引 言: CDIO工程教育模式,是以培養下一代國際化工程師為目標的國際創新型工程人才培養模式。中國要實現從民航大國向民航強國的歷史性跨越,推進持續安全戰略、大眾化戰略、全球化戰略,需要培養一大批符合國際標準的航空技術工程師。學習國際先進工程教育理念,基于CDIO模式結合實際進行人才培養模式創新很有必要。
在經濟全球化和航空科技不斷進步的背景下,實施民航強國戰略和貫徹持續安全理念,對民航從業人員的職業道德、掌握學科知識和運用知識解決問題的能力、終生學習和團隊工作能力、創新能力都提出了新的要求。引進CDIO工程教育模式,實行符合國際標準、以工程項目生命周期全過程為載體培養學生的實踐能力,確立國際化辦學戰略,實施產學合作的辦學機制,是我國高等教育航空工程專業人才培養的發展趨勢。
CDIO工程教育模式介紹
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育領域改革的最新成果。2000年,麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究組織獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助,經過四年的探索研究,創立并持續發展和倡導了全新的CDIO 工程教育理念以能力培養為目標的CDIO大綱,并于2004年成立了 CDIO國際合作組織。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),它以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。
CDIO是以"做中學"為教學方法論、以產學合作為辦學機制、以國際化為辦學戰略目標的"基于項目"的國際化工程教育先進模式,是培養具有國際競爭力工程師的有效途徑。CDIO作為一種指導工程教育人才培養模式改革的教育思想觀念,注重培養學生系統工程技術能力,尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力,以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力,吸收世界先進的工程教育理念,建立符合國際工程教育共識的課程框架體系,符合現代工程技術人才培養的一般規律,具有良好的發展前景和推廣價值。
CDIO工程教育理念
CDIO工程教育的理念是:充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件,以盡可能接近工程實際,涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計大項目為主要載體,結合專業核心課程的教學,使學生在CDIO的全過程中不斷地在理論知識、個人素質和發展能力、協作能力和對大系統(集社會、歷史、科技為一體)的適應與調控能力四個方面得到全面的訓練和提高。構思、設計、實施和運行包含了對概念和實踐的理解和創新,對科技和非科技的各種制約條件的理解與妥協,對實踐能力的培養和對產品的改善提高以及對社會、歷史、環境的反思和對服務的創新。
CDIO的理念繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念,系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準,為工程教育的系統化發展提供了基礎。CDIO模式是能力本位的培養模式,本質上有別于學科知識本位的培養模式,其重點在于幫助學生獲得行業所需的各種能力和素質。CDIO對學生能力的評價方式與傳統教育模式不同,對學生的評價不僅要來自學校教師,也要來自行業各界。
CDIO模式中國化的實踐
