CDIO與“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”

1、CDIO與“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”陸小華2010/12/25“面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅實的人力資源優(yōu)勢，增強(qiáng)我國的核心競爭力和綜合國力”“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的主要目標(biāo)創(chuàng)建高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制（CDIO為背景環(huán)境）創(chuàng)新工程教育的人才培養(yǎng)模式（標(biāo)準(zhǔn)2、3、5、7、8、11、12）建設(shè)高水平工程教育教師隊伍（標(biāo)準(zhǔn)9、10）擴(kuò)大工程教育的對外開放（CDIO本身就是國際合作的產(chǎn)物）制定卓越工程師教育培養(yǎng)計劃人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（CDIO的教學(xué)大綱）“卓越工程師教育培養(yǎng)

2、計劃”的重點任務(wù)校內(nèi)學(xué)習(xí)階段，高校要以強(qiáng)化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)跨專業(yè)、跨學(xué)科的復(fù)合型人才培養(yǎng)，著力推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練“創(chuàng)新工程教育的人才培養(yǎng)模式”一、制定學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的總體要求二、學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的表述形式示例（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）三、學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化表述形式示例（CDIO教學(xué)大綱）四、學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)表述形式示例（MIT等示例）五、教學(xué)計劃和課程教學(xué)大綱（一體化課程教學(xué)設(shè)計）“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)編制要求采用CDIO工程教育改革的理念實現(xiàn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃

3、”的目標(biāo)。二者在基本目標(biāo)、任務(wù)、理念與方法以及內(nèi)容上具有高度的相關(guān)性和兼容性。“CDIO與卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的關(guān)系：7培養(yǎng)目標(biāo)（“卓越”計劃：國家通用標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校/專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特色定位等）一體化專業(yè)設(shè)計的基本思想培養(yǎng)什么人如何培養(yǎng)人8培養(yǎng)方案、課程計劃、教學(xué)大綱、教學(xué)方法、考核方式等培養(yǎng)什么人培養(yǎng)目標(biāo)（“卓越”計劃：國家通用標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校/專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特色定位等）培養(yǎng)目標(biāo)怎樣得到落實？（尤其是能力和素質(zhì)目標(biāo)）培養(yǎng)效果如何？培養(yǎng)方法是否與培養(yǎng)目標(biāo)一致？如何改進(jìn)？問 題一體化專業(yè)設(shè)計的基本思想培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)理念與課程體系的一體化設(shè)計課程體系、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法、考核方式和持續(xù)改進(jìn)的

4、一體化設(shè)計知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的一體化一體化教學(xué)一體化專業(yè)設(shè)計的基本思想清晰的目標(biāo)：一體化的基本要求培養(yǎng)的效率：一切環(huán)節(jié)圍繞目標(biāo)可持續(xù)性發(fā)展：形成PDCA閉環(huán)一體化教學(xué)必要性：一體化專業(yè)設(shè)計的基本思想一體化課程計劃：課程計劃明確闡明各學(xué)科知識的聯(lián)系，和個人、人際交往和產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建造能力課程和課外活動中包括具體能力的培養(yǎng)師生都明確知道這些能力的培養(yǎng)要求一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗：在學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)經(jīng)驗中整合了學(xué)科知識和個人、人際交往能力、產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建造能力 有工程經(jīng)歷的教師直接參與一體化教學(xué)實踐產(chǎn)業(yè)界和其他利益相關(guān)者人員參與籌劃一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗的實現(xiàn)考核方式與培養(yǎng)目標(biāo)的一致性：具有與所有學(xué)習(xí)效果相適

