時間：2022-11-23 01:57:22
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1.1改變教學模式
第一，課程中重復的內容不再重復教學。比如：工程力學，力學的基本知識與大學物理重復，在課堂上以學生自主學習為主，每堂課讓學生自己準備課堂內容，準備PPT，上臺講解，教師給出指導。第二，軟硬件結合的方式教學。比如：單片機課程采取上機教學，使學生邊學邊用，用軟件模擬，再加入實驗課時達到軟硬件有機結合。第三，學生自由選擇跟本門課程相關的課題，完成課程教學。比如cdio工程導論：教師先介紹本門課程的任務，然后提出課題讓學生自行選擇，針對每一個課題學生自行收集材料，制作PPT,講解課題并最終完成課題。每一個課題教師給出的應該相對簡單，一個簡單的項目學生完成后，他們會有小小的成就感。這樣就可以激發學生的興趣和努力。首先，新生由于剛進入校園彼此還不是很熟悉，通過分配任務讓新生能組成團隊，進行分工與合作，創造良好的學習氛圍。其次，充分利用網絡的便捷性，讓學生自主到圖書館或者網上查詢資料，培養學生積極主動學習的能力。再次，在為學生布置完課題后，讓學生自己購買各種元件和工具，能夠將理論知識和實踐相結合，在實踐中檢驗理論知識的學習水平。最后，在答辯的過程中，讓學生扮演不同的角色，培養學生團結合作以及實踐操作能力。經過對2010級測控班級的試驗，參與項目的學生在學習興趣以及動手能力方面要比沒有參與項目的學生有明顯的優勢。從畢業就業情況來看，參與項目的同學在就業時候自己感覺壓力較小。
1.2制定新的培養方案
針對應用型本科測控專業，為了合理制定培養方案，我們首先對本專業從業人員進行調查，結合以往的教學計劃讓企業人員給出評定各個課程在本行業的重要性，分別從10分到0分羅列出每一門課的重要性，然后收集這些調查資料進行總結。參考CDIO評價標準，制定符合產業需求的測控專業人才培養方案
2.校企合作
2.1學校和企業合作共同編寫符合工程教育需要的教材
如：編寫無損檢測課程教材并開展相應的技術培訓（IDEA培訓）。
2.2建立CDIO工程教育模式所需的實踐基地
要培養優秀的工程技術人才，應該具有好的工程實踐環境，我們建立了職業資格鑒定站，先后與廈門燦坤實業有限公司、愛迪爾電子有限公司等多個公司合作，建成了多個校企合作的實習實訓基地，成立企業研究院，創造了滿足應用型本科人才培養的工程環境。
2.3提升學生工程實踐能力
在大學四年中，一、二年級是理論知識的學習階段，三、四年級著重實踐訓練：第五學期為期1周的“電工電子實訓”即借助一個典型電路系統完成實訓，來檢驗學生所學的電路、電子知識，培養學生理論聯系實踐的能力。在第五學期分別安排了兩周的單片機和PLC課程設計。在第六學期，安排了為期3周的“測控系統綜合實訓”。在第七學期安排了一個月的就業實習。同時在每年暑假都安排學生去工廠參觀實習。在此過程中有企業的參與，使用多種常用設備，讓學生對實際作業更加接近，促進了畢業生與企業接軌的能力。
2.4積極開展課外競賽，培養學生創新能力
1.1CDIO教育模式概述
20世界80、90年代，高校工程專業所培養的畢業生難以適應現實工業生產的需要，使工業界逐漸意識到高等教育脫離實踐這一問題，直接教育已經遠遠滿足不了現今社會教育的發展需要。迫于這種形勢，2001年由美國麻省理工學院聯合其他三所著名高校，共同開發的一種全新工程教育理念和實施體系CDIO。CDIO教育模式旨在培養具有知識體系健全、雙基扎實、工程業務水平高以及道德高尚的“新一代”卓越工程師。
1.2CDIO教育模式的應用情況
在國外，根據不同學科領域的要求，CDIO工程教育模式已被廣泛應用且形成了一些特色CDIO教育模式。CDIO工程教育模式首先應用于麻省理工學院等4所高校的機械系、電氣系。緊接著得到其他發達國家的認可，并且根據自己的情況開發出適合自己的具有特色的CDIO工程教育模式，以培養科學基礎知識扎實，工程能力過硬的現代工程師，提高國家科技競爭能力。在國內，CDIO工程教育模式也得到了廣泛的應用，2001年由北京交通大學主辦，清華大學、北京航空航天大學、汕頭大學、北京石油化工學院等高校協辦的“2011北京CDIO區域性國際會議”稱中國共57所高校開展CDIO工程教育模式試點工作，且已取得較好的成果。例如:汕頭大學已根據自身教學情況以及資源，提出一種以工程設計為導向，以培養個人能力、團隊能力和系統調控能力為主要目標的EIP-CDIO工程教育理念。汕頭大學這種教育模式并不是發達國家CDIO教學模式的復制，而是吸取原有CDIO教育模式的經驗精華之后，創立的屬于汕頭大學自己的工程師人才培養的教育模式，具有自己的特色，更符合自身教育教學實踐情況。同時，CDIO工程教育模式也被應用于具體專業，例如:大連東軟信息學院基于TOPCARES-CDIO工程教育理念，對專業設置驅動因素和影響因素進行分析，綜合比較已有專業設置模型，應用魚骨圖的設計結構，引入模塊化理念，突破固定維度限制，設計出魚骨型專業培養方案設置模型。回顧國際工程教育改革背景，從哈爾濱理工大學工程教育與人才培養模式改革出發，結合校情，基于我校的物理專業的現況，以國外先進的CDIO教育模式為指導，借鑒國內的CDIO實踐措施，建立起自己的CDIO工程教育模式勢在必行。
