CDIO与卓越工程师教育培养计划课件

CDIO与“卓越工程师教育培养计划”陆小华陆小华2010/12/252010/12/25CDIO与“卓越工程师教育培养计划”陆小华“面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力优势，增强我国的核心竞争力和综合国力”“卓越工程师教育培养计划卓越工程师教育培养计划”的的主要目标主要目标“面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强n创建高校与行业企业联合培养人才的新机制创建高校与行业企业联合培养人才的新机制（CDIOCDIO为背景环境）为背景环境）n创新工程教育的人才培养模式创新工程教育的人才培养模式（标准（标准2 2、3 3、5 5、7 7、8 8、1111、1212）n建设高水平工程教育教师队伍建设高水平工程教育教师队伍（标准（标准9 9、1010）n扩大工程教育的对外开放扩大工程教育的对外开放（CDIOCDIO本身就是国际合作的产物）本身就是国际合作的产物）n制定卓越工程师教育培养计划人才培养标准制定卓越工程师教育培养计划人才培养标准（CDIOCDIO的教学大纲）的教学大纲）“卓越工程师教育培养计划卓越工程师教育培养计划”的的重点任务重点任务创建高校与行业企业联合培养人才的新机制（CDIO为背景环境）校内学习阶段，高校要以强化工程实践能力、工程设计校内学习阶段，高校要以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容重构课程体系和教学内容，加强跨专业、跨学科的复合型人才培养，加强跨专业、跨学科的复合型人才培养，着力推动基于着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法，研究性学习方法，加强学生创新能力训练加强学生创新能力训练“创新工程教育的人才培养模式创新工程教育的人才培养模式”校内学习阶段，高校要以强化工程实践能力、工程设计能力与工程一、制定学校培养标准的总体要求一、制定学校培养标准的总体要求二、学校培养标准的表述形式示例二、学校培养标准的表述形式示例（行业标准行业标准）三、学校培养标准细化表述形式示例三、学校培养标准细化表述形式示例（CDIOCDIO教学大纲）教学大纲）四、学校培养标准实现表述形式示例四、学校培养标准实现表述形式示例（MITMIT等示例）等示例）五、教学计划和课程教学大纲五、教学计划和课程教学大纲（一体化课程教学设计）（一体化课程教学设计）“卓越工程师教育培养计划卓越工程师教育培养计划”学校培养标准编制要求学校培养标准编制要求一、制定学校培养标准的总体要求“卓越工程师教育培养计划”采用采用CDIOCDIO工程教育改革的理念实现工程教育改革的理念实现“卓越工程师教育卓越工程师教育培养计划培养计划”的目标。的目标。二者在基本目标、任务、理念与方法以及内容上具有二者在基本目标、任务、理念与方法以及内容上具有高度的相关性和兼容性。高度的相关性和兼容性。“CDIOCDIO与卓越工程师教育培养计与卓越工程师教育培养计划划”的关系：的关系：采用CDIO工程教育改革的理念实现“卓越工程师教育培养计划7n培养目标（培养目标（“卓越卓越”计划：国家通用标准，行业标准，学计划：国家通用标准，行业标准，学校校/专业标准，特色定位等）专业标准，特色定位等）一体化专业设计的基本思想一体化专业设计的基本思想培养什么人培养什么人7培养目标（“卓越”计划：国家通用标准，行业标准，学校/专业如何培养如何培养人人8n培养方案、课程计划、教学大纲、教学方法、考核方式等培养方案、课程计划、教学大纲、教学方法、考核方式等培养什么人培养什么人n培养目标（培养目标（“卓越卓越”计划：国家通用标准，行业标准，学计划：国家通用标准，行业标准，学校校/专业标准，特色定位等）专业标准，特色定位等）n培养目标怎样得到落实？（尤其是能力和素质目标）培养目标怎样得到落实？（尤其是能力和素质目标）n培养效果如何？培养效果如何？n培养方法是否与培养目标一致？培养方法是否与培养目标一致？n如何改进？如何改进？