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摘要：论述了中国计量学院现代科技学院计测工程系以CDIO教育理念为指导，在本科测控专业课程体系建设中，进行工程教育改革的基本思路和实践探索，并以测控专业的专业课程“热工过程控制系统”为例，简要介绍了工程项目教学法在具体课程教学中的应用。实践证明该项改革取得了良好的教学效果，为专业课程教学过程中的工程教育改革积累了一些可以借鉴的经验。
关键词：CDIO；工程教育；项目教学法；热工过程控制
作者简介：章皓（1957-），女，浙江杭州人，中国计量学院现代科技学院，副教授；徐志玲（1966-），女，浙江台州人，中国计量学院现代科技学院，副教授。（浙江 杭州 310018）
基金项目：本文系中国高等教育学会2008年度重点专项规划课题“我国创新创业教育的实践教学体系研究”（编号：08CX05060）、中国计量学院2009年教改课题“独立学院测控专业课程工程教育实践的研究”（编号：HEX200939）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）31-0105-02
目前許多高校的工程教育不能给学生提供充分的工程训练，工科学生一般都缺少工程设计和运用综合知识解决问题的训练。我国工程教育存在的主要问题，一是工程教育定位不明确，学科专业划分过细，学生知识面太窄，科学基础不坚实并缺乏工程实践的基础训练；二是培养层次、结构体系和人才类型与企业需求存在一定脱节，缺乏综合运用知识解决工程问题能力的培养；三是对继续教育重要性的认识不足，继续教育与产业和企业结合不够紧密，培训需求与供给的矛盾比较突出。
要想改变我国工程教育存在的种种问题，我们可以借鉴国外的CDIO工程教育模式。近年来，CDIO工程教育模式在国内高校引起了高度关注，CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate）4个英文单词的缩写，它是“做中学” 和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达。[1]它以工程项目（包括产品、生产流程和系统）从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。[2]目前，有不少高校开始尝试这一教学实践，但是在独立学院进行这方面的改革实践和试点的报道并不多见。因此，为了培养对企业和社会有用的工程性实用人才，我们需要探索一些适合独立学院高等工程教学实践的方法。
一、国内外CDIO工程教育现状
工程人才短缺和工程教育质量问题，是全世界面临的共同问题。从1986年开始，美国国家科学基金会（NSF）逐年加大对工程教育研究的资助；美国国家研究委员会（NRC）、国家工程院（NAE）和美国工程教育学会（ASEE）也纷纷展开调查和制定战略计划，积极推进工程教育改革；MIT、斯坦福等名校的工程教育都进行了整体改革。1993年欧洲国家工程联合会启动了名为 EUR-ACE（Accreditation of European Engineering Programs and Graduates）的计划，旨在成立统一的欧洲工程教育认证体系，指导欧洲大陆的工程教育改革，以加强欧洲大陆的竞争力。
在此背景下，麻省理工学院以美国工程院院士Ed. Crawley教授为首的团队和瑞典皇家工学院等四所大学从2000年起组成的跨国研究组合获Knut and Alice Wallenberg基金会近1600万美元巨额资助，经过四年的探索研究后创立了CDIO工程教育理念并成立了CDIO国际合作组织。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年以来的工程教育大改革的理念，更重要的是还提出了系统的能力培养、全面的实施指导（包括培养计划、教学方法、师资、学生考核、学习环境）以及实施过程和结果检验的12条标准，具有可操作性。[1]迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织，我国汕头大学、清华大学加入了该组织。