2物理類專業現階段的教育教學情況分析
第一、在大學物理類教學中，過分強調教師的教學量，進而忽視了其科研與辦學的能力，這樣就阻礙了大學在教學質量、科研成果和學校規劃方面的發展。第二、學校的發展未能與社會同步，學校培養的人才不能滿足社會的需求，更不能適應社會的發展。在校四年學習過程中，過多的學習科學理論知識，而忽略了實踐環節，致使培養出來的學生缺乏工程實踐能力以及創新能力;而這與社會需求的高素質的工程性人才是相悖的。第三、過分強調自然科學知識的學習，而忽略了人文科學的重要作用，致使培養來的學生丟失了傳統文化，喪失倫理道德，成為“有才無德”之人，危害他人、危害社會。然而，CDIO工程教育模式要遠遠優于傳統的教育模式，它擁有一套完備的教學框架，有自己的教學的大綱以及教學宗旨。首先，以德為本，培養具有高尚職業道德的人;其次，以學生自學為主，幫助學生掌握專業基礎知識以及精湛的技藝，幫助學生開拓自己的創新能力以及認識自己潛在的價值;在此基礎上，在人才培養中將教育過程與實際工程領域具體情境結合，培養“德才兼備”的新一代高水平工程師。因此，我校物理類專業可依據經典CDIO工程教育模式，構思適合自身情況的教育模式以及培養方案，以彌補現階段教育教學中的不足，提高教學質量，促進學科發展，適應社會發展。
3構思基于CDIO模式的物理類專業教學培養方案
3.1科學理論基礎的學習以及考核制度
根據大學生教學大綱指示，為完成大學生自學能力的培養任務，有關學生科學基礎知識的學習當實施以“學生自主學習為主，老師答疑解惑為輔”的主觀能動性學習模式。第一階段:首先由教師對相關學科的知識點進行歸納、總結，并制定學習計劃，然后將學習知識點以及學習計劃分發到學生手中，由學生自行完成基礎知識的學習過程(記憶、理解)，最后由教師編輯題庫，對學生進行基礎知識的考核，考核結果分為優、良、中，不合格4個級別，不合格者則不得進入下一學習階段。第二階段:首先由教師劃分制定不同的知識模塊，完成由同學選擇自己喜愛的知識模塊進行系統研究，挖掘知識深度，再由同學針對已學習的知識模塊進行答辯，展示自己的學習成果，重點講述自己對知識點的理解以及相關知識的聯系性，最后由老師對其的答辯進行點評，提出今后的學習研究重點，并且給予答辯評價，并且此過程為循環過程，要求每個同學依次掌握不同的模塊。第三階段:基于第一以及第二階段的學習成果，教師評定出學生的學習成績(優、良、不合格3個級別)，成績為優、良者方可參加相關的科技競賽、科研項目，并且科技競賽與科研項目的成績可以轉換成一定的學分，對于在科技競賽以及科研項目中表現突出的同學，學校可以對其進行精英式培養，作為學校、社會以及國家的儲備人才，為進一步培養優秀人才，奠定基礎。第四階段:僅僅經過以上3個階段的培養，只能在專業技術方面對一個人有一定的提高;然而，這并不能使一個人在德行方面有所提高或蛻變。因此，對于基于CDIO模式物理專業人才的培養還需要新階段的鍛煉與培養，并且這個階段勢在必行。基于本校的特殊情況，應采取以下方案，來對學生的德行方面進行一個積極的考量與培養:首先由學生在年終進行自我評價，尤其是德行方面的表現進行逐一評價;接下來有輔導員、班主任以及一名任課老師給出相關的綜合評價，最后由專家評論組對學生的德行給予中肯符合實際的評價。同時，將這次的評價結果告知學生，以便學生明確以后努力的方向，彌補不足，完善自己。
3.2科學理論學習與科技競賽相結合
在夯實基礎知識與基礎能力之后，教師組織學生參加一些對理論分析、計算能力要求比較高的競賽，比如:哈爾濱理工大學學術物理競賽，全國大學生“高教杯”數學建模競賽等。通過這類比賽來培養學生的團隊協作能力，更重要的是在比賽過程中，可以將學習的數學、物理、化學等理論知識應用其中，使同學們對課本中的理論知識有一個新的認識。并且通過競賽可以帶動、檢驗基礎知識的學習，讓同學體驗到用知識解決實際問題、解釋現象的快樂，這樣能夠更好地激發學生的學習興趣，提高學生的學術修養。在我校近期舉行的《哈爾濱理工大學首屆物理學術競賽》中，參賽隊員在比賽過程中得到鍛煉，掌握設計出一套適合自己的解決問題的方法。最后，由教師結合比賽過程中學生的表現以及學生的比賽結果基于一定的評價分別為(優、良、中、差)。此評價結果計入學生的期末總評成績。
3.3科學理論學習與科研項目相結合
在進行上述2個環節之后，接下來的環節要注重科學理論知識的實踐應用以及交叉學科知識的運用，根據哈爾濱理工大學的現況，采用工程項目育人還是可行的。首先由教師進行交流、討論，針對學科特點以及知識進行構思，設計出覆蓋知識面廣、切實可行的不同類型的工程項目;接下來由同學們進行自由組隊，進行選題;然后，開展團隊合作，對工程問題提出解決方法，進行實驗驗證亦或制作出作品;最后由專家在組織答辯，學生的作品以及研究方法進行評價。比如，我校近期開展的《哈爾濱理工大學首屆物理實驗演示儀器競賽》，這個活動激發大學生對大學物理的興趣，培養大學生嚴謹的學習態度、科學的研究方法、綜合運用所學知識解決實際問題的能力和進行實驗研究的能力，并且對于改進我校的實驗演示儀器作出了貢獻。
3.4橫向學習要與縱向學習相結合