5、應(yīng)的各種考核方法考核方法的成功實施多數(shù)教師采用與培養(yǎng)目標(biāo)相一致的考核方法學(xué)生成績的確定建立在可靠、有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上一體化專業(yè)設(shè)計的基本思想一體化教學(xué)設(shè)計的基本要求例：培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力如何實現(xiàn)？工程推理和解決問題的能力包括：建模；估計與定性分析；帶有不確定性的分析；解決方法和建議細(xì)化、可落實、可觀測的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)問題和表述問題：評估數(shù)據(jù)和問題表像；假設(shè)和偏差源；把握總體目標(biāo)、分清事情的主次；制定解決方案（包括建模、求解析解和數(shù)字解、定性分析、實驗、不確定性分析）；課程設(shè)計與培養(yǎng)目標(biāo)一致一體化教學(xué)設(shè)計的基本要求課程設(shè)計、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法、考核方法與培養(yǎng)目標(biāo)一致建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制教學(xué)方

6、法Teaching & Learning Methods課程1課程2知識能力素質(zhì)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)/課程學(xué)習(xí)結(jié)果（Learning Outcome）比較矩陣圖教學(xué)大綱課程學(xué)習(xí)結(jié)果培養(yǎng)目標(biāo)學(xué)生特質(zhì)培養(yǎng)教學(xué)大綱知識、能力、素質(zhì)的具體要求學(xué)習(xí)結(jié)果知識、能力、素質(zhì)具體課程課程體系課程群模塊主動學(xué)習(xí)和實踐的教學(xué)方法分解和細(xì)化課程計劃Curriculum 專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)Syllabus目標(biāo)Goals基于項目的學(xué)習(xí)基于問題的學(xué)習(xí) 探究式學(xué)習(xí)案例教學(xué)實習(xí)與實踐研究性教學(xué)一體化教學(xué)設(shè)計的基本要求課程培養(yǎng)目標(biāo)對CDIO能力的貢獻(xiàn)一體化課程計劃案例瑞典皇家工學(xué)院車輛工程專業(yè)CDIO一體化課程計劃目錄引言專業(yè)目標(biāo)工程能力（按CD

7、IO教學(xué)大綱展開到第二層各能力的熟練程度）專業(yè)培養(yǎng)計劃各課程間學(xué)科知識間關(guān)系專業(yè)設(shè)計矩陣工程能力發(fā)展順序?qū)I(yè)中每一門課程專業(yè)結(jié)構(gòu)第一年查爾摩斯工業(yè)大學(xué)工程導(dǎo)論學(xué)科課程學(xué)科課程通過項目整合課程項目再設(shè)計軟件工程項目課程機(jī)電一體化工程課程X工程項目課程碩士論文第二年第三年第四年第五年一體化專業(yè)培養(yǎng)實踐案例一體化教學(xué)設(shè)計實踐案例例：麻省理工學(xué)院航空航天專業(yè)的課程教學(xué)計劃對3.2 交流的實現(xiàn) 口頭交流 文字交流 管理能力 團(tuán)隊合作整合能力一年級二年級三年級物理導(dǎo)論課程 數(shù)值方法力學(xué)I 熱力學(xué)力學(xué)II 固體力學(xué) 聲學(xué)與振動 數(shù)學(xué) II 流體力學(xué) 數(shù)學(xué) I 數(shù)學(xué)III 控制理論 信號與分析 統(tǒng)計學(xué) 電力工

8、程.例： 皇家工學(xué)院車輛工程專業(yè)能力實現(xiàn)示意產(chǎn)品開發(fā)一體化教學(xué)設(shè)計實踐案例Civil Engineering 2.12.22.32.42.53.13.23.34.14.24.34.44.54.6Calculus and algebra 11111Structural elements andTheir function (1)2211/211Urban Planning and Design 22211/211CAD, sketching and 3D-modelling11Theory and Practice of Architectural Engineering222211/21Mat

9、erial science21/211CDIO Project3221Calculus and algebra 2222CAD, Sketching and 3D-modelling22Theory and Practice of Architectural Engineering322322Structural elements andTheir function (2)33232212House Building and Building Design2/332222/3221121CDIO project32一體化課程體系設(shè)計實例Mechatronics1.11.21.32.12.22.

