卓越工程师背景下的机制专业人才培养模式与教学实践

“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”卓越工程师背景下的机制专业人才培养模式与教学实践夯实基础，方向成长《地方高校机械类创新人才培养平台创建与实践》教学成果推广与应用培训班报告人：饶锡新2013年11月13日机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”目录一、CDIO与卓越工程师计划二、现行工程教育存在问题三、培养计划的制定与教学内容的修订四、校企合作企业培养计划制定五、取得的效果及学生的受益机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”目录一、CDIO与卓越工程师计划二、现行工程教育存在问题三、培养计划的制定与教学内容的修订四、校企合作企业培养计划制定五、取得的效果及学生的受益机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林雪平大学等4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划,以产品生命周期上的四个环节—构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)代表四个教育和实践训练环节。一、CDIO与卓越工程师计划CDIO改革的主要目标,是以C-D-I-O的产品生命周期为教育背景,以工程实践为载体,培养学生掌握基础工程技术知识,培养动手操作能力,在新产品的开发过程中引导创新,并理解研究和技术发展对社会的重要影响,承担工程科技人才的社会责任。CDIO是一整套符合工程科技人才成长规律和特点的教育模式,它通过各种教学方法弥补工程专业人才的某些不足,旨在培养全面发展的创新型工程科技人才。机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020）》而提出的高等教育重大改革计划。一、CDIO与卓越工程师计划该计划由教育部发起，联合中国工程院、各行业部门或协会，组织高校和企业共同参与。计划实施期限为2010-2020年，参与计划的全日制工科本科生要达到10%比例，全日制工科研究生要达到50%的比例。该计划可通过高校自愿申请、专家论证、批准资格等程序，每年新增一批专业。机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”以实施江西省高等学校卓越人才教育培养计划（以下简称“卓越计划”）为突破口，促进我省高校教育改革和创新，全面提高我省高等教育人才培养质量，建立高校和行业、企业、科研院所联合培养人才的新机制，努力建立具有国内先进水平、赣鄱特色的现代高等教育体系，为江西科学发展、进位赶超、绿色崛起提供坚强的人才支撑和智力支持。关于实施江西省高等学校卓越人才教育培养计划的通知2011年以实施卓越工程师教育培养计划为主，从2012年开始，再逐步开展卓越医师、卓越中小学教师、卓越法律工作者、卓越农艺师的教育培养。“卓越计划”每年组织申请一次。机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO工程教育改革的具体内容1个愿景（vision）1个大纲(Syllabus)——对学生4个层面的能力要求12条标准(12Standards)——对是否实践CDIO教学理念的判定标准改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力评估和改革质量评估等全方位进行机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO工程教育改革的愿景为学生提供一种强调工程基础、建立在真实世界的产品和系统的构思－设计－实现－运行(CDIO)过程的环境基础上的工程教育，把学生培养成能够:掌握更扎实的技术基础知识（知识）领导新产品、过程和系统的建造与运行（能力）理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO工程教育改革的大纲1.技术知识和推理能力2.个人职业能力和态度2.1工程推理和解决问题的能力2.1.1发现问题和表述问题2.1.2建模2.1.3估计与定性分析2.1.4带有不确定性的分析2.1.5解决方法和建议2.2实验和发现知识2.2.1建立假设2.2.2查询印刷资料和电子文献2.2.3实验性的探索2.2.4假设检验与答辩2.3系统思维2.3.1全方位思维2.3.2系统的显现和交互作用2.3.3确定主次与重点2.3.4解决问题时的妥协、判断和平衡2.4个人能力和态度2.4.1主动性与愿意承担风险2.4.2执着与变通2.4.3创造性思维2.4.4批判性思维2.4.5了解个人的知识、能力和态度2.4.6求知欲和终身学习2.4.7时间和资源的管理2.5职业技能和态度2.5.1职业道德、正直、责任感并勇于负责2.5.2职业行为2.5.3主动规划个人职业2.5.4与世界工程发展保持同步1.1相关科学学知识1.2核心工程基础知识1.3高级工程基础知识1.复杂的工程系统（level1:—技术）2.有成熟思维的个体（level2:—个人）3.基于工程环境的现代团队（level3—团队交流）4.构思－设计－实施－运行（level4:–CDIO）CDIO大纲的4个层面(4levels):机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO工程教育改革的大纲3.