1、顾佩华顾佩华汕头大学汕头大学2009/3CDIOCDIO工程教育改革的工程教育改革的核心内容与实施核心内容与实施nCDIOCDIO工程教育改革产生的背景工程教育改革产生的背景nCDIOCDIO方法理念方法理念nCDIOCDIO改革的核心内容改革的核心内容n对对CDIOCDIO改革的认识改革的认识nCDIOCDIO改革的实施改革的实施n观察与分析观察与分析工程教育的现状工程教育的现状 知识爆炸，学科和课程门类激增知识爆炸，学科和课程门类激增“进课堂、保学时进课堂、保学时”的简单加法式的课程大纲和计划的简单加法式的课程大纲和计划 从过去实践中抽象出来的概念远离当今工程实践从过去实践中抽象出来的概念
2、远离当今工程实践 学生动手实践能力有待提高学生动手实践能力有待提高 学习变成智力游戏、偏离工程实践创造性和实践性的基本特征学习变成智力游戏、偏离工程实践创造性和实践性的基本特征工程实践的新特征工程实践的新特征 复杂性，多学科交叉复杂性，多学科交叉 团队工作要求提高团队工作要求提高 社会和经济环境变化：要求创新能力、核心竞争力社会和经济环境变化：要求创新能力、核心竞争力 全球化：广泛地域、多种文化全球化：广泛地域、多种文化 可持续性发展：科技进步对历史、社会、环境的影响可持续性发展：科技进步对历史、社会、环境的影响 要求工程师具有技术基础之外更广泛的知识和能力：工业界新要求、波音的要求、要求工程
3、师具有技术基础之外更广泛的知识和能力：工业界新要求、波音的要求、ABET标准、标准、ASEE要求等等要求等等工程教育的困境工程教育的困境 数量和深度同时膨胀的学科知识数量和深度同时膨胀的学科知识 缺乏有实践经验的生源缺乏有实践经验的生源 在有限的教育时间内在有限的教育时间内,完成更多的知识和能力的要求完成更多的知识和能力的要求工程教育改革的挑战工程教育改革的挑战 更扎实的基础知识的要求更扎实的基础知识的要求 更宽口径的要求更宽口径的要求 大幅提高工程实践能力大幅提高工程实践能力 有效的团队工作能力有效的团队工作能力CDIO工程教育改革方法理念工程教育改革方法理念CDIO工程教育改革的具体内容工
4、程教育改革的具体内容n 目标：以目标：以CDIOCDIO教学大纲（教学大纲（syllabussyllabus）为目标的基本框架。）为目标的基本框架。n 理念：以产品、过程和系统的理念：以产品、过程和系统的CDIOCDIO全生命周期作为工程教育的背景环境。全生命周期作为工程教育的背景环境。即，目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要以产品、过程、系即，目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要以产品、过程、系统的生命周期作为参照基础，知识、能力、态度的选取和评估标准均以此统的生命周期作为参照基础，知识、能力、态度的选取和评估标准均以此为判定标准为判定标准CDIO工程教育改革的具体内容工程教
5、育改革的具体内容n 1 1个愿景（个愿景（visionvision）n 1 1个大纲个大纲 (Syllabus)(Syllabus)对学生对学生4 4个层面的能力要求个层面的能力要求n 1212条标准条标准 (12 Standards)(12 Standards)对是否实践对是否实践CDIOCDIO教学理念的判定标准教学理念的判定标准 改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力评估和改革质量评估等全方位进行评估和改革质量评估等全方位进行CDIO工程教育改革的愿景工程教育改革的愿景为学生提供一种强调工程基础
6、、建立在真实世界的产品和系统的构思设计实现为学生提供一种强调工程基础、建立在真实世界的产品和系统的构思设计实现运行运行(CDIO)(CDIO)过程的环境基础上的工程教育，把学生培养成能够过程的环境基础上的工程教育，把学生培养成能够:掌握更扎实的技术基础知识（知识）掌握更扎实的技术基础知识（知识）领导新产品、过程和系统的建造与运行（能力）领导新产品、过程和系统的建造与运行（能力）理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响（态度）1.1.技术知识和推理能力技术知识和推理能力 (technical Knowledge(technical Knowle
7、dge and reasoning)and reasoning)2.2.个人职业能力和态度个人职业能力和态度 (personal&professional(personal&professional skills&attitude)skills&attitude)2.1 2.1 工程推理和解决问题的能力工程推理和解决问题的能力2.1.1发现问题和表述问题2.1.2 建模2.1.3 估计与定性分析2.1.4 带有不确定性的分析2.1.5 解决方法和建议2.2 2.2 实验和发现知识实验和发现知识2.2.1 建立假设2.2.2 查询印刷资料和电子文献2.2.3 实验性的探索2.2.4 假设检验与答
