90基于CDIO模式的机电工程训练中心建设与实践

发布时间：2016-12-17 22:12

本文关键词：基于CDIO模式的机电工程训练中心建设与实践，由笔耕文化传播整理发布。

第30卷第12期2011年12月；实验室研究与探索；RESEARCHANDEXPLORATIONIN；Vol．30No．12Dec．2011；基于CDIO模式的机电工程训练中心建设与实践；刘少海，刘；（华北科技学院机电系，北京101601）；要：CDIO是工科教育的先进模式，重点在于培养与；研究并确立了工程训练教学改革思路与方案，建立起机；使学生在工程背景下

第30卷第12期2011年12月

实验室研究与探索

RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORY

Vol．30No．12Dec．2011

基于CDIO模式的机电工程训练中心建设与实践

刘少海，刘

琛

（华北科技学院机电系，北京101601）

要：CDIO是工科教育的先进模式，重点在于培养与提高学生的实践和创新能力。将CDIO教育模

研究并确立了工程训练教学改革思路与方案，建立起机械专业多式应用到机电工程训练中心的建设中，摘

使学生在工程背景下，以主动的、系统的、实践的方式提高自己的工程层次全方位的工程训练教育模式，

能力。

关键词：工程训练中心；CDIO；模式；工程教育中图分类号：TP635；G432文献标志码：A

文章编号：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

机电工程训练中心是学校为培养高素质应用型人

才而建立的一个工程实践训练平台，对促进工科专业实践教学改革，促进工程教育与生产实际紧密结合，提高教学质量起到积极作用。机电工程训练中心建设既要涵盖现代工业体系内容，又要适应现代工程技术发展需要。训练过程中，学生在基本的工业背景熏陶下，了解工程的意义，培养工程意识，掌握产品设计生产的基本工艺流程，了解企业管理的基本运作，培养创新与团队协助精神，全面提高自身的工程素质

［1］

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

式是一个新的工程教育模式，是国际工程教育改革的设计、实现、运作为主线，综新成果。CDIO是以构思、合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能及团队协作与沟通的技能，及在整个企业、社会环境下进行CDIO的过程［2］。简言之，CDIO强调的是“系统知识+系统应用=工程能力”。

结合CDIO工程教育模式建设机电工程训练中能更好地培养学生的综合实践能力与创新能力，使心，

其成为工程教育的基础教育平台，创新教育平台，职业训练平台，其平台的支撑作用会随着工程教育改革的

［3］

持续发展将越来越明显。

。

收稿日期：2011－02－12

作者简介：刘少海（1963－），男，河北香河人，学士，教授级高级工机电工程训练中心主任，主要从事实践教学及研究工作。程师，

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

2CDIO模式下的工程训练理念

CDIO模式强调工程综合素质的培养，培养学生的

即理论知识、个人素质和发展能力、协作能四大能力，

第12期

刘少海，等：基于CDIO模式的机电工程训练中心建设与实践95

力、工程-社会大系统适应与调控能力，我们简称为

CDIO能力［4］。基于此，工程训练应是依照工程教育发展的内在逻辑和工程技术人才的培养规律，在实际

设计、制的工程实践环境中对学生进行系统的集技能、“整体”管理、创新等环节于一体的训练体系。造、

机电工程训练中心作为高校工程训练的平台与载

体，应包含现代制造业的基本要素，形成覆盖机械、电控制、检测、信息、管理等完整的、各方面有机结合子、

［5］

的现代化的公共实践教学体系，并努力按照工业生产环境进行建设。这样，机电工程训练中心才能为学生提供真实有效的工程背景，让学生在特定的工程环境中把所学理论知识和基本技能内化为工程师的基本

