工程教育改革整体战略及做中学的cdio模式

1、工程教育改革整体战略及“做中学”的CDIO模式,北京交通大学教授 联合国教科文组织产学合作教席主持人 比利时Group T鲁汶工程大学,报告内容,产学合作教席 工程教育改革整体战略 CDIO工程教育模式 CDIO国内试点推广工作,1.周济部长建议和支持（2002）历时两年 半的申请2.2005年启动UNESCO产学合作教席工作3.充分利用UNESCO平台、资源和品牌 UNESCO Four Pillars:学以求知 Learn to Know,学以致用 Learn to Do学以共处 Learn to Live together学以做人 Learn to Be,UNESCO产学合作教席介绍,鉴

2、定意见,1.创新性地提出了工程教育改革战略研究的科学方法。利用控制论的思想研究工程教育，建立了宏观模型，基于此模型对工程教育目标的建立进行利益相关者分析；调查研究了全球化经济形势下产业对工程人才新的需求；从产业职场调查的新角度对工程教育系统进行质量测评，提出了工程教育质量实证数据客观系统的获取手段及分析方法，剖析了我国现行工程教育与产业需求的差距及成因，并在此基础上进行改革战略和策略的研究。 2.创新地提出了中国工程教育改革的战略，即“综合性地实施产学合作、做中学与国际化”三项战略，形成互相支撑、融合、互补不可分割的整体。在此基础上提出一系列具体促进工程教育改革的新方法和新措施，为政府决策和学

3、校改革提供了建设性意见，得到采纳和应用。 3.创造性地推广理论成果并将其应用于实践。以工程教育“求职导向、做中学、产学合作、国际化”的共性原则为理念，建立研究实验基地，并对一批不同层次和类型学校的改革实践予以指导，效果显著。 4充分利用联合国教科文组织的平台，积极展开国际合作与交流，在国内外产生很大影响。 综上所述，鉴定委员会认为该项目理论成果属国内首创，达到国际先进水平；项目在工程教育改革理论和应用实践上实现了新的突破，具有重大的推广价值。建议申报国家级教学成果一等奖。,研究的科学和实证方法,社会系统、还仅是教育系统？ 宏观模型、还仅是微观模型？ 谁来确立工程教育的目标？ 从哪里调查产业需求

4、和人才能力缺失？ 教育评估的目的是什么？（闭环反馈控制） 什么是整体改革战略和实施措施？ 教育改革是运动吗？（质量保障的持续改进） QA：continuous improvement,工程教育控制论宏观模型,工程教育系统 专业、课程体系、教学大纲 师资、教学内容、方法,职场目标 社会需求 利益相关者决策 （产业、学生、教师）,评测 学生质量评价 专业评估 学校评估,改革/改进战略、 策略、措施,控制力 教育政策 领导干部 财政投入 产业需求与投入,毕业生就业率和就业质量 职场所需能力素质知识技能,工程教育的利益相关者分析,工程教育的目标（1）满足产业界对工程人才的需求（工程师摇篮）（2）满足学

5、生求职的需求（就业导向）（3）满足建立“创新国家”和“人才强国”的国家目标 按照职场的能力标准提供合格毕业生 使学生具有就业的竞争力（国际） 充分发掘学生的创新潜力（绝不能放弃） 将职场环境引入学校才能达此目标,目标的确 定,对系统性能及表现的评估,调查职场能力要求 从职场评估专业教育质量 分析毕业生与职场要求的差距 产业调查和评估是改革的依据 从查阅到调查，从小样本到大样本,全球化经济下产业对工程人才的需求,“世界是平的”: 产业、市场、资源、产品的流动 产业转移、转型和升级的挑战与机遇 发达国家：向产业链最高端转移（创新、创业） 新兴工业国家（中国）：向中、高端转移（ODM） 后进发展中国

6、家：向低、中端转移（劳动密集） 国际人才市场的需求发生变化 国际化：国际人才标准 质量升级：符合产业升级的需要 数量扩大：大量工程师转向服务型产业,产业对人才的数量需求,国内需求 5年内外企（28万家,3%）需要优秀毕业生75万（60%）；另40为民族企业所用 民族企业缺乏优秀人才！ 未来10年跨国公司需要国际型管理人才75000， 目前只有30005000， 多数来自海外 IT业缺员50万，每年增长20%,产业对人才的数量需求,全球性工程师和技师短缺 美国硅谷50%外国血统工程师 5年西欧国家短缺工程师250万 日本缺少50万数字技术工程师,猎头公司用高额签约奖金争夺 德国培养工程师只满足本

