基于 CDIO 理念的卓越工程师教育培养实践与探索 —— 能力进阶的系列化探究式教学项目构建

1. 基于CDIO理念的卓越工程师教育培养实践与探索基于CDIO理念的卓越工程师教育培养实践与探索 ——能力进阶的系列化探究式教学项目构建 南京工程学院 先进制造技术工程中心 先进数控技术江苏省高校重点建设实验室 (wangml@njit.edu.cn) 汪木兰 2011年12月18日

2. “CDIO工程教育理念”的运用 “大工程观”教育教学改革与实践 教育教学改革的深入思考与切身体会 “卓越工程师教育培养计划”现状 德国工程教育“项目教学法”借鉴 能力进阶的系列化探究式项目教学 主 要 内 容 提 纲 主 要 内 容

3. “CDIO工程教育理念”的运用 有效载体：能力进阶的系列化探究式项目教学法 出 发 点：在不颠覆现有教学体系的前提下，充分利用课外教 学资源，着力培养学生的工程能力。

4. “大工程观”教育教学改革与实践 大 工 程 观 教 育 理 念 美国工程与技术认证委员会(ABET)对“大工程观”教育思想下培养的工程人才提出11条评估标准，具体是：有应用数学、科学与工程等知识的能力；有进行设计、实验分析和数据处理的能力；有根据需要去设计一个部件、一个系统或一个过程的能力；有多种训练的综合能力；有经验、指导及解决工程问题的能力；有对职业道德及社会责任的了解；有效地表达与交流的能力；懂得工程问题对全球环境和社会的影响；学会终生学习的能力；具有有关当今时代问题的知识；有应用各种技术和现代工程工具去解决实际问题的能力。 工程意识：系统意识、质量意识、成本意识、环保意识、人文意识

5. “大工程观”教育教学改革与实践

6. “卓越工程师教育培养计划”现状 目前工程教育过程中存在的共性问题 教学过程面向实际工程不够 缺乏富有工程实践经验的师资队伍 校外实习基地不能满足学生实践能力训练需要 在计划经济时代，行业和企业参与工程师培养。通过政府行业主管部门下达指令计划，企业按计划接受大学生实习。在我国进入市场经济时代后，没有及时建立新的适应市场经济的大学生实习制度，大学生到企业实习缺乏制度保障和政策支持，企业普遍不愿意接受大学生短期实习，造成了当前一方面企业反映工科大学毕业生工程实践能力弱化、不适应企业要求等问题；另一方面企业又不愿意接受大学生实习，不愿意参与工程师培养－－“卓越计划”重点解决这个问题

7. “卓越工程师教育培养计划”现状 卓越计划——卓越工程师教育培养计划 启动背景——国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020) 调研时间——2009年10月15日教育部高教司理工处第1次下发通知 培养层次——学士(应用型)-硕士(设计型)-博士(研究型) 应用型工程师主要在现场从事产品生产、营销、服务或工程项目施工、运行，维护 设计型工程师主要从事产品或工程项目的设计与开发 研究型工程师主要从事复杂产品或大型工程项目研究、开发以及工程科学研究 培养模式——美国为代表的《华盛顿协议》成员模式 以德国和法国为代表的欧洲大陆国家模式 试点高校——2010年06月23日在天津第一次启动61所(江苏6所) 2011年11月19日第二次启动131所(江苏16所)

8. “卓越工程师教育培养计划”现状 南京工程学院组织实施的具体举措 2010级卓越计划教改班设置：6个专业、7个方向、8个班级 机械设计制造及其自动化(流体传动与控制) (数控加工与维修----先进制造技术) 自动化(数控技术应用) 材料成型与控制工程(模具设计技术) 电气工程及其自动化 计算机科学与技术 热能与动力工程 2011级卓越计划教改班设置：6个专业、7个方向、7个班级

9. “卓越工程师教育培养计划”现状 合作企业1—南京康尼机电股份集团公司 康尼公司网址：http://www.kn-nanjing.com/

10. “卓越工程师教育培养计划”现状 合作企业2—南通国盛机电集团公司 国盛公司网址：http://www.ntgsjd.com/

11. “卓越工程师教育培养计划”现状 企业提前对接，并在第五/六学期开设选修课： 《企业实习预备专业知识概论》(上/下) 40学时 2.5学分 第五学期：主要讲授企业相关行业的基础知识 24学时 1.5学分 第六学期：主要讲授企业产品的基本原理和相关知识 16学时 1学分 教学目的：为学生顺利进入企业开展顶岗实习做好铺垫 少量课程调整到企业实习期间完成： 由带队教师在企业学生顶岗实习期间完成教学

12. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—校园网站 (Konstanz University of Applied Sciences) 网址：www.htwg-konstanz.de

13. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—学校广场

14. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—GOOGLE地图

15. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—项目教学实验课

16. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—项目教学实验课

17. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学—项目教学实验设备

18. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 Fraunhofer Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer制造工程和自动化研究院) Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA http://www.ipa.fraunhofer.de/

19. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 制造工程和自动化研究院(IPA)检查学生实习进展

20. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 德国(斯图加特)制造工程和自动化研究院(IPA)

21. 德国工程教育“项目教学法”借鉴 康斯坦茨应用科技大学项目教学报告和毕业论文

22. 能力进阶的系列化探究式项目教学 项目教学法：以现代认知心理学思想、自适应学习理论和探索性学习架构为基础，采用类似科学研究与工程实践的教学方法，促进学生主动学习、自主发展的一种新型的教学方法。在项目教学中，学习过程成为人人参与的创造性的实践活动，它注重的不是最终的结果，而是完成项目全过程。其目的是在项目教学过程中把理论与实践教学有机结合起来，充分地发掘学生创造潜能，培养学生自学能力、观察能力、动手能力、科学研究和分析问题能力、协作和互助能力、交际和交流等综合能力。

23. 能力进阶的系列化探究式项目教学 第一步：确定项目任务 由教师围绕专业能力培养要求和主要专业知识模块提出一个或几个项目任务，并与学生一起充分讨论，最终确定项目的实现目标和具体任务。 第二步：制定工作计划 以学生为主制订项目工作计划，确定工作步骤和流程，注重同学之间、与指导老师之间的沟通，力保项目计划切实可行。 第三步：组织项目实施 学生确定分工和合作形式，按照制订的步骤和程序有效地开展工作。在实施过程中碰到问题时及时与同学或老师讨论，寻找解决问题的最佳方案。 第四步：检查考核评估 对项目实施过程及成果，指导教师检查、考核和评分，师生共同讨论和评判项目执行过程遇到的问题及其解决办法、成绩评定原则和本项目整体分析。 第五步：总结评比归档 师生共同对项目教学过程全面总结，并对学生或学习小组在该项目中表现进行互相评比，按比例计入总分。最后将项目成果(包括实物、软件、数据、资料、总结等)全部归档保存或集中展示。

24. 能力进阶的系列化探究式项目教学 1．项目教学可以作为一门独立的理论和实践相结合的综合性课程，已经不再是某门理论课程或主干课程的附属，也不再局限于某个学科和课程。涉及的知识和技能至少在两门课程以上，甚至跨学科。学生通过项目参与和亲自动手，巩固所学理论知识，提高操作技能水平，特别能将理论和实际相结合，相互支撑。 2．项目教学的指导老师不再是教学活动的唯一中心，而是从传统教学的主角转变为教学活动的组织者、监督者和学习辅导者。在项目教学中只有在第一阶段明确项目任务时以教师为主。在随后第二、第三阶段，即制订计划和项目实施过程中学生逐步成为教学中心，教师在把学生引入到项目中后退居到次要位置，随时准备帮助学生解决困难。最后两个阶段是教师和学生共为中心，进行总结评估和分析得失。 3．项目教学不仅是知识和技能的获取，由五个阶段形成相对完整的行为模式。学生的计划、组织、分析、合作、评估等非专业的社会能力得到锻炼和提高，而这正是学生走上工作岗位后体现从业能力的关键。 4．学生成为教学活动的主角，由传统的被动学习(要我学)变为现在的主动学习(我要学)，提高了学生学习的兴趣和热情。