在3.1、3.2以及3.3中擬定了具體的基于CDIO模式的物理類專業教學培養方案以及實施方法，本節將從一個高的層次來看待CDIO工程教育模式。CDIO工程教育模式的學習不僅僅是單一方面的橫向學習與縱向學習，而是二者的有機結合。縱向學習，能夠解決一個問題的“然”與“所以然”，能夠讓學生深刻的理解一個問題的來龍去脈，但是對于與這個問題相聯系的事物卻沒有詳細的了解，從而限制了人思考的角度，沒有全局的意識;然而橫向學習，能夠擬補這一缺憾，從類比、相似以及反推的邏輯思維來闡釋同一類問題，這從通俗的層次傳授了方法論與邏輯學知識。這樣，基于橫向與縱向學習的CDIO工程教育模式，不僅僅培養了具有較高等技術的工程師，更是培養了有思想的較高素質工程師。
3.5校內學習與社會實踐學習相結合
綜上提出的4個方面，僅僅是依托于學校固有的教學資源，開展的培養提高學生能力的項目，然而這些項目卻與實際的社會生產創造需求脫軌;雖然它們能夠在某種程度上提高學生的專業、道德水平，甚至說是綜合素質，但是離高水平一流的工程師還有一定差別，有一段距離。為了彌補這一差距，還應進行以下三方面的改進:第一、學校除了在充分利用現有固定可見教學資源的基礎之上，還應該發揮學校各種潛在的能力，挖掘一定的社會資源，比如:在專業技能培養方面，應注重與科技公司，生產工廠等建立聯系;在社會公德、道德培養方面，應注重與一些敬老、養老院或者與志愿者相關的部門單位建立關系等。第二、學校在挖掘這些潛在的資源之后，應將學生定期派遣到對應單位，進行短期、長期等時間不等的培養與教育，與這些單位共聯合，對進一步提高學生的綜合素質作出努力。在培養過程中，所涉及的培養內容，無需拘泥于形式，可以是實踐操作、工程技能培訓、講座、交談會、茶話會、素質拓展以及其他的健康向上、豐富多彩的活動。第三、在完成以上相關活動后，每位同學都需要進行答辯報告，對自己進行客觀的評價，包括表現突出以及不足兩方面，以及自己在整個培訓過程中自己的收獲;除此之外，學校與相關參與單位應該組成專家評審團，根據學生的表現，給出客觀可行的綜合評價，主要包括專業技能的提高以及道德修養進行點評，給學生提出合理、公正、客觀努力方向，使得學生想優秀、甚至是杰出的工程師買進一步。
4結語
關鍵詞：卓越計劃；CDIO；嵌入式系統
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）14-0028-03
一、引言
自進入21世紀以來，隨著經濟全球化，信息全球化的進程不斷加快，市場對高素質工程人才的需求不斷增長。目前，我國高等工程教育規模已達到高等教育總規模1 /3以上，躍居世界第一[1]。然而，我國培養的工程人才在質量上與國外高校相比仍然相差甚遠。據麥肯錫季刊載文[2]指出，我國僅僅只有10%的工科畢業生達到跨國公司的用人標準。
為了實現在2020年將我國建設成為創新型國家，2010 年國家教育部啟動了“卓越工程師培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），旨在培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各類型高質量工程技術人才[3]。東華理工大學機電學院電子信息工程專業2013年開始實施“卓越計劃”試點班，通過借鑒世界先進國家高等工程教育的成功經驗，采用成熟CDIO工程教育理念實現培養目標，系統改革了人才選拔和培養管理模式。本文是在東華理工大學卓越工程師試點班“嵌入式系統設計”課程基礎上，通過實施CDIO教學模式的經驗總結。
二、課程反思
嵌入式系統設計課程是電子信息工程專業高年級學生的必修主干課程，是一門綜合性強、知識覆蓋面廣、實踐性極強的課程。教師如何上好這門課，學生如何學好這門課一直是一個難題。盡管本學院一直在教學內容、教學方法等方面進行改革，教學內容由原來的ARM7體系結構更新到Cortex-M3體系結構，并自主開發了STM32 實驗教學平臺。筆者根據多年從事 “嵌入式系統設計”課程的教學工作經驗，認為傳統的理論加實驗的教學模式普遍存在如下問題：
1） 理論課時多，實驗課時少。以我院電子信息工程專業為例，理論學時38學時，實驗學時16學時。在如此有限的實驗學時內，學生的實踐能力難以得到鍛煉。
2） 實驗類型單一，每次實驗往往只是對單個知識點訓練，導致學生常常“只見樹木，不見森林”，設計和開發完整嵌入式系統的能力弱。
3） 經典教材缺乏，因為各個學校采用的實驗教學平臺不同，很多時候選用的教材難以與現有平臺配套。
4） 師資力量薄弱，大部分教師缺乏企業工作經歷，雙師型人才匱乏。
5） 評價方式單一，僅僅依靠實驗報告及試卷成績作為評價學生能力的標準，缺乏實踐及應用能力的考量。
傳統的教學體系和考核方式嚴重地束縛了工程人才質量的提高，對該課程進行教學模式改革勢在必行。
三、CDIO工程教育理念
