CDIO培养模式及标准-顾佩华-汕头大学

顾佩华汕头大学2008/12/15CDIO培养模式及标准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、实现和运行中的某个环节或全部过程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CDIO培养模式CDIO工程教育理念：产品、过程或系统的构思、设计、实施和运行应该成为工程教育的背景环境，这是因为：这些就是真正的工程师所做的工作这样才能满足社会和工业界对工程教育的能力要求这是培养工程学生掌握这些能力的最自然的环境CDIO培养模式一个成功的改革的要求加强学习个人、人际交往能力和产品、过程和系统建造能力的同时强调技术基础知识学生的学习效果目标应该反映重要利益相关者集团的意见和观点，主要是学生、工业界、大学教师和社会的意见改革的结构不能降低教育的质量和内容要求改革过渡时期完成后对资源的要求不能大幅高于现有资源，而应主要是对现有资源的重新整合所以，一个成功的改革方案一定是完整、全面的、能够整合各方要求的一体化改革方案CDIO培养模式CDIO的一体化教育理念专业目标教学计划教学实施检查反馈改进提高利益相关者调查一体化（整合知识+能力）-CDIO大纲动手、应用、真实、综合教学计划落实评估改革评估CDIO标准CDIO培养模式例专业课程计划的形成过程CDIO培养模式CDIO的核心内容为：1个愿景1个大纲——对学生4个层面的能力要求12条标准——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CDIO培养模式CDIO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CDIO培养模式标准1－背景环境*采用这样一个基本原理，此原理将产品、过程和系统生命周期的开发与运用－构思、设计、实现、运行－作为工程教育的背景环境描述：CDIO专业是基于CDIO的基本原理，即产品、过程和系统的生命周期的开发与实现是适合的工程教育的背景环境。构思阶段包括确定消费需求，考虑技术、企业战略和法规以及制定概念、技术和商业计划设计阶段则主要集中在完成具体的设计，即描述实现设计的计划、制图以及算法。实现阶段把设计的内容转化为实际的产品、过程或系统，包括制造、编译、测试和产品认证。运行阶段，利用实现了的产品或过程来取得预期的价值，也包括系统的维护和进化以及退役。把产品、过程或系统的生命周期当作为工程教育的背景环境因为它是一个可以将技术知识和其他能力的教、练、学融为一体的一个文化构架或环境。当全体教师明确转向CDIO培养，且专业领导长期坚持CDIO理念的改革时，即可认为CDIO原则已为本专业培养中所采用了。理由：新工程师应能在现代基于团队协作的环境中构思－设计－实现－运行复杂的、高附加值的产品、过程或系统。他们应能在工程组织中参与工程过程并对工程产品的开发有所贡献，这是职业工程师所应具备的基本素质。证据：在使命宣言或相关负责单位的文件中明确表明本专业是基于CDIO理念的专业培养教师和学生都能够解释将产品、过程或系统的生命周期作为工程教育背景环境的原则CDIO的标准标准2－学习效果*是具体、详细的学习效果－与专业目标一致，并得到利益相关者验证的个人、人际交往能力，产品、过程和系统建造能力以及学科知识。描述:把这些知识、能力和态度等列为预期的工程教育的结果，即CDIO教学大纲中的学习效果。这些学习效果详细规定了学生毕业时应学到的知识和应能具备的能力。除了对技术学科知识(第1方面)的要求外，CDIO教学大纲也详列了个人、人际能力以及产品、过程和系统建造能力的要求。个人能力(第2方面)的要求侧重于学生个人的认知和情感发展，例如工程推理和解决问题的能力、实验和知识探索能力、系统思维、创新思维、批判思维和职业道德。人际交往能力(第3方面)的要求则侧重于个人的和群体的互动，如团队工作、领导能力及沟通。产品、过程和系统建造能力(第4方面)则考察在企业、商业和社会环境下的关于产品、过程和工程系统的构思、设计、实现与运行。理由：设置具体的学习效果有助于确保学生取得未来发展的基础。工程职业社团和有代表性的企业已经列出了新工程师在技术上和职业操守上的所需具备的重要素质。此外，许多工程教育认证机构也期待一个专业确定本科专业的学习效果，也就是学生经过培养后所获得的知识、能力和态度。证据：专业的学习效果中列出其毕业生所需获得的知识、能力和态度学习效果的内容和熟练程度是通过主要利益相关者的认可所确立的，主要利益相关者包括教师、学生、校友和工业代表等。CDIO的标准标准3－一体化课程计划*是一个由相互支持的专业课程和明确集成个人、人际交往能力，产品、过程和系统建造能力为一体的方案所设计出的课程计划。描述：一体化课程计划要给学生提供一种学习经验，这些学习经验不仅让学生学到相互支持的各种学科知识，而且有明确的计划能让学生在学习过程中同时获取个人、人际交往能力以及产品、过程和系统建造的能力(标准2)。当各学科的内容和学习效果之间有明确的关联时就可以认为学科间是相互支持的。而明确的计划是指整合这些能力和多学科知识的方法，例如将某一具体能力的培养落实到组成教学大纲的某些课程和课外活动中。