7、国市场50%的需求 比利时缺40ICT人才 瑞典 1998一个工程师位置1.9人申请，2008年减到1.2人申请 韩国、台湾90%高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工,产业对人才的质量需求 美国波音公司提供,较好掌握工程科学基础知识（数、理、化、生） 较好了解设计和制造流程 具有复合学科和系统的观点 基本了解工程实际知识（经济学、商务、历史、环境、顾客及社会需求） 较好的沟通能力（写作、口头交流、图形、理解别人） 高道德水准 批判性、创新的思维能力，既能独立思考，又能博采众家之长 具有自信和能力去适应多变快变的环境 具有终身学习的愿望和求知欲 深刻了解团队工作的重要性及具备能力,工程教育与

8、产业需求的差距和问题,发达国家工科生源严重不足 工程教育与产业需求脱节 中国工程教育的特殊性 最大工科生源、工程教育规模和工程人才市场 传统、陈旧的教育理念（Education vs. “教育”) 工程教育的社会定位与培养目标定位失准 工程教育的质量评估结果失真 工程教育脱离职场环境，严重影响工程人才质量 工程教育的国际竞争力不足,毕业生基本能力（自学、解决问题、团队合作、创新、沟通）薄弱 创新人才培养不足（3200万科技人员，0.25%创新） 创业人才培养不足（2%,发达国家20%-30%） 难以满足产业对巨量合格工程人才的需求 学生“就业难” 企业“找人难”,中国工程教育面临的质量问题,产

9、学合作-办学机制，国际化-办学战略目标 做中学-教学方法论 三者互相支撑、融合、集成， 综合实施,工程教育改革整体战略,应用推广-教席使命,利用产学合作教席搭建平台（教席理事会） 985/211、示范软件、示范高职、地方本科、民办本科、产业界） 从最薄弱、急需的环节突破 抓典型，建立研究试验基地 分清共性和特殊性、以利推广 需求/就业导向，产学合作，做中学，国际化 各种媒体广泛宣传、培训，具体指导 及时发表研究成果扩大影响 积极向教育部建言献策，为政策制定做参谋,“用昨天的方法从事今天教学 是对孩子们明天的剥夺” 杜威 必须不间断地改革、改进教育！,联合国教育、科学、文化组织,谢谢! Q Mc

10、Kinsey Global Institute analysis,如果贵公司需要100人，在100个具有适当学位的申请者中你们能聘用到多少称职的人,各国工程师达到国际标准比例,出处：Michael E. Porter， “THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERICA STANDS”，Council on competitiveness,工程教育改革战略之三：国际化,利用全球最优的生源和教育资源培养人才 按照国际工程教育标准培养工程人才 RMIT：培养国际公民和专业人士、可在全球范围就业 印度：35万工程师进入国际市场，2015年达140万/年 国际化的校领导/

11、国际化的师资：眼界、水平、能力、战略 （鲁汶工程大学） 加州大学：60%教授国际型（坐飞机参加国际学术会议和学术活动），30%地区型（开车参加地区会议活动）10%校内型 国际产学合作（学生到国外公司实习：RMIT，WPI）,国际合作交流，将最好的教育资源引入中国（上海交大和密西根大学） 留学生教育：创造校园的国际教育环境 美国：研究生中留学生占40%；哈佛留学生来自100多国家；牛津：留学生占25%，来自130国家； 东京大学：2000留学生来自60国家；Group T：15%留学生 本国学生受惠：多元文化的熏陶和合作 中外文化的融合（歌德学院、孔子学院）,工程教育发展战略之一：产学合作,1.