CDIO全稱為 Conceive―Design―Implement―Operate（構思―設計―實施―運作），該教育模式是由 MIT 等世界名校在2000年提出并推廣的工程教育理念，在中國最早由汕頭大學將CDIO工程教育理念引入工程教育領域[4]，經過近十余年的發展已經在上百所高校得到推廣應用，并取得了良好效果。CDIO教育模式以真實世界的產品從構思到運行的全生命周期為載體，將理論、實踐和創新融為一體，解決工程教育中理論與實踐脫節的問題[5]，以培養滿足行業需求的合格工程人才為最終目標，CDIO 工程教育的基本理念與“卓越計劃”人才培養需求不謀而合。在嵌入式系統設計教學中引入 CDIO 的工程教育理念，有利于調動學生的學習積極性，有利于學生實踐動手能力和系統性思維的培養，有利于培養學生團隊協作溝通能力和創新設計能力，從而實現卓越工程師的培養目標。
四、構建基于“卓越計劃”和CDIO 的課程教學體系
筆者依托東華理工大學教改課題嵌入式系統設計課程改革研究和實踐，針對傳統教學模式的弊端，在“卓越計劃”系統框架的指導下，結合專業實際情況引入CDIO工程教育理念，倡導在培養優化師資隊伍的同時，實施以實際工程項目為中心、學生自主探究式學習為主的一體化教學模式。通過“3+1”新型校企聯合培養模式，o予學生更多參與實際工程的機會，讓學生的綜合能力更貼近市場和企業的需求。通過將嵌入式系統課程內容和CDIO的工程理念緊密結合起來，以促進學生與教師共同發展為目的，提出了如圖1所示嵌入式系統設計課程教學模式。
1.加強教師團隊建設
名師出高徒，優質的師資隊伍是卓越工程師培養的人力資源基礎，其中CDIO 標準中第九條明確指出：必須采取行動提高教師工程實踐能力[6]，參與“卓越計劃”的高校教師的整體素質直接關系到卓越工程師培養的質量[7]。雖然擔任本專業嵌入式系統課程的教師通過科研和社會服務項目積累了一定的工程實踐經驗，但與“卓越計劃”的需要仍然存在差距。為了保證CDIO模式在嵌入式系統教學中順利有效實施，東華理工大學機電學院主要采取如下三大措施來建設具有工程項目研發能力的“雙師型”教學團隊。
（1）深化校企合作，引入企業兼職導師。為了保證課程內與市場行業工程項目需求緊密結合，院里與電子36所、杭州三維通信有限公司、江蘇盛泰信通科技有限公司、江西聯創電子有限公司等共同建設嵌入式系統實習基地，并從這些公司聘請了近二十位兼職導師，主要參與課程內容設計、課程結果評價和學生實習畢業論文指導。
（2）加大現有教師再培養，學院先后資助兩位教師到深圳信盈達電子有限公司完成嵌入式課程培訓，有利于進一步完善教師嵌入式知識結構，引進了市場培訓機構嵌入式項目培訓經驗。
（3）鼓勵教師進入企業掛職鍛煉，積累實際工程經驗，通過多渠道來提升教師工程實踐能力。
2.教學內容體系設計
嵌入式系統設計課程教學內容改革核心思想是以行業需求為導向、以真實項目為載體，圍繞理論實踐一體化CDIO教育理念，設計了以下三個模塊：嵌入式項目案例庫、課程內容設計和課程教學方法模塊，如圖2所示，旨在培養具有較強的工程實踐綜合能力嵌入式領域專業人才。
（1）嵌入式項目案例庫建設，從合作企業、教師科研項目和平時的科技創新競賽活動中篩選出一些有代表性的項目樣板加入嵌入式項目案例庫，這樣做有兩個優點，一方面可以為教學提供素材，另一方面可以讓學生有一些可模仿對象，在設計嵌入式產品的時候可以借鑒這些樣板。到目前為止我們積累了無線點菜機、MP3播放器、數據相框、遠程視頻監控等數十個案例。
（2）嵌入式課程是一門多學科交叉的綜合性課程，涉及到數/模電、微機原理、程序設計和操作系統等多學科知識，采用CDIO項目化教學可以將零散知識以項目實現為主線連貫起來。如選用點菜機項目作為教學案例，可將該系統分為若干子模塊：最小系統模塊、輸入模塊、無線通信模塊、輸出顯示模塊等，將硬件設計、軟件設計和項目管理等相關教學知識點融入到各模塊實現的過程中。
（3）本課程采用課前自主式、課中鞏固式和課后提升式教學策略。教師根據所選教學項目案例分解教學知識點，為單個知識點錄制微課視頻和準備實驗樣例及參考資料，并布置學習任務，由學生課前自主式完成課前任務并給出反饋信息；課中教師主要對重點及難點知識進行梳理并根據學生課前學習的問題組織討論，對知識點進行鞏固；課后由學生根據所學知識點實現并擴展課程項目相關模塊功能。
3.教學項目實施過程設計
基于CDIO進行教學改革的最大特點是教學內容以實際工程項目為藍本，以市場行業需求為導向，以培養學生綜合素質為目標。在整個教學項目實施過程中，學生以團隊內協作、團隊間協作加競爭的方式進行自主探究式學習，教師主要起指導作用，由學生完成一次構思―設計―實施―運行的全過程[8]，教師在每個階段給予反饋和評價來促使學生在整個過程中持續改進。要求學生以文檔形式來對各階段工作進行總結，以提高學生文檔撰寫和知識歸納總結能力。
4.多元化評價體系
針對傳統單一評價模式的弊端，我們采用“過程”和“結果”兩方面相結合的多元化學習評價機制。在教學項目實施的整個過程中，采用持續性評價體系來對學生進行考核，在項目實施的每個階段教師根據學生對團隊及項目的貢獻、課前子任務的完成情況、文檔撰寫質量、項目創新性、面對面答辯和課堂表現等做出綜合評價得分。教師對學習過程的評價，需要考慮學生的學習能力和學習成效等多方面的因素，激勵和引導學習者提高學習興趣[9]。學生在本課程結束后將在企業進行為期一年的實習，根據用人單位的反饋信息和學生問卷調查來完成對本門課程效果評價，最后根據評價情況不斷改進教學內容和教學方法，使整個教學過程形成一個良性的閉環系統。
五、結語