理由：个人、人际交往能力以及产品、过程和系统建造能力的培养不应被视专业课程计划之外的内容，而应该视为整个课程计划不可分割的一部分。为了达到预定的学科知识和能力的目标，教学大纲和学习经验必须充分利用已有时间。教师在一体化课程计划的设计上发挥积极作用，在各自的学科领域内建立本学科同其他学科的联系并给学生创造获取具体能力的机会。证据：一个书面计划明确阐明各学科知识的联系，和个人、人际交往和产品、过程和系统建造能力课程和课外活动中包括具体能力的培养教师和学生意识到在教学大纲中的这些能力CDIO的标准标准4－工程导论是一门工程导论课程，它提供产品、过程和系统建造中工程实践所需的框架，并且引出必要的个人和人际交往能力描述：导论课程通常会最早的必修课程中的一门课，它为学生提供一个工程实践的框架。这个框架大致勾勒出一个工程师的任务和职责以及如何应用学科知识来完成这些任务。学生通过解决简单的问题和设计练习以独立或团队的形式参与工程实践。这个课程还应包括个人和人际交往能力、知识和态度的训练，这些能力对于学生进行今后更高级的产品、过程和系统建造项目至关重要。例如，学生可以参加小团队的练习，为以后加入较大的开发团队做好准备。理由：导论课程的目的是通过相关核心工程学科的应用来激发学生的兴趣，明确学习动机。学生们选读工程专业通常是因为他们想要建造一些东西，导论课程正可以利用学生的这一心理实现他们的兴趣。此外，导论课程还为学生CDIO教学大纲要求的主要能力的发展提供了一个较早的起步。证据：介绍个人、人际交往能力以及产品、过程和系统建造等能力综合的学习经验学生获取了标准2中要求的能力激发了学生对他们专业的较高的兴趣，可以从问卷调查或今后课程的选修上来反映CDIO的标准标准5－设计—实现的经验*在课程计划中包括两个或更多的设计—实现的经验，其中一个为初级的，一个为高级的描述：设计—实现经验指以新产品和系统的开发为中心的一系列工程活动。包括了在标准1中设计阶段和实现阶段所描述的全部活动，以及在构思阶段的某些概念设计。学生在一体化的教学大纲的设计—实现经验中获取工程知识和产品、过程和系统的建造能力。设计—实现的经验按其规模、复杂度和培养中的顺序分为初级或高级。例如，初期的项目用较简单的产品和系统，而较复杂的设计实现经验则出现在后来的课程设计中，这将有助于学生把前述的课程和学习活动中所学到知识和能力整合到一起。产品、过程和系统的构思、设计、实现以及运行的机会也可以包含在课外活动，如本科研究项目和实习中。理由：为了帮助学生在初期工程实践中活动成功，设计—实现经验的结构和顺序是经过精心设计的。复杂度逐步加深的一系列设计—实现经验能够强化学生对产品、过程和系统开发的了解；同时也能让学生更深入的理解学科知识。强调在实际环境中制造产品和实现设计能让学生有机会把所学到的理论知识和他们的职业兴趣联系起来。证据：课程计划中有两个或两个以上的设计－实现课程(如一个导论课程和一个高级课程的部分内容)要求有设计－实现经验的课外活动机会(如研究实验或实习)具体的、能为以后的学科学习打下基础的动手学习经验CDIO的标准Standard6–工程实践场所工程实践场所和实验室能支持和鼓励学生通过动手学习产品、过程和系统的建造能力，学习学科知识和社会学习描述：学习环境包括传统的学习空间，例如，教室、演讲厅、研讨室以及实践场所和实验室。实践场所和实验室在辅助学科知识的学习的同时辅助产品、过程和系统建造能力的学习。实践场所和实验室内强调动手学习，学生不仅从事自己的学习，并且有社会学习的机会，换句话说就是一个可以让学生相互学习并且可以进行团队互动的场所。新的实践场所的创建或现有实验室的改造的规模取决于专业规模和学校的资源。理由：实践场所和其他支持动手学习的学习环境是学习设计、实现和运行产品、过程和系统所必修具备的基本资源。当学生使用具备现代工程的工具、软件和实验室他们就有机会通过实践来发展他们的知识、能力和团队精神，提高产品、过程和系统建造的能力。学生的这些能力在以学生为中心、直接和互动的实践场所内能得到最好的发展。证据：配备现代工程工具的实践场所实践场所以学生为中心，方便学生使用、操作和互动教师、员工和学生对实践场所的满意度高CDIO的标准标准7－一体化学习经验*一体化学习经验带动学科知识与个人和人际交往能力，产品、过程和系统建造能力的获取描述：一体化学习经验是一种教学方法，旨在培养学科知识学习的同时培养个人、人际交往能力以及产品、过程和系统建造的能力。这种经验是把工程实践问题和学科问题相结合，例如，学生可以将考虑产品的分析、产品的设计以及产品设计者的社会责任融入同一练习中进行。工业合作伙伴、校友及其他利益相关者往往可以提供这类练习的例子。理由：前面标准2和标准3分别描述了课程计划和学习效果，这些必须要有一套充分利用学生学习时间的教学方法才能实现。此外，学生要以教师作为职业工程师的榜样，指导他们对学科知识，个人和人际交往能力，以及产品、过程和系统建造能力的学习。有了一体化的学习经验，教师可以更有效的帮助学生把学科知识应用到工程实践中，并且能让学生们做好更充分的准备，以达到职业工程师的要求。证据：在学习活动和学习经验中整合了学科知识和个人、人际交往能力、产品、