——能力本位培养。从而完成工程教育目标—素质，

体来培养学生的工程素质。工程训练中心建设提供这

提供一个知识向能力转化的通道，要尽可能样的载体，

贴近生产管理现场，让学生在真实的职业环境中得到

基本职业技能的训练和工程素质的培养。工程训练中心还可以建立校外实习基地作为补充，让学生在校外

［7-9］。实习基地直接接受生产和实际工作的现场培训3．2．2

明确训练目标，优化训练内容

依照CDIO的标准，工程训练中心应针对不同专

业的要求，明确训练目标，设置不同的训练项目，强调工程训练的系统性与整体性。机电工程训练中心属于下辖各专业实验室和各实训部门，进行多课教学单位，

程的综合实训，各部门之间的运作要充分体现系统特性，共同创建综合性训练项目，扩充教学内容。综合性训练项目要注意各学科知识的交叉、渗透与综合，使学生在训练过程中掌握各门课程知识之间、理论与实际间的联系，达到培养学生综合应用能力的目的。3．2．3

注重持续发展，加强师资建设

教师是一个教学系统的灵魂，师资水平直接决定

3CDIO模式下的机电工程训练中心建设

机电工程训练中心是在机电系实习基地的基础上

建立起来的，其建设宗旨是建立一个面向全校工科专业的本科生工程训练、自主学习和课外科技活动的公

又是学科与专业建设的有力支共教学实践支撑平台，

也是人文、经管类专业了解工业工程的窗口。柱，

3．1工程训练体系构建

机电工程训练中心工程训练体系可分为3个训练子系统：制造技术子系统，电工电子技术子系统，测控技术子系统，每个子系统内部又包含多个不同训练内容的模块（包括各课程实验和各项技能训练）。训练子系统又按照各专业学生的训练目的不同划分为3个

基础技能训练、创新综训练层次：工业系统认识训练、

3个层次在训练水平上逐级升高。各个训练合训练，

子系统的各个训练层次都以培养学生的工程能力为出

发点，都融入了CDIO的原则和精神，使整个训练体系渗透了CDIO的实质性特征和关键点。整个工程训练

3个训练子系统间不是各自独过程强调的是系统性，

立的，而是互相联系、互相渗透的一个整体，不同专业

的学生所接受的工程训练是不同层次的系统性训练。3．2

CDIO评定标准下的机电工程训练中心建设CDIO教育模式是一项系统的工程教育改革，评定CDIO教育模式有12条标准，包括：以产品和系统的构思、设计、实施、运行周期作为工程教育的主线；具体的培养目标；一体化的课程计划；工程导论课程；设计实践；工程实践场所；一体化的学习经验；学生主动学习；教师的工程实践能力；教师相应的教学能力；考核方

［6］

式；专业评估。依据CDIO工程教育模式，中心建设要从标准出发，以培养学生能力为目的。由此可见，机电工程训练中心建设是一个大的系统工程。3．2．1

建立贴近实际的工程背景工程能力的培养强调实践性，这就必然要求学生

了教学质量。CDIO的标准中，有两条是直接针对教师

的专业素质的，要求指导教师要具备一定的工程实际能力和工程实践知识，从工程实际中总结出合适的工程训练项目，在训练过程中给予学生适当的理论与实际操作上的指导。教师的CDIO能力也是在实践活动

“请进来，中心采取走出去”的方式，为教师提中培养，

供科研与实践的条件，提高教师工程实践水平

3．2．4更新教育观念，改善评价体系

［10-11］

。

工程训练中心的服务主体为学生，目标是培养学生的工程意识，提高学生工程综合素质。工程训练中从指导教师到管理人员都要更新自心的建设过程中，

正确认识工程训练中心的作用，不能单身的教育观念，

纯地把学生得到知识和技能作为培养目标，而应引导

学生在实践中掌握知识和技能，培养学生主动学习探索的精神，使学生的CDIO能力得到锻炼。工程训练是学生能力培养的重要手段，学生工程训练的质量评价也应注重过程性，考核方式的选取要以能力为中心，训练过程为主线，改变过去以一次考试就对训练水平给出定论的做法，要真正体现学生的训练过程的动态特征，充分发挥考核体系的导向性与激励性，激励学生按照评价标准去做，使工程训练的目标变成学生努力