在“卓越計劃”的框架指導下，借鑒成熟的CDIO工程教育理念，通過引入校企深度聯合培養機制，采用多元化考核機制，構建一種基于“卓越計劃”和CDIO 的嵌入式系統設計課程教學模式。彌補了原課程體系中工程實踐能力培養的不足，讓學生充分參與到項目構思、設計、實施、運作全過程，大大激發學生對嵌入式系統工程設計的興趣，加強了團隊協作能力、人際溝通能力以及系統構建等綜合能力的培養。本課程經過近2年的實施也產生了一些優秀的成果，其中包括在全國電子設計賽及江西省電子類相關競賽中獲獎20余次，提交專利申請兩項，學生發表期刊論文兩篇，這些成果有力的證實了我專業基于CDIO 的嵌入式系統課程教學改革是卓有成效的。
今后，我們將進一步加強信息化教學系統構建，教學視頻及課件的設計與制作，教學項目案例的選取及教學內容優化，按照行業需求和企業要求制定切實可行的與其他專業課有機聯系和相互滲透的嵌入式教學體系，通過改革和探索，以期進一步提高嵌入式系統設計課程的教學水平，培養出社會真正需要的合格工程類人才。
參考文獻：
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論文關鍵詞：工程任務課程化 職業教育
論文摘要：創設真實的“職業環境”，讓學生接觸真實的“工程任務”，在完成任務的過程中學會理論知識的實際應用，完成“工具”與“實體”的有效銜接，是高職院校“職業教育”改革的一個突破口。是“工程任務課程化”在純理論課堂的探索性實踐，其結果對于“工具類”專業的教學與學習具有深遠意義。
“工程任務課程化”是齊齊哈爾工程學院落實“工程教育”所采用的具體做法之一，也是美國著名哲學家、教育家和心理學家約翰 杜威所提出的“做中學”這一學習戰略的深化，杜威指出：“從做中學比從聽中學是更好的學習方法。”而將工程過程（CDIO）“復制”到學生的課堂中去，則恰恰使學生積極主動的參與作為教學任務的工程任務的完成活動，教師則成為學生活動的“導演”者和任務完成的協助者。
一、“工程任務課程化”在英語課堂應用的必要性
作者曾為美國斯特靈換氣設備有限公司總裁凱特女士與中國大商集團齊齊哈爾分部總經理廉先生做過談判翻譯，談判結束時，凱特女士對我說，中國有很好的工程師，像廉經理這樣的，也有很好的英文翻譯，像Lucy(指當時的我)這樣的，但是，卻很少有既懂工程知識又有很好的英語翻譯能力的人才。言外深深表達了她對中國有外語應用能力的工程人才缺失的遺憾。
法國Alstom公司高層管理人員和人力資源管理人員說：跨國企業非常需要具有堅實的工程知識基礎、具有工程實踐經驗、團隊合作能力，并且語言和交流技能都比較高的工程技術人員，而中國工程師在這些方面較薄弱。
全球最大的農業機械制造和供應商John Deere公司中國總裁在“北京國際機械工程教育論壇”的報告中指出，其屬下天津分公司中國工程師具有如下缺點：（一）缺乏實踐經驗；（二）對于企業文化接受和認同慢；（三）缺少制定決策的技能；（四）缺乏交流技巧，英語表達不流利；（五）工作效率不如美國工程師。
如上實例說明了中國工程人才英語能力缺乏、或是英語人才沒有工程知識并亟待解決的現狀，也為職教人員提出了不可不面對的嚴峻問題。作為英語教育者，將“工程任務課程化”推進英語課堂教學成為不可推卸的教育重任。
二、英語精讀課程分析
英語精讀課是我院商務英語專業學生的專業核心課，肩負著綜合培養學生聽、說、讀、寫、譯各方面綜合能力的重任，而且是學生學習其他專業課程的基礎銜接，傳統的課堂訓練包括以下三種方式：（一）根據作業要求進行相關信息搜索、整理、形成報告并在課堂做presentation（推介）；（二）職場環境模仿，進行招聘、面試等；（三）英文情景劇表演。以上三種形式都是在模擬的環境中進行的，可以有效地讓學生進行口語的實訓演練，提高學生學習英語及使用英語的興趣，但“沙盤”式訓練具有以下缺點：1、學生處于人為的模擬環境中，距離現實仍有距離；2、沒有真實的結果，學生的任務完成的期待值較低；3、缺乏“實利”刺激，很難維持學生的積極性。鑒于以上問題的存在，探索“真實的職業環境”成為學生訓練任務的主要核心，而在純理論課堂實施“工程任務課程化”的方法稱為解決這一難題的創新突破口。
三、“工程任務課程化”的具體實施
首先，借經世商貿有限公司發出翻譯招標公告的機會，讓學生分組準備競標，課上由教師進行標書相關知識的引導行學習，課下學生按組準備標書、競標講演稿及工作計劃等，然后參加公司的招標競標會，得標小組按要求完成競標任務。因為公司的“翻譯工作”充實，所以大部分參與競標的小組都獲得了工作任務，并在得標后在老師的帶領下完成翻譯任務，獲得一定的工作收益。在這一活動中，老師要完成課堂內的“標書知識講解、標書制作檢驗、模擬投標、翻譯任務相關知識教學、翻譯任務完成過程追蹤、翻譯結果檢驗”等相關教學任務，引導學生做好總結，完成整個“工程任務”。
在英語精讀這樣的純理論課堂引入“工程任務”，使得學生的課堂學習內容得以現實化和豐富化，學生能夠走出課本，走入“工程”，極大地緩解了學生學習單純課本知識造成的“疲勞”，學生因為有老師的支持、公司的信賴、實際利益的激勵和具體任務的真實而積極性大增，完成任務的動力增強，實踐動手能力得以真實地提高；而將“工程任務”引入課堂，連續成課程，則使得我院專業公司的實際業務得以最快捷、有效地完成，極大地節約了“翻譯任務外流”而造成的損失，提高了運營及管理效率。
