE工程教育模式进行了全方位的、卓有成效的实践,对本课题具有重要的借鉴意义[7]。安徽理工大学“双创”成果导向下的工程教育体系取得了初步成效[8]。北京交通大学采用OBE理念创新了本科实习模式,将毕业能力有机地导入实习模块和工程模拟训练中,知识点环环相扣,全程跟踪和评估实习过程,实现了“因材施教”的目的[9]。华侨大学研究了基于OBE理念的工程教育认证下精细化工工艺课程教学改革,促进了精细化工工艺课程教学质量的持续改进[10]。笔者主要探讨智能制造背景所需的知识、技能、素养,采用OBE理念,研究面向智能制造的人才培养新模式。
二、智能制造模式下基于OBE理念面向产品全生命周期的课程体系设置
本文参照毕业要求的12项能力,以OBE理念为指导,以第一、二、三课堂为平台,以智能制造的产品全生命周期构建的课程体系为根基,为智能制造培养合格的工程应用型人才,研究模型如图1所示。第一、二课堂的教学目标是打牢智能制造所需的基础知识技能,第三课堂则以培养综合素质为目标。
各项能力、素质的培养需要载体。笔者将智能制造的产品全生命周期设置的课程体系作为载体,如图2所示。该体系包含DMCAM五个模块,即设计模块(Design)、制造模块(Manufacture)、控制模块(Control)、装调模块(Adjust)、管理经营模块(Management)。DMCAM五模块与第一、二、三课堂的具体内容一一对应,且融入智能制造的理念和技术。在教学过程中,由大小项目贯穿。项目是按照OBE理念设计的,设计原则是既源于企业又符合教学规律,由浅入深、由简入难,既全面又有针对性。如普通机床模型、数控机床模型、生产线模型等。将这些项目分解到DMCAM五个模块的各个环节n程,每个小环节都设有评估检测,并在最终的实训环节以小组形式提交制作模型。
设计模块:主要培养学生的机械设计能力,包括识图、制图能力,计算机应用能力,常用机构种类及应用、校核、仿真能力等,由以下各环节实现:第一课堂理论课包含通识课程(高等数学、大学物理)、专业基础课程(机械制图、理论力学、材料力学)、专业课程(机械原理、机械设计、机械创新设计、机械CAD/CAM、夹具设计)、选修课程(冲压模具设计)等组成;第二课堂实践课包含理论课程对应的实验及课程设计,如物理实验、部件测绘课程设计、企业认知、三维造型设计、机械设计课程设计、机械创新实践、夹具设计课程设计、制图强化训练;第三课堂主要是课外训练,包括课外训练及竞赛。课外训练是学生利用课余时间进行CAD、CAM的大量练习,由机械CAD/CAM协会组织;竞赛分为校级、市级、部级三个层次,如校级CAD/CAM竞赛、天津市投影制图竞赛、全国应用型人才技能大赛(创新创意设计大赛)、CaTICs网络赛、教育部信息中心赛项等。设计模块里主要讲解普通机床、数控机床、生产线模型的机械结构。
制造模块:通过三类课堂的有机结合,培养学生实际操作能力、解决机械工程问题的能力。该模块充分发挥我校制造强项,以机械制造核心课程为主线,辅以智能制造领域的3D打印和数字化制造等相关技术。第一课堂理论课包含专业基础课程(工程材料及成型技术、互换性与测量技术)、专业课程(金属切削原理及刀具、金属切削机床、数控机床及编程、金属切削工艺、数控加工工艺、快速成型技术、特种加工)、专业特色课程(现代切削刀具与工量仪使用技术)、选修课(塑料成型工艺及设备)等。第二课堂包含理论课程对应的实验、金属切削原理及机床课程设计、工艺课程设计、实训(职业技能训练与鉴定、技能拓展训练)等。第三课堂由学院的创新协会组织平时的训练、竞赛,比赛包含学校“松正杯”机器人大赛、新伟祥作品比赛、天津市“机械创新设计”大赛、天津市“挑战杯”大赛、全国大学生“挑战杯”大赛、全国“机械创新设计”大赛、全国应用型人才技能大赛(机械设计与制造综合技能大赛)。制造模块里主要讲解普通机床、数控机床、生产线模型的加工及装配的工艺。
