CDIO教育模式下光电信息材料专业课程体系优化
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摘要：讨论了我国现代本科工程教育存在的弊端，并针对存在的问题提出了解决方案；分析了cdio工程教育的特点，并结合光电信息材料专业的教学条件，制订培养目标与优化培养方案与课程体系。
关键词：CDIO工程教育；人才培养方案；培养模式；高教改革
作者简介：汤卉（1960-），女，辽宁沈阳人，哈尔滨理工大学材料学院，教授；胥焕岩（1975-），男，黑龙江绥化人，哈尔滨理工大学材料学院，教授。（黑龙江哈尔滨150040）
基金项目：本文系2011年中国高等教育学会高等教育教学研究专项课程（课程编号：2011HYZX021）暨黑龙江省高等教育教学重点课题、哈尔滨理工大学2011年教育教学研究重点课题（课题编号：P201100098）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）11-0040-02
进入21世纪，我国高等教育教学模式已从“精英教育”向“大众教育”、从“计划经济”向“市场经济”转变。在这一变革过程中，大学生的实践与动手能力受到企业界更多的关注。然而，我国现行高校本科专业培养方案和课程设置，一直缺乏与企业界和社会的沟通与互动。企业界的工程技术专家及管理者对本科教育培养目标、培养过程、教学手段和方法的制订几乎没有参与，更没有影响力，使得工程教育从培养目标到培养过程乃至培养结果偏离工程教育的本意。[1]
高校现任教师大多是从校门到校门。各高校招收教师时，只注重教师毕业的学校是不是“211”或“985”院校、是否有博士学位、是否“海归”人员。虽然他们具有很高的学历，但先天的工程背景薄弱和对工程本质后天追求的懈怠，导致他们与企业界沟通及共同语言的缺失，工程教育越来越向工程研究型人才培养方向偏移。在这种模式下培养出来的高校大学生，实际动手能力低下，也没有产品开放与制造的实践经验，不知道如何做一名合格的工程师，根本得不到企业界的认可和接受，导致出现就业难的严重问题。一方面企业对高校培养出来的人才不满意，另一方面大学生就业形势又非常严峻。高等工程教育人才培养模式面临着严重的挑战，如何解决知识传授与能力培养之间的矛盾？如何解决能力培养与就业相统一的矛盾？就在此时，国外方兴未艾的一种工程教育模式―― CDIO工程教育模式引起国人的极大关注。[2]
针对全球高等院校人才培养模式出现的偏差，2000年，瑞典查尔姆技术学院、林克平大学、皇家技术学院和美国麻省理工学院提出一种改革方式并进行了尝试，经四年的运作，耗资数百万美元终于建立了一套完整地工程教育体系CDIO工程教育模式，开发了一个创新的工程教育平台。[3]CDIO是四个英文的缩写，它们的含义是：Conceive―构思，Design―设计，Implement―实现，Operate―动作。其基本的内涵就是特别强调课程学习要与企业实际的工程项目相联系，在学习理论知识的同时，突出培养学生的工程实践能力。[4]
一、现行培养方案与课程设置存在缺陷
培养方案设计脱离企业与社会要求，导致课程设置出现失误，[5]具体表现在六个方面。
1.专业导论课定位不准
透过专业导论课教学大纲可以发现，教学内容仅仅是对无机非金属材料工程专业培养方案的阐述和理论内容的讲解，没有具体讨论作为无机非金属材料工程专业最重要的一个专业方向光纤光缆工程师应该承担的任务和责任，缺乏对光纤光缆工程重要性的讲授，难以激发学生对光纤光缆专业方向的兴趣。此外，专业导论课只有16学时，学时过少且没有相应实践环节，主讲教师又没有企业经历。
2.光纤光缆方向所开课程与企业的联系不够紧密，这主要受限于目前的教学条件与投入经费
在学校第五次修改的培养方案中，只有生产实习环节要求学生进入相关的生产企业，而且时间很短，只有4周，要包括陶瓷厂、碳素厂、水泥厂等，真正落到光纤光缆或电缆厂的时间仅三天，难以较深入全面认识光纤光缆企业的运作形式，对企业的发展战略、奋斗目标和产品的开发与规划，不能形成完整的概念，不适应在组织严密的企业有效工作。