四、實施“工程任務課程化”的長遠意義
首先，對于教師而言，在理論課堂實施“工程任務課程化”本身就是一個難于突破的“瓶頸”，而將我院專業公司翻譯任務引入課堂完成且取得良好的結果提供給教師繼續探索的前鑒，我院其它專業大多為實體專業，都有自己的下屬專業公司，公司業務實際，且隨著商貿活動的豐富和市場的發展，涉外業務會逐步增加，這給我們外語系工具類專業學生接觸“工程任務”提供了很大的前景。我院工具專業與實體專業之間的距離不過兩百米，將“工具”類教學與“實體”類實踐相銜接已經不再只是設想，缺少的只是教師對于機遇的把握與課程的設計。
其次，對于學生而言，理論課堂的奠基學習已經進行得很好，尤其是大二以上的學生，對于“語言”這一“工具”的使用缺少的就是真實的使用環境。他們經歷了這次精讀課堂“工程任務”的完成，對于未來職業的需求，如：網絡客戶的尋找、涉外資料的翻譯、網絡商品的營銷等業務都能夠一貫而通；基于這樣的經歷，學生們能夠適應將來教師所設計的新的“工程任務”課堂，完成課堂學習任務，完成“工程實踐”，鍛煉好自己，迎接競爭激烈的職場。
再次，對于精讀課程而言，單純的理論教學不再適應當前的教育需求以及人才培養需求。現代職業教育要培養的就是適應職業需求，具有職業遷徙能力的人才，而工具類專業也不能例外。“掌握一門外語即可走天下”的說法已不再適應現代與未來的社會需求，因此作為精讀課程，“基礎英語”、“高級英語”等專業課程都不能按照原有的傳統教學方式進行授課，而應以“職業教育”為核心，側重學生職業能力即將所掌握的知識發揮出來的實踐動手能力的培養為核心。所以，“工程任務課程化”是適應以上職業教育的手段和途徑之一，有其實踐與探索的廣闊平臺和前景，以及課程建設與改革的必要性。
關鍵詞：智能制造；人才培養質量；工程教育認證；中國制造2025；OBE模式
中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2017）07-0036-06
一、研究背景
智能制造需要什么樣的人才？周濟院士指出：智能制造是一個大系統工程，要從產品、生產、模式、基礎四個維度系統推進，其中，智能產品是主體，智能生產是主線，以用戶為中心的產業模式變革是主題，以信息-物理系統（CPS）和工業互聯網為基礎。由此可見，智能制造覆蓋產品全生命周期及企業運營管理的方方面面[1]。從機械專業本科人才能力需求角度來看，新模式下的制造企業對于機械制圖及計算機輔助制造（CAD、CAM）的應用能力要求越來越高；對機械、電氣等基礎知識的要求，如電工電子技術、精度檢測與公差配合、液壓與氣動技術應用、編程等將成為所有崗位的必備技能，必須人人過關；人機工程、CAPP、加工過程動態仿真、物聯網、云計算、大數據等新技術也需要學生有所了解[2]。除了專業技能外，學生的綜合素質也是關鍵因素。國際工程界推行的工程教育認證一一華盛頓協議所要求的畢業12項素質是：工程知識、問題分析、設計/解決開發方案、研究、使用現代工具、職業規范、溝通、團隊合作、工程與社會、環境和可持續發展、項目管理、終身學習[3-4]。12項能力要求里面后7項無疑與企業所要求的品質相契合。
那么，如何培養出智能制造所需要的且符合12項畢業要求的合格人才？目前看來，基于學習產出的OBE（即Outcome Based Education）教育模式卓有成效[5-6]。自美國工程認證委員會（ABET）頒布和實施重視學生產出的EC2000認證標準后，從上世紀末開始，歐美各國工程教育認證組織都先后改革認證標準，視學習產出為一項重要的質量準則，并由此延伸開來，在國家學位標準、高校教育目標、專業培養計劃中都以學習產出為重要質量準則[3]。汕頭大學執行校長顧佩華教授長期積極推動中國工程教育的改革和實踐CDIO（構思―設計―實施―運作）工程教育模式，近年來特別強調基于結果（OBE）的工程教育，汕頭大學也對高水平OBE工程教育模式進行了全方位的、卓有成效的實踐，對本課題具有重要的借鑒意義[7]。安徽理工大學“雙創”成果導向下的工程教育體系取得了初步成效[8]。北京交通大學采用OBE理念創新了本科實習模式，將畢業能力有機地導入實習模塊和工程模擬訓練中，知識點環環相扣，全程跟蹤和評估實習過程，實現了“因材施教”的目的[9]。華僑大學研究了基于OBE理念的工程教育認證下精細化工工藝課程教學改革，促進了精細化工工藝課程教學質量的持續改進[10]。筆者主要探討智能制造背景所需的知識、技能、素養，采用OBE理念，研究面向智能制造的人才培養新模式。
二、智能制造模式下基于OBE理念面向產品全生命周期的課程體系設置
本文參照畢業要求的12項能力，以OBE理念為指導，以第一、二、三課堂為平臺，以智能制造的產品全生命周期構建的課程體系為根基，為智能制造培養合格的工程應用型人才，研究模型如圖1所示。第一、二課堂的教學目標是打牢智能制造所需的基礎知識技能，第三課堂則以培養綜合素質為目標。
