CDIO与“卓越工程师教育培养计划” 陆小华 2010/12/25.

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1 CDIO与“卓越工程师教育培养计划” 陆小华 2010/12/25

2 “卓越工程师教育培养计划”的主要目标 “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”

3 “卓越工程师教育培养计划”的重点任务 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）

4 “创新工程教育的人才培养模式” 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

5 “卓越工程师教育培养计划” 学校培养标准编制要求 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）

6 “CDIO与卓越工程师教育培养计划” 的关系： 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。

7 一体化专业设计的基本思想 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） 培养什么人

8 一体化专业设计的基本思想 问 题 培养什么人 如何培养人 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）
培养方案、课程计划、教学大纲、教学方法、考核方式等 如何培养人 培养目标怎样得到落实？（尤其是能力和素质目标） 培养效果如何？ 培养方法是否与培养目标一致？ 如何改进？ 问 题

9 一体化专业设计的基本思想 一体化教学 培养目标、培养理念与课程体系的一体化设计 课程体系、教学方法、学习方法、考核方式和持续改进的一体化设计
知识、能力和素质培养的一体化

10 一体化专业设计的基本思想 一体化教学 必要性： 清晰的目标：一体化的基本要求 培养的效率：一切环节围绕目标 可持续性发展：形成PDCA闭环

11 一体化专业设计的基本思想 一体化课程计划： 一体化学习经验： 考核方式与培养目标的一致性：
课程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 师生都明确知道这些能力的培养要求 一体化学习经验： 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、过程和系统建造能力 有工程经历的教师直接参与一体化教学实践 产业界和其他利益相关者人员参与筹划一体化学习经验的实现 考核方式与培养目标的一致性： 具有与所有学习效果相适应的各种考核方法 考核方法的成功实施 多数教师采用与培养目标相一致的考核方法 学生成绩的确定建立在可靠、有效的数据基础之上

12 一体化教学设计的基本要求 细化、可落实、可观测的目标 例：培养学生分析问题与解决问题的能力如何实现？ 工程推理和解决问题的能力包括：
发现问题和表述问题： 评估数据和问题表像；假设和偏差源；把握总体目标、分清事情的主次；制定解决方案（包括建模、求解析解和数字解、定性分析、实验、不确定性分析）； 建模； 估计与定性分析； 带有不确定性的分析； 解决方法和建议

13 一体化教学设计的基本要求 课程设计与培养目标一致

14 一体化教学设计的基本要求 课程设计、教学方法、学习方法、考核方法与培养目标一致 建立持续改进机制 主动学习和实践的教学方法 教学方法
Teaching & Learning Methods 课程1 课程2 …… 知识 √ 能力 素质 培养标准/课程学习结果 （Learning Outcome）比较矩阵图 教学大纲 课程 学习结果 培养目标 学生特质培养 知识、能力、素质 的具体要求 具体课程 课程体系 课程群模块 主动学习和实践的教学方法 分解和细化 课程计划 Curriculum 专业培养标准 Syllabus 目标 Goals 基于项目的学习 基于问题的学习 探究式学习 案例教学 实习与实践 研究性教学

15 瑞典皇家工学院车辆工程专业CDIO一体化课程计划
一体化课程计划案例 瑞典皇家工学院车辆工程专业CDIO一体化课程计划 目录 引言 专业目标 工程能力（按CDIO教学大纲展开到第二层各能力的熟练程度） 专业结构 专业培养计划 各课程间学科知识间关系 专业设计矩阵 工程能力发展顺序 专业中每一门课程 课程培养目标 对CDIO能力的贡献

16 一体化专业培养实践案例 查尔摩斯工业大学 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 软件工程 项目课程 项目再设计 通过项目整合课程 工程
导论 学科 课程 通过项目整合课程 项目再设计 软件工程 项目课程 机电一体化 工程课程 X工程 硕士 论文 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 查尔摩斯工业大学 Refer to “Rethinking Engineering Education”, p. 108 The diagram in the book describes each “year” and lists examples of deliverables. Compare this diagram with the curriculum structures proposed in Session 3 - Integrated Curriculum Design. Refer to “Rethinking Engineering Education”, p. 91 and p.93. 参考《反思工程教育》一书第108页。书中的表格描述了每年要完成工程，列出了一些可实现的例子。 将此图表与会议3提出的课程结构-——一体化课程设计做比较。 参考《反思工程教育》一书第91页和93页 16