控制模块:机械专业的学生学习电路、编程、控制类的课程总是觉得吃力,教师也觉得教学效果不佳。本课题拟以智能制造所需要的技术为主线,打造电工电子技术、C++语言程序设计、液压与气动控制技术、计算机工业控制、传感器与检测技术、机床电控及PLC、机械控制工程、机器人技术及应用的控制类课程群。第二课堂由液压与气动课程设计、机电一体化训练组成。本模块的开设主要为了拓宽机械专业学生的思路,满足智能制造的需要,也为制作各种智能机构、参加各类比赛进行控制类知识和技术的储备。控制模块里主要讲解数控机床、生产线模型的控制系统。
装调模块:主要由技能拓展的实训环节、毕业实习、毕业设计完成。装调模块里主要进行普通机床、数控机床、生产线模型的装调、测试。
管理经营模块:本模块涵盖的内容丰富,主要培养学生情商,如沟通、团队合作、职业规范、工程与社会、环境和可持续发展、项目管理、终身学习能力等。第一课堂里包括大学英语、思想政治、近代史、生产运营管理等;第二课堂包括科技文献写作实践、师范教育技能训练、微格教学、教育实习等;第三课堂包括师能展示月活动,由教育家协会负责训练和比赛。
第一课堂侧重理论讲解,知识点细化,打牢解决复杂工程问题的基础,包括设计实验、分析与解释数据,并通过信息综合得到合理有效的结论。
第二课堂由实验、实训、课程设计、毕业设计组成,在实验室、实训室完成。充分发挥我校的部级实验实训中心的特色,学生可以参加钳工、加工中心、数控车、车铣复合、三坐标测量、数控程序员的培训,并可以获得相应的资格证书。拓展训练里还可以进行五轴编程、线切割、电火花、快速成型的训练。在实践中训练熟练使用CAD、CAM、CAPP等智能设计所需软件的能力,培养职业规范能力、沟通能力、使用工具能力、解决复杂问题的能力等。
第三课堂由三层次28模块竞赛(如下页图3所示)、课外20学分组成。其中,竞赛由部级、市级、校级三个层次以及基础素质、专业技能、创新应用三个维度组成,形成从普适到拔尖人才培养的模式,侧重培养沟通能力、团队合作能力、工程伦理、社会责任感、环境和可持续发展能力、.项目管理能力、创新创业能力等。在实验室、实训室、赛场、企业完成。充分发挥学生社团的作用,由教师带领机械CAD/CAM、机械创新协会、教育家协会等社团完成训练和参赛各环节工作。实践证明,竞赛过程是对学生全面锻炼、提升的过程,经过比赛训练的学生在毕业设计环节及工作中表现得游刃有余。因为比赛不仅考察知识、制作能力,更重要的还有宣传页的构思制作、答辩演讲、参赛的组织等多方面锻炼,是锻炼沟通能力、合作能力、责任感、项目管理能力的好时机。所以,本课题拟将比赛环节与第一课堂有机结合,贯穿教学始终。课外20学分由智能制造的系列讲座组成,拟聘请智能设计、智能生产、智能管理、物联网等行业专家以讲座的形式将智能制造的关键技术和理念传输给学生。此外,学校已与哈量、沈阳机床、大连机床、虚拟软件公司、职业院校建立有长期的合作关系。校外基地不仅可以提供实训场所,还提供教学用项目,来源于实际的项目最有效。
三、 四位一体的教学方法
课程体系的实现还需要有活力的教学内容和教学方法。笔者采用理实结合、虚实结合、传统与现代先进技术结合、学校与企业实践结合的四位一体的教学方法。
理论和实践结合是行之有效的教学和学习的方法。本专业的优良传统就是理论课程和实验课程有机结合,实训环节贯穿学习的全过程,实践环节在培养方案的占比高达40%。实践证明,学生的动手能力在工作中得到用人单位的认可。本专业还将继续沿用理实结合的方法,注重培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。
