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摘要：本文首先介绍了CDIO工程教育模式，然后讨论了基于CDIO工程教育模式的大学生创新能力培养体系的改革。以移动机器人为项目对象，重点讨论了项目构思、设计、实现和运作等实施情况。将CDIO工程教育模式应用到人才培养中，增强了学生的解决问题能力、创造思维能力以及团队协作能力。
关键词：CDIO；创新能力；培养体系
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）11-0041-02
21世纪是科技突飞猛进，日新月异的世纪，21世纪的竞争归根到底是人才的竞争。而当今中国的高校教育大多以知识教育为主，忽视创造能力的培养。因此，如何提高大学生创新能力是教育教学改革面临的重大课题。在这方面，我们进行了有益的探索。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品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。山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，注重学生创新能力的培养，选定国际上公认的CDIO工程教育理念，于2009年初成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员，是山东省唯一一所加入CDIO项目的高校。
一、CDIO工程教育
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合高校工科教育教学过程各个环节的改革。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署（Swedish National Agency for Higher Education）2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量。
二、基于CDIO的大学生创新能力培养体系
机械电子工程专业作为CDIO培养模式的试点专业，我们对2009级机械电子工程专业进行了改革。我们的改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程师认证的课程体系，具体实施过程如下。
1.基于CDIO的机械电子工程专业培养方案的制订：通过调研汕头大学、燕山大学、哈尔滨理工大学、成都信息工程学院等，广泛听取他们的意见，根据本校情况，制定和完善了基于CDIO的机械电子工程专业培养方案。将CDIO项目按规模和范围划分为三个模块：第I模块为包含本专业主要基础核心课程和能力要求的项目；第II模块为包含一组相关核心课程、能力要求的项目；第III模块为增强课程能力与理解而设的项目。
2.项目对象的选取和实施：机器人技术因其科技含量高、创新性强的特点，是培养大学生创新能力的一条有效途径。因此选定老师们自行设计的移动机器人作为项目对象贯穿于CDIO项目，编写了《机电系统设计与制造第I模块指导书》，于2010～2011第二学期19～20周在机电090102班进行实施。具体实施情况如下：学生在教师指导下通过对移动机器人这一典型机电一体化产品进行解剖；了解其各个关键部件（包括机械系统组件和控制系统组件）的具体结构和连接方式；对其各个部件进行测绘；绘制零件图和装配图；进行机器人三维零件设计和机器人整体装配设计。机械电子工程学生培养计划中的第II模块开设在第六学期，时间安排2周。在第四学期一级项目的基础上，本次二级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人整体结构的设计。通过具体给定不同的设计参数和机器人操作任务，由学生自由组成团队，合作完成机器人各关键部件的详细设计，要求每个学生独立完成给定的局部设计任务，并保证团队内部学生设计的各个部件之间的良好连接；机械电子工程学生培养计划中的第III模块开设在第七学期，时间安排为3周。在第四学期和第六学期I、II级项目的基础上，本次三级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人控制系统设计。通过单片机、工控机、PLC等方案对第I、II级确定的项目进行控制系统设计，培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电产品设计工作，掌握机电产品中控制系统设计的一般程序和方法，并结合设计进一步巩固和扩大知识领域。
3.课堂教学、实验教学等方面的改革。①课程教学方面：以机械电子工程学生为试点，大力开展与机器人技术相关的课程教学，广泛征求有关专家意见并汲取兄弟院校在此方面提供的宝贵经验，结合创新目的在机械电子工程本科教学计划中设置“机器人技术及应用”相关理论课程。在《传感器技术》、《机电一体化系统设计》等课程中添加专门章节介绍机器人相关技术，充分利用各种教育资源，采取多种教学手段，如多媒体技术、仿真技术现场演示，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人组装、调试等内容。②实验教学方面：废除陈旧的实验，减少验证性实验，增设综合性、设计性、创新性实验。在实验课中，鼓励学生大胆实践，各种传感器、电路板的制作和焊接完全自己动手，机械传动机构尽可能熟练拆装。学生加深对机器人技术涉及的多学科门类的了解。
4.以参加竞赛活动为依托，加强创新能力的培养。鼓励学生参加全国机器人大赛和山东省机电产品大赛等，取得了很好的成绩：2009年12月，“2009中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（湖南长沙）：擂台机器人获一等奖；2009年12月，“2009中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（上海）：双足竞步机器人交叉足获一等奖，狭窄足获季军；2010年7月，“2010中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（鄂尔多斯）：双足竞步机器人交叉足获一等奖，狭窄足获二等奖，舞蹈机器人获二等奖；2011年8月，“2011中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（甘肃兰州）：双足竞步机器人大学组（交叉足印）获一等奖，双足竞步机器人大学组（狭窄足印）获一等奖，医疗与服务机器人规定动作项目获三等奖；2010年第七届山东省大学生机电产品创新设计竞赛中，5项获得一等奖、4项获得二等奖、1项获得三等奖；2011年第八届山东省大学生机电产品创新设计竞赛中，6项获得一等奖、5项获得二等奖、2项获得三等奖。
基于CDIO工程教育理念构建机械电子工程专业应用型人才培养模式，注重提高大学生创新能力的培养，带动我院在课程、实验室建设等方面进行教学内容、教学方法的改革，增强了学生解决问题能力、创造思维能力以及团队协作能力，为机械电子工程专业应用型人才培养奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）：12-20.