17 一体化教学设计实践案例 例：麻省理工学院航空航天专业的课程教学计划对3.2 交流的实现

18 一体化教学设计实践案例 整合能力 一年级 二年级 三年级 例： 皇家工学院车辆工程专业能力实现示意 产品开发 文字交流 口头交流 团队合作
导论课程 口头交流 团队合作 管理能力 物理 数学 I 数值方法 力学I 数学 II 二年级 力学II 固体力学 产品开发 流体力学 热力学 数学III 声学与振动 三年级 控制理论 电力工程. 统计学 信号与分析

19 一体化课程体系设计实例 Civil Engineering 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2
4.3 4.4 4.5 4.6 Calculus and algebra 1 1 Structural elements and Their function (1) 2 1/2 Urban Planning and Design CAD, sketching and 3D-modelling Theory and Practice of Architectural Engineering Material science CDIO Project 3 Calculus and algebra 2 CAD, Sketching and 3D-modelling Their function (2) House Building and Building Design 2/3 CDIO project

20 一体化课程体系设计实例 Mechatronics 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 mechatronics U T TU simulation IT I control systems fluid dynamics signal processing theory concurrent project applied mathematics control project course Thermodynamics ITU dynamics and robotics dynamics and control dynamics supervision control

21 介绍、讲授和运用 介绍（I） 对学生谈及或简单介绍这个知识/能力点 针对这一知识/能力点，没有明确的教学目标对与之相关的知识或能力要求
关于本知识/能力点的授课、讨论和实验的时间都少于一个小时 没有同本知识/能力点直接相关的练习、项目和家庭作业要求 这个知识/能力点可能不会在考试或者其他考核手段中进行评定

22 介绍、讲授和运用 讲授（T） 对学生有学习新知识的要求 学习目标认知水平至少要提高一级（如从不知到认知，从认知到理解，从理解到应用等）
通常花至少一个小时以上的时间的讲授、讨论或实验本知识/能力点 要有与本知识/能力点相关的练习、项目或家庭作业 可能在考试或其他考核方式中有所反映

23 介绍、讲授和运用 运用（P） 假定学生在这一知识/能力点上已经具备了一定的能力
没有关于这一知识/能力点的考核，但是学生需要应用它去完成其他的教学目标 对于一个知识/能力点的学习没有时间限制 不直接采用课题/练习/项目/家庭作业等方式来教这一知识/能力点 不直接使用测验或其他考核方式来评估这一知识/能力点

24 实施要点 工程能力不是可有可无的“软能力” 创造能力成长的机会而不是增加内容 一体化学习，而不是附加能力课程
交流和团队工作需要技术知识的应用和表达，所以技术交流能力、团队工作能力、解决问题的能力、职业道德等 都属于工程能力 创造能力成长的机会而不是增加内容 必须给学生机会培养交流能力、团队能力等，这些能力最好是通过实践、重复、反馈的方式，而不是用讲授心理和社会学原理的方式进行培养 . 一体化学习，而不是附加能力课程 在实践中锻炼个人，人际，产品、过程和系统构建能力是应用和表达技术知识的方法。工程能力是在这样的技术环境中培养的

25 汕头大学的实践 一级项目 二级项目 三级项目 第二年至第四年每年都有一个具体的设计和研究项目
学生分成团队4-6个人，每个团队有一个项目，全部设计制造过程 培养设计、创新、协调、沟通和领导能力 使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知识，学会以探究方式获取知识，整个过程体现CDIO 二级项目 二级项目是基于课程群，每个课程群都有一个项目 设计、制造、控制、检测，这些项目相当于综合性的课程设计 把相关联的课程知识有机的结合起来，使学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点 课程群的建设与实践结合起来 避免重复内容 核心课程内根据需要而设 加强课程知识的理解 加强能力的培养 三级项目

26 汕头大学的实践 机电专业培养计划和课程体系 （鱼骨图） 26

27 一体化项目教学案例 基于CDIO改革方法的设计-建造项目规划范例 MIT项目规划实例

28 谢谢大家！

29 美国工程教育认知机构ABET制定新的认证标准EC2000（基于过程的认证改为基于结果的认证）
美国土木工程学会（ASCE）制定body of knowledge，规定入职土木工程师的基本要求 CDIO教学大纲 返回