基于CDIO模式的金属材料本科人才培养方案研究*

吴鲁淑，何杰军

(1 贵州理工学院机械工程学院，贵州　贵阳　550003；2 贵州理工学院材料与冶金工程学院，贵州　贵阳　550003)



基于CDIO模式的金属材料本科人才培养方案研究*

吴鲁淑1，何杰军2

(1 贵州理工学院机械工程学院，贵州贵阳550003；2 贵州理工学院材料与冶金工程学院，贵州贵阳550003)

CDIO工程教育模式是国际工程教育的最新成果，对我国工程教育培养模式产生了重大的影响。基于CDIO培养模式，本文在对金属材料专业人才培养目标进行分析的基础上，对该专业基础课程、专业基础课程以及专业核心课程等进行了设计与优化，并探讨该专业实践教学的课程建设。改革实践证明，对新建设的本科院校，基于CDIO的工程类人才培养方案的优化很有必要，对培养应用型本科人才有较好的促进作用。

培养方案；应用型人才；CDIO

随着科学技术如机械工业、电子技术、航空技术等的发展，材料行业也得到了极大的促进与发展，同时，对从事材料行业人员的技能、素质等方面的要求也越来越高，使得高等院校传统的材料类人才培养模式收到了挑战。我国高校中设置得有与金属材料相关专业的学校很多，培养出来的金属材料类人才在数量上也具有较大的优势，但是在质量上表现出了理论基础较好而实践能力较欠缺、个人能力较强而团队协作能力较弱等缺点。进入新世纪之后，大部分高校都在探索在新的形势下如何办好金属材料类专业，使培养出来的人才更好地复合社会需求，同时也使培养出来的人才更具竞争力。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。随着我国经济建设对应用型人才需求的增大，CDIO模式在我国不少工科高校中逐步得到试点和推广[1]。CDIO是Conceive、Design、Implement、Operate的首字母缩写，分别代表构思、设计、实现和运作，它以产品的研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的以及课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验。贵州理工学院是一所新办高校，但是坚持高起点、高标准办学，在办学之初就学习借鉴国内外高校基于CDIO的人才培养模式，建立了一套相应的管理机制。本文将讨论基于CDIO的培养模式如何制定好金属材料类专业的人才培养方案。

1　基于CDIO的培养目标分析

根据CDIO模式，金属材料类专业的毕业生应具有扎实的理论基础和较强的实践能力，同时具有较好的团队协作能力。学生通过CDIO模式的培养，掌握材料科学与工程基础理论和相关知识，具有开展材料基础理论研究、材料设计、材料性能优化、新材料开发和材料生产管理的基本能力。具有高度的职业责任感与道德素质，具有合作精神[2]。学生毕业时，应掌握扎实的材料科学与工程专业基础知识，能够运用材料科学与工程的专业知识解决复杂的工程问题，在社会中具有较强的择业竞争力。毕业五年后，能够成为行业中优秀的专业技术人才，懂得管理，精于技术。

2　教学体系的设置与优化

根据CDIO基本原理，学生的能力培养是通过具体的教学大纲来体现的，通过理论与实践教学，针对本科工程教学建立具体的课程目标。这些为实现特定目标而设立的课程构成了基于CDIO模式培养的课程群。

为深入了解社会对金属材料类本科毕业生的能力需求，在制定人才培养方案之前，本校多次组织相关的老师赴中铝贵州分公司、贵州高峰石油机械有限责任公司、贵州新艺机械厂等企业考察，重点了解企业对人才知识、素质、能力的要求，确定金属材料方向学生必须具备的管理知识、核心工程基础知识、高级工程基础知识、职业技能等方面的需求，根据社会需要设置了相应的专业基础、专业知识、实践技能等的培养课程。

2.1理论课程体系的建设

为使学生具有扎实的专业基础知识，掌握核心的专业技能，同时具有较好的人文科学修养，在个人能力得到大幅度提升的同时兼具较好的团队写作能力，经过反复的调研，不断地修改和完善，逐渐形成了“注重理论基础，强化实践环节，抓好能力培养，提高综合素质”的基本原则，保证金属材料类人才的培养既符合教育部人才培养的基本要求，又能充分地考虑学生兴趣和社会实际需要，提高学生的能力，从而提高其就业竞争力。

贵州理工学院金属材料类专业课程结构的设置，充分考虑了学生毕业后从事专业工作的需要和全面发展的需要，在理论课程体系中主要包括了以下三个方面的内容：①外语、人文社会科学及社会实践；②数学、计算机、自然科学基础；③专业理论课。