8、辩2.3 2.3 系统思维系统思维2.3.1 全方位思维2.3.2 系统的显现和交互作用2.3.3 确定主次与重点2.3.4 解决问题时的妥协、判断和平衡2.4 2.4 个人能力和态度个人能力和态度2.4.1 主动性与愿意承担风险2.4.2 执着与变通2.4.3 创造性思维2.4.4 批判性思维2.4.5 了解个人的知识、能力和态度2.4.6 求知欲和终身学习2.4.7 时间和资源的管理2.5 2.5 职业技能和态度职业技能和态度2.5.1 职业道德、正直、责任感并勇于负责2.5.2 职业行为2.5.3 主动规划个人职业2.5.4 与世界工程发展保持同步1.1 相关科学学知识1.2 核心工程基
9、础知识1.3 高级工程基础知识CDIO工程教育改革的大纲工程教育改革的大纲复杂的工程系统（复杂的工程系统（level 1:level 1:技术）技术）有成熟思维的个体（有成熟思维的个体（level 2:level 2:个人）个人）基于工程环境的现代团队（基于工程环境的现代团队（level 3:level 3:团队交流）团队交流）构思设计实施运行（构思设计实施运行（level 4:CDIOlevel 4:CDIO）n CDIOCDIO大纲的大纲的4 4个层面个层面 (4 levels):(4 levels):3.3.人际交往能力：团队工作和交流人际交往能力：团队工作和交流（Interperson
10、al skills:teamwork&Interpersonal skills:teamwork&communicationscommunications）3.1 3.1 团队工作团队工作3.1.1 组建有效的团队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 形成技术团队3.2 3.2 交流交流3.2.1 交流的策略3.2.2 交流的结构3.2.3 书面的交流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 3.3 使用外语的交流使用外语的交流3.3.1 英语3.3.2 其他区域工业国的语言3.3.3 其他语言4.1 4.
11、1 外部和社会背景环境外部和社会背景环境4.1.1 工程师的角色和责任4.1.2 工程对社会的影响4.1.3 社会对工程的规范4.1.4 历史和文化背景环境4.1.5 当代课题和价值观4.1.6 发展全球观4.2 4.2 企业与商业环境企业与商业环境4.2.1 重识不同的企业文化4.2.2 企业战略，目标和规划4.2.3 技术创业4.2.4 成功地在一个组织中工作4.34.3系统的构思与工程化系统的构思与工程化4.3.1 设立系统目标和要求4.3.2 定义功能、概念和结构4.3.3 系统建模和确保目标实现4.3.4 开发项目的管理4.4 4.4 设计设计4.4.1 设计过程4.4.2 设计过程
12、的分段与方法4.4.3 知识在设计中的利用4.4.4 单学科设计4.4.5 多学科设计4.4.6 多目标设计（DFX）4.5 4.5 实施实施4.5.1 设计实施过程4.5.2 硬件制造过程4.5.3 软件实现过程4.5.4 硬，软件集成4.5.5 测试，证实、验证和认证4.5.6 实施过程的管理4.6 4.6 运行运行4.6.1 运行的设计和优化4.6.2 培训与操作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 弃置与（产品或系统）生命终结问题4.6.6 运行管理4.4.企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统 (CDIO
13、 in the enterprises and societal context)(CDIO in the enterprises and societal context)CDIOCDIO工程教育改革的大纲工程教育改革的大纲CDIOCDIO改革的改革的1212条标准条标准n 背景环境背景环境 以CDIO为工程教育的背景n 学习效果学习效果 经利益相关者认定的CDIO教学大纲n 一体化课程计划一体化课程计划 相互支撑的学科体系、知识和能力培养一体化n 工程导论工程导论 引导学生对工程的兴趣，并为工程能力培养打下基础n 设计设计-实现的经验实现的经验 理解CDIO的结构与顺序、适应工程实践、理论
14、知识和职业兴趣联系起来。n 工程实践场所工程实践场所 一体化CDIO学习的基本资源，学生为中心、社会学习n 一体化学习经验一体化学习经验 同时学习技术基础知识和工程能力的经验n 主动学习主动学习-操作、运用、分析和判断概念，如合作和小组讨论、演示、辩论、概念提问、学习反馈，模仿工程实践进行如设计实现项目、仿真、个案研究等经验学习n 提高教师的工程实践能力提高教师的工程实践能力 现有教师大多缺少工程实践背景，他们需要提高工程能力n 提高教师的教学能力提高教师的教学能力 CDIO要求达到工程知识和CDIO能力双重效果，教与学的方法都需要改变n 学习考核学习考核 考核机制对学习有直接的导向作用，多元