3.专业课程中理论课时少，相关的基础理论支持性课程没有，综合性和设计性实验项目更少
在学生四年的大学学习中只有两门课程与光纤光缆相关，一门是专业骨干课――光纤光缆制造与测试技术，总学时48，其中理论课36学时，实验课12学时，而实验设备更是少之又少；另一门是选修课――光纤通信技术，24学时，由于学生是材料专业的学生，没有较系统的通信专业基础知识的支撑，学生根本不能理解教师所讲的内容，导致上课的学生从60几人降到10几人，甚至更少。在培养方案中，只注意传统材料科学与技术教学课程课时设置的原则，没有兼顾到光纤光缆这一特殊的专业领域，难以培养学生在光纤光缆专业的实践与动手能力，不能满足现代工程教育的需要。
4.成绩考核方式单一，主要的考核方式是期末考试
在“光纤光缆制造与测试技术”教学大纲中，考核成绩由三部分组成：平时成绩、期中成绩和期末成绩。目前，学校已取消期中考试，而且期末考试成绩占到总成绩的 70%。单一的考核方式僵化了学生的思维，削弱了学生主动学习的兴趣，学生成了考试机器，助长了舞弊行为，而且学生的沟通及表达能力得不到锻炼，很难适应未来现代工程团队职业。
5.实践教学零散，缺乏横向联系，教学大纲对光纤光缆专业方向实践教学培养目标没有明确要求
在第五次修改的培养方案中，实践教学依然沿用原“无机非金属材料工程”专业设置内容，仅仅是对理论教学内容与知识的验证，缺乏创新性和设计性强的实践内容，不能对学生进行全方位系统的工程思维进行训练。
6.公共基础课实用性弱
在培养方案中，公共基础课不仅理论学时多，而且对教学内容的处理未能有效结合光纤光缆专业方向的实际，基本上还是全校各专业采用相同教学大纲、相同的教学内容、相同的教学方法和考核模式，未能有效地体现光纤光缆专业方向个性的教学要求。
二、CDIO 工程教育模式下人才培养目标的制订
CDIO模式下制订人才培养目标与方案时，应根据CDIO教学大纲和能力之间的关系，并结合光纤光缆专业方向特点和培养条件的实际情况，制定满足专业知识、实践能力和人文素质的培养目标。[6]实施CDIO 工程教学改革后，人才培养目标主要突出三个方面的能力：深入地掌握光纤光缆技术与理论知识；光纤光缆新产品开发、制造和管理系统的构建与运行组织能力；掌握光纤光缆技术的发展对企业与社会的影响。
依据CDIO 的理念设计光电信息材料专业人才培养目标，它既是一个重点，也是一个难点。培养目标设计本身是一项系统建设，要求所设计的培养目标是一个多类型、多层次、彼此支撑、互相制约的系统。本课题初步将其设为三级。
一级目标主导培养方向，是面向一定职业岗位群（光纤光缆企业）需求、受限于一定教学条件、体现一定专业类型的主导性培养目标。
二级目标规范培养标准。在一级目标确定后，二级培养目标与规格从整体上保证一级培养目标所蕴含的素质要求，二级目标是现代工程师的综合素质在培养目标上的系统表达，工程综合能力和工程师职业道德作为综合素质的核心要素在二级目标系统中得到重点强调；二级目标对创新型光电信息材料工程人才素质要求可分为知识、能力和职业意识三个部分。
三级目标监控培养途径，它不是统一的行动标准，而呈现统一标准的个性化反映，它针对不同学生、不同工程项目、不同实施方案，将项目训练与知识的学习和应用紧密地联系在一起，对项目完成的进度、知识传授、能力训练、意识养成的进度进行双向的实时监控和检验。
CDIO模式改革后，“光电信息材料”培养计划从技术知识与推理、个人和职业的技能和特质、人际技能、在企业和社会的环境下构思、设计、实现和运作等方面给出培养大纲。针对现行培养方案存在的缺陷，在广泛地听取教师与学生意见后，提出改进意见。借助学校第6次教学计划改革的机会，最大限度地修改已有的培养方案，系统地制订第6 版培养方案，表１为光纤光缆专业方向课程体系优化设置。
1.调整专业导论课