2.1.1外语、人文社会科学的培养

当今的中国，大学教育已经大众化，大学不仅仅是为培养学生从事专业技术方面的能力，更是需要培养学生全面发展的能力。在理工科教育中，不能光注重专业知识的教育，也要学生必要的外语能力和人文科学素养，这对提高学生的人文素质非常重要，也是保证学生社会发展能力的重要基础[3]。在理工科专业教育中，要设置一定体系的人文社会科学课程，它有四个方面的教育功能：(1)让学生掌握一定的文学、历史、哲学、经济、管理等方面的知识，在人文素养方面有所提高，毕业后，利于学生的全面发展。如果理工科学生在接受高等教育时仅局限于本专业的知识，则进入社会发展之后难免造成知识面欠缺、视野受限等问题，影响学生的全面发展。(2)通过一系列的必修课和通识选修课，加强学生的文化素质教育，同时，培养学生的政治素质，贯彻德育要求，培养对国家、对社会有用的人才。(3)高等教育通过人文社会科学教育与专业教育相结合，促进方法论教育，对加强毕业生科学研究、服务社会起到重要作用。(4)培养学生的国际视野，提高学生的外语交流能力。当今社会发展迅速，在互联网技术发展及经济全球一体化大背景下，全球交流越加频繁，因此，学生掌握必要的外语，对于促进自身发展促进社会经济发展有重要的作用。为此，在金属材料类人才培养方案中，我们设立了英语、政治、哲学、管理类相关的课程，优化相关的知识点。特别是在英语教学中，缩短理论教学课时，单独设立口语课，增加学生开口说英语的机会。

2.1.2基本的自然科学素质的培养

作为工科人才，必须具备基本的自然科学素养。为培养金属材料类本科人才的自然科学素养，在培养方案的课程体系中设立了包括高等数学、大学物理、基础化学、计算机等自然科学教育的课程[4]。如前所述，我国当今的高等教育已是大众化教育，是提高学生全面素质的重要环节，而数学是自然科学的基础，对培养学生的逻辑思维能力具有重要作用，是支撑和推动现代科学技术发展的重要工具。在培养方案的制定过程中，我们充分考虑了这些因素，在课程体系中设置了高等数学、线性代数、概率论与数理统计等课程，保障后续专业课程所需要的数学知识能够涵盖。同时，根据金属材料工程专业的特点，在专业课教学以及以后的工作中需要用到大量的物理、化学知识，开设必要的物理、化学课程，在制订相关的教学大纲时充分考虑金属材料专业的特点，筛选合适的知识点，有重点有针对性地讲解与材料相关的知识点，例如物理类知识教育，对金属材料类专业学生来说，热学部分的知识即作为教学的重点，保证学生在专业课学习时能够熟悉相关的基础，利于学生掌握相关的专业知识。在培养方案中，设置了物理化学和工程化学两门课程，打捞化学知识基础，可为后续的相图、材料热力学等相关知识点打好基础。计算机是当今社会最重要的工具之一，学生掌握必要的计算机知识非常重要，是提高学生综合素质重要的手段。因此，在培养方案中我们设置了计算机文化基础、计算机程序语言设计、计算机辅助绘图、计算机在材料科学与工程中的应用等课程，训练学生基本的计算机操作能力，使学生能够用计算机处理基本的文字、图形绘制等事务，同时掌握必要的计算机在材料工程中应用的基本知识，能够用计算机解决专业上的一些问题。

2.1.3专业技能和专业素养的培养

金属材料类专业的专业教学主要围绕材料科学与工程主干学科安排教学内容。根据专业知识特点，在制订培养方案时把专业课程分为专业基础课程和专业发展课程两大部分。其中专业基础课程包括了该专业方向的主要核心课程，发展课程主要是该专业方向的方向发展课程，根据不同的发展方向课程有所偏重，例如，材料科学方向偏重于解决材料的微观组织与性能的问题，而材料加工方向则偏重于材料的成形问题。

(1)材料学基础类课程的设置

根据金属材料类专业的专业特点，同时结合新建本科院校的实际，我们把金属材料类专业的基础课程设置分为两部分，它们分别是“材料科学基础”和“材料加工工艺基础”。

当今世界科技发展迅速，原来作为不同学科的金属材料、复合材料、陶瓷材料、高分子材料等已经深度融合，界限已变得越来越模糊。为培养宽口径的人才，尽管是培养金属材料类人才，在课程教学时也应该围绕不同材料的共性来组织教学[5]，这对培养学生的综合素质有重要作用。在本培养方案中，材料科学基础的内容主要包括：①材料的微观结构，包括材料键合方式、原子排列方式、没有缺陷的晶体结构、有缺陷的晶体缺陷、材料中原子分子的运动、材料凝固过程原子的行为、材料的变形和回复再结晶过程原子的运动及其行为等。②材料组织结构的变化规律，包括相图的基本概念、不同二元合金系的特征及相变规律、三元相图的构成及其应用、材料的热处理组织变化规律等，着重强化铁-碳合金相图的教育。③材料的物理及化学性能，主要了解基本的材料电、磁、热、光等性能及其影响因素，材料的耐腐蚀性能等。