二、CDIO理念下的测控专业课程建设的探索
（1）课程体系、结构与内容的改革和调整。在课程教学过程中，吸收CDIO的教育理念。学生需要工程实际方面的训练，才能真正学会用数理科学基础去解决实际问题。所以课程体系改革的核心问题在于如何把这几方面适度地有效地结合好。将工程科学的课程要求与工程设计联合起来，纳入一个工程主题类别之中，重点放在学生设计经验的积累上。
（2）倡导尊重工程的文化。采用“先期介入式”工程教育，将学生接受教育的过程看作类似企业产品开发的过程，加强企业参与度，同时在教育目标、课程设置、教师配置、学生实习、毕业设计等各方面与企业进行沟通互动。通过参与各种创新和创业比赛等活动和讲座，让学生理解工程的创造性与综合性，激发学生学习工程的积极性。
（3）改革实验课程。在实验的设计等方面更加重视趣味性和个性化，加大学生自主设计创新性实验的比例，加强企业需求的实际技能的培训。把CDIO中的项目教学方法引入实验教学，让学生以小组为单位进行实验教学。
（4）加强大学生的毕业设计环节，为企业定向培养学生。部分学生大三的时候实施导师制，让学有余力的同学提前进入实验室，即将毕业设计的工作提前，让学生通过企业实习和生产实际工作的参与，与导师共同制定自己的毕业设计题目，寻找符合生产实际且实用的毕业设计题目，并在实习企业也确定一个指导老师。把毕业设计和大学生参加的科研活动、创新性实验以及社会实践活动结合起来，既加强毕业设计过程，又照顾学生的就业。已经选择部分学生进行试点，大四到企业去实习，直接重点培养学生的技能，为相关企业量身定做技术人员。
（5）改革教学方法。教师学习和理解CDIO的理念，将CDIO理念落实到每门课程的教学和实践之中。CDIO培养计划要求教师在教学之前先搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以相互有机联系的方式传授知识和培养能力。为了进一步增强学生实际动手能力，教学中安排丰富的设计性和综合性实验，让学生自己动手思考、设计和实践。
（6）改革教材和教学内容。编写实训用专业实验教材，一是要注意培养对象和目标，二是要和实验等动手能力培养紧密结合，与生产实际密切相关的实验多安排，三要根据工程技术的发展不断更新，反映工程技术的最新进展和内容。
（7）建立相应的职业技能培训、考试基地，将职业技能培训鉴定的相关职业工种课程同教学计划有机融合，有效培养和提高学生的职业技能。将考级、考证等有关内容融入到模块教育中去等方式，培养学生的综合素质和创新能力。
（8）积极建设适应CDIO工程教育模式的高素质的教师队伍。鼓励教师开展调研，丰富实践经验，鼓励和支持大学工科教师到企业兼职；吸引企业优秀的工程科技人员到大学任教，同步加强产学研的整合与融合，鼓励校企专业骨干双向交流和挂职锻炼。
三、“热工过程控制系统”课程实践案例
“热工过程控制系统”课程是测控专业大四第一个学期的课程，学生已经完成前面三年的课程，通过这门课程，教师把前面的各门课程有机联系起来，通过工程应用把前面所学课程的知识应用到实际的生产过程。讲课和实验安排特别注重过程控制系统分析和设计能力的培养。在制定教学计划、安排教学内容时，明确每一章、每一节实践教学的教学方法及教学目标，强调课程理论性和实践性的结合，强调课程实践教学环节的系统性，突出实践教学与培养提高学生实践能力之间的有机联系，通过实践环节使学生能学以致用。在教学过程中全方位运用CDIO实践教学的有效方法。这主要包括：在教材中，加大实践教学的内容，如设计实践性较强的查阅文献的大作业。在课堂教学中，提倡师生之间的良性互动，运用启发式、答疑式、讨论式教学法，充分利用现代化信息技术手段，如BlackBorad网络平台，把教材、教师和学生有机联系起来，发挥学生在实际课题中的参与能力、创新能力。下面就是我们将CDIO中的项目教学方法应用于“热工过程控制系统”课程中的可编程逻辑控制器PLC的实验教学过程见表1。