15、（知识+能力）考核项目达到多元的培养目标n 专业评估专业评估 对改革计划实施自身的评估，确定实施的效果和达至预期目标的效率，促进持续改进要知道工程师需要具备什么样的知识、能力和态度，就要看现代工程师都在做些什么工作构思构思 设计设计实现实现运行运行目标目标概念设计概念设计初步设计初步设计施工设计施工设计元件制造元件制造系统整合、测试系统整合、测试全生命支持全生命支持演化演化-商业战略商业战略-技术战略技术战略-客户需求客户需求-目标目标-竞争竞争-项目计划项目计划-商业计划商业计划-需求需求-功能功能-概念概念-技术技术-构建构建-平台计划平台计划 -市场定位市场定位-法规法规-供应商供应商-
16、承诺承诺 -需求定位需求定位-模型开发模型开发-系统分析系统分析-系统解构系统解构-界面要求界面要求-元件设计元件设计-需求确认需求确认-失效和预案分失效和预案分析析-确认设计确认设计 -硬件制造硬件制造-软件编程软件编程-资源资源-元件测试元件测试-元件改进元件改进-系统整合系统整合-系统测试系统测试-改进改进-取得认证取得认证-投产投产-交货交货-销售和铺货销售和铺货-运行运行-物流物流-客户服务客户服务-维护与维修维护与维修-回收回收-升级升级 -系统改进系统改进-产品家族扩张产品家族扩张-退休退休 n 现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现和运行现代工程师总是
17、在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现和运行(C-D-I-O)(C-D-I-O)中的某个环节或全部过程。所以，以中的某个环节或全部过程。所以，以CDIOCDIO为背景环境是设置目标和实现为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式目标途径最自然的方式n 工程师需要具备哪些知识、能力和态度？工程师需要具备哪些知识、能力和态度？n 工程教育应如何使学生具备这些知识、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？为什么要采用为什么要采用CDIOCDIO？首先要回答两个中心问题：？首先要回答两个中心问题：n CDIOCDIO改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和素
18、质的一体改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和素质的一体化培养）化培养）n CDIOCDIO采用一系列已经为人所用的学习方法，但这些方法本身不代表采用一系列已经为人所用的学习方法，但这些方法本身不代表CDIOCDIO的的全部，如：全部，如：基于问题的学习（基于问题的学习（problem based learning）基于项目的学习（基于项目的学习（project based learning）主动学习方法（主动学习方法（active learning）n CDIOCDIO不是：不是：典型案例组织教学（或解剖麻雀）典型案例组织教学（或解剖麻雀）n CDIOCDIO同一些已有的概念有
19、联系，但具有不同的内涵，如：同一些已有的概念有联系，但具有不同的内涵，如：产学合作或产学研合作产学合作或产学研合作“做中学做中学”n 领导作用领导作用n 周密计划周密计划n 正确估计当前状态，找准切入点正确估计当前状态，找准切入点n 建立核心团队建立核心团队n 全员参与全员参与n 建立自己的模式建立自己的模式n 试点运行试点运行n 学生的支持和参与学生的支持和参与n 做好资源安排做好资源安排n 提供教、学、考方法支持提供教、学、考方法支持n 加强校外交流，建立改革联盟加强校外交流，建立改革联盟 根据汕头大学的经验和变革管理理论，实施根据汕头大学的经验和变革管理理论，实施CDIO工程教育改革工程
20、教育改革应注意以下事项：应注意以下事项：n 领导作用领导作用 CDIOCDIO教育改革是一个涉及到教育各个方面的全面改革。尽管有兴趣的教师可以在局部教育改革是一个涉及到教育各个方面的全面改革。尽管有兴趣的教师可以在局部课程或环节进行一些包含课程或环节进行一些包含CDIOCDIO元素的改革，但是完整的、符合元素的改革，但是完整的、符合CDIOCDIO核心目标的改革需核心目标的改革需要全方位的协调。否则达不到作为专业教育的知识、能力和素质的一体化培养。要全方位的协调。否则达不到作为专业教育的知识、能力和素质的一体化培养。因此，学校主要领导无保留的支持对改革的推行和可持续发展是至关重要的。所以，因此