虚实结合,形成课程资源包(含微课、PPT、视频等)、虚拟仿真装备、实物实训装备“两虚一实”的数字化资源与实物装备于一体的教学模式,如图4所示。目前,虚拟仿真技术的应用日益广泛。虚拟仿真技术对于教学也有事半功倍的作用,提高了教学效率,降低了教W成本,培养了创新意识,激发了学习兴趣。一些难于理解的知识点,如刀具角度的认识、顺逆铣削、坐标系的关系等,可以制作成微课;一些常识和技巧,如科技论文写作、制图方法等,也可以制作成微课,供学生随时学习。购置一些虚拟仿真软件,如数控机床的拆装软件、数控加工仿真软件等,可以在进行实物拆装和加工前进行仿真训练,极大地提高实践教学效率,降低实践教学成本;在一些虚实结合的软件上开发虚拟机构,采用真实的单片机或PLC控制样机,提高样机开发效率,为比赛赢得宝贵的时间;另外,还可以开发或购置各种虚拟的智能制造的生产线,实现在校园里就可以感受智能制造的生产环境。在虚实结合的学习过程中,让学生感受并掌握数字化设计、制造的方法。
传统与现代先进技术结合。面向制造业的人才能力需求现状与专业知识结构,需要夯实传统技能,强化专业素质,如机床、画图、设计的基本常识和基本的工艺知识,打牢编程基础;同时面向智能制造发展现状及趋势,有针对性地对接、强化先进制造与高端制造技术,如机器人应用技术、3D打印技术、制造物联技术及智能生产技术等。注重传统技术与现代技术培训的衔接过渡。
学校与企业实践结合,理论学习与实践实训深度融合、深度互动。在与企业合作过程中发现了一些问题,比如有些工程师技术高超,但讲解乏味,缺少教学方法;再如,企业的某一工种的技术单一,单纯的定岗实习达不到真正的训练目的。笔者提出的校企合作、产教融合采用教师深入企业一线,参与企业具体工作,把企业的经验、工艺、生产流程变成易于学生接受的方式,循序渐进地融入到课程体系中,同时根据新技术、新模式的发展不断充实实践内容,促进企业发展。
四、面向学习结果的评估体系构建
在微观上,对每个学生的每个模块设计每门课程的评价指标,课程的评估体系采用在线考试闭环控制”和“形成性评价”。对于教师每门课程的教案由以前的知识目标转变为知识目标、技能目标、能力目标。在宏观上,设计用人单位、毕业生的评估体系,从而形成双闭环的评估体系,为教学效果保驾护航。
各模块的评价体系如表1所示。质量评价等级标准及内涵如表2所示。
五、充满活力的“双师型”师资队伍建设
OBE培养模式对教师提出了更高的要求。OBE不限定教师采取什么样的教育方法和教育内容,只通过指定阶段性的学习期望为教师指明方向。汕头大学在实践中也提到教师要花大量精力与时间用于学生的个性化辅导、教学文档撰写、构想预期学习产出、设计教学策略及评估等,教师承担着繁重的教改任务[1]。所以,OBE教育模式既为教师充分展现教育艺术实现既定目标提供了广阔空间,也对教师自身的知识结构、能力、素养提出了更高的要求,尤其强调热爱教育事业的敬业精神[11]。
首先,通过全员参加学校举办的教师“双师杯”技能培训、参加特色培训、参加国际会议、直接参与企业生产等形式增强教师自身的能力。秉承送出去、请进来的理念,对青年教师进行沉浸式培养及国际化合作与服务。聘请企业技术人员做技术讲座和专项辅导,与企业一线人员面对面。培育一大批既有深厚的理论知识、又有扎实的实践基础的高素质“双师型”一体化师资。
其次,及时了解学生是否达到了阶段性教学目标,根据结果及时调整资源配置、师资培训和学生辅导等工作。教也明确了自己在教学质量提升过程中的责任,不断改进工作。
通过第一、二、三课堂的有机结合,理、虚、实结合,全方位、多视角培养学生的多方面能力。按照智能制造的产品全生命周期设置课程体系,形成DMCAM五个模块,即设计模块(Design)、制造模块(Manufacture)、控制模块(Control)、装调模块(Adjust)、管理经营模块(Management)。DMCAM五模块与第一、二、三课堂的具体内容一一对应,以期在基于学习产出的智能制造人才培养模式指导下培养出一批高素质、高质量的人才。
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