人际交往能力：团队工作和交流3.1团队工作3.1.1组建有效的团队3.1.2团队工作运行3.1.3团队成长和演变3.1.4领导能力3.1.5形成技术团队3.2交流3.2.1交流的策略3.2.2交流的结构3.2.3书面的交流3.2.4电子和多媒体交流3.2.5图表交流3.2.6口头表达和人际交流3.3使用外语的交流3.3.1英语3.3.2其他区域工业国的语言3.3.3其他语言4.1外部和社会背景环境4.1.1工程师的角色和责任4.1.2工程对社会的影响4.1.3社会对工程的规范4.1.4历史和文化背景环境4.1.5当代课题和价值观4.1.6发展全球观4.2企业与商业环境4.2.1重识不同的企业文化4.2.2企业战略，目标和规划4.2.3技术创业4.2.4成功地在一个组织中工作4.3系统的构思与工程化4.3.1设立系统目标和要求4.3.2定义功能、概念和结构4.3.3系统建模和确保目标实现4.3.4开发项目的管理4.4设计4.4.1设计过程4.4.2设计过程的分段与方法4.4.3知识在设计中的利用4.4.4单学科设计4.4.5多学科设计4.4.6多目标设计（DFX）4.5实施4.5.1设计实施过程4.5.2硬件制造过程4.5.3软件实现过程4.5.4硬，软件集成4.5.5测试，证实、验证和认证4.5.6实施过程的管理4.6运行4.6.1运行的设计和优化4.6.2培训与操作4.6.3支持系统的生命周期4.6.4系统改进和演变4.6.5弃置与（产品或系统）生命终结问题4.6.6运行管理4.企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO改革的12条标准背景环境–以CDIO为工程教育的背景学习效果–经利益相关者认定的CDIO教学大纲一体化课程计划–相互支撑的学科体系、知识和能力培养一体化工程导论–引导学生对工程的兴趣，并为工程能力培养打下基础设计-实现的经验–理解CDIO的结构与顺序、适应工程实践、理论知识和职业兴趣联系起来。工程实践场所–一体化CDIO学习的基本资源，学生为中心、社会学习一体化学习经验–同时学习技术基础知识和工程能力的经验主动学习-操作、运用、分析和判断概念，如合作和小组讨论、演示、辩论、概念提问、学习反馈，模仿工程实践进行如设计－实现项目、仿真、个案研究等经验学习提高教师的工程实践能力–现有教师大多缺少工程实践背景，他们需要提高工程能力提高教师的教学能力–CDIO要求达到工程知识和CDIO能力双重效果，教与学的方法都需要改变学习考核–考核机制对学习有直接的导向作用，多元（知识+能力）考核项目达到多元的培养目标专业评估–对改革计划实施自身的评估，确定实施的效果和达至预期目标的效率，促进持续改进机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”CDIO的两个中心问题要知道工程师需要具备什么样的知识、能力和态度，就要看现代工程师都在做些什么工作构思设计实现运行目标概念设计初步设计施工设计元件制造系统整合、测试全生命支持演化-商业战略-技术战略-客户需求-目标-竞争-项目计划-商业计划-需求-功能-概念-技术-构建-平台计划-市场定位-法规-供应商-承诺-需求定位-模型开发-系统分析-系统解构-界面要求-元件设计-需求确认-失效和预案分析-确认设计-硬件制造-软件编程-资源-元件测试-元件改进-系统整合-系统测试-改进-取得认证-投产-交货-销售和铺货-运行-物流-客户服务-维护与维修-回收-升级-系统改进-产品家族扩张-退休现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现和运行(C-D-I-O)中的某个环节或全部过程。所以，以CDIO为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式工程师需要具备哪些知识、能力和态度？工程教育应如何使学生具备这些知识、能力和态度？机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”“面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力”“卓越工程师教育培养计划”的主要目标一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”创建高校与行业企业联合培养人才的新机制（CDIO为背景环境）创新工程教育的人才培养模式（标准2、3、5、7、8、11、12）建设高水平工程教育教师队伍（标准9、10）扩大工程教育的对外开放（CDIO本身就是国际合作的产物）制定卓越工程师教育培养计划人才培养标准（CDIO的教学大纲）“卓越工程师教育培养计划”的重点任务一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”校内学习阶段，高校要以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容，加强跨专业、跨学科的复合型人才培养，着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法，加强学生创新能力训练“创新工程教育的人才培养模式”一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”一、制定学校培养标准的总体要求二、学校培养标准的表述形式示例（行业标准）三、学校培养标准细化表述形式示例（CDIO教学大纲）四、学校培养标准实现表述形式示例（MIT等示例）五、教学计划和课程教学大纲（一体化课程教学设计）“卓越工程师教育培养计划”学校培养标准编制要求一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”采用CDIO工程教育改革的理念实现“卓越工程师教育培养计划”的目标。二者在基本目标、任务、理念与方法以及内容上具有高度的相关性和兼容性。“CDIO与卓越工程师教育培养计划”的关系：一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”18培养目标（“卓越”计划：国家通用标准，行业标准，学校/专业标准，特色定位等）一体化专业设计的基本思想培养什么人一、CDIO与卓越工程师计划机械设计制造及其自动化“育人为本、教研并重、兼容并蓄、致善致用”如何培养人19培养方案、课程计划、教学大纲、教学方法、考核方式等培养什么人培养目标（“卓越”计划：国家通用标准，行业标准，学校/专业标准，特色定位等）培养目标怎样得到落实？（尤其是能力和素质目