12、形成完整的人才培养链 产业需求决定工程教育培养目标 职场环境引入教育全过程（师资、课程设置、教学内容和方法、评价） 产业要把培养人才做为战略目标和己任 学校文化和产业文化的融合既分工、又合作 政府、产业、教育、学生、家庭共同努力 这是全社会的责任！ 光靠教育界培养不出完整的人才！,工程教育发展战略之一：产学合作,形成完整的产业创新链 “产官学研”四位一体的产业创新机制 产业-产业创新主体和龙头（经济利益、资金、市场） 政府-指导、政策、服务和启动资金 高校（知识创新的主力军） + 产业（产业创新主力军） = 产业创新 -生产力 研究所是高校和产业间技术转化的桥梁,工科教育发展战略之二：做中学,

13、做中学：杜威提出的学习方法论 基于项目的学习：工程教育的教学方法论 CDIO：”基于项目的学习“的一种模式 Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）、Operate（操作）,实施CDIO的原则,Context， NOT Content 把工程师职场环境（CDIO）作为工程教育的环境，而不是“内容” “专业不对口”的教训：强调了“内容”，而不是“环境” 培养“做事”和“做成事”的能力 获取知识的能力（自学） 运用知识的能力（解决问题） 共享知识的能力（团队合作） 发现知识的能力（创新） 传播知识的能力（交流沟通） 结合工程实践，但仍是“通识教育” CDIO可有所

14、侧重，不同层次人才培养有不同重点 可将现行模式与CDIO比较, 互相补充,工程职场环境的不变特征,以客户的需求为本 提供市场完整的产品和服务 持续创新和改进 着重问题的解决，强调跨学科合作 与他人共事 有效地沟通 在现有资源和条件下把事做成,工程职场环境的新特征,从征服环境到保护治理环境 全球化和国际竞争 工程活动的分散化 以人为本：服务和产品个性化 终身学习、在线学习 就业第一天就创造价值,CDIO的科学性（数学、认识论、哲学）, ( ( ( (抽象) ) ,Prof. Patrick Cousot,Prof. Edward Crawley,从具象的实践到抽象的理论 只有通过具象才能深刻理解

15、、掌握理论 只有具象,没有抽象:知其然,不知其所以然 再从抽想的理论指导具象的实践：举一反三 新的具象又形成新的抽象,循环上升 生命周期C-D-I-O, 认知周期O-I-D-C 每个阶段都有从具象到抽象的迭代过程,CDIO的12项标准-最佳实践工作方法,1. CDIO 关联原则 2. CDIO 的教学目标结果 3. 集成课程设置 4. 工程概论 5. 设计-制作经验 6. CDIO 的工作环境,7. 集成化教学过程 8. 主动学习 9. 教师的CDIO能力 10. 教师的教学能力 11. 学生CDIO 能力评价 12. CDIO 项目评价,作为关联的CDIO,教学大纲,一体化课程 体系,工程概

16、述,设计-建造的 体验,工作场地,集成化学习过程,教员教学/实践能力,学生质量评价,CDIO项目评估,为什么,是什么,怎么做,怎么样,第二期,标准2：CDIO的教学目标结果,明确、具体化的教学结果（包括各种能力和学科知识） 符合培养目标 为教育利益各方所确认（产业、学生、教师） 可用于课程设置和教学大纲制定 作为学生学习结果评价的的依据,CDIO 教学大纲,1.0 技术知识与推理 基础科学知识 核心工程基础知识 高等工程基础知识 2.0 个人专业能力和素质 工程推理和问题求解 实验和知识创新 系统化思维 隔热能力与素质 专业能力与素质 3.0 团队合作与沟通能力 多学科团队合作 交流沟通能力

17、外语交流能力 4.0 在企业和社会的CDIO关联体系 -外部与社会的关联、企业与业务的关联、构思和工程系统、设计、制作、运行,CDIO 教学大纲,第三层教学大纲 还有一到两层的细节 合理性 完整性 评审 课程设计和学生评价的基础,团队合作能力的具体内容（共28条） 3.1 团队协作 3.1.1 组成有效的团队 3.1.1.1确定团体形成的阶段及其生命周期 3.1.1.2确定任务和团队的进展 3.1.1.3确定团队角色和责任 3.1.1.4分析团队成员的目标、需求和特征（工作风格、文化差异） 3.1.1.5分析团队的优势和弱势 3.1.1.6研讨团队的机密性、责任性和主动性的标准 3.1.2 团