各項能力、素質的培養需要載體。筆者將智能制造的產品全生命周期設置的課程體系作為載體，如圖2所示。該體系包含DMCAM五個模塊，即設計模塊（Design）、制造模塊（Manufacture）、控制模塊（Control）、裝調模塊（Adjust）、管理經營模塊（Management）。DMCAM五模塊與第一、二、三課堂的具體內容一一對應，且融入智能制造的理念和技術。在教學過程中，由大小項目貫穿。項目是按照OBE理念設計的，設計原則是既源于企業又符合教學規律，由淺入深、由簡入難，既全面又有針對性。如普通機床模型、數控機床模型、生產線模型等。將這些項目分解到DMCAM五個模塊的各個環節n程，每個小環節都設有評估檢測，并在最終的實訓環節以小組形式提交制作模型。
設計模塊：主要培養學生的機械設計能力，包括識圖、制圖能力，計算機應用能力，常用機構種類及應用、校核、仿真能力等，由以下各環節實現：第一課堂理論課包含通識課程（高等數學、大學物理）、專業基礎課程（機械制圖、理論力學、材料力學）、專業課程（機械原理、機械設計、機械創新設計、機械CAD/CAM、夾具設計）、選修課程（沖壓模具設計）等組成；第二課堂實踐課包含理論課程對應的實驗及課程設計，如物理實驗、部件測繪課程設計、企業認知、三維造型設計、機械設計課程設計、機械創新實踐、夾具設計課程設計、制圖強化訓練；第三課堂主要是課外訓練，包括課外訓練及競賽。課外訓練是學生利用課余時間進行CAD、CAM的大量練習，由機械CAD/CAM協會組織；競賽分為校級、市級、國家級三個層次，如校級CAD/CAM競賽、天津市投影制圖競賽、全國應用型人才技能大賽（創新創意設計大賽）、CaTICs網絡賽、教育部信息中心賽項等。設計模塊里主要講解普通機床、數控機床、生產線模型的機械結構。
制造模塊：通過三類課堂的有機結合，培養學生實際操作能力、解決機械工程問題的能力。該模塊充分發揮我校制造強項，以機械制造核心課程為主線，輔以智能制造領域的3D打印和數字化制造等相關技術。第一課堂理論課包含專業基礎課程（工程材料及成型技術、互換性與測量技術）、專業課程（金屬切削原理及刀具、金屬切削機床、數控機床及編程、金屬切削工藝、數控加工工藝、快速成型技術、特種加工）、專業特色課程（現代切削刀具與工量儀使用技術）、選修課（塑料成型工藝及設備）等。第二課堂包含理論課程對應的實驗、金屬切削原理及機床課程設計、工藝課程設計、實訓（職業技能訓練與鑒定、技能拓展訓練）等。第三課堂由學院的創新協會組織平時的訓練、競賽，比賽包含學校“松正杯”機器人大賽、新偉祥作品比賽、天津市“機械創新設計”大賽、天津市“挑戰杯”大賽、全國大學生“挑戰杯”大賽、全國“機械創新設計”大賽、全國應用型人才技能大賽（機械設計與制造綜合技能大賽）。制造模塊里主要講解普通機床、數控機床、生產線模型的加工及裝配的工藝。
控制模塊：機械專業的學生學習電路、編程、控制類的課程總是覺得吃力，教師也覺得教學效果不佳。本課題擬以智能制造所需要的技術為主線，打造電工電子技術、C++語言程序設計、液壓與氣動控制技術、計算機工業控制、傳感器與檢測技術、機床電控及PLC、機械控制工程、機器人技術及應用的控制類課程群。第二課堂由液壓與氣動課程設計、機電一體化訓練組成。本模塊的開設主要為了拓寬機械專業學生的思路，滿足智能制造的需要，也為制作各種智能機構、參加各類比賽進行控制類知識和技術的儲備。控制模塊里主要講解數控機床、生產線模型的控制系統。
裝調模塊：主要由技能拓展的實訓環節、畢業實習、畢業設計完成。裝調模塊里主要進行普通機床、數控機床、生產線模型的裝調、測試。
管理經營模塊：本模塊涵蓋的內容豐富，主要培養學生情商，如溝通、團隊合作、職業規范、工程與社會、環境和可持續發展、項目管理、終身學習能力等。第一課堂里包括大學英語、思想政治、近代史、生產運營管理等；第二課堂包括科技文獻寫作實踐、師范教育技能訓練、微格教學、教育實習等；第三課堂包括師能展示月活動，由教育家協會負責訓練和比賽。
第一課堂側重理論講解，知識點細化，打牢解決復雜工程問題的基礎，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。
第二課堂由實驗、實訓、課程設計、畢業設計組成，在實驗室、實訓室完成。充分發揮我校的國家級實驗實訓中心的特色，學生可以參加鉗工、加工中心、數控車、車銑復合、三坐標測量、數控程序員的培訓，并可以獲得相應的資格證書。拓展訓練里還可以進行五軸編程、線切割、電火花、快速成型的訓練。在實踐中訓練熟練使用CAD、CAM、CAPP等智能設計所需軟件的能力，培養職業規范能力、溝通能力、使用工具能力、解決復雜問題的能力等。
第三課堂由三層次28模塊競賽（如下頁圖3所示）、課外20學分組成。其中，競賽由國家級、市級、校級三個層次以及基礎素質、專業技能、創新應用三個維度組成，形成從普適到拔尖人才培養的模式，側重培養溝通能力、團隊合作能力、工程倫理、社會責任感、環境和可持續發展能力、.項目管理能力、創新創業能力等。在實驗室、實訓室、賽場、企業完成。充分發揮學生社團的作用，由教師帶領機械CAD/CAM、機械創新協會、教育家協會等社團完成訓練和參賽各環節工作。實踐證明，競賽過程是對學生全面鍛煉、提升的過程，經過比賽訓練的學生在畢業設計環節及工作中表現得游刃有余。因為比賽不僅考察知識、制作能力，更重要的還有宣傳頁的構思制作、答辯演講、參賽的組織等多方面鍛煉，是鍛煉溝通能力、合作能力、責任感、項目管理能力的好時機。所以，本課題擬將比賽環節與第一課堂有機結合，貫穿教學始終。課外20學分由智能制造的系列講座組成，擬聘請智能設計、智能生產、智能管理、物聯網等行業專家以講座的形式將智能制造的關鍵技術和理念傳輸給學生。此外，學校已與哈量、沈陽機床、大連機床、虛擬軟件公司、職業院校建立有長期的合作關系。校外基地不僅可以提供實訓場所，還提供教學用項目，來源于實際的項目最有效。
