以设计为导向的 CDIO培养模式

汕头大学 李昇平

2008 年 12 月 15日

中国工程院常务副院长潘云鹤主张：产品创新既有社会与经济的成分，也有科学与技术的成分，是两者之间的桥梁，而产品创新则主要应抓好创新设计。所以，创新是设计的灵魂，而设计又是工程实践的精髓所在。

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CDIO 核心内容 以设计为导向的 CDIO 培养理念 以设计为导向的课程体系 一级项目范例 实验与实践环境建设

以设计为导向的 CDIO培养模式以设计为导向的 CDIO培养模式

1 技术知识和推理能力 2 个人职业技能和职业道德

2.1 工程推理和解决问题2.1.1 认识和系统表述问题2.1.2 建立模型2.1.3 判断和定性分析2.1.4 带不确定性因素分析2.1.5 解决方法和建议

2.2 实验中探寻知识2.2.1 建立假设2.2.2 查询相关书刊或者电子文献2.2.3 实验探索2.2.4 假设检验和论证

2.3 系统思维2.3.1 整体思维2.3.2 系统内的紧急性和互交性2.3.3 确定优先级和焦点2.3.4 决议时权衡、判断和平衡

2.4 个人技能和态度2.4.1 主动和愿意冒险2.4.2 执着与变通2.4.3 创造性思维2.4.4 批评性思维2.4.5 自省个人的知识、技能、态度2.4.6 求知欲和终生学习2.4.7 时间和资源的管理

2.5 职业技能和道德2.5.1 职业道德、正直、责任感和负责任2.5.2 职业行为2.5.3 主动规划个人职业2.5.4 与世界工程界保持同步

1.1 基础科学知识1.2 核心工程基础知识1.3 高级工程基础知识

能力大纲 —— 对学生 4 个层面的能力要求

CDIO核心内容CDIO核心内容

3 人际交往技能：团队协作和交流

3.1 团队精神3.1.1 组建高效团队3.1.2 团队工作运行3.1.3 团队成长和演变3.1.4 领导能力3.1.5 技术协作

3.2 交流3.2.1 交流战略3.2.2 交流结构3.2.3 写作交流3.2.4 电子和多媒体交流3.2.5 图表交流3.2.6 口头表达和人际交流

3.3 外语交流3.3.1 英语3.3.2 其他欧洲语言3.3.3 其他外语

4.1 外部和社会环境4.1.1 工程师的角色和责任4.1.2 工程界对社会的影响4.1.3 社会对工程界的规范4.1.4 历史和文化环境4.1.5 现时的焦点和价值观4.1.6 发展全球观

4.2 企业及商业环境4.2.1 认识不同的企业文化4.2.2 企业策略，目标和计划4.2.3 技术创业4.2.4 成功地在一个团队中工作

4.3 构思与工程系统（ conceiving and engineering system)

4.3.1 设立系统目标和要求4.3.2 定义功能，概念和体系结构4.3.3 系统建模并确保目标可能达成4.3.4 项目发展的管理

4.4 设计4.4.1 设计过程4.4.2 设计过程分期与方法4.4.3 设计中对知识的利用4.4.4 学科专业设计4.4.5 跨学科专业设计4.4.6 多体综合设计

4.5 实施4.5.1 设计实施的过程4.5.2 硬件制造过程4.5.3 软件实现过程4.5.4 硬件，软件的结合4.5.5 测试，验证，认证以及取得证书4.5.6 实施过程管理

4.6 运行4.6.1 设计和优化操作4.6.2 培训及操作4.6.3 支持系统的生命周期4.6.4 系统改进和演变4.6.5 弃置处理与产品报废问题4.6.6 运行管理

4 企业和社会的构思，设计，实施和运行 (CDIO)系统

CDIO核心内容CDIO核心内容

CDIO 培养模式的愿景：

为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思－设计－实现－运行 (CDIO)过程的背景环境基础上的工程教育

使学生能够：1. 熟练掌握技术基础知识；2. 领导新产品和新系统的开发和运行；3. 了解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响。