18、队运作 3.1.2.1选择目标和工作日程 3.1.2.2策划和促成有效的会议 3.1.2.3执行团队的基本原则 3.1.2.4实施有效的沟通（积极聆听、提供、获得信息及合作、） 3.1.2.5做出积极和有效的反馈 3.1.2.6完成项目的规划、安排和执行 3.1.2.7提出问题的解决方案（创新和决策） 3.1.2.8进行冲突的协调和解决,3.1.3 团队成长和发展 3.1.3.1确定反馈、评估和自我评估的策略 3.1.3.2确定有助于团队维系和发展的技能 3.1.3.3确定有助于团队成员个人发展的技能 3.1.3.4决定团队沟通和写作的策略 3.1.4 领导能力 3.1.4.1确定团队的长期目

19、标和短期目标 3.1.4.2实施团队的过程管理 3.1.4.3执行领导能力和指导风格（引导、训练、支持、委派） 3.1.4.4确定激励方式（鼓励、示范、认可等） 3.1.4.5代表团队，面向外界 3.1.4.6提出指导和建议 3.1.5 技术协作 3.1.5.1在不同类型团队工作： 3.1.5.1.1跨学科团队（包括非工程专业的学科） 3.1.5.1.2小型团队和大型团队 3.1.5.1.3远程的、分布的电子网络环境 3.1.5.2与团队成员的技术合作,标准3：集成化课程体系设计,课程设计要同时支持 学科性知识课程，并达到教学目标 个人/人际/产品-流程-系统建造能力 围绕CDIO项目关联学科

20、知识,课程体系模式,学科导向课程体系 学科知识本位 不直接涉及能力,学徒模式 仅基于项目 无学科介绍,基于问题的课程体系 围绕项目组织 将学科知识交织,一体化课程体系 围绕学科组织,将能力和项目交织,(学科垂直走向; 项目水平走向.),标准4: 工程概论,提供工程职场实践的框架结构，论及产品和系统构建，介绍产业需要的基本的个人和人际能力 描述工程师的任务和责任，如何使用专业知识完成任务 学生独立和分组实践简单问题求解和设计练习 引起学生对专业的兴趣并加强学习工程的动机 学生了解学习的目标成果，开始开发CDIO技能,标准5：设计-制作实践,课程设置包括“设计-制作”实践项目， 基础层次和高级层次

21、的项目 从概念设计开始，经历产品设计和实现阶段 应用工程科学知识设计产品和制作产品的能力 要成为教学计划的一部分 要涉及一门以上的课程，要求课程之间的关联 纳入教学计划，要求每个学生都执行,标准6：CDIO工作场地,支持和鼓励CDIO模式：产品-系统构建、专业知识和社会群体经验 教室、报告厅、工程实践场地、实验室：学生边做边学，各组之间互动、互学 要根据条件就现有教学场地加以改造 使学生接触使用各种现代工程工具（硬件、软件、仪器、设备） 自主设计、制造、检验产品和系统，以开发能力、学习知识和培养工作态度 原则：学生为中心、人人可用、良好界面、互动,标准7：集成化学习经验,集成化的学习经验 将理

22、论学习、教学和实践集成，双重利用学生的学习时间 青职院：工作过程学习化，学习过程工作化 教师在讲授工程理论同时向学生示范工程师CDIO工作的榜样,标准8： 主动学习,基于主动经验型学习方法的教与学 学生主动思考、求解问题，尽少被动接受信息 主动学习方法：分组讨论、辩论、演示、提问、学习后反馈 经验型学习：设计-制造项目、仿真、模拟、案例研究 听中学/看中学/做中学：主动思考和动手操作-深入学习知识，学会自学，养成终身学习的习惯 教师应在概念关联和新的应用上帮助学生 大多数教师应采用主动学习方法授课,教学效率/效果举例,机原 天大 82年 80 学时 课堂讲授为主（80%） UB 83年 36学时 课堂20 实验16 机械设计基础 =机原+机零 中国 2008 128学时，课堂96、实验32 MIT 2001 72学时 课堂36 、实验36（12 实验 、Project ），课外72 问题：学科导向、追求系统完备、精益求精（比例尺） 只问老师教了多少，不问学生用到多少 只管学生会不会考，不问学生会不会用 学科壁垒，投入多、收效少，资源浪费,标准9：教师CDIO能力,教师加强个人/团队合作/CDIO能力 在专业的工程实践中开发这些能力 措施： 利用学术假到工业界去工作； 与产业界工程师在科研和教学项目中合作 把工程经验作