机械工程与自动化专业(基于CDIO理念的“机械工程及自动化”工程项目实践)

介绍了基于CDIO理念的机械工程及自动化专业工程项目实践。在实施过程中，首先，教师教学生CDIO的基本概念和本专业的课程计划；然后，以“视频智能控制系统指导下的自动导向小车及其机械结构和传动系统的开发”为项目主题，阐明了专业课程设置的目的和意义；通过组织学生多次汇报和交流项目以及参观工业展览会。等形式，使学生了解企业运作的规律，实现企业对对人才的要求和标准，从而达到提高学生工程创新能力和综合素质的培养目标。

关键词：CDIO；自动导向小车；工程创新

中国图书馆分类编号：G642文件识别码：一个物品编号：1002-2589(2010)33-0135-02

当前，随着科学技术的飞速发展和国际竞争的日益激烈，工程人才的短缺和工程教育的质量是全世界面临的共同问题。工程技术对对的经济和社会起着巨大的推动作用，工程技术人才的培养质量直接决定了一个国家的工程技术水平和发展速度，也决定了其产业竞争力和综合实力[1]。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。这项由四所大学组成的跨国研究，包括麻省理工学院和瑞典，皇家理工学院，从克努特和爱丽丝瓦伦堡基金会获得了近2000万美美元的巨额资助。经过四年的探索和研究，CDIO工程教育理念得以确立，一个名为CDIO的国际合作组织得以成立。CDIO代表构思、设计、实施和运营。它以从产品研发到产品运营的生命周期为载体，让学生在课程之间以积极、实用、有机联系的方式学习工程。

中国高等工程教育的当务之急是尽快培养出符合国际标准的中国工程师。然而，我国工程教育实践中仍存在许多问题，如重理论轻实践，重个人学术能力而忽视团队合作精神，重知识学习而忽视创业创新能力的培养等。

CDIO的理念不仅继承和发展了美， 欧20多年来的工程教育改革理念，更重要的是，它系统地提出了能力培养、全面实施和检查评价等12项可操作性标准。目前，已有数十所世界著名大学加入了CDIO组织，中国有39所大学分两批成为CDIO试点。以这种模式培养的学生受到社会和企业的欢迎。国内外经验表明，CDIO的思想和方法先进可行，适合工程教育教学过程中的改革。

1.“机械工程及自动化”CDIO培训计划框架

工程设计是整个工程系统的本质。功能、技术和经济的要求，以及环境、社会甚至历史的制约，都会对工程项目的设计过程产生影响。基于这一理念，我们确定了以项目设计导向学习和能力培养为目标的CDIO人才培养模式，并通过项目设计将整个课程体系系统化、有机化地结合起来[2]。具体来说，所有需要学习和掌握的专业知识都围绕着工程项目设计的核心，并形成一个有机的整体。

在编制培训计划时，根据项目涉及的专业知识范围和项目本身的规模，为学生设置三个层次的项目。一级项目包括本专业的主要核心课程，反映了本专业的主要能力要求；二级项目指导一组相关核心课程的学习，突出对；的一定能力要求；三级项目是指对，的一门课程，旨在提高学生对对课程内容的理解；三级项目中，一级项目贯穿整个本科教学阶段，对学生系统地进行概念、设计、实现和操作的训练，是CDIO培训计划中最重要的环节。根据对， 上海，发展先进制造业和航运中心的需求，AGV智能车的开发设计被评为一级项目。对于对来说，满足现代化工厂的柔性生产或立体仓库的自动化货物运输具有重要的现实意义。因此，我们设计了基于CDIO理念的机械工程及自动化专业学生培训计划的鱼骨架图(见如图1)。

从图1可以看出，在新生入学的第一年，我们要求学生首先完成基础学科知识的学习，如高等数学、大学物理、工程数学、大学英语，等。使学生具备基本的科学素养，为未来的三级项目储备必要的知识。在此基础上，以项目设计为导向，开展专业知识的后续教学过程。

第二，研究CDIO课程体系的内涵

在一级项目开始时，讲师向即将开始专业学习的新生介绍CDIO的内涵和思想。首先，结合CDIO能力大纲，学生可以理解CDIO概念。工科毕业生的能力分为四个层次：工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。学生需要参照这四个能力要求层次来设定自己的专业学习目标和未来努力。由于CDIO能力培养大纲是直接参照对工程人才的要求(如波音公司对的质量要求和ABET标准EC2000)制定的，它不仅提出了能力培养的系统概念，更重要的是，它提供了全面的实施指南(包括培训计划、教学方法、学生评估和学习框架)和12项实施检查标准。它具有系统性和可操作性，作为学生的专业学习指南是完全可行的

由于不同的学科有不同的内涵，虽然《CDIO能力大纲》在“工程基础知识”项下只粗略地提到了“基础科学知识”、“核心工程基础知识”和“高级工程基础知识”三个内容，但在对后三个层次培养这些内容的能力是非常重要的。其次，向学生讲解基于CDIO理念的培训计划的内容， 使学生初步了解所学专业课程和对，将参加的各种CDIO实践活动，了解培养CDIO能力的重要性(如个人能力如沟通能力和协调能力、协作能力、项目组织、设计、开发和实施能力)； 同时，通过各种案例，激发学生的创新意识，引导学生培养创新能力和合作精神，形成理论联系实际的严谨学风。

第三，围绕一级项目实施CDIO模式的教学过程

在实施过程中，由对10名学生组成的项目组被分成两组：机械设计组和控制设计组。学生们根据自己的兴趣和特点自愿加入，并倡导两个群体之间的交流与合作。在初始阶段，首先指导学生查阅相关资料，对对AGV智能货车的功能特点、应用场合、结构组成和成本预算有一个大致的了解，然后从车体框架设计、驱动结构设计、控制器设计、信号收发单元、转向运动控制设计等方面做出具体的构思。通过这样的构思过程，学生可以充分理解机械原理、机械设计、机电传动控制、传感器测试技术、单片机原理及应用等相关专业课程的目的和意义。这样，学生开始学习带有具体问题的理论知识，大大提高了学习的主动性和目的性，明显有助于提高学习效果。

基于CDIO理念的教学过程不仅要坚持课堂教学，还要努力进入更多的企业，了解企业的实际需求和运作。为此，我们定期组织学生到一些汽车制造企业、电子设计企业和机械加工企业参观学习，参加大型工业博览会，掌握相关技术领域的发展趋势，学生们从他们的反应中获益匪浅。

结论

总之，对“机械工程及自动化”专业CDIO试点班围绕三级项目制定了专项培养计划，实施了基于CDIO理念的教学过程，其中一级项目贯穿“构思、设计、实现、操作”的全过程。结合上海，城市发展需求和学科发展方向，AGV智能货车的设计开发被选为一级项目。在初始阶段，教师指导学生分析产品、查阅资料、设计方案、讨论交流，组织学生到企业参观学习，激发学生的学习兴趣，培养学生的团队意识。在与企业沟通的过程中，这种基于CDIO理念的培训方法也得到了企业的广泛认可。