作者简介：董爱梅（1971-），女，山东梁山人，山东理工大学副教授，硕士，从事机电一体化方向的研究。
关键词：CDIO；创新能力；培养体系
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）11-0041-02
21世纪是科技突飞猛进，日新月异的世纪，21世纪的竞争归根到底是人才的竞争。而当今中国的高校教育大多以知识教育为主，忽视创造能力的培养。因此，如何提高大学生创新能力是教育教学改革面临的重大课题。在这方面，我们进行了有益的探索。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品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。山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学，注重学生创新能力的培养，选定国际上公认的CDIO工程教育理念，于2009年初成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员，是山东省唯一一所加入CDIO项目的高校。
一、CDIO工程教育
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合高校工科教育教学过程各个环节的改革。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署（Swedish National Agency for Higher Education）2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量。
二、基于CDIO的大学生创新能力培养体系
机械电子工程专业作为CDIO培养模式的试点专业，我们对2009级机械电子工程专业进行了改革。我们的改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程师认证的课程体系，具体实施过程如下。
1.基于CDIO的机械电子工程专业培养方案的制订：通过调研汕头大学、燕山大学、哈尔滨理工大学、成都信息工程学院等，广泛听取他们的意见，根据本校情况，制定和完善了基于CDIO的机械电子工程专业培养方案。将CDIO项目按规模和范围划分为三个模块：第I模块为包含本专业主要基础核心课程和能力要求的项目；第II模块为包含一组相关核心课程、能力要求的项目；第III模块为增强课程能力与理解而设的项目。
2.项目对象的选取和实施：机器人技术因其科技含量高、创新性强的特点，是培养大学生创新能力的一条有效途径。因此选定老师们自行设计的移动机器人作为项目对象贯穿于CDIO项目，编写了《机电系统设计与制造第I模块指导书》，于2010～2011第二学期19～20周在机电090102班进行实施。具体实施情况如下：学生在教师指导下通过对移动机器人这一典型机电一体化产品进行解剖；了解其各个关键部件（包括机械系统组件和控制系统组件）的具体结构和连接方式；对其各个部件进行测绘；绘制零件图和装配图；进行机器人三维零件设计和机器人整体装配设计。机械电子工程学生培养计划中的第II模块开设在第六学期，时间安排2周。在第四学期一级项目的基础上，本次二级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人整体结构的设计。通过具体给定不同的设计参数和机器人操作任务，由学生自由组成团队，合作完成机器人各关键部件的详细设计，要求每个学生独立完成给定的局部设计任务，并保证团队内部学生设计的各个部件之间的良好连接；机械电子工程学生培养计划中的第III模块开设在第七学期，时间安排为3周。在第四学期和第六学期I、II级项目的基础上，本次三级项目进一步要求学生通过团队合作的方法完成机器人控制系统设计。通过单片机、工控机、PLC等方案对第I、II级确定的项目进行控制系统设计，培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电产品设计工作，掌握机电产品中控制系统设计的一般程序和方法，并结合设计进一步巩固和扩大知识领域。
3.课堂教学、实验教学等方面的改革。①课程教学方面：以机械电子工程学生为试点，大力开展与机器人技术相关的课程教学，广泛征求有关专家意见并汲取兄弟院校在此方面提供的宝贵经验，结合创新目的在机械电子工程本科教学计划中设置“机器人技术及应用”相关理论课程。在《传感器技术》、《机电一体化系统设计》等课程中添加专门章节介绍机器人相关技术，充分利用各种教育资源，采取多种教学手段，如多媒体技术、仿真技术现场演示，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人组装、调试等内容。②实验教学方面：废除陈旧的实验，减少验证性实验，增设综合性、设计性、创新性实验。在实验课中，鼓励学生大胆实践，各种传感器、电路板的制作和焊接完全自己动手，机械传动机构尽可能熟练拆装。学生加深对机器人技术涉及的多学科门类的了解。
4.以参加竞赛活动为依托，加强创新能力的培养。鼓励学生参加全国机器人大赛和山东省机电产品大赛等，取得了很好的成绩：2009年12月，“2009中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（湖南长沙）：擂台机器人获一等奖；2009年12月，“2009中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（上海）：双足竞步机器人交叉足获一等奖，狭窄足获季军；2010年7月，“2010中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（鄂尔多斯）：双足竞步机器人交叉足获一等奖，狭窄足获二等奖，舞蹈机器人获二等奖；2011年8月，“2011中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”（甘肃兰州）：双足竞步机器人大学组（交叉足印）获一等奖，双足竞步机器人大学组（狭窄足印）获一等奖，医疗与服务机器人规定动作项目获三等奖；2010年第七届山东省大学生机电产品创新设计竞赛中，5项获得一等奖、4项获得二等奖、1项获得三等奖；2011年第八届山东省大学生机电产品创新设计竞赛中，6项获得一等奖、5项获得二等奖、2项获得三等奖。
基于CDIO工程教育理念构建机械电子工程专业应用型人才培养模式，注重提高大学生创新能力的培养，带动我院在课程、实验室建设等方面进行教学内容、教学方法的改革，增强了学生解决问题能力、创造思维能力以及团队协作能力，为机械电子工程专业应用型人才培养奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）：12-20.
作者简介：董爱梅（1971-），女，山东梁山人，山东理工大学副教授，硕士，从事机电一体化方向的研究。