經濟全球化已經對人才培養標準提出了國際化的新要求。美國波音公司提出,工程師不但要掌握基礎性的工程科學,還要有實際的工程知識和技能,包括經濟學、商務、歷史、環境及顧客的需求等知識,并具備管理、溝通、團隊工作能力,以及職業道德、創新性和批判性思維方法及自學能力等,這是對國際化人才較為全面的要求。現已有幾十所世界著名大學加入CDIO組織,目的就是培養國際化工程師。這些大學的機械系和航空航天系采用CDIO工程教育理念和教學大綱,取得了良好效果,按CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎。
我國教育部和多所重點高校積極推進CDIO模式在國內的推廣實踐,進行了先期試點,取得了積極成果和寶貴經驗。CDIO的應用有利于培養我國的大學生創新精神和實踐能力,有利于我國高等工程教育改革和國際化。汕頭大學是中國高校第一個CDIO組織成員,它提出了以工程設計為導向,構建了以培養個人能力、團隊能力和系統調控能力為主要目標的EIP-CDIO模式。EIP-CDIO即注重道德(Ethics)、誠信(Integrity)和職業素質(Professionalism)的培養,將職業道德和誠信(EIP),與"構思、設計、實現、運作"(CDIO)進行有機結合,強調做人與做事相結合,做人通過做事體現,做事通過做人保證,并在培養過程中注重人文精神的熏陶,從而使培養出的工程師具備優秀的職業道德、正直、富有責任感。清華大學工業工程系教授顧學雍博士創造性地采用CDIO 方法教學。學生通過基于項目的學習,主動學習,主動實踐,取得了前所未有的學習效果,普遍認為自己學到了真本事,大大增強了自學、研發、解決問題、團隊工作和人際溝通的能力。
建設民航強國需求國際化工程師
在人才培養國際化的趨勢下,我國航空工程教育的迫切任務是盡快培養與國際接軌的中國航空工程師。然而,我國航空院校工程教育實踐中還存在不少問題,由于工程教育體系不夠健全,在課程設置上以學科為核心,專業教學偏向理論,缺乏以用為主的主動學習,強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視理論知識學習而輕視實踐技能訓練,教師大多都沒有產業經驗和工程背景等,在教育模式創新、人才培養質量等方面與世界水平有較大差距。
民航局當前已經確立了建設民航強國的戰略構想,提出要用20年時間實現我國從民航大國向民航強國的歷史性跨越的戰略目標,其最根本的條件是人才。民航業是應用現代尖端科技,按照國際統一標準運行的特殊行業。民航業目前急需的專業人才主要是復合型、創新型、國際型、有實際能力的高素質工程技術人才。這對航空工程專業人才培養理念、機制和方式提出了全方位的改革要求。
民航運輸飛機大多數是波音系列、空中客車系列現代客貨機,民航法規根據國際先進的航空條約和行業規范而制定,國際化特征特別顯著。因此,民航從業的航空工程技術人才應該通曉世界航空最新科技,具有全球化視野和熟練應用英語能力。我國航空類院校面向民航業界的工程專業人才培養模式,要確立培養國際化的航空工程師的教育目標,并以能否滿足民航跨越式發展的需求作為衡量教育質量高低的首要標志,為建設民航強國提供強有力的國際化人才支持。
應用CDIO培養國際化航空工程師的建議
基于以培養能力為主線的CDIO模式,要求航空類院校整合人、財、物等教育資源,轉變學生、教師、領導的教育觀念,根據國情和行業特征,實現學歷教育與職業教育有機結合,以符合民航業界對航空工程專業人才培養的需求。
1.確立人才培養國際化定位
國際化的航空工程技術人才,既能較好地掌握工程科學基礎知識和工程實踐技能,較好了解設計和制造流程,具有復合學科和系統的觀點,較好的溝通能力,高道德水準,批判性、創新的思維能力,既能獨立思考,又能博采眾家之長,具有終身學習的愿望和求知欲,具備良好的合作意識和團隊精神。基于CDIO的國際化航空工程人才培養要養成學生在團隊、小組充分協作的學生學習能力、表達能力、溝通能力、管理能力、團隊協作等職業能力以及責任、主動、誠實、自信等職業素養,以滿足現代航空企業的工程技術和基層管理的崗位所需。按照國際化航空工程師的人才培養目標,利用全球最優的教育資源,嚴格執行"做中學"、"基于項目的教育與學習"原則,遵循CDIO12條標準和能力大綱體系,結合專業與學位實際情況設計的各個項目作為CDIO載體,進一步加強和改進熱能與動力工程(民航飛機與發動機維修)、電子信息工程(航空電子設備維修)、電氣工程及其自動化(航空電氣)、飛行器制造工程(飛機結構維修)、航空機電設備維修等航空工程類專業建設。