除保留原无机非金属材料专业导论课某些内容外，将光纤光学、激光物理等基础课也纳入专业导论课的建设范畴，同时将光纤光缆制造实践作为专业导论课的实践环节。由多个熟悉光纤光缆或电缆相关领域的教师共同讲授，导论课实践环节聘请光纤光缆企业工程师指导。专业导论课在第一学年第一学期进行14，在第三学年的第一、二学期各完成14，第四学年第一学期完成14，总课时增加20学时并加三周实践。
2.构建了基于CDIO培养模式下的4个课程群系列（这里只列出课程群４，见表１）
将原课程体系分解，构建CDIO的4个关键课程群，形成以CDIO工程能力培养为主线，知识结构合理、课程内容互补、光纤光缆专业特色鲜明的课程群系列，要求每个课程群至少开出1个创新性实验项目和两个设计性实验项目。整合光纤光缆相关课程内容，进一步密切课程与企业的联系。新调整的四门专业课是：光纤光缆材料与制造技术、光纤光缆结构设计原理、光纤光缆测试技术、线缆材料配方设计，突出了课程之间的内在联系，制订系列课程群建设制度；削减或调整与光纤制造业实际需要不相适应的课程，例如删除薄膜技术与制备、人工晶体、电子电工材料等课程；增加与企业实践需要或前沿技术紧密结合的课程，如光纤光学、激光物理、半导体物理等课程；并形成基于CDIO能力评估的流水线式实践教学体系：产品设计（光纤光缆结构设计）─产品制造（生产工艺）─产品性能测试（测试技术）。
本课程体系的特点：第一，针对不同层次学生，教学与实践内容和培养目标各有侧重。第二，实践教学环节环环相扣，利用各种型号光纤光缆产品的结构设计与生产制造及组织管理工程项目这条主线，使学生四年的实践教学与培养得到落实并贯穿始终。同时，为了加强学生与企业联系，每一个学年至少一次到企业进行工程项目训练。逐步将有关光纤光缆专业课前移，拟第三学年完成，现已将2009级的光纤光缆制造与测试技术课移至第三学年第六学期，在以后的教学中，拟将其他三门课也前移，争取第四学年学生全部时间参与企业的实际光纤光缆设计与生产项目，在企业完成毕业设计。与第５版培养方案相比，增加了与企业接触的机会，使学生有更充足的时间了解企业。根据新的课程群要求，编写新的各门课程教学大纲和实验教学大纲，重新修改实验指导书。企业负责或参与的实践教学大纲，由相关企业技术部门制订，并需经学院专业教学委员会讨论通过。第三，由学校督导室、企业专家、学院教授与学生代表组成考核评估小组，及时发现培养方案与课程体系存在的问题，及时调整。
四、结束语
本课题提出的系列化课程群式培养方案与课程体系，是一个由相互支撑的专业课程并确保个人个性、沟通能力以及企业产品开发、制造和管理组织系统的构建能力得到最佳培养所设计出的一种教学模式，是一种优化设计。它有助于光电信息材料专业本科生CDIO工程实践能力的培养和提高，在一定程度上消除了高校人才培养方案制订的盲目性，从而提高了培养方案和课程设置实施的质量。
参考文献：
[1]查建中.面向经济全球化的工程教育改革战略――产学合作与国际化[J].高等工程教育研究.2008,(1).
[2]Edw ard F.Crawley,Johan M alm qvi st,S oren Os t lund,Doris R.Brodeur.重新认识工程教育:国际 CDIO培养模式与方法[M].顾佩华,等,译.北京:高等教育出版社,2009.
[3]康全礼,陆小华,熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报,2008,(4):15-18.
[4]郭威.CDIO模式在“软件体系结构”课程中的探究与实践[J].中国电力教育,2010,(24).
[5]徐兵,孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究,2009,(2):35-38.
[6]胡志刚,任胜兵,陈志刚,等.工程型本科人才培养方案及其优化――基于CDIO-CMM的理念[J].高等工程教育研究,2010,(6):20-28.