基于CDIO工程教育模式的材料物理专业人才培养体系构建

朱科　肖奎　谢忠祥　王海镔　肖发新

摘 要 依据CDIO工程教育模式，借鉴国内高校CDIO工程教育宝贵经验，紧密把握以工程教育为背景，工程项目设计为导向，工程能力培养为核心的理念，从专业培养目标、知识素质能力大纲、一体化课程、保障体系几个方面构建了材料物理专业人才培养体系，以期为企业培养适应岗位需求的高素质高能力的材料工程技术人才奠定基础。

關键词 CDIO 工程教育模式 材料物理专业 人才培养

Abstract In order to cultivate high quality and ability of materials engineering and technical personnel for enterprise， a materials physics professional talent cultivation system was built from the professional training objectives， knowledge and ability syllabus， curriculum integration and security system by drawing the valuable CDIO engineering education experience of domestic college and adopting CDIO engineering education mode.

Keywords CDIO； Engineering education mode； materials physical specialty； talent cultivation

CDIO工程教育作为一套先进的教育模式由麻省理工学院等四所大学于2000年发起并经过四年的探索研究而创立，受到国内外高校广泛瞩目。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），以工程实践为背景，以学生为中心，主动参与到工程学习实践，获得相关知识技能[1-2]。2005年顾佩华教授首次将CDIO教学理念引入中国[3]。2011年中国共57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作，且已取得较好的成果[4]。

湖南工学院属于教育部卓越工程师培养计划高校，致力于培养“重基础、重技术、重能力、高素质”的“三重一高”应用型人才。根据信息、新能源与光电行业的发展需求，我校2015年新申请设置了材料物理专业，并将其作为CDIO工程教育试点专业。以此为契机，在过去一年中，我们在对企业岗位需求进行系统调研的基础上，结合相关兄弟院校的教学改革经验，从专业培养目标、专业培养标准（知识、能力与素质大纲）、一体化课程计划、保障体系等方面构建了材料物理专业CDIO人才培养体系。

1 材料物理专业人才培养目标设计

依据社会需求、学校定位、专业特色，结合实地调研和网络调研，同时借鉴兄弟院校的经验，我们设计了材料物理专业人才培养目标。我们设定专业目标为培养掌握较系统的材料物理专业知识，具备工程管理基本知识，具备工程开发与应用CDIO全过程的潜质，具有较强的社会责任感的应用型人才。同时依据CDIO大纲，从知识能力素质几个方面具体细化了专业目标。此外，在明确本专业的一般目标基础上，我们以材料物理专业学生毕业后可能从事的职业为基础设定了三类岗位目标（系统应用工程师、材料与器件设计师、材料与器件制备/质量工程师），这三类岗位是学生通过系统学习后可能达到的不同目标，并对岗位任务做了相应规划。三种岗位涉及的知识分配在大学四年的不同阶段，这些知识是每一位学生都要学习的，但是根据知识掌握情况与学生兴趣、特长等特点，因材施教，侧重不同，引导学生朝不同方向努力，以充分发挥学生的能动性，突出重点，使学生学习有兴趣，学完有特长，最终成为特色人才。

2 材料物理专业CDIO知识、能力和素质大纲设计

为了实现材料物理CDIO工程教育模式的专业培养目标，在对学生、教师、行业、企业进行充分调研的基础上，我们制定出了涵括知识能力素质的详细可行的材料物理专业CDIO培养标准。制定的专业培养标准包括4个方面：（1）技术知识和推理；（2）个人能力、职业能力和态度；（3）人际交往能力：团队工作和交流；（4）在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统（CDIO）。这4个培养标准构成CDIO大纲的第一层内容。从第一层内容出发，进一步将标准细化、充实，我们构建了专业培养标准的第二层内容，如个人能力、职业能力与态度方面，我们细化为工程推理与解决问题的能力，对工程问题进行实验和调查、分析的能力，个人能力与态度等几个二级标准。每个二级标准下面再详细构建若干三级标准，直至在具体的课程和教学中能充分实现CDIO教学大纲所包含的知识、能力和素质标准。按照这样的思路，我们构建了集知识、能力和素质为一体的材料物理专业CDIO大纲，如表1所示。