2.改革工程課程體系設置
CDIO工程教育模式的精髓是理論與實踐一體化的課程設置。CDIO標準中提出的要求是直接參照工業界的需求,如波音公司的素質要求,以及美國工程教育認證權威組織ABET的標準EC2000制定的。它將這種要求反推到教學大綱、教學計劃以及課程設置,通過每一門課,每一個模塊,每一個教學環節來落實產業對能力的要求,以滿足產業對工程人才質量的要求。CDIO理念具體貫徹到專業教學體系,需要通過發展、回顧、修訂、選擇、再修訂、再選擇等6個環節優化設計航空工程類專業課程體系。這6個環節即:發展--根據CDIO教學大綱結合本專業實際情況量身定做發展規劃,傳授知識和技能以達到職業證書級的水準;回顧--以課程目標為重點,全面回顧課程單元,強調學習成果;修訂--重審各學科課程單元,依據CDIO大綱修定課程結構;選擇--將團隊精神,溝通,個人技能及學習態度加入到課程單元中以發展基本知識和技能;再修訂--從課程體系中逐個單元課程的分析所教授內容與CDIO技能的差距;再選擇--在課程體系中的相關課程單元中導入有關CDIO技能的內容。通過理論結合實踐的啟發式、互動式、網絡化、全方位教學方式和與時俱進的課程體系,培養"零適應期"的航空工程專業畢業生。
3.建立項目主導培訓載體
通過參與來源于民航業界的項目或科研活動,實現航空工程類專業學生專業知識、研究能力、實踐技能和綜合素質的共同發展。在項目研發過程中,學生在導師及航空企業工程師的啟發下針對學科發展和工程現象提出科學或技術性問題,這些問題與所學的關鍵科學概念或工程知識相關聯,并且能夠激發求知欲望和探究興趣。以這些問題為研究的課題,讓學生通過收集和閱讀文獻資料、實驗觀察、數據分析與整理歸納出規律性的結論,形成知識;反過來,在導師的不斷引導下,學生又能主動應用這些知識解釋項目研究中發現的現象,解決遇到的問題。在項目主導的工程教育培訓過程中,學生不僅掌握了所學知識,而且培養了獲取知識能力、研究和創新能力、工程實踐技能。同時,能夠幫助學生明晰所學內容在學科知識、產品體系中的位置,找到完善自身知識框架的方向和途徑,并通過項目設計將整個課程體系有機的、系統的結合起來。
4.強化行業交流與合作
圍繞以培養學生綜合能力為目標的CDIO模式,無論是最終判定學生的能力是否滿足企業的要求,還是以源于企業的項目為導向的教學實踐,亦或是獲得企業工程師指導而激發的科學探究,企業在其中均扮演著不可或缺的重要角色。要培養國際化的航空工程師,航空院校必須切實構建工程教育質量保障體系,提高大學生的創新和動手能力,推進產學研結合,加強實踐教學環節,參與國際交流與合作,特別是加強與民航業界的交流與合作,以航空企業的需求、項目、資金、設備基礎和更新的專業知識作為教學實踐的輔助平臺。國內航空院校要以實施"質量工程"為契機,深化工程教育改革,推動工程教育人才培養質量的提高。針對目前工程教育存在的問題,找到實施CDIO的切入點,進行有針對性的改革探索,不要為了CDIO而CDIO。通過強化校企合作,在各航空企業建立系列專業實習實踐基地,聘請航空公司、航空維修企業、航空制造企業等單位的企業工程師擔任兼職教師,培養"雙師型"師資隊伍,將職場環境引入學校,按照職場的能力標準為航空企業提供合格航空工程專業畢業生。
我國航空工程教育應堅持"教育創造學生價值"的原則, 以CDIO 模式為基本框架和背景環境,以學生突出的工程實踐能力、團隊精神、合作能力、專業素養和職業道德的培養為主要目標,改變傳統的學科型的工程專業培養體系為能力型的工程人才培養體系,將理論教學和實踐訓練有機結合,將專業知識學習和職業素質、工程能力提升有機結合,創建一體化、系統化的具有中國特色的航空工程應用型人才培養新模式。(張洪,中國航空器擁有者與駕駛員協會(AOPA)理事)