表1 “热工过程控制系统”课程可编程逻辑控制器PLC的实验教学过程
教学环节 学生活动 教师活动
1．任务认识 1．分成三人一个小组
2．了解学习任务
3．通过查找文献、教材等相关资料，进一步明确任务
4．填写工作单 1．解释学习任务的具体要求
2．指导学生如何阅读和查找相关资料的方法
3．点评学生填写的工作单
2．设计方案
任务准备 1．通过仔细阅读文献，小组讨论，寻找一个切实可行的过程控制方案
2．学习PLC梯形图的画法 1．巡视并实际参与小组的讨论
2．对学生提出的2-3个控制方案，肯定合理的，对于不够好的给予合理的建议
3．指导PLC梯形图的画法并给予演示
3．分工合作
任务实施 1．根据控制方案写出相应的逻辑关系图
2．用PLC梯形图画出逻辑关系
分小组相互检查PLC梯形图画得是否正确 1．巡视、辅导、解答学生在任务实施过程中无法解决的问题
2．指导学生如何检查验证PLC梯形图的正确与否
4．效果测试 1．对出现的问题进行改进
2．进行PLC实验箱的硬件连线，并检查连线有否接错
3．进行软件和硬件联机调试
4．如果系统不能正常工作，继续排查失败的原因，直到系统能正常運行为止 1．指导学生进行软件和硬件联机调试
2．对PLC梯形图和硬件连线不正确的帮助学生共同查找失败的原因
5．展示交流
评价总结 1．对每组所做的工作给出较为公正的评价
2．交流和讨论
3．分小组填写学习任务验收单 1．引导学生对不同系统进行评价
2．对整个教学过程给予评价
3．教学过程资料归档
四、结束语
教学过程的不断改进和创新是我们在工程教育过程中必须坚持的理念，CDIO工程教育模式是高校培养工程型应用人才可以学习和借鉴的好模式，在今后的教学过程中，我们将更好地引导学生在学中做，在做中学，尽可能多地培养出当前企业需要的工程型应用人才。
参考文献：
[1]CDIO Initiative[Z].http://www.cdio.org/2006.
[2]查建中.论“做中学”战略下的CDIO 模式[J].高等工程教育研究,
2008,(3).
[3]Edward F.Crawley,查建中,Johan Malmqvist,Doris R.Brodeur.工程教育的环境[J].高等工程教育研究,2008,(4).
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：CDIO；工程教育；项目教学法；热工过程控制
作者简介：章皓（1957-），女，浙江杭州人，中国计量学院现代科技学院，副教授；徐志玲（1966-），女，浙江台州人，中国计量学院现代科技学院，副教授。（浙江 杭州 310018）
基金项目：本文系中国高等教育学会2008年度重点专项规划课题“我国创新创业教育的实践教学体系研究”（编号：08CX05060）、中国计量学院2009年教改课题“独立学院测控专业课程工程教育实践的研究”（编号：HEX200939）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）31-0105-02
目前許多高校的工程教育不能给学生提供充分的工程训练，工科学生一般都缺少工程设计和运用综合知识解决问题的训练。我国工程教育存在的主要问题，一是工程教育定位不明确，学科专业划分过细，学生知识面太窄，科学基础不坚实并缺乏工程实践的基础训练；二是培养层次、结构体系和人才类型与企业需求存在一定脱节，缺乏综合运用知识解决工程问题能力的培养；三是对继续教育重要性的认识不足，继续教育与产业和企业结合不够紧密，培训需求与供给的矛盾比较突出。
要想改变我国工程教育存在的种种问题，我们可以借鉴国外的CDIO工程教育模式。近年来，CDIO工程教育模式在国内高校引起了高度关注，CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate）4个英文单词的缩写，它是“做中学” 和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达。[1]它以工程项目（包括产品、生产流程和系统）从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。[2]目前，有不少高校开始尝试这一教学实践，但是在独立学院进行这方面的改革实践和试点的报道并不多见。因此，为了培养对企业和社会有用的工程性实用人才，我们需要探索一些适合独立学院高等工程教学实践的方法。