21、，学校主要领导无保留的支持对改革的推行和可持续发展是至关重要的。所以，改革未始就要尽一切可能将改革未始就要尽一切可能将CDIOCDIO的理念向领导层交流，争取领导对改革的理念和行动的理念向领导层交流，争取领导对改革的理念和行动的认同，并建立共同的期待与目标的认同，并建立共同的期待与目标n 周密计划周密计划 改革是一个系统工程，需要全面考虑。对改革的复杂性要有充分的认识，尤其是对师生改革是一个系统工程，需要全面考虑。对改革的复杂性要有充分的认识，尤其是对师生参与改革的积极性要有充分的把握。参与改革的积极性要有充分的把握。改革伊始，最重要的是统一师生的认识和建立对改革成功的信心。外校和外国的案例、
22、改革伊始，最重要的是统一师生的认识和建立对改革成功的信心。外校和外国的案例、社会和工业界的反映有助于说服大家。让师生主动、自觉地参与改革，改变观念，得到社会和工业界的反映有助于说服大家。让师生主动、自觉地参与改革，改变观念，得到真正的参与感和成就感。真正的参与感和成就感。充分认识到探索新的教学理念、教学方法的重要性充分认识到探索新的教学理念、教学方法的重要性 充分认识到改革可持续性发展的重要性充分认识到改革可持续性发展的重要性n 正确估计当前状态，找准切入点正确估计当前状态，找准切入点 对本专业、本校、全国和世界工程教育发展的现态和趋势正确的认识，看准教育发展对本专业、本校、全国和世界工程教育
23、发展的现态和趋势正确的认识，看准教育发展的大方向。的大方向。对本校当前的状态作具体的评估，分析改革的需要。这样的评估结果还可以作为今后对本校当前的状态作具体的评估，分析改革的需要。这样的评估结果还可以作为今后评估改革成果的基准状态。评估改革成果的基准状态。当前高等教育热点和要求很多，尤其是对与本科教学评估和质量工程相关的一系列指当前高等教育热点和要求很多，尤其是对与本科教学评估和质量工程相关的一系列指标要求标要求,如果处理不当就可能本末倒置。意识到教育改革是根本，这些指标是成功改如果处理不当就可能本末倒置。意识到教育改革是根本，这些指标是成功改革的表象，结合这些要求，推进教育改革。革的表象，结
24、合这些要求，推进教育改革。n 建立核心团队建立核心团队 CDIOCDIO改革是一个全面的改革，涉及到教育体制的方方面面，不是一、二个人可以轻松领改革是一个全面的改革，涉及到教育体制的方方面面，不是一、二个人可以轻松领导的。要积极规划、建立改革的核心团队，在改革过程中发现骨干人员，以团队扩散的导的。要积极规划、建立改革的核心团队，在改革过程中发现骨干人员，以团队扩散的形式带动全面改革的健康发展。形式带动全面改革的健康发展。n 全员参与全员参与 改革最终必须落实到每门课程、每节课堂、每个活动、每个环节，这就必须有每个改革最终必须落实到每门课程、每节课堂、每个活动、每个环节，这就必须有每个师生的全情
25、投入。所以，改革的全过程应该是一个全员参与的过程。需要一系列的师生的全情投入。所以，改革的全过程应该是一个全员参与的过程。需要一系列的研讨、辩论、交流、培训过程研讨、辩论、交流、培训过程,调动所有人的积极性和主动性。调动所有人的积极性和主动性。领导艺术很重要领导艺术很重要,将领导想做的工作变为被领导者想要做的工作，使工作者对所做的将领导想做的工作变为被领导者想要做的工作，使工作者对所做的工作具有强烈的参与感和成就感。工作具有强烈的参与感和成就感。n 建立自己的模式建立自己的模式 CDIOCDIO的标准仅仅是对实施的标准仅仅是对实施CDIOCDIO改革的一些指引，改革的实施者还有很大的创新空间。
26、改革的一些指引，改革的实施者还有很大的创新空间。事实上，每个学校所采用的模式都不一样。从一开始就不能简单照抄的想法，而应该事实上，每个学校所采用的模式都不一样。从一开始就不能简单照抄的想法，而应该立足于建立自己的模式。立足于建立自己的模式。建立自已模式的过程就是一个共同讨论、探索、取得共识、获得参与感和成就感的过建立自已模式的过程就是一个共同讨论、探索、取得共识、获得参与感和成就感的过程。机械照抄别人的做法将使改革无法深入，发展无以为继。程。机械照抄别人的做法将使改革无法深入，发展无以为继。n 试点运行试点运行 当改革进行到实施阶段，在全面实施前应安排试点课程。试点的主要作用在于测试改当改革进
27、行到实施阶段，在全面实施前应安排试点课程。试点的主要作用在于测试改革想法的可行性和有效性，探索和积累经验。同时，因为革想法的可行性和有效性，探索和积累经验。同时，因为CDIOCDIO是一个全面的改革，在是一个全面的改革，在全面改革正式实施前做一些试点可以作为平稳过渡、动态改变文化的一个重要过程。全面改革正式实施前做一些试点可以作为平稳过渡、动态改变文化的一个重要过程。n 做好资源安排做好资源安排 改革需要资源的支持，尤其是学生工程实践场所的支持。对改革过程所能得到的资源改革需要资源的支持，尤其是学生工程实践场所的支持。对改革过程所能得到的资源要有一个实际的估计和计划。改革的过渡期无疑需要相对较
