CDIO和工程教育专业认证背景下机电专业实践教学模式改革

董爱梅 赵彦峻 张磊安 黄雪梅

摘 要：基于CDIO和工程教育专业认证背景下，山东理工大学机械电子工程专业通过优化实践课程教学体系，实施实验与实训、校内/校外实习、产学研用、毕业设计等多维融合的实践教学模式，将思政教育融入实践教学环节等一系列改革措施，提升工程教育人才培养质量。

关键词：CDIO;工程教育专业认证;实践教学模式;改革

山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属大学，于2009年成为全国CDIO工程教育模式试点高校之一，是山东省第一批实施CDIO项目的高校。机械电子工程专业是CDIO培养模式的试点专业，从2010级实施CDIO培养模式，10多年来，积累了丰富的经验，取得了显著成果。但随着工程教育改革的深入，特别是工程教育专业认证工作的开展，现阶段如何在前期实施CDIO培养模式的基础上，实现与工程教育专业认证的衔接，顺利通过专业认证是现阶段面临的迫切任务。实践教学作为人才培养非常重要的环节，结合我校高水平应用型人才培养的办学定位和专业培养目标，基于“以生为本”，按照实践教学培养能力递进原则，优化了机械电子工程专业实践教学体系，进行了实践教学模式改革。

1 實践教学改革方案

CDIO教育模式和工程教育专业认证都是全球领先的工程教育实践，CDIO教育模式是从2000年开始，瑞典皇家工学院和麻省理工学院等四所大学经过四年的探索和研究，最早创立了CDIO工程教育理念。国际专业认证于1989年由美国、英国等6个国家最早发起，是《华盛顿协议》通行的国际工程教育质量保障制度，是实施国际工程教育和工程师资格互认的基础。两者是国际工程教育的两大主流改革模式，发展愿景和理念是一致的，都是面向经济社会发展培养高质量的工程科技人才，但解决问题的方式和路径不同。

我国拥有全球规模最大的高等工程教育，工科专业学生总人数占全球工科学生超过30%。据中国工程教育专业认证协会数据统计，我国每年有约120余万工科专业本科毕业生，专业布点17037个。如何提高工程教育人才培养质量，与国际工程教育先进水平接轨成为高等院校首当其冲要解决的问题，为此越来越多的高校开展专业认证和实施CDIO教育模式。据《教育部高等教育教学评估中心中国工程教育专业认证协会关于发布已通过工程教育认证专业名单的通告》〔2021〕第1号文件中统计，截至2020年底，全国一共有257所高校的1600个专业通过专业认证，相对于全国17037个专业，各高校专业认证通过数量和实施CDIO模式数量（100余个）微乎其微。通过专业认证是衡量一所高校工程类专业建设发展成就的重要标志，CDIO培养模式是顺利通过工程教育专业认证的途径。快速推进我国工程教育改革，提升专业认证通过数量和实施CDIO模式的数量，是目前提高工程教育人才培养质量的有效途径。

工程教育认证标准由通用标准和专业补充标准两部分构成。通用标准规定了专业在培养目标、课程体系、毕业要求、持续改进等方面的要求。按照通用标准，机械电子工程专业学生毕业要求应满足12项指标。现阶段学生毕业时具备的能力与毕业要求指标还有一定差距。为达到毕业指标的要求，根据本专业的特色和具体情况，对机械电子工程专业实践教学模式进行了多方位改革创新，实施方案如图1所示。

2 优化课程教学体系

按照CDIO培养模式和工程教育认证的整体规划和创新设计，强调基础知识与能力素质并重，建立与工程教育专业认证体系相适应的专业人才培养方案。结合我校高水平应用型人才培养的办学定位和机械电子工程专业的培养目标，根据本专业的特色和具体情况，优化实践课程教学体系，以专业应用能力培养为主线，实现课程体系综合化、课程结构整体化、实践教学体系化、课程设置柔性化。构建包含通识教育平台、学科基础平台、专业教育平台、实践教学平台和通识教育选修模块、学科基础选修模块、专业方向选修模块、创新创业模块的完整课程体系，实现理论课程体系、实践课程体系、素质教育体系既相对独立又相互融合的完整的课程体系。

基于CDIO理念，将机械电子工程专业实践课程体系分为三个层次，第一层次包括课程层面的设计项目，在项目实践过程中重点应用课程知识，加强课程要求的知识和能力培养等，如电工电子实训、生产实习等。第二层次包括课程群层面的设计项目，相当于综合性课程设计，在设计过程中综合应用课程群的知识，如机电系统设计与制造模块I、模块II、模块III。其中模块II应用到产品设计相关的知识，如运动学和机构学、机械设计、工程材料等。第三层次涉及产品研发和创新全过程的项目，培养学生创新、设计、协调、沟通和领导能力，使学生把知识有机地联系起来，应用知识、持续学习、培养综合应用能力，如机电产品创新设计和毕业设计。

3 加强师资队伍建设，改善实验实训条件，为实践教学提供强有力保障

高水平师资队伍是实施教学改革的保障。采用“深造、实践、培训、引进、聘请”并举的方法，引进高层次人才，加强年轻教师的培养。采取国内外进修、学术交流、企业锻炼等方式，进一步培养专业带头人。组建教学带头人、教学骨干和教学新秀等构成的教学团队，充分发挥教学团队在教学模式改革中的引领作用。