一、国内外CDIO工程教育现状
工程人才短缺和工程教育质量问题，是全世界面临的共同问题。从1986年开始，美国国家科学基金会（NSF）逐年加大对工程教育研究的资助；美国国家研究委员会（NRC）、国家工程院（NAE）和美国工程教育学会（ASEE）也纷纷展开调查和制定战略计划，积极推进工程教育改革；MIT、斯坦福等名校的工程教育都进行了整体改革。1993年欧洲国家工程联合会启动了名为 EUR-ACE（Accreditation of European Engineering Programs and Graduates）的计划，旨在成立统一的欧洲工程教育认证体系，指导欧洲大陆的工程教育改革，以加强欧洲大陆的竞争力。
在此背景下，麻省理工学院以美国工程院院士Ed. Crawley教授为首的团队和瑞典皇家工学院等四所大学从2000年起组成的跨国研究组合获Knut and Alice Wallenberg基金会近1600万美元巨额资助，经过四年的探索研究后创立了CDIO工程教育理念并成立了CDIO国际合作组织。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年以来的工程教育大改革的理念，更重要的是还提出了系统的能力培养、全面的实施指导（包括培养计划、教学方法、师资、学生考核、学习环境）以及实施过程和结果检验的12条标准，具有可操作性。[1]迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织，我国汕头大学、清华大学加入了该组织。
二、CDIO理念下的测控专业课程建设的探索
（1）课程体系、结构与内容的改革和调整。在课程教学过程中，吸收CDIO的教育理念。学生需要工程实际方面的训练，才能真正学会用数理科学基础去解决实际问题。所以课程体系改革的核心问题在于如何把这几方面适度地有效地结合好。将工程科学的课程要求与工程设计联合起来，纳入一个工程主题类别之中，重点放在学生设计经验的积累上。
（2）倡导尊重工程的文化。采用“先期介入式”工程教育，将学生接受教育的过程看作类似企业产品开发的过程，加强企业参与度，同时在教育目标、课程设置、教师配置、学生实习、毕业设计等各方面与企业进行沟通互动。通过参与各种创新和创业比赛等活动和讲座，让学生理解工程的创造性与综合性，激发学生学习工程的积极性。
（3）改革实验课程。在实验的设计等方面更加重视趣味性和个性化，加大学生自主设计创新性实验的比例，加强企业需求的实际技能的培训。把CDIO中的项目教学方法引入实验教学，让学生以小组为单位进行实验教学。
（4）加强大学生的毕业设计环节，为企业定向培养学生。部分学生大三的时候实施导师制，让学有余力的同学提前进入实验室，即将毕业设计的工作提前，让学生通过企业实习和生产实际工作的参与，与导师共同制定自己的毕业设计题目，寻找符合生产实际且实用的毕业设计题目，并在实习企业也确定一个指导老师。把毕业设计和大学生参加的科研活动、创新性实验以及社会实践活动结合起来，既加强毕业设计过程，又照顾学生的就业。已经选择部分学生进行试点，大四到企业去实习，直接重点培养学生的技能，为相关企业量身定做技术人员。
（5）改革教学方法。教师学习和理解CDIO的理念，将CDIO理念落实到每门课程的教学和实践之中。CDIO培养计划要求教师在教学之前先搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以相互有机联系的方式传授知识和培养能力。为了进一步增强学生实际动手能力，教学中安排丰富的设计性和综合性实验，让学生自己动手思考、设计和实践。