问问问问 题题题题一体化专业设计的基本思想一体化专业设计的基本思想如何培养人8培养方案、课程计划、教学大纲、教学方法、考核方式n培养目标、培养理念与课程体系的一体化设计培养目标、培养理念与课程体系的一体化设计n课程体系、教学方法、学习方法、考核方式和持课程体系、教学方法、学习方法、考核方式和持续改进的一体化设计续改进的一体化设计n知识、能力和素质培养的一体化知识、能力和素质培养的一体化一体化教学一体化专业设计的基本思想一体化专业设计的基本思想培养目标、培养理念与课程体系的一体化设计一体化教学一体化专业n清晰的目标：一体化的基本要求清晰的目标：一体化的基本要求n培养的效率：一切环节围绕目标培养的效率：一切环节围绕目标n可持续性发展：形成可持续性发展：形成PDCAPDCA闭环闭环一体化教学必要性：必要性：一体化专业设计的基本思想一体化专业设计的基本思想清晰的目标：一体化的基本要求一体化教学必要性：一体化专业设计 一体化课程计划：一体化课程计划：n课程计划明确阐明各学科知识的联系，和个人、人际交往和产品、课程计划明确阐明各学科知识的联系，和个人、人际交往和产品、过程和系统建造能力过程和系统建造能力n课程和课外活动中包括具体能力的培养课程和课外活动中包括具体能力的培养n师生都明确知道这些能力的培养要求师生都明确知道这些能力的培养要求一体化学习经验：一体化学习经验：n在学习活动和学习经验中整合了学科知识和个人、人际交往能力、在学习活动和学习经验中整合了学科知识和个人、人际交往能力、产品、过程和系统建造能力产品、过程和系统建造能力 n有工程经历的教师直接参与一体化教学实践有工程经历的教师直接参与一体化教学实践n产业界和其他利益相关者人员参与筹划一体化学习经验的实现产业界和其他利益相关者人员参与筹划一体化学习经验的实现考核方式与培养考核方式与培养目标的一致性：目标的一致性：n具有与所有学习效果相适应的各种考核方法具有与所有学习效果相适应的各种考核方法n考核方法的成功实施考核方法的成功实施n多数教师采用与培养目标相一致的考核方法多数教师采用与培养目标相一致的考核方法n学生成绩的确定建立在可靠、有效的数据基础之上学生成绩的确定建立在可靠、有效的数据基础之上一体化专业设计的基本思想一体化专业设计的基本思想一体化课程计划：课程计划明确阐明各学科知识的联系，和个人、一体化教学设计的基本要求一体化教学设计的基本要求例：培养学生分析问题与解决问题的能力如何实现？例：培养学生分析问题与解决问题的能力如何实现？工程推理和解决问题的能力包括：工程推理和解决问题的能力包括：l建模；建模；l估计与定性分析；估计与定性分析；l带有不确定性的分析；带有不确定性的分析；l解决方法和建议解决方法和建议n细化、可落实、可观测的目标细化、可落实、可观测的目标l发现问题和表述问题：发现问题和表述问题：评估数据和问题表像；假设和偏差源；把握总体目标、分清事情的主次；制定评估数据和问题表像；假设和偏差源；把握总体目标、分清事情的主次；制定解决方案（包括建模、求解析解和数字解、定性分析、实验、不确定性分析）；解决方案（包括建模、求解析解和数字解、定性分析、实验、不确定性分析）；一体化教学设计的基本要求例：培养学生分析问题与解决问题的能力n课程设计与培养目标一致课程设计与培养目标一致一体化教学设计的基本要求一体化教学设计的基本要求课程设计与培养目标一致一体化教学设计的基本要求n课程设计、教学方法、学习方法、考核方法与培养目标一致课程设计、教学方法、学习方法、考核方法与培养目标一致n建立持续改进机制建立持续改进机制教学方法教学方法Teaching&Learning Methods课程1课程2知识能力素质培养标准培养标准/课程学习结果课程学习结果（Learning Outcome）比较矩阵图）比较矩阵图教学大纲课程学习结果学习结果培养目标培养目标学生特质培养学生特质培养教学大纲教学大纲知识、能力、素质知识、能力、素质的具体要求的具体要求学习结果学习结果知识、能力、素质知识、能力、素质具体课程具体课程课程体系课程体系课程群模块课程群模块主动学习和实践的教学方法主动学习和实践的教学方法分解和细化分解和细化课程计划课程计划Curriculum 专业培养标准专业培养标准Syllabus目标目标Goals基于项目的学习基于项目的学习基于问题的学习基于问题的学习 探究式学习探究式学习案例教学案例教学实习与实践实习与实践研究性教学研究性教学一体化教学设计的基本要求一体化教学设计的基本要求课程设计、教学方法、学习方法、考核方法与培养目标一致教学方法课程培养目标课程培养目标对对CDIOCDIO能力的贡献能力的贡献一体化课程计划案例一体化课程计划案例瑞典皇家工学院车辆工程专业瑞典皇家工学院车辆工程专业CDIOCDIO一体化课程计划一体化课程计划n目录目录n引言引言n专业目标专业目标n工程能力（按工程能力（按CDIOCDIO教学大纲展开到第二层各能力的熟练程度）教学大纲展开到第二层各能力的熟练程度）专业培养计划专业培养计划各课程间学科知识间关系各课程间学科知识间关系专业设计矩阵专业设计矩阵工程能力发展顺序工程能力发展顺序n专业中每一门课程专业中每一门课程n专业结构专业结构课程培养目标一体化课程计划案例瑞典皇家工学院车辆工程专业CD第一年第一年查尔摩斯工业大学查尔摩斯工业大学工程工程导论导论学科学科课程课程学科学科课程课程通过项目整通过项目整合课程合课程项项目目再再设设计计软件工程软件工程项目课程项目课程机电一体化机电一体化工程课程工程课程X