［12-13］

。同时，追求的目标也激励教师朝着培养目标的方向提高自身的素质，为专业建设打下坚实的基础。

4工程训练案例

机械专业学生的实践训练涉及到工程训练的3个

［14］

子系统，占据了工程训练的3个层次，具有典型性。现结合机械专业的实践训练环节的教学，来说明CDIO模式下的机电工程训练中心的建设。

要有亲身的体验。CDIO提倡的也是以工程实际为载

964．1

实验室研究与探索

第30卷

工业系统认识训练“工业系统认识”从层次上来看，处于机电工程训施、运行的系统训练，培养学生的经济、管理、群体、责

［15］

创新精神及知识的综合应用能力。任意识、

根据任务规定，CDIO的第一个环节构思

（Conceive），从市场调查入手，分析行业的当前状况及可行性，去思考定位救援机器人的功能与结构。构思完成后，进入设计（Design）环节，学生完成救援机器人硬件的设计。其中涉及的结构的设计及控制系统软、机械设计、现代控制理论与方法、工程力学等多门课程的知识，对于学生的综合应用能力是个很好的检验与锻炼。实施（Implement）阶段要求学生按照各自的设计，利用慧鱼模型来对救援机器人的机械结构进行拼装，部分机件自己制造，并对整个系统进行试验与调试。实施的过程中，学生分工合作，各自负责承担的部分，培养团队精神和责任意识。运行（Operate）时，每组内进行分工，机械、电气、硬个小组由学生组长负责，

件接口及软件设计等各部分之间互相协调。最后针对“矿山救援机器人”整个的研制情况给出书面报告。

练的基础层面，目的是让学生对工业系统有初步认知，

培养专业兴趣，树立创新意识和工程意识。在这一层次，学生要熟悉构思、设计、实现、运作的工业产品主线，培养CDIO意识。训练内容主要包括：机械机构及运动的认识；典型机械、电子及机电产品构造认识；工程材料的运用；典型产品生产线的认识；机械制造工艺认识；自动化技术在工业生产中的应用；生产安全运行管理等。工业系统认识的训练不是只针对低年级学生应该伴随机械专业学生的整个学习过程。的工程训练，

学生随着专业知识的增加，对整个工业系统以及新材料、新工艺、新技术的认识也会越来越深入。4．2基础技能训练

“基础技能训练”是让学生了解传统及现代制造工艺的基本情况，掌握基本制造工艺，培养动手能力及解决问题的能力。基础工艺训练应注意引进新分析、工艺、新技术的训练，以便使学生更真实体验现代工业的制造环境。主要内容包括：车、铣、刨、磨、钳、镗等切削加工训练；金属热处理训练；焊接工艺训练；数控车床、数控铣床、加工中心等现代加工技术训练；电火花、线切割等特种加工技术训练；零件几何参数及形位误差检测训练；无损检测训练；实用电子线路的焊接调

半导体、印刷线路板制作；常用电气设备的认识，如试，

民用照明电路、各种机械的电气控制系统等；机器设备的工作参数的检测训练；典型机电产品拆装-调试训练；简单机械产品设计制造实践等。在这一训练层面，机电工程训练中心将专业理论知识有意识地揉进工程训练项目，加大知识向能力转化的速度与效率。如在车工训练中，改变原来按图纸加工零件的做法，指导教师给出参数要求，学生首先对零件进行设计，再按自己的设计来加工零件，这样就把机械设计的理论知识与工程训练进行了整合，让学生经历构思、设计、实现、运作的整个CDIO过程。在实现的过程中，学生会发现自己构思的缺陷和设计中的不足，充分体会CDIO过程的整体性。数控加工技术训练也是如此，在“做中