10、32.42.53.13.23.34.14.24.34.44.54.6mechatronicsUTTUTTUUUsimulationUTUITTTUTUUUUIITITcontrol systemsUUTUUTUUUTTUTUTUfluid dynamicsUTUTIIIsignal processingUTUITTTUTUUIIITITItheoryUUTTTUTUUUUITTIconcurrent projectUTUITUTTUUUITTIapplied mathematicsTUTUTUTUTUUITcontrol project courseUUTUTUUTUTUTUTUTUUIITU

11、TUTUIThermodynamicsITUTUTUUdynamics and roboticsUTTIUfluid dynamicsITUTTUdynamics and controlUUTTTUUdynamicsITUTUTsupervisionUUTTTUcontrolUITITTUITUUTUIITITI一體化課程體系設(shè)計實例對學(xué)生談及或簡單介紹這個知識/能力點針對這一知識/能力點，沒有明確的教學(xué)目標(biāo)對與之相關(guān)的知識或能力要求關(guān)于本知識/能力點的授課、討論和實驗的時間都少于一個小時沒有同本知識/能力點直接相關(guān)的練習(xí)、項目和家庭作業(yè)要求這個知識/能力點可能不會在考試或者其他考核手段中進(jìn)行

12、評定介紹（I）介紹、講授和運(yùn)用對學(xué)生有學(xué)習(xí)新知識的要求學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)知水平至少要提高一級（如從不知到認(rèn)知，從認(rèn)知到理解，從理解到應(yīng)用等）通?；ㄖ辽僖粋€小時以上的時間的講授、討論或?qū)嶒灡局R/能力點要有與本知識/能力點相關(guān)的練習(xí)、項目或家庭作業(yè)可能在考試或其他考核方式中有所反映講授（T）介紹、講授和運(yùn)用假定學(xué)生在這一知識/能力點上已經(jīng)具備了一定的能力沒有關(guān)于這一知識/能力點的考核，但是學(xué)生需要應(yīng)用它去完成其他的教學(xué)目標(biāo)對于一個知識/能力點的學(xué)習(xí)沒有時間限制不直接采用課題/練習(xí)/項目/家庭作業(yè)等方式來教這一知識/能力點不直接使用測驗或其他考核方式來評估這一知識/能力點運(yùn)用（P）介紹、講授和運(yùn)用.工程能

13、力不是可有可無的“軟能力”交流和團(tuán)隊工作需要技術(shù)知識的應(yīng)用和表達(dá)，所以技術(shù)交流能力、團(tuán)隊工作能力、解決問題的能力、職業(yè)道德等 都屬于工程能力創(chuàng)造能力成長的機(jī)會而不是增加內(nèi)容必須給學(xué)生機(jī)會培養(yǎng)交流能力、團(tuán)隊能力等，這些能力最好是通過實踐、重復(fù)、反饋的方式，而不是用講授心理和社會學(xué)原理的方式進(jìn)行培養(yǎng)一體化學(xué)習(xí)，而不是附加能力課程在實踐中鍛煉個人，人際，產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建能力是應(yīng)用和表達(dá)技術(shù)知識的方法。工程能力是在這樣的技術(shù)環(huán)境中培養(yǎng)的實施要點第二年至第四年每年都有一個具體的設(shè)計和研究項目學(xué)生分成團(tuán)隊4-6個人，每個團(tuán)隊有一個項目，全部設(shè)計制造過程培養(yǎng)設(shè)計、創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、溝通和領(lǐng)導(dǎo)能力使學(xué)生有機(jī)會把知識有機(jī)的聯(lián)系起來，應(yīng)用知識，學(xué)會以探究方式獲取知識，整個過程體現(xiàn)CDIO 一級項目二級項目是基于課程群，每個課程群都有一個項目設(shè)計、制造、控制、檢測，這些項目相當(dāng)于綜合性的課程設(shè)計把相關(guān)聯(lián)的課程知識有機(jī)的結(jié)合起來，使學(xué)生認(rèn)識到有機(jī)和關(guān)聯(lián)的知識群而不是孤立的知識點課程群的建設(shè)與實踐結(jié)合起來避免重復(fù)內(nèi)容二級項