90基于CDIO模式的機電工程訓練中心建設與實踐

發(fā)布時間：2016-12-17 22:12

本文關鍵詞：基于CDIO模式的機電工程訓練中心建設與實踐，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第30卷第12期2011年12月；實驗室研究與探索；RESEARCHANDEXPLORATIONIN；Vol．30No．12Dec．2011；基于CDIO模式的機電工程訓練中心建設與實踐；劉少海，劉；（華北科技學院機電系，北京101601）；要：CDIO是工科教育的先進模式，重點在于培養(yǎng)與；研究并確立了工程訓練教學改革思路與方案，建立起機；使學生在工程背景下

第30卷第12期2011年12月

實驗室研究與探索

RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORY

Vol．30No．12Dec．2011

基于CDIO模式的機電工程訓練中心建設與實踐

劉少海，劉

琛

（華北科技學院機電系，北京101601）

要：CDIO是工科教育的先進模式，重點在于培養(yǎng)與提高學生的實踐和創(chuàng)新能力。將CDIO教育模

研究并確立了工程訓練教學改革思路與方案，建立起機械專業(yè)多式應用到機電工程訓練中心的建設中，摘

使學生在工程背景下，以主動的、系統的、實踐的方式提高自己的工程層次全方位的工程訓練教育模式，

能力。

關鍵詞：工程訓練中心；CDIO；模式；工程教育中圖分類號：TP635；G432文獻標志碼：A

文章編號：1006－7167（2011）12－0094－03

ConstructionofElectromechanicalEngineering

TrainingCenterBasedonCDIO

LIUShao-hai，LIUChen

（MechanicalandElectricalEngineeringDepartment，North-ChinaScience﹠TechnologyCollege，Beijing101601，China）Abstract：CDIOisanadvancedmodeofengineeringeducation，centeringoncultivatingandimprovingstudents’practicalandcreativeability．CDIOisappliedtotheconstructionoftheengineeringtrainingcenter．Theschemeandtheestablishedandusedineducationreformofengineeringtraining．Theengineeringtrainingideologyofreformarestudied，

modeofmultiplelayersisestablishedfromallaspects，aimingatimprovingstudents’practicalabilityinaninitiative，systematicandpracticalwayinanengineeringbackground．

Keywords：engineeringtrainingcenter；CDIO；mode；engineeringeducation

0引言1CDIO工程教育模式

機電工程訓練中心是學校為培養(yǎng)高素質應用型人

才而建立的一個工程實踐訓練平臺，對促進工科專業(yè)實踐教學改革，促進工程教育與生產實際緊密結合，提高教學質量起到積極作用。機電工程訓練中心建設既要涵蓋現代工業(yè)體系內容，又要適應現代工程技術發(fā)展需要。訓練過程中，學生在基本的工業(yè)背景熏陶下，了解工程的意義，培養(yǎng)工程意識，掌握產品設計生產的基本工藝流程，了解企業(yè)管理的基本運作，培養(yǎng)創(chuàng)新與團隊協助精神，全面提高自身的工程素質

［1］

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）教育模

式是一個新的工程教育模式，是國際工程教育改革的設計、實現、運作為主線，綜新成果。CDIO是以構思、合地考慮了專業(yè)基礎知識、個人和職業(yè)的技能及團隊協作與溝通的技能，及在整個企業(yè)、社會環(huán)境下進行CDIO的過程［2］。簡言之，CDIO強調的是“系統知識+系統應用=工程能力”。

結合CDIO工程教育模式建設機電工程訓練中能更好地培養(yǎng)學生的綜合實踐能力與創(chuàng)新能力，使心，

其成為工程教育的基礎教育平臺，創(chuàng)新教育平臺，職業(yè)訓練平臺，其平臺的支撐作用會隨著工程教育改革的

［3］

持續(xù)發(fā)展將越來越明顯。

。

收稿日期：2011－02－12

作者簡介：劉少海（1963－），男，河北香河人，學士，教授級高級工機電工程訓練中心主任，主要從事實踐教學及研究工作。程師，

Tel：010-61595083；E-mail：liushaohai@ncist．edu．cn

2CDIO模式下的工程訓練理念

CDIO模式強調工程綜合素質的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生的

即理論知識、個人素質和發(fā)展能力、協作能四大能力，

第12期

劉少海，等：基于CDIO模式的機電工程訓練中心建設與實踐95

力、工程-社會大系統適應與調控能力，我們簡稱為

CDIO能力［4］�；诖�，工程訓練應是依照工程教育發(fā)展的內在邏輯和工程技術人才的培養(yǎng)規(guī)律，在實際

設計、制的工程實踐環(huán)境中對學生進行系統的集技能、“整體”管理、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)于一體的訓練體系。造、