，学”并通过等级职业资格证书的认证来指明学生努力地方向，进而拓宽就业渠道。典型机电产品拆装、调试训练，使学生充分领悟到综合应用知识的必要性，引导学生找到综合应用知识的思路。学生通过拆装对采煤机、挖掘机等典型机械的结构、功能、控制系统等全面了解，形成了机、电、液一体化的雏形。4．3创新综合训练

创新综合训练是在基础技能训练的基础上，进一步强化学生的工程意识及创新精神，培养学生的CDIO能力。工程训练中心根据学生个体的差异及兴趣制定了不同的CDIO训练项目，使学生完成构思、设计、实

5结语

将CDIO工程培养模式引进到机电工程训练中心

的建设中去，以培养学生的CDIO能力为目标的，打造工程环境与创建工程综合训练项目，使学生在工程背

以主动的、景或近似工程背景下得到工程能力的培养，系统的、实践的方式去提高自己的CDIO能力。参考文献（References）：

［1］胡大超．高校工程训练中心建设的模式与思考［J］．高等工程教

2006（3）：33-36．育研究，

［2］潘庭龙，“运动控制系统”沈艳霞．CDIO模式下课程教学体系研

J］．中国电力教育，2009（12下）：129-130．究［

［3］邹卫放．工程训练中心在工程教育中的基础平台作用探析［J］．

2009（2）：196-197．福建论坛（社科教育），

［4］廖志芳，“五位一体”，胡志刚．软件工程CDIO实践教学体系［J］

2010（6）：128-132．计算机教育，

［5］刘少海，．实验室研乔占俊．“实验型”课程教学模式的研究［J］

2007（5）：90-92．究与探索，

［6］王［7］王

，刚．CDIO工程教育模式的解读与思考［J］中国高教研究，伟．基于CDIO人才培养模式的机械电子工程专业实践教学2009（5）：85-87．

2010体系的改革与探索［J］．安徽师范大学学报（自然科学版），（3）：136-138．

［8］刘少海，“应用王续明．以综合能力和创新精神培养为目标构建

．煤炭高等教育，2007（专型”机械本科专业实践教学体系［J］61．辑）：59-［9］王培良，蒋林华．多学科融合的工程训练体系研究与实践［J］．实

2010，29（12）：180-182．验室研究与探索，

［10］胡大超，，程奕鸣．高校工程训练中心建设的模式与思考［J］高等

2006（3）：33-36．工程教育研究，

［11］刘军明，刘少海．金工实习中安全事故和安全隐患产生的心理因

J］．机械工业高教研究，2002（4）：34-36．素分析［

（下转第121页）

第12期

陈水桥，等：多元化物理课题实验课程的建设和探讨121

生尽早进入各专业科研领域，接触学科前沿，了解学科培养学生创新和实践动发展动态；增强学生创新意识，

手能力；加强合作交流，培养团队协作精神，提高学生

［13］

综合素质。浙江大学是最早实施SRTP的高校之一。

为了促进学生研究兴趣，为课题实验找到良好的依托关系，实验中心欢迎学生把课题实验与浙江大学SRTP项目相结合，鼓励学生用课题实验的研究内容和成果申请和完成SRTP项目，通过学生申请到的SRTP项目促进课题实验建设，同时也让课题实验为学生完成SRTP项目提供一个实用的平台，真正做到一举两得。

课题实验与浙江大学SRTP项目相结合在实验中心已经运行1年多。目前已经在课题实验中完成并通过答辩的SRTP项目有20多个，全部在实验中心完成，由实验中心的老师作为SRTP项目的指导老师，得到了学校的肯定，取得了比较理想的成效。