机电专业是教育部CDIO试点专业，建有校内专门的机电系统设计与制造模块实训教室和支持异地多人协同的三维虚拟现实实验室，改变以往采用参观、演示性操作的实践模式，利用虚拟现实优秀的沉浸性和交互性，由二维扩展到三维，由静态扩展到动态，学生由被动学习转变为主动学习，有利于学生理解理论知识，调动学生学习积极性，培养学生动手能力和创新意识。同时将学生的视觉、听觉、感觉等全部调动起来，学生有一种身临其境的感觉，在虚拟环境中学生可以进行各种操作，提高了学习的直观性、趣味性、实践性。

4 实施实验/实训，校内/校外实习相融合的实践教学模式

在实践教学中坚持多条实践线：一条线以实验实训模块为主，以典型的机电产品—智能机器人为项目对象，综合应用所学课程的相关知识，进行产品拆装、设计、控制等，采用“教—学—做”教学模式，加强课程目标要求的知识和能力培养;一条线以机电产品创新设计模块为主，采用“做—学—导”相结合的教学模式，让学生设计/开发机电系统，培养学生设计/开发机电系统能力和创新精神。另一条线选择具有鲜明行业特色的大中型企业，如山东豪迈机械科技有限公司作为校外实习实训基地，采用“看—学—做”教学模式，培养学生综合应用能力。

生产实习分为校内和校外两部分，首先在校内就实习的基础知识、基本技能进行强化培训，使学生提前了解实习内容。机电专业和实习单位双方签订合作协议，密切合作，建立和形成一整套切实可行的实习规范和制度。和企业相关技术人员签订了兼职教师协议，负责指导学生实习。在实习的过程中，机电专业教师一同参加实习，和企业指导教师共同指导。通过实习，学生了解产品的生产过程、相应的机电装备等内容，结合课堂教学知识，理论联系实际，使理论知识得到了验证和升华。同时，锻炼学生的工程意识，为创新能力的培养奠定基础。

5 探索产学研用，毕业设计等多维创新培养模式

通过与山东豪迈机械科技有限公司、淄博市博山华成锻压有限公司、山东新华医疗器械股份有限公司多家企业进行校企合作等实施产学研用培养模式。基于科教融合，在现有的机械工程国家级实验教学示范中心、省重点学科、省重点实验室、省工程技术研究中心等学科平台基础上，构建一个集基础实验、专业实验、科技创新为一体的综合性实验教学平台服务于教学和科研。以科教融合为依托，融入企业主体，实现科研、产业、教学、实践运用四位一体的新模式，实现专业和学科的一体化发展，安排学生参与教师科研活动，鼓励学生参加大学生科技创新竞赛，为学有余力的学生提供学以致用的实践机会，培养学生学习兴趣和创新精神。

为满足学生个性化培养和提高学生自主学习能力，建立并实施毕业设计双向选择制度。双向选择可以使毕业设计题目和学生的学习兴趣相结合，有效激发学生学习能动性。采用“合—分—合”的毕业设计指导方法，对本专业培养目标知识点进行全面认知。在进行开题报告之前，每个学生有自己的固定题目，在熟悉题目过程中，要学习、探索与其他题目相关的知识点，再互相交流、听老师讲解，总结各题目内容时所有同学都跟着学习，这样就带动了专业培养目标中对相关知识点的认知、学习、深化和巩固。开题报告结束后再进行修改，每人再进行各自的课题设计，老师再针对每个学生的不同题目进行个性化指导，对学生共性问题集中讲授辅导。毕业设计任务基本完成后，老师再集中所有同学进行总结、点评和互评，讲解毕业设计文档资料的整理、答辩等共性问题，答辩后再结合学生就业单位的情况进行交流、讨论、修改等。这样在毕业设计过程中每个学生虽然设计一个题目，但复习、应用和巩固了专业培养目标中涉及的多个知识点，也培养了大学生的个人和团队精神。

6 將思政教育融入实践教学环节

工程教育专业认证要求实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标。实习环节融入思政教育内容，实习前开动员会，加强安全教育和素质教育;实习中企业专门安排人员负责实习工作，白天按照实习流程学习，晚上学习企业管理制度和企业文化。在实习中加入企业发展史、企业文化、励志教育、社会担当等内容，实习企业车间到处都有体现企业文化的标语。如去山东豪迈机械科技有限公司实习时，安排董事长、企业骨干和优秀校友做报告，讲述个人成长历程和企业发展，对学生进行励志教育。公司坚守“诚信是本、创新是源”的文化理念，发扬“工作着、学习着、进步着、创造着、收获着、快乐着”的工作理念，营造“享自尊、得关爱、崇公平、敬创新、爱团体、重效率”的公司氛围，让学生体会到作为大学生和将来从业人员必须具有能力、责任和担当，提升学生人文社会科学素养和社会责任感。

结语

总之，机械电子工程专业通过以上系列实践教学模式改革，取得了一定成效。近五年来，本专业学生在机器人大赛、机电产品创新设计大赛、挑战杯竞赛、机械设计大赛等重要赛事中，累计获得国家级和省部级奖励200余人次，人才培养质量得到社会各界的广泛认可。

参考文献：

[1]杨毅刚，宋庆，唐浩.工程教育专业认证与CDIO模式异同分析与相互借鉴[J].高等工程教育研究，2018（05）：45-51.

[2]顾佩华.重新认识工程教育：国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]韩晓燕，张彦通，王伟.高等工程教育专业认证研究综述[J].高等工程教育研究，2006（06）：6-10.

[4]陈涛，邵云飞.《华盛顿协议》：内涵阐释与中国实践[J].重庆高教研究，2018（01）：56-64.

作者简介：董爱梅（1971— ），女，山东梁山人，硕士，山东理工大学副教授，从事机电一体化方向的研究。