CDIO项目式教学研究与设计

　　[摘 要]笔者以机械设计制造及其自动化专业实施“卓越计划”和工程教育专业认证为背景，开展工程图学课程CDIO项目式教学研究与实施方案设计。本文对比分析工程教育专业认证和CDIO工程教育模式两者的出口质量要求，按照专业培养方案、课程体系设置以及工程图学课程对毕业要求指标点的支撑强度，构建CDIO项目式教学方案，在CDIO基本环境、课程目标、教学过程组织、评价标准与方法等方面，给出具体实施策略。应用表明：工程图学CDIO项目式教学能发挥学生的主体地位和教师的引导作用，促进工程图学课程教学效果的提升和人才培养质量的提高。
　　[关键词]工程图学;CDIO;工程教育认证;成果导向
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）03-0018-04
　　CDIO工程教育模式突破了传统的工程教育理念，以产品研发的整个生命周期为载体，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。2010年6月，教育部联合中国工程院启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越工程师计划”）。“卓越工程师计划”与CDIO工程教育模式在基本目标、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工程教育改革的理念与方法为“卓越工程师计划”提供了重要的参考[1]。自实施“卓越工程师培养计划”（简称“卓越计划”）以来，作为国际工程教育改革最新成果的CDIO工程教育模式，已完全被国内各高校工科专业采纳。CDIO工程教育理念和教学大纲的应用，使得工程教育的教学效果和培养质量明显提高。2016年6月，中国成为《华盛顿协议》（The Washington Accord， WA）第18个正式成员。WA从设立之初就开始把培养学生的能力放在首位，并明确表示认证对象不是院校机构，而是人才培养方案，特别是人才培养方案中的培养目标[2]。我国的工程教育专业认证，遵循《华盛顿协议》体系，以学生为中心，按照成果导向教育理念，树立持续改进的质量文化，实施于教学全过程。
　　本文以江苏科技大学机械设计制造及其自动化专业实施“卓越计划”和工程教育专业认证为背景，遵循成果导向（OBE）理念，深入分析CDIO工程教育模式和工程教育专业认证两种培养模式在人才培养出口质量要求上的一致性，为工程教育专业认证背景下的工程图学课程实施CDIO项目式教学改革奠定基础。我们按照本专业培养方案、课程体系设置以及工程图学课程对毕业要求指标点的支撑强度，开展工程图学CDIO项目式教学方案设计，并给出具体实施策略，以满足机械设计制造及其自动化工程教育专业认证培养质量的要求。
　　一、工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的质量要求对比分析
　　（一）OBE模式下的工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的内涵
　　成果导向教育（Outcome based education，简称OBE）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革中，它作为一种先进的教育理念，于1981年由Spady（美国学者）等人提出后，很快得到了人们的重视与认可，并已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念[3]。OBE是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得的学习成果[4]。我国工程教育专业认证协会颁布的《工程教育认证标准（2014）》也充分体现了OBE 理念，强调工程教育专业要实施成果导向教育。OBE模式的主要思想是围绕所有学生毕业时必须能够做到的，考虑到一切教育元素，包括清晰地确定学生能做什么，然后去组织课程、教学和考评，以确保所期望的学习成果（出口质量要求）最终能够取得。CDIO工程教育模式和工程教育专业认证均采用OBE教育理念。
　　CDIO工程教育模式是以能力培养为目标，以“基于项目的教育和学习”为手段，建立在真实世界的产品和系统的“构思—设计—实现—运行（CDIO）”过程上的工程教育。它包括1个专业愿景、1个能力大纲和12条标准等三个核心文件。其中，能力大纲将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力，以逐级细化的方式表达出来。
　　（二）工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的出口质量要求对比分析
　　从OBE模式下的工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的內涵分析可知，CDIO工程教育模式和工程教育专业认证均采用OBE模式的教育理念，即一切教育元素和教学过程，都是围绕所期望的学习成果（出口质量要求）去组织的。因此，从培养学生出口质量要求的视角看，工程教育专业认证标准中的12条毕业（出口）要求和CDIO工程教育模式下的能力大纲要求是一致和统一的。以面向工程教育专业认证的工程图学课程所支撑的毕业（出口）要求指标点为例，对比分析如表1所示[5]。
　　
　　从表1可以看出，工程图学课程所支撑的工程教育专业认证毕业要求指标点，与CDIO模式能力大纲的要求具有高度一致性，采用CDIO教学模式，不仅能达到课程教学目标，也能够促进人才培养质量，达到工程教育专业认证的要求。
　　二、面向工程教育专业认证的CDIO项目式教学设计
　　工程图学课程是一门理论严谨、实践性强的、与工程实践有着密切联系的基础课，对培养学生掌握科学思维方法，增强创新意识有重要的作用。它研究的是绘制和阅读工程图样的原理和方法，同时培养学生的空间想象和形象思维能力。通过工程图学课程所支撑的工程教育专业认证毕业要求与CDIO工程教育模式的能力大纲对比分析（参见表1），在工程图学课程中采用CDIO项目式教学，是本课程支撑毕业要求的有效方法。具体实施方案如下：
　　（一）构建CDIO基本环境
　　以船舶海工机械装备行业为背景，选择典型船舶辅机——锚绞机为对象，并抽取其中的减速箱及支架等部件，作为工程图学课程中实践性环节的主要对象。将掌握工程基础知识、分析解决问题能力、使用现代工具（技术）建模能力、分析和判断能力等要求，融入工程图学的教学全过程的不同阶段。

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