機電工程訓練中心作為高校工程訓練的平臺與載

體，應包含現代制造業(yè)的基本要素，形成覆蓋機械、電控制、檢測、信息、管理等完整的、各方面有機結合子、

［5］

的現代化的公共實踐教學體系，并努力按照工業(yè)生產環(huán)境進行建設。這樣，機電工程訓練中心才能為學生提供真實有效的工程背景，讓學生在特定的工程環(huán)境中把所學理論知識和基本技能內化為工程師的基本

——能力本位培養(yǎng)。從而完成工程教育目標—素質，

體來培養(yǎng)學生的工程素質。工程訓練中心建設提供這

提供一個知識向能力轉化的通道，要盡可能樣的載體，

貼近生產管理現場，讓學生在真實的職業(yè)環(huán)境中得到

基本職業(yè)技能的訓練和工程素質的培養(yǎng)。工程訓練中心還可以建立校外實習基地作為補充，讓學生在校外

［7-9］。實習基地直接接受生產和實際工作的現場培訓3．2．2

明確訓練目標，優(yōu)化訓練內容

依照CDIO的標準，工程訓練中心應針對不同專

業(yè)的要求，明確訓練目標，設置不同的訓練項目，強調工程訓練的系統性與整體性。機電工程訓練中心屬于下轄各專業(yè)實驗室和各實訓部門，進行多課教學單位，

程的綜合實訓，各部門之間的運作要充分體現系統特性，共同創(chuàng)建綜合性訓練項目，擴充教學內容。綜合性訓練項目要注意各學科知識的交叉、滲透與綜合，使學生在訓練過程中掌握各門課程知識之間、理論與實際間的聯系，達到培養(yǎng)學生綜合應用能力的目的。3．2．3

注重持續(xù)發(fā)展，加強師資建設

教師是一個教學系統的靈魂，師資水平直接決定

3CDIO模式下的機電工程訓練中心建設

機電工程訓練中心是在機電系實習基地的基礎上

建立起來的，其建設宗旨是建立一個面向全校工科專業(yè)的本科生工程訓練、自主學習和課外科技活動的公

又是學科與專業(yè)建設的有力支共教學實踐支撐平臺，

也是人文、經管類專業(yè)了解工業(yè)工程的窗口。柱，

3．1工程訓練體系構建

機電工程訓練中心工程訓練體系可分為3個訓練子系統：制造技術子系統，電工電子技術子系統，測控技術子系統，每個子系統內部又包含多個不同訓練內容的模塊（包括各課程實驗和各項技能訓練）。訓練子系統又按照各專業(yè)學生的訓練目的不同劃分為3個

基礎技能訓練、創(chuàng)新綜訓練層次：工業(yè)系統認識訓練、

3個層次在訓練水平上逐級升高。各個訓練合訓練，

子系統的各個訓練層次都以培養(yǎng)學生的工程能力為出

發(fā)點，都融入了CDIO的原則和精神，使整個訓練體系滲透了CDIO的實質性特征和關鍵點。整個工程訓練

3個訓練子系統間不是各自獨過程強調的是系統性，

立的，而是互相聯系、互相滲透的一個整體，不同專業(yè)

的學生所接受的工程訓練是不同層次的系統性訓練。3．2

CDIO評定標準下的機電工程訓練中心建設CDIO教育模式是一項系統的工程教育改革，評定CDIO教育模式有12條標準，包括：以產品和系統的構思、設計、實施、運行周期作為工程教育的主線；具體的培養(yǎng)目標；一體化的課程計劃；工程導論課程；設計實踐；工程實踐場所；一體化的學習經驗；學生主動學習；教師的工程實踐能力；教師相應的教學能力；考核方

［6］

式；專業(yè)評估。依據CDIO工程教育模式，中心建設要從標準出發(fā)，以培養(yǎng)學生能力為目的。由此可見，機電工程訓練中心建設是一個大的系統工程。3．2．1

建立貼近實際的工程背景工程能力的培養(yǎng)強調實踐性，這就必然要求學生

了教學質量。CDIO的標準中，有兩條是直接針對教師

的專業(yè)素質的，要求指導教師要具備一定的工程實際能力和工程實踐知識，從工程實際中總結出合適的工程訓練項目，在訓練過程中給予學生適當的理論與實際操作上的指導。教師的CDIO能力也是在實踐活動