（6）改革教材和教学内容。编写实训用专业实验教材，一是要注意培养对象和目标，二是要和实验等动手能力培养紧密结合，与生产实际密切相关的实验多安排，三要根据工程技术的发展不断更新，反映工程技术的最新进展和内容。
（7）建立相应的职业技能培训、考试基地，将职业技能培训鉴定的相关职业工种课程同教学计划有机融合，有效培养和提高学生的职业技能。将考级、考证等有关内容融入到模块教育中去等方式，培养学生的综合素质和创新能力。
（8）积极建设适应CDIO工程教育模式的高素质的教师队伍。鼓励教师开展调研，丰富实践经验，鼓励和支持大学工科教师到企业兼职；吸引企业优秀的工程科技人员到大学任教，同步加强产学研的整合与融合，鼓励校企专业骨干双向交流和挂职锻炼。
三、“热工过程控制系统”课程实践案例
“热工过程控制系统”课程是测控专业大四第一个学期的课程，学生已经完成前面三年的课程，通过这门课程，教师把前面的各门课程有机联系起来，通过工程应用把前面所学课程的知识应用到实际的生产过程。讲课和实验安排特别注重过程控制系统分析和设计能力的培养。在制定教学计划、安排教学内容时，明确每一章、每一节实践教学的教学方法及教学目标，强调课程理论性和实践性的结合，强调课程实践教学环节的系统性，突出实践教学与培养提高学生实践能力之间的有机联系，通过实践环节使学生能学以致用。在教学过程中全方位运用CDIO实践教学的有效方法。这主要包括：在教材中，加大实践教学的内容，如设计实践性较强的查阅文献的大作业。在课堂教学中，提倡师生之间的良性互动，运用启发式、答疑式、讨论式教学法，充分利用现代化信息技术手段，如BlackBorad网络平台，把教材、教师和学生有机联系起来，发挥学生在实际课题中的参与能力、创新能力。下面就是我们将CDIO中的项目教学方法应用于“热工过程控制系统”课程中的可编程逻辑控制器PLC的实验教学过程见表1。
表1 “热工过程控制系统”课程可编程逻辑控制器PLC的实验教学过程
教学环节 学生活动 教师活动
1．任务认识 1．分成三人一个小组
2．了解学习任务
3．通过查找文献、教材等相关资料，进一步明确任务
4．填写工作单 1．解释学习任务的具体要求
2．指导学生如何阅读和查找相关资料的方法
3．点评学生填写的工作单
2．设计方案
任务准备 1．通过仔细阅读文献，小组讨论，寻找一个切实可行的过程控制方案
2．学习PLC梯形图的画法 1．巡视并实际参与小组的讨论
2．对学生提出的2-3个控制方案，肯定合理的，对于不够好的给予合理的建议
3．指导PLC梯形图的画法并给予演示
3．分工合作
任务实施 1．根据控制方案写出相应的逻辑关系图
2．用PLC梯形图画出逻辑关系
分小组相互检查PLC梯形图画得是否正确 1．巡视、辅导、解答学生在任务实施过程中无法解决的问题
2．指导学生如何检查验证PLC梯形图的正确与否
4．效果测试 1．对出现的问题进行改进
2．进行PLC实验箱的硬件连线，并检查连线有否接错
3．进行软件和硬件联机调试
4．如果系统不能正常工作，继续排查失败的原因，直到系统能正常運行为止 1．指导学生进行软件和硬件联机调试
2．对PLC梯形图和硬件连线不正确的帮助学生共同查找失败的原因
5．展示交流
评价总结 1．对每组所做的工作给出较为公正的评价
2．交流和讨论
3．分小组填写学习任务验收单 1．引导学生对不同系统进行评价
2．对整个教学过程给予评价
3．教学过程资料归档
四、结束语
教学过程的不断改进和创新是我们在工程教育过程中必须坚持的理念，CDIO工程教育模式是高校培养工程型应用人才可以学习和借鉴的好模式，在今后的教学过程中，我们将更好地引导学生在学中做，在做中学，尽可能多地培养出当前企业需要的工程型应用人才。
参考文献：
[1]CDIO Initiative[Z].http://www.cdio.org/2006.
[2]查建中.论“做中学”战略下的CDIO 模式[J].高等工程教育研究,
2008,(3).
[3]Edward F.Crawley,查建中,Johan Malmqvist,Doris R.Brodeur.工程教育的环境[J].高等工程教育研究,2008,(4).
（责任编辑：麻剑飞）