同样，在材料加工过程中也有很多共性的问题。解决了这些共性问题，材料加工过程中碰到的问题就会迎刃而解。因此，我们在培养方案中设置了加工基础性课程，主要包含《材料塑形成形原理》、《材料加工工艺基础》等课程这些课程主要解决材料成形过程中基本的物理基础、材料表面加工中的共同基础性问题、材料改性处理中的共同物理基础问题。

(2)材料科学与工程(金属材料方向)核心课程建设

在专业基础课程的基础上，专业核心课程的设置和开设是保证专业人才培养的必要途径，因此，无论是在人才方案的制订还是在专业评估等环节中，考量专业核心课程的设置与教学情况都是非常重要的。贵州理工学院是应贵州工业发展需求而建立的高等学校，在金属材料的开发与应用方面，贵州有大量的企业，特别是航空航天企业。因此，在制订培养方案时，我们充分考虑了地方产业特色及优势，突出以航空轻金属材料为特色的专业教学体系，强化学生的实践动手能力，除开设模具制造工艺学、热处理原理及工艺、焊接工艺学、材料现代分析技术、材料专业英语、金属工艺学等课程外，还开设了航空轻金属材料、轻金属成形工艺、航空用复合材料等课程。

2.2实践教学体系的建设

应用型人才培养是我国新世纪高等教育重要的发展方向。作为新建本科院校，贵州理工学院定位为培养高素质应用型人才。而在应用型人才培养体系中，实践性教学环节是提高学生实际动手能力、提高学生综合能力、增强学生工程实践能力的重要环节，同时也是提高学生进入社会后适应岗位的能力，提高综合竞争力的重要途径。为切实推进应用型人才培养，我们积极与省内外企业合作，努力推进产、学、研结合，与航空制造企业、钢铁材料企业、有色金属材料企业等相关的单位建立了科学研究、学生实训合作关系，建立了学生实习实训、顶岗实习以及就业为一体的实践体系，在培养方案中安排了45周的集中实习实训，所占学分为总学分的36%。

3　结　论

高等教育的改革是新世纪我国教育面临的主要问题之一，高等教学改革的首要工作即是人才培养方案的改革。科学、合理的人才培养方案既为专业教学的组织和管理提供依据和保证，也为专业的建设发展指明了方向。对于金属材料类应用型本科人才的培养，如何真正落实新时期国家高等教育的战略意图，实线高等教育的转型发展，还需要不断的探索。只有不断地顺应社会需求，制定合理的人才培养方案，才能为社会培养更好的专业性人才，也为毕业生的全面发展打好基础。

[1]邹芹,刘利刚,李艳国,等.基于CDIO教学理念的金工教学方法改革与实践[J].教学研究，2014，37(2):93-95.

[2]肖兵，陈哲.材料成型专业应用型本科人才培养方案探索[J].装备制造技术，2009(11):155-157.

[3]徐峰，冯小明.材料成型及控制工程专业实用性人才培养方案探索[J].纺织教育，2008(5):23-25.

[4]董兵海，王世敏.材料类专业人才培养方案及课程体系改革的探索与实践[J].湖北大学成人教育学院学报，2008(4):62-64.

[5]江嘉运,肖力光.建设材料学科新型课程体系的探索与实践[J].高等建筑教育，2005(6):48-51.

Research on the Training Plan for Students Major in Metal Materials Based on CDIO*

WULu-shu1,HEJie-jun2

(1 College of Mechanical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003; 2 School of Materials and Metallurgical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003, China)

CDIO mode for engineering education is a new achievement in the world, and it plays an important role in engineering education for China. Based on the CDIO mode, the basic course, special basis course and specialized course were constructed and optimized for metallic materials engineering. It showed that it was necessary to optimize the course system for engineering education, especially for new colleges. It played an important role in education for practical talent.

training plan; practical talent; CDIO

贵州理工学院教学内容及课程体系改革项目(项目编号：2014JXGG01)。

何杰军(1982-)，男，博士，主要从事金属材料的塑性变形工艺及理论研究。

G423.1

A

1001-9677(2016)07-0200-03