三、 四位一體的教學方法
課程體系的實現還需要有活力的教學內容和教學方法。筆者采用理實結合、虛實結合、傳統與現代先進技術結合、學校與企業實踐結合的四位一體的教學方法。
理論和實踐結合是行之有效的教學和學習的方法。本專業的優良傳統就是理論課程和實驗課程有機結合，實訓環節貫穿學習的全過程，實踐環節在培養方案的占比高達40%。實踐證明，學生的動手能力在工作中得到用人單位的認可。本專業還將繼續沿用理實結合的方法，注重培養學生的創新意識、創新思維和創新能力。
虛實結合，形成課程資源包（含微課、PPT、視頻等）、虛擬仿真裝備、實物實訓裝備“兩虛一實”的數字化資源與實物裝備于一體的教學模式，如圖4所示。目前，虛擬仿真技術的應用日益廣泛。虛擬仿真技術對于教學也有事半功倍的作用，提高了教學效率，降低了教W成本，培養了創新意識，激發了學習興趣。一些難于理解的知識點，如刀具角度的認識、順逆銑削、坐標系的關系等，可以制作成微課；一些常識和技巧，如科技論文寫作、制圖方法等，也可以制作成微課，供學生隨時學習。購置一些虛擬仿真軟件，如數控機床的拆裝軟件、數控加工仿真軟件等，可以在進行實物拆裝和加工前進行仿真訓練，極大地提高實踐教學效率，降低實踐教學成本；在一些虛實結合的軟件上開發虛擬機構，采用真實的單片機或PLC控制樣機，提高樣機開發效率，為比賽贏得寶貴的時間；另外，還可以開發或購置各種虛擬的智能制造的生產線，實現在校園里就可以感受智能制造的生產環境。在虛實結合的學習過程中，讓學生感受并掌握數字化設計、制造的方法。
傳統與現代先進技術結合。面向制造業的人才能力需求現狀與專業知識結構，需要夯實傳統技能，強化專業素質，如機床、畫圖、設計的基本常識和基本的工藝知識，打牢編程基礎；同時面向智能制造發展現狀及趨勢，有針對性地對接、強化先進制造與高端制造技術，如機器人應用技術、3D打印技術、制造物聯技術及智能生產技術等。注重傳統技術與現代技術培訓的銜接過渡。
學校與企業實踐結合，理論學習與實踐實訓深度融合、深度互動。在與企業合作過程中發現了一些問題，比如有些工程師技術高超，但講解乏味，缺少教學方法；再如，企業的某一工種的技術單一，單純的定崗實習達不到真正的訓練目的。筆者提出的校企合作、產教融合采用教師深入企業一線，參與企業具體工作，把企業的經驗、工藝、生產流程變成易于學生接受的方式，循序漸進地融入到課程體系中，同時根據新技術、新模式的發展不斷充實實踐內容，促進企業發展。
四、面向學習結果的評估體系構建
在微觀上，對每個學生的每個模塊設計每門課程的評價指標，課程的評估體系采用在線考試閉環控制”和“形成性評價”。對于教師每門課程的教案由以前的知識目標轉變為知識目標、技能目標、能力目標。在宏觀上，設計用人單位、畢業生的評估體系，從而形成雙閉環的評估體系，為教學效果保駕護航。
各模塊的評價體系如表1所示。質量評價等級標準及內涵如表2所示。
五、充滿活力的“雙師型”師資隊伍建設
OBE培養模式對教師提出了更高的要求。OBE不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內容，只通過指定階段性的學習期望為教師指明方向。汕頭大學在實踐中也提到教師要花大量精力與時間用于學生的個性化輔導、教學文檔撰寫、構想預期學習產出、設計教學策略及評估等，教師承擔著繁重的教改任務[1]。所以，OBE教育模式既為教師充分展現教育藝術實現既定目標提供了廣闊空間，也對教師自身的知識結構、能力、素養提出了更高的要求，尤其強調熱愛教育事業的敬業精神[11]。
首先，通過全員參加學校舉辦的教師“雙師杯”技能培訓、參加特色培訓、參加國際會議、直接參與企業生產等形式增強教師自身的能力。秉承送出去、請進來的理念，對青年教師進行沉浸式培養及國際化合作與服務。聘請企業技術人員做技術講座和專項輔導，與企業一線人員面對面。培育一大批既有深厚的理論知識、又有扎實的實踐基礎的高素質“雙師型”一體化師資。
其次，及時了解學生是否達到了階段性教學目標，根據結果及時調整資源配置、師資培訓和學生輔導等工作。教也明確了自己在教學質量提升過程中的責任，不斷改進工作。
通過第一、二、三課堂的有機結合，理、虛、實結合，全方位、多視角培養學生的多方面能力。按照智能制造的產品全生命周期設置課程體系，形成DMCAM五個模塊，即設計模塊（Design）、制造模塊（Manufacture）、控制模塊（Control）、裝調模塊（Adjust）、管理經營模塊（Management）。DMCAM五模塊與第一、二、三課堂的具體內容一一對應，以期在基于學習產出的智能制造人才培養模式指導下培養出一批高素質、高質量的人才。
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