X工程工程项目课程项目课程硕士硕士论文论文第二年第二年第三年第三年第四年第四年第五年第五年一体化专业培养实践案例一体化专业培养实践案例第一年查尔摩斯工业大学工程学科学科通过项目整合课程项目再设计一体化教学设计实践案例一体化教学设计实践案例例：麻省理工学院航空航天专业的课程教学计划对例：麻省理工学院航空航天专业的课程教学计划对3.2 3.2 交流的实现交流的实现一体化教学设计实践案例例：麻省理工学院航空航天专业的课程教学口口头交流交流文字交流文字交流管理能力管理能力团队合作合作整合能力整合能力一年级二年级三年级物理导论课程 数值方法力学I 热力学力学II 固体力学 声学与振动 数学 II 流体力学 数学 I 数学III 控制理论 信号与分析 统计学 电力工程.例：例：皇家工学院车辆工程专业能力实现示意皇家工学院车辆工程专业能力实现示意产品开发一体化教学设计实践案例一体化教学设计实践案例 口头交流 文字交流 管理能力 团队合作整合能力一Civil Engineering 2.12.22.32.42.53.13.23.34.14.24.34.44.54.6Calculus and algebra 11111Structural elements andTheir function(1)2211/211Urban Planning and Design 22211/211CAD,sketching and 3D-modelling11Theory and Practice of Architectural Engineering222211/21Material science21/211CDIO Project3221Calculus and algebra 2222CAD,Sketching and 3D-modelling22Theory and Practice of Architectural Engineering322322Structural elements andTheir function(2)33232212House Building and Building Design2/332222/3221121CDIO project32一体化课程体系设计实例一体化课程体系设计实例Civil Engineering 2.12.22.32.4Mechatronics1.11.21.32.12.22.32.42.53.13.23.34.14.24.34.44.54.6mechatronicsUTTUTTUUUsimulationUTUITTTUTUUUUIITITcontrol systemsUUTUUTUUUTTUTUTUfluid dynamicsUTUTIIIsignal processingUTUITTTUTUUIIITITItheoryUUTTTUTUUUUITTIconcurrent projectUTUITUTTUUUITTIapplied mathematicsTUTUTUTUTUUITcontrol project courseUUTUTUUTUTUTUTUTUUIITUTUTUIThermodynamicsITUTUTUUdynamics and roboticsUTTIUfluid dynamicsITUTTUdynamics and controlUUTTTUUdynamicsITUTUTsupervisionUUTTTUcontrolUITITTUITUUTUIITITI一体化课程体系设计实例一体化课程体系设计实例Mechatronics1.11.21.32.12.22.3对学生谈及或简单介绍这个知识对学生谈及或简单介绍这个知识/能力点能力点针对这一知识针对这一知识/能力点，没有明确的教学目标对与之相关的知识或能能力点，没有明确的教学目标对与之相关的知识或能力要求力要求关于本知识关于本知识/能力点的授课、讨论和实验的时间都少于一个小时能力点的授课、讨论和实验的时间都少于一个小时没有同本知识没有同本知识/能力点直接相关的练习、项目和家庭作业要求能力点直接相关的练习、项目和家庭作业要求这个知识这个知识/能力点可能不会在考试或者其他考核手段中进行评定能力点可能不会在考试或者其他考核手段中进行评定介绍（I）介绍、讲授和运用介绍、讲授和运用对学生谈及或简单介绍这个知识/能力点介绍（I）介绍、讲授和运对学生有学习新知识的要求对学生有学习新知识的要求学习目标认知水平至少要提高一级（如从不知到认知，从认知到理学习目标认知水平至少要提高一级（如从不知到认知，从认知到理解，从理解到应用等）解，从理解到应用等）通常花至少一个小时以上的时间的讲授、讨论或实验