“請進來，中心采取走出去”的方式，為教師提中培養(yǎng)，

供科研與實踐的條件，提高教師工程實踐水平

3．2．4更新教育觀念，改善評價體系

［10-11］

。

工程訓練中心的服務主體為學生，目標是培養(yǎng)學生的工程意識，提高學生工程綜合素質。工程訓練中從指導教師到管理人員都要更新自心的建設過程中，

正確認識工程訓練中心的作用，不能單身的教育觀念，

純地把學生得到知識和技能作為培養(yǎng)目標，而應引導

學生在實踐中掌握知識和技能，培養(yǎng)學生主動學習探索的精神，使學生的CDIO能力得到鍛煉。工程訓練是學生能力培養(yǎng)的重要手段，學生工程訓練的質量評價也應注重過程性，考核方式的選取要以能力為中心，訓練過程為主線，改變過去以一次考試就對訓練水平給出定論的做法，要真正體現學生的訓練過程的動態(tài)特征，充分發(fā)揮考核體系的導向性與激勵性，激勵學生按照評價標準去做，使工程訓練的目標變成學生努力

［12-13］

。同時，追求的目標也激勵教師朝著培養(yǎng)目標的方向提高自身的素質，為專業(yè)建設打下堅實的基礎。

4工程訓練案例

機械專業(yè)學生的實踐訓練涉及到工程訓練的3個

［14］

子系統，占據了工程訓練的3個層次，具有典型性�，F結合機械專業(yè)的實踐訓練環(huán)節(jié)的教學，來說明CDIO模式下的機電工程訓練中心的建設。

要有親身的體驗。CDIO提倡的也是以工程實際為載

964．1

實驗室研究與探索

第30卷

工業(yè)系統認識訓練“工業(yè)系統認識”從層次上來看，處于機電工程訓施、運行的系統訓練，培養(yǎng)學生的經濟、管理、群體、責

［15］

創(chuàng)新精神及知識的綜合應用能力。任意識、

根據任務規(guī)定，CDIO的第一個環(huán)節(jié)構思

（Conceive），從市場調查入手，分析行業(yè)的當前狀況及可行性，去思考定位救援機器人的功能與結構。構思完成后，進入設計（Design）環(huán)節(jié)，學生完成救援機器人硬件的設計。其中涉及的結構的設計及控制系統軟、機械設計、現代控制理論與方法、工程力學等多門課程的知識，對于學生的綜合應用能力是個很好的檢驗與鍛煉。實施（Implement）階段要求學生按照各自的設計，利用慧魚模型來對救援機器人的機械結構進行拼裝，部分機件自己制造，并對整個系統進行試驗與調試。實施的過程中，學生分工合作，各自負責承擔的部分，培養(yǎng)團隊精神和責任意識。運行（Operate）時，每組內進行分工，機械、電氣、硬個小組由學生組長負責，

件接口及軟件設計等各部分之間互相協調。最后針對“礦山救援機器人”整個的研制情況給出書面報告。

練的基礎層面，目的是讓學生對工業(yè)系統有初步認知，

培養(yǎng)專業(yè)興趣，樹立創(chuàng)新意識和工程意識。在這一層次，學生要熟悉構思、設計、實現、運作的工業(yè)產品主線，培養(yǎng)CDIO意識。訓練內容主要包括：機械機構及運動的認識；典型機械、電子及機電產品構造認識；工程材料的運用；典型產品生產線的認識；機械制造工藝認識；自動化技術在工業(yè)生產中的應用；生產安全運行管理等。工業(yè)系統認識的訓練不是只針對低年級學生應該伴隨機械專業(yè)學生的整個學習過程。的工程訓練，

學生隨著專業(yè)知識的增加，對整個工業(yè)系統以及新材料、新工藝、新技術的認識也會越來越深入。4．2基礎技能訓練

“基礎技能訓練”是讓學生了解傳統及現代制造工藝的基本情況，掌握基本制造工藝，培養(yǎng)動手能力及解決問題的能力�；A工藝訓練應注意引進新分析、工藝、新技術的訓練，以便使學生更真實體驗現代工業(yè)的制造環(huán)境。主要內容包括：車、銑、刨、磨、鉗、鏜等切削加工訓練；金屬熱處理訓練；焊接工藝訓練；數控車床、數控銑床、加工中心等現代加工技術訓練；電火花、線切割等特種加工技術訓練；零件幾何參數及形位誤差檢測訓練；無損檢測訓練；實用電子線路的焊接調