表1 材料物理专业CDIO知识、能力和素质大纲

3 一体化课程体系的构建

为了达到材料物理CDIO专业培养标准，我们按照CDIO培养模式，构建了以三级团队设计项目为载体的一体化课程体系。如图1所示的鱼骨型一体化课程明确了材料物理专业培养的基本路线，将各学科课程与实践能力培养有机结合在一起。我们为材料物理专业设计了4个一级团队设计项目，6个二级团队设计项目，若干三级团队设计项目作为主干，以此安排课程门类、进度。其中一级项目面向角色定位与培养目标，包含本专业核心课程和能力要求，持续贯穿于整个大学4年阶段。在项目实施中，教师将全班学生分为若干团队，每个团队4～6人，由教师分派或学生自己提出一个具体的项目，从功能材料选择、材料与器件结构与性能设计、材料与器件制备工艺设计、系统设计与建造等方面出发构思、设计，直到将产品成功制造出来，完成一个完整的C-D-I-O全过程，从而达到相关能力培养要求。在“材料合成与制备工艺”、“材料结构与性能设计”、“器件制备工艺”和“器件结构与性能”等6个二级项目中，每个项目都是基于材料物理课程群的综合性设计项目，能够把各门课程中密切关联的知识点有效贯通起来，实现课程群知识之间的有机联系。三级项目以单门课程为基础，根据课程教学重点设立的实践项目，可加强学生对课程重要知识点的掌握，达到对理论知识的灵活应用。

通过项目设计（如图1），可以有效地打通课程学习脉络，充分调动学生的学习积极性，培养学生探索精神，训练学生学习、实践与创造能力，达到专业培养标准。

4 CDIO保障体系的构建

为了保证材料物理专业CDIO工程教育顺利开展并能持续改进，需要构建相应的保障体系。我们从学校教学条件、师资力量、校企合作及管理与改进机制四个方面加以配置资源及深化改革。

首先学校将在材料物理专业前期投入500万资金，重点建设三个专业实验室，两个校内实训实习基地。学校安排一名副校级领导联系、指导专业建设工作。学校鼓励、支持教师参加国内高校CDIO教育交流、培训，减少教师年课堂授课课时，增加CDIO实践课时与课酬；在与学生学分政策方面进行相应改革，增加实践学分，设立实践加分奖励，从而调動教师与学生的参与热忱度。

其次，在师资方面，成立CDIO项目指导教师团队及课程改革师资团队。项目团队指导教师由教授、副教授、博士担任，每位指导教师指导一个6～7名学生组成的项目组，负责一、二级项目选题设计、组织与运行。课程改革团队教师主要负责开展单门课程的CDIO大纲、教案、三级项目的设计及基于项目/问题探究式教学方法的研究实践。此外，教师工程能力是CDIO教育的一个重要标准，特别要加强教师CDIO能力的培养。为此，我们专业将每年选派教师参加全国CDIO教育工作会议，到CDIO试点高校交流、访问，到企业挂职锻炼，建立高校、企业培训教师CDIO能力的双重机制。

第三，加强与深化校企合作办学。目前，学校牵头与衡阳市白沙洲高新技术开发区的数家新材料及光电企业开展校企合作，建立材料物理企业实践实习基地。聘请10位企业人员担任项目导师，负责指导部分学生的实践。下一步拟将企业引入校园，成立校企合作创新工作室，双方提供资金、技术、人员，指导学生创新、创业设计。同时加强双师型教师培养，选派教师进入企业挂职锻炼。

第四，在CDIO教育全过程的管理与改进方面，注重项目管理，每个项目组配备一名项目秘书负责项目建档与监控。在项目考核上，实行分阶段分节点考核，以加强过程管理。考核方面，由项目指导教师设计相应的考核大纲，以小组成果展示，项目汇报、答辩，项目体会与分享等形式进行。课程考核降低理论考核比重、增加三级项目考核比重。项目实施过程实行阶段性教学总结与反馈，及时修订项目方案与培养方案。

5 总结与展望

近年来，CDIO工程教育在国内多所高校试点、推行，取得了很大成功，获得工程教育界热烈反响。我们依据CDIO工程教育模式，借鉴国内高校CDIO工程教育宝贵经验，从专业培养目标、知识素质能力大纲、一体化课程、保障体系几个方面构建材料物理专业人才培养体系。该体系以工程教育为背景，工程项目设计为导向，工程能力培养为核心出发为培养高素质高能力的材料工程技术人才提供有力保障。

€L鼙疚牡玫胶鲜〗逃萄Ц母锵钅俊盎贑DIO工程教育模式的材料物理专业人才培养方案的研究与实践”（发文号：湘教通〔2005〕291 号）的资助

参考文献

[1] 高雪梅，孙子文，纪志成.CDIO方法与我国高等教育改革[J].江苏高教，2008.5：69-71.

[2] 顾佩华，包能胜，康全礼等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育，2012.3：24-40.

[3] 贺辛亥，刘江南，王俊勃.基于5 + X产学研合作CDIO模式培养创新型人才的探索[J].西安工程大学学报，2014.28（1）：111-115.

[4] 张力玮.中国共57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作[J].世界教育信息，2011.6：53.