CDIO核心内容CDIO核心内容

CDIO核心内容CDIO核心内容

CDIO回答了以下 2 个中心问题：工程师需要具备哪些知识、能力和态度？工程教育应如何使学生具备这些知识、能力和态度？

这是因为：

1.这些就是真正的工程师所做的工作

2.这样才能满足社会和工业界对工程教育的能力要求

3.这是培养工程学生掌握这些能力的最自然的环境

产品、过程或系统的构思、设计、实施和运行应该成为工程教育的背景环境

以设计为导向 CDIO培养理念以设计为导向 CDIO培养理念

以项目设计为主线，完整的、有衔接的贯穿于整个本科教学阶段，使学生系统地得到构思、设计、实现、运作（ CDIO）的整体训练。通过项目设计将整个课程体系有机的、系统的结合起来。其特点是：所有需要学习和掌握的内容都围绕项目设计这个核心，并与这个核心融合在一起，形成一个整体。

以设计为导向 CDIO培养理念以设计为导向 CDIO培养理念

每专业必须有精心规划的构思、设计、实施、运行（ CDIO）项目导引学生对核心专业课程的学习兴趣和能力培养，并对本专业有形成较清醒的总体认识。

将 CDIO 项目按规模和范围划分为三级， 1 级为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目； 2 级为包含一组相关核心课程、能力要求的项目； 3 级为单门课程内为增强该门课程能力与理解而设的项目。 3 级项目的设立与否及形式由各门课程大纲根据需要确定。

一级项目包含本专业主要核心课程知识和能力要求，贯穿专业培养全过程。它应该能够模拟在企业和社会环境中实际产品、过程或系统的构思、设计、实施和运行过程。

以三至五个 2 级项目为载体加强本专业核心课程的学习与应用。

以设计为导向 CDIO培养理念以设计为导向 CDIO培养理念

以设计为导向的课程体系以设计为导向的课程体系

一级项目（ project）

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，如楼梯爬行机器人，从设计要求、功能设计、概念设计和系统设计、电气、传动、机械结构、控制系统到制造出来；

培养设计、创新、协调、沟通和领导能力（每个团队的组成轮流担任，每个学生都有当领导的机会），增强学生的自信心；

这种开放型的项目，使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知识，有可能用到没有学过的知识，因此学生要学会以探究方式获取知识，整个过程体现 CDIO。

以设计为导向的课程体系以设计为导向的课程体系

以设计为导向的课程体系以设计为导向的课程体系

二级项目（ project）

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 消除内容重复，可减少学时数

以设计为导向的课程体系以设计为导向的课程体系

三级项目（课程项目）

每个教师都有知道自己的课程在整个专业培养体系中的作用，包括在知识和能力培养中的贡献

在构建学生的知识体系中有什么作用 每门课程涉及那些能力和知识 每门课程中应有 20-30% 时间用于互动、启发式、探究式的学习，引导学生提出问题，找到解决问题的方法，提取概念和有规律性的方法；新的知识

以设计为导向的课程体系以设计为导向的课程体系

所有的项目均为团队合作项目，学生在项目进行的过程中学习探索、综合应用知识，锻炼团队精神、学习基本项目组织、管理，培养CDIO能力。

应当注意到，这些项目的进行所需要的很多重要，但非核心的知识能力无需专门开设专门课程而只需要设计适当的考核要求和极少的帮助即可。比如，组织管理、会议议程、会议记录、决策过程和方法、报表、文字和图像处理、撰写报告、查询和阅读资料、口头交流、口头报告、电脑和软件的使用、自信心提高等等，比较深一点的如行业发展、科技前沿、市场分析等也可以通过指导收集资料、集体研讨进行交流、学习。切实理解从理论到实现的综合过程和决定成败的一些细部要求和规范、标准的要求