半導體、印刷線路板制作；常用電氣設備的認識，如試，

民用照明電路、各種機械的電氣控制系統等；機器設備的工作參數的檢測訓練；典型機電產品拆裝-調試訓練；簡單機械產品設計制造實踐等。在這一訓練層面，機電工程訓練中心將專業(yè)理論知識有意識地揉進工程訓練項目，加大知識向能力轉化的速度與效率。如在車工訓練中，改變原來按圖紙加工零件的做法，指導教師給出參數要求，學生首先對零件進行設計，再按自己的設計來加工零件，這樣就把機械設計的理論知識與工程訓練進行了整合，讓學生經歷構思、設計、實現、運作的整個CDIO過程。在實現的過程中，學生會發(fā)現自己構思的缺陷和設計中的不足，充分體會CDIO過程的整體性。數控加工技術訓練也是如此，在“做中

，學”并通過等級職業(yè)資格證書的認證來指明學生努力地方向，進而拓寬就業(yè)渠道。典型機電產品拆裝、調試訓練，使學生充分領悟到綜合應用知識的必要性，引導學生找到綜合應用知識的思路。學生通過拆裝對采煤機、挖掘機等典型機械的結構、功能、控制系統等全面了解，形成了機、電、液一體化的雛形。4．3創(chuàng)新綜合訓練

創(chuàng)新綜合訓練是在基礎技能訓練的基礎上，進一步強化學生的工程意識及創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生的CDIO能力。工程訓練中心根據學生個體的差異及興趣制定了不同的CDIO訓練項目，使學生完成構思、設計、實

5結語

將CDIO工程培養(yǎng)模式引進到機電工程訓練中心

的建設中去，以培養(yǎng)學生的CDIO能力為目標的，打造工程環(huán)境與創(chuàng)建工程綜合訓練項目，使學生在工程背

以主動的、景或近似工程背景下得到工程能力的培養(yǎng)，系統的、實踐的方式去提高自己的CDIO能力。參考文獻（References）：

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（下轉第121頁）

第12期

陳水橋，等：多元化物理課題實驗課程的建設和探討121

生盡早進入各專業(yè)科研領域，接觸學科前沿，了解學科培養(yǎng)學生創(chuàng)新和實踐動發(fā)展動態(tài)；增強學生創(chuàng)新意識，

手能力；加強合作交流，培養(yǎng)團隊協作精神，提高學生

［13］

綜合素質。浙江大學是最早實施SRTP的高校之一。

為了促進學生研究興趣，為課題實驗找到良好的依托關系，實驗中心歡迎學生把課題實驗與浙江大學SRTP項目相結合，鼓勵學生用課題實驗的研究內容和成果申請和完成SRTP項目，通過學生申請到的SRTP項目促進課題實驗建設，同時也讓課題實驗為學生完成SRTP項目提供一個實用的平臺，真正做到一舉兩得。

課題實驗與浙江大學SRTP項目相結合在實驗中心已經運行1年多。目前已經在課題實驗中完成并通過答辯的SRTP項目有20多個，全部在實驗中心完成，由實驗中心的老師作為SRTP項目的指導老師，得到了學校的肯定，取得了比較理想的成效。

容，特別是課題實驗與學校SRTP的結合是提高和發(fā)

展實驗課程建設的新舉措。討論的課題實驗中的4個改進和改革方案不但提高了課題實驗的質量，激活了

提高了實驗儀器的利用價值，豐富了實實驗教學手段，

驗教學內容，而且激發(fā)了學生研究潛能和創(chuàng)新精

［14］神，符合浙江大學作為研究型大學的需求。當然，這種方法雖然拓展了實驗儀器的新應用，整合和再生了現有資源，提高了學生綜合知識的應用能力，實現了實驗教學資源的可持續(xù)發(fā)展，但是對的學生要求也進

［15］

一步提高，課題難度也進一步加深。所以必須全面考慮本校的性質和學生的能力等情況方可更好地運行。

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3多元化課題實驗的意義

多元化物理課題實驗主要優(yōu)點如下：

（1）多向式的實驗教學方法更有利于課題的開

展，更能培養(yǎng)全面發(fā)展的學生。

（2）復合型課題實驗更能符合新形勢下大學生的需求。

（3）多通道課題實驗儀器組合模式使實驗技術和實驗資源獲得了可持續(xù)發(fā)展。

（4）課題實驗課程與SRTP項目的結合，使兩者相得益彰。

（5）激活了邊沿化實驗儀器，提高了實驗儀器的利用率。

（6）多元化課題實驗豐富了課題內容實驗，擴展了課題的設計范圍。

（7）多元化課題實驗提高了學生綜合知識的應用能力。

4結語

本文主要介紹了多元化課題實驗課程建設情況，提出了多向式課題實驗教學方法和復合型課題實驗內

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿（上接第96頁）

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