25. 能力进阶的系列化探究式项目教学 5．传统实践性教学方法往往是封闭的、单向的、灌输式的；而项目教学法则是开放的、双向的、互动式的，具有较多自主学习的成分。不少项目学生可以将已掌握的知识进行综合运用和自由发挥，减少了条条框框，与老师进行更多的平等交流，发表自己意见。从而将知识和技能学活，锻炼学生创新意识和创新能力，而创新能力也是将来学生从业能力的关键。 6．项目教学都以团队学习的形式进行组织，学生相互交流、充分发挥个人的聪明才智，培养合作共事的能力。特别在我国目前多为独生子女，合作能力先天不足，在教学环节中潜移默化加以锻炼，尤为重要。 7．项目教学中教师尽管不是主角，但工作更重、责任更大。需要做大量的准备工作，确定项目内容、任务要求、教学计划、评价方法，设想可能发生的情况，考虑项目难易程度及学生对项目承受能力等。在实施过程中，把握每个小组乃至每位学生实际情况，适时指导、保证进度，正确评判、不失公平。 8．项目教学对教师的素质提出了更高的要求。不仅讲授理论，还要讲授实践；不但要会讲，还要动手做、给学生做示范；能够解释和解决整个教学过程中学生提出的问题。

26. 能力进阶的系列化探究式项目教学 系列论文----项目教学研究 关键词：项目教学法、系列化、能力进阶、课程教学改革 1. 汪木兰，周明虎，李建启．以项目教学为载体制订先进制造技术卓越工程师培养方案[J]．中国现代教育装备，2010(12)：15-19． 2. 周明虎，汪木兰，封世新．项目教学法的实施与典型案例分析[J]．中国现代教育装备，2010(13)：6-8． 3. 刘树青，汪木兰，王 坤．基于项目教学理念构建数控机床故障诊断与维修课程教学体系[J]．中国现代教育装备，2010(13)：9-11． 4. 陈荷燕，汪木兰，刘树青．项目教学法在机床电气与PLC课程教学中的运用[J]．中国现代教育装备，2010(13)：12-14． 5. 关芳芳，汪木兰，袁 勤．数控机床和金属切削原理与刀具课程内容整合与教学改革[J]．中国现代教育装备，2010(13)：15-17． 6. 侯军明，汪木兰，杨清林．基于能力进阶培养模具设计与制造的综合技能[J]．中国现代教育装备，2010(13)：18-21．

27. 能力进阶的系列化探究式项目教学 探究式教学(Inquiry Teaching)就是指学生在学习基本概念和基本原理的过程中，老师只是给学生提供一些事例和有关问题，让他们自己通过阅读、观察、试验、思考、讨论和交流等途径去独立探究，然后自行发现并掌握相应原理和基本结论的一种教学方法。其基本指导思想是以学生为主体，在老师的全程参与和具体指导下，让学生主动地、自觉地深入探索，从而掌握解决实际工程问题的方法和基本步聚。 　－－“探究式教学”的核心是“问题” 　－－项目教学和探究教学是工程教育的回归

28. 能力进阶的系列化探究式项目教学 　以工程技术应用能力培养为主线，以完善实践教学体系和改革实践教学模式为目的，通过开展项目教学系列化建设与改革，构建贯穿大学四年整个人才培养过程，由简单到复杂，由单一到综合，从低级到高级，目的明确，循序渐进，逐层提高，能力进阶的系列化探究式项目教学体系，充分利用现有丰富的网络资源，逐步建成项目教学库，使学生在校期间能够接受“现场工程师”的完整训练，以提高学生应用专业知识分析问题和解决问题的综合能力。

29. 获得大型机械制造企业生产过程中解决实际工程问题的系统化训练，具备综合利用专业知识和科学的实践方法准确地解决实际问题的能力。获得大型机械制造企业生产过程中解决实际工程问题的系统化训练，具备综合利用专业知识和科学的实践方法准确地解决实际问题的能力。 第 四 学 年 掌握金属材料特性和机械制造加工工艺，熟悉计算机辅助设计制造的流程和核心技术，具备利用工程语言初步分析问题和进行专业表达的能力。 第 三 学 年 全 过 程 采 用 项 目 教 学 法 掌握机械零件、机械结构和机械设备的工作原理，能够准确地识图和制图，具备了较宽厚的先进制造技术有关的专业基础理论知识。 第 二 学 年 掌握够用的基本数理知识、外语交流能力和计算机知识，了解制造行业的概况和先进制造技术的发展现状，具备了专业学习的能力。 第 一 学 年 能力进阶的系列化探究式项目教学 能力进阶的系列化探究式项目教学