容，特别是课题实验与学校SRTP的结合是提高和发

展实验课程建设的新举措。讨论的课题实验中的4个改进和改革方案不但提高了课题实验的质量，激活了

提高了实验仪器的利用价值，丰富了实实验教学手段，

验教学内容，而且激发了学生研究潜能和创新精

［14］神，符合浙江大学作为研究型大学的需求。当然，这种方法虽然拓展了实验仪器的新应用，整合和再生了现有资源，提高了学生综合知识的应用能力，实现了实验教学资源的可持续发展，但是对的学生要求也进

［15］

一步提高，课题难度也进一步加深。所以必须全面考虑本校的性质和学生的能力等情况方可更好地运行。

参考文献（References）：

［1］陈洪山，，陈水桥．从红外成像实验谈物理实验建设思想［J］．江西

2005，23（5）：645-648．科学，

［2］孙腊珍，张增明．研究型大学物理实验教学平台建设的实践与探

J］．实验技术与管理，2008，25（10）：18-20．索［

［3］刘

燕，周

岚，胡经国．大学物理实验教学改革的探索与实践

［J］．实验室研究与探索，2009，28（11）：171-172．

［4］陈水桥，陈洪山．物理实验研究性课题式教学方法的实现与探讨

［J］．物理实验，2008，28（6）：18-21．

［5］姚列明，霍中生，李业凤．研究性物理实验教学与创新型人才培

J］．实验室研究与探索，2011，30（3）：124-126．养［

［6］朱鹤年．物理实验研究［M］．北京：清华大学出版社，1994．［7］张锐波，沈剑峰，杜金潮．大学物理实验创新教学［J］．实验室研

2010，29（1）：80-82．究与探索，

［8］霍剑青，王晓蒲，汤家骏，等．分层次的物理实验教学研究［J］．实

2009，28（4）：232-235．验室研究与探索，

［9］陈守川．大学物理实验教程［M］．杭州：浙江大学出版社，1995．［10］马［11］肖

颖，徐丽琴，詹康生，等．大学物理实验综合性项目设计与教利，李海波，刘茂军．全面实施物理实验改革培养学生创新

鲲，陈洪山．浅谈如何合理性选配和组建物理实验

J］．物理与工程，2009，19（3）：18-21．学实践初探［

2007，26（4）：101-103．素质［J］．实验室研究与探索，

［12］陈水桥，王

J］．物理实验，2006，26（8）：16-19．仪器系统［

［13］孙阳春，梅海玲．试论SRTP在研究型大学中的实施［J］．当代教

2009，19：50-52．育科学，

［14］刘海霞．物理实验与培养学生创新能力的思考与实践［J］．实验

2009，28（7）：12-14．室研究与探索，

［15］康

．物理与工程，2010，20颖．创新实验教学培养综合素质［J］（3）：27-29．

3多元化课题实验的意义

多元化物理课题实验主要优点如下：

（1）多向式的实验教学方法更有利于课题的开

展，更能培养全面发展的学生。

（2）复合型课题实验更能符合新形势下大学生的需求。

（3）多通道课题实验仪器组合模式使实验技术和实验资源获得了可持续发展。

（4）课题实验课程与SRTP项目的结合，使两者相得益彰。

（5）激活了边沿化实验仪器，提高了实验仪器的利用率。

（6）多元化课题实验丰富了课题内容实验，扩展了课题的设计范围。

（7）多元化课题实验提高了学生综合知识的应用能力。

4结语

本文主要介绍了多元化课题实验课程建设情况，提出了多向式课题实验教学方法和复合型课题实验内

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页）

［12］张

林．实验室开放问题探析及应对策略［J］．实验室研究与探

［14］肖

军，罗

．重庆工学院辑．创建现代工程训练中心的思考［J］

华．工程训练体系建设的思考与实践［J］．高等工程

2006，25（10）：1289-1292．索，

［13］张家栋，房海蓉．加强开放实验平台建设促进学生创新能力培养

［J］．现代教育技术，2009（7）：132-134．

2006（5）：194-196．学报，

［15］王孙安，任

2004（6）：37-40．教育研究，

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