28、大的投入，但不能期望在要有一个实际的估计和计划。改革的过渡期无疑需要相对较大的投入，但不能期望在常态运行期间得到远超过当前所能获得的支持度。否则，改革将不能持续。常态运行期间得到远超过当前所能获得的支持度。否则，改革将不能持续。尽量改造已有资源，避免重复建设。重复建设不仅造成浪费，而且对改革产生负面影尽量改造已有资源，避免重复建设。重复建设不仅造成浪费，而且对改革产生负面影响。响。n 提供教、学、考方法的支持提供教、学、考方法的支持 CDIOCDIO改革需要提供知识、能力、素质的一体化教学，给学生一体化的学习经验。这与改革需要提供知识、能力、素质的一体化教学，给学生一体化的学习经验。这与传统注
29、重知识传授的教学方式有很大的区别。如何才能成功做到这一点并没有现成的传统注重知识传授的教学方式有很大的区别。如何才能成功做到这一点并没有现成的途径。要使教授、学习和考核方式方法共同为培养目标服务，无论是教师还是学生都途径。要使教授、学习和考核方式方法共同为培养目标服务，无论是教师还是学生都需要积极探索学习。需要积极探索学习。CDIOCDIO资源中心提供了一些案例，资源中心提供了一些案例，CDIOCDIO和一些教育改革的论文也有相应的讨论。改革的和一些教育改革的论文也有相应的讨论。改革的领导者需要将相关资料提供给大家领导者需要将相关资料提供给大家,还要组织本校师生交流学习自己实践的经验。还要组织
30、本校师生交流学习自己实践的经验。n 加强校外交流，建立改革联盟加强校外交流，建立改革联盟 CDIOCDIO改革是一个庞大的工程，所需要的各种投入远超出一个学校在短期内能提供的资改革是一个庞大的工程，所需要的各种投入远超出一个学校在短期内能提供的资源。加强与外界的合作就能极大地提高效率，共享资源。源。加强与外界的合作就能极大地提高效率，共享资源。CDIOCDIO是一个开源的合作计划，是一个开源的合作计划，每个参与者都可以做出一些贡献。每个参与者都可以做出一些贡献。一个具有国际国内众多学校参与共享的改革可以保证改革的方向符合工程教育发展趋一个具有国际国内众多学校参与共享的改革可以保证改革的方向符合
31、工程教育发展趋势。建立一个改革的联盟可以使成员间相互学习、共同进步，同时可以相互监督，避势。建立一个改革的联盟可以使成员间相互学习、共同进步，同时可以相互监督，避免改革虎头蛇尾、无疾而终。免改革虎头蛇尾、无疾而终。从教学内容角度出发，核心工程技术内容逐渐接近，但是，从教学内容角度出发，核心工程技术内容逐渐接近，但是，各国的毕业生仍有比较大的区别，那么，原因何在？各国的毕业生仍有比较大的区别，那么，原因何在？教学教学/学习的过程学习的过程(Teaching and learning processes(Teaching and learning processes 学习经验的获得学习经验的获得
32、(Learning experiences)(Learning experiences)学生主动获取知识的能力学生主动获取知识的能力 (Ability in actively acquiring knowledge and skills)(Ability in actively acquiring knowledge and skills)能力，知识，态度和综合素质能力，知识，态度和综合素质 (Knowledge,skills and attitude as well as(Knowledge,skills and attitude as well as overall quality)ove
33、rall quality)学生的工程师职业技能学生的工程师职业技能 (Engineering professional skills of students)(Engineering professional skills of students)教师的理论、实践和教育水平教师的理论、实践和教育水平 (Engineering knowledge and practical skills as(Engineering knowledge and practical skills as well as competency of faculty)well as competency of facu
34、lty)教师的职业态度与道德标准教师的职业态度与道德标准 (Ethical standards and professionalism of faculty)(Ethical standards and professionalism of faculty)几个问题供思考：几个问题供思考：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？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？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？如何改革分配和奖励制度促进高质量教育如何改革分配和奖励制度促进高质量教育?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？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。土化结合的道路，不断创新、发展。