30. 能力进阶的系列化探究式项目教学 能力进阶的系列化探究式项目教学

31. 能力进阶的系列化探究式项目教学 1. 大一完成所学专业综合调查(高校-研究院-企业) 2. 大二完成基础项目(定性功能为主，定量指标为辅) 3. 大三完成综合项目(定量指标为主，追求尽善尽美) 4. 大四完成企业项目(技术革新-技术改造-难题攻关) 5. 课题来源于科研项目或技术攻关，鼓励学生自拟题目 6. 学生每组三人，协商组合，自由选题，轮流担任组长 7. 老师每年级指导一组学生，课外为主，获得创新学分 8. 重在过程管理，通过网站确保每周的师生交流与指导 9. 成立指导委员会，按学期补贴指导老师学时(2学时/周)

32. 能力进阶的系列化探究式项目教学

33. 能力进阶的系列化探究式项目教学 系列教研论文： 系列化项目教学法在先进制造技术卓越工程师人才培养中的应用 “卓越工程师教育培养计划”中系列化探究式项目教学的设计原则 系列化探究式项目教学的管理模式与方法 系列化探究式项目教学实验室建设与运行 系列化探究式项目教学法过程管理网站概要设计 基于CDIO理念构建探究式项目教学——以模具制造工程为例 继续将在标准范式、实施细则、内在联系、效果评价等方面探讨

34. 数控机床机械装配 能力进阶的系列化探究式项目教学

35. 教育教学改革的深入思考与切身体会 教研是思想(研)，教改是行动(改) 教改很“难”，难过科技攻关，因为教改是攻“人” 重点更新教学观念，从过去的“以教师为中心，使学生知道什么”的传统教育观念，转变成“以学生为中心，学生学到和用得怎样”的新观念，引导学生“主动学习”。(汕头大学------顾佩华校长) 教师职业是道德和良心的职业。教学贡献可能没有个人科研成果显得辉煌和实惠，但对学生，学校和国家都非常重要。这就是教师工作的特点。(汕头大学------顾佩华校长) 教育改革导致教师的学时虽然减少，但投入的时间和精力却大大增加，领导必须给予充分的考虑。(汕头大学------顾佩华校长)

36. 教育教学改革的深入思考与切身体会 实施系列化探究式项目教学要因专业和学生而异，不能一概而论，没有一成不变的固定模式。建议先从有条件的专业(方向)开始，然后逐步推广。 项目库建设是实施项目教学法的切入点，并且重在过程管理，绝不能只关心立项和结题两个环节，可借助网站留下痕迹。 教改过程中需要协调好以下关系：教改深度和广度、教改与体制、教改与质量、教改与效益、教改与和谐。。。 合作企业参与“卓越计划”的积极性有待继续调动，国家相关的支持配套政策急需尽快出台和落实，不然将拖后实施进程。 合作企业选择非常重要，将会影响到“卓越计划”执行的成败，并且与企业所在的行业、企业规模和企业经营理念等有关。

37. 教育教学改革的深入思考与切身体会 第七学期和第八学期学校到底和企业如何合作，还没有到实施阶段，不完全清楚，仍有待于探索。 学校有限的教学资源(师资队伍和教学设备)与较大学生规模之间的矛盾仍很突出。可以外聘具有丰富工程实践经验的优秀兼职教师，但管理模式有待创新。通过校企共建和产学研合作等方式可以扩大部分的教学资源。 教学改革成本增加与追求教学效益之间存在一定的矛盾，高校领导应当引起重视，并给予认可。 教师自身较弱的工程实践能力与“卓越计划”对教师工程实践经验要求较高之间存在矛盾，还有教师素质(特别是责任心)与教学效果之间具有关联性。

38. 基于CDIO理念的卓越工程师教育培养实践与探索基于CDIO理念的卓越工程师教育培养实践与探索 ——能力进阶的系列化探究式教学项目构建 南京工程学院 先进制造技术工程中心 先进数控技术江苏省高校重点建设实验室 (wangml@njit.edu.cn) 汪木兰 2011年12月18日 Thanks ! 谢谢 !