本知识通常花至少一个小时以上的时间的讲授、讨论或实验本知识/能力点能力点要有与本知识要有与本知识/能力点相关的练习、项目或家庭作业能力点相关的练习、项目或家庭作业可能在考试或其他考核方式中有所反映可能在考试或其他考核方式中有所反映讲授（T）介绍、讲授和运用介绍、讲授和运用对学生有学习新知识的要求讲授（T）介绍、讲授和运用假定学生在这一知识假定学生在这一知识/能力点上已经具备了一定的能力能力点上已经具备了一定的能力没有关于这一知识没有关于这一知识/能力点的考核，但是学生需要应用它去完成其他能力点的考核，但是学生需要应用它去完成其他的教学目标的教学目标对于一个知识对于一个知识/能力点的学习没有时间限制能力点的学习没有时间限制不直接采用课题不直接采用课题/练习练习/项目项目/家庭作业等方式来教这一知识家庭作业等方式来教这一知识/能力点能力点不直接使用测验或其他考核方式来评估这一知识不直接使用测验或其他考核方式来评估这一知识/能力点能力点运用（P）介绍、讲授和运用介绍、讲授和运用假定学生在这一知识/能力点上已经具备了一定的能力运用（P）介.n工程能力不是可有可无的工程能力不是可有可无的“软能力软能力”交流和团队工作需要技术知识的应用和表达，所以技术交流能力、团队交流和团队工作需要技术知识的应用和表达，所以技术交流能力、团队工作能力、解决问题的能力、职业道德等工作能力、解决问题的能力、职业道德等 都属于工程能力都属于工程能力n创造能力成长的机会而不是增加内容创造能力成长的机会而不是增加内容必须给学生机会培养交流能力、团队能力等，这些能力最好是通过实践、必须给学生机会培养交流能力、团队能力等，这些能力最好是通过实践、重复、反馈的方式，而不是用讲授心理和社会学原理的方式进行培养重复、反馈的方式，而不是用讲授心理和社会学原理的方式进行培养n一体化学习，而不是附加能力课程一体化学习，而不是附加能力课程在实践中锻炼个人，人际，产品、过程和系统构建能力是应用和表达技在实践中锻炼个人，人际，产品、过程和系统构建能力是应用和表达技术知识的方法。工程能力是在这样的技术环境中培养的术知识的方法。工程能力是在这样的技术环境中培养的实施要点实施要点.工程能力不是可有可无的“软能力”交流和团队工作需要技术知识l第二年至第四年每年都有一个具体的设计和研究项目第二年至第四年每年都有一个具体的设计和研究项目l学生分成团队学生分成团队4-64-6个人，每个团队有一个项目，全部设计制造过程个人，每个团队有一个项目，全部设计制造过程l培养设计、创新、协调、沟通和领导能力培养设计、创新、协调、沟通和领导能力l使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知识，学会以探究方式获取使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知识，学会以探究方式获取知识，整个过程体现知识，整个过程体现CDIO CDIO n一级项目一级项目l二级项目是基于课程群，每个课程群都有一个项目二级项目是基于课程群，每个课程群都有一个项目l设计、制造、控制、检测，这些项目相当于综合性的课程设计设计、制造、控制、检测，这些项目相当于综合性的课程设计l把相关联的课程知识有机的结合起来，使学生认识到有机和关联的知识群而把相关联的课程知识有机的结合起来，使学生认识到有机和关联的知识群而不是孤立的知识点不是孤立的知识点l课程群的建设与实践结合起来课程群的建设与实践结合起来l避免重复内容避免重复内容n二级项目二级项目n三级项目三级项目l核心课程内根据需要而设核心课程内根据需要而设l加强课程知识的理解加强课程知识的理解l加强能力的培养加强能力的培养汕头大学的实践汕头大学的实践第二年至第四年每年都有一个具体的设计和研究项目一级项目二级项机电专业培机电专业培机电专业培机电专业培养计划和课养计划和课养计划和课养计划和课程体系程体系程体系程体系（鱼骨图）（鱼骨图）（鱼骨图）（鱼骨图）汕头大学的实践汕头大学的实践机电专业培养计划和课程体系汕头大学的实践n基于基于CDIOCDIO改革方法的设计改革方法的设计-建造项目规划范例建造项目规划范例nMITMIT项目规划实例项目规划实例一体化项目教学案例一体化项目教学案例基于CDIO改革方法的设计-建造项目规划范例MIT项目规划实谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！美国工程教育认知机构ABET制定新的认证标准EC2000（基于过程的认证改为基于结果的认证）美国土木工程学会（ASCE）制定body of knowledge，规定入职土木工程师的基本要求CDIO教学大纲返回美国工程教育认知机构ABET制定新的认证标准EC2000（29