1 、通过《工程设计导论》向即将开始专业学习的一年级学生介绍基于EIP-CDIO理念的教学大纲内容，使学生了解未来学习的专业课程及各种实践活动，灌输 CDIO注重培养学生的个人能力与协同能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，以及较强的沟通能力和协调能力的思想，从而培养学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风。 同时，采取请企业家上课交流和出去实习参观等方式，使学生初步了解现代企业的运转过程，了解现代企业对人才的要求，从而有目的的、系统的规划未来的学业。

机械电子工程专业培养计划和课程体系鱼骨图

一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系 一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系

2 、从一年级第二学期开始，学生 4-6人组成各自的项目团队，设小组组长 1 名。系全体老师分成若干项目指导小组，每组由三到四位老师组成，也设教师组长 1 名，其中一位为机类专业的老师，一位为电类专业的老师，还有一位为实践环节的老师。 在指导老师组的指导下，每个学生项目团队选择一个具体项目或题目，从市场分析、技术需求分析开始，先做项目的概念设计与总体设计，在此基础上做系统设计、机械结构设计、电气与传动设计等，直至到最后制造、装配与调试，体验产品开发的整个实践过程。机械电子工程系一级项目部分设计实践

一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系 一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系

3 、在整个一级项目的实践过程中，要求学生以创新思维的理念，团队合作的方式，在导师组的指导下体验 EIP-CDIO改革与实践中的各个环节，并通过后续课程与项目的学习及实践，对查阅资料的综合与理解，不断完善项目的构思与设计，为未来专业化的构思、设计、实现、操作打好坚实的基础。 在一级项目训练中，注重培养学生的设计、创新、协调、沟通和领导能力，要求组内成员必须轮流担任组长（每半个学期轮换），在担任组长工作期间，负责项目的组织、沟通与协调等，定期提供给指导教师项目进度、组内同学平时表现和参考成绩，领导和增强组内同学的自信心。 整个一级项目开放型教学实践，使学生有机会把所有的知识有机的联系起来，学会以探究方式获取知识和运用知识的能力。

一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系 一级项目范例一级项目范例————机械电子工程系机械电子工程系

实验室建设

汕头大学工学院现有本科教学实验室 40 个，结构合理，满足教学需要 实验室 11000 平方米，其中本科教学实验室近 8000 平方米 自 2006 年 3 月以来，工学院共投入 1500万元用于更新改造实验室及购置新仪器设备 为配合 EIP-CDIO 培养计划的实施，学院建设 600 多平方米 CDIO 创新实践中心 ,工学

院 5 个专业学生的公共实践平台，学生可以组队申请项目在中心内进行他们的科技实践活动

CDIO创新实践中心

实验与实践环境实验与实践环境

机器人实验室 测试技术实验室 动力测试实验室

机械加工实验室

机械设计实验室

柔性制造系统实验室（ FMS） 工程材料实验室

传动与控制实验室

热工实验室

公差实验室

金工实习基地

从教学内容角度出发，核心工程技术内容差距不断减少

区别是什么呢？ 教学 /学习的过程 学习的经验 学生主动获取知识的能力 能力，知识，态度和综合素质 学生的工程师职业技能 教师的理论、实践和教育水平的差别 教师的职业态度与道德标准 等等

观察与讨论观察与讨论

几个问题供思考：

由于知识迅速的增加，国际化企业间的竞争，公司很难有充分时间为毕业生提供在岗培训，现在的教育模式包括 4 年学制是否满足将来的发展要求？

工程认证方法是否要更加深入和具体，真正考查学生的工程师能力？ 工程教育质量和培养目标的保障系统 现在大学，特别是研究型大学对优质教育是否给予了充分的重视？ 如何正确处理好科研与教学的关系？学校及其领导层有何作为？ 竞争与合作，不断提高教学质量不能只靠竞争，更要加强合作，因为个人的课程与整体培养方案是不可分割的，怎样处理

好良性竞争和诚信合作？ 国际化与本土化的结合，不是西方所有的东西都可以直接照搬，中国要建一条国际化本土化结合的道路，不断创新、发展

谢谢大家！谢谢大家！