引 言: CDIO工程教育模式,是以培养下一代国际化工程师为目标的国际创新型工程人才培养模式。中国要实现从民航大国向民航强国的历史性跨越,推进持续安全战略、大众化战略、全球化战略,需要培养一大批符合国际标准的航空技术工程师。学习国际先进工程教育理念,基于CDIO模式结合实际进行人才培养模式创新很有必要。
在经济全球化和航空科技不断进步的背景下,实施民航强国战略和贯彻持续安全理念,对民航从业人员的职业道德、掌握学科知识和运用知识解决问题的能力、终生学习和团队工作能力、创新能力都提出了新的要求。引进CDIO工程教育模式,实行符合国际标准、以工程项目生命周期全过程为载体培养学生的实践能力,确立国际化办学战略,实施产学合作的办学机制,是我国高等教育航空工程专业人才培养的发展趋势。
CDIO工程教育模式介绍
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育领域改革的最新成果。2000年,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究组织获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助,经过四年的探索研究,创立并持续发展和倡导了全新的CDIO 工程教育理念以能力培养为目标的CDIO大纲,并于2004年成立了 CDIO国际合作组织。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
CDIO是以"做中学"为教学方法论、以产学合作为办学机制、以国际化为办学战略目标的"基于项目"的国际化工程教育先进模式,是培养具有国际竞争力工程师的有效途径。CDIO作为一种指导工程教育人才培养模式改革的教育思想观念,注重培养学生系统工程技术能力,尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力,以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力,吸收世界先进的工程教育理念,建立符合国际工程教育共识的课程框架体系,符合现代工程技术人才培养的一般规律,具有良好的发展前景和推广价值。
CDIO工程教育理念
CDIO工程教育的理念是:充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件,以尽可能接近工程实际,涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计大项目为主要载体,结合专业核心课程的教学,使学生在CDIO的全过程中不断地在理论知识、个人素质和发展能力、协作能力和对大系统(集社会、历史、科技为一体)的适应与调控能力四个方面得到全面的训练和提高。构思、设计、实施和运行包含了对概念和实践的理解和创新,对科技和非科技的各种制约条件的理解与妥协,对实践能力的培养和对产品的改善提高以及对社会、历史、环境的反思和对服务的创新。
CDIO的理念继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准,为工程教育的系统化发展提供了基础。CDIO模式是能力本位的培养模式,本质上有别于学科知识本位的培养模式,其重点在于帮助学生获得行业所需的各种能力和素质。CDIO对学生能力的评价方式与传统教育模式不同,对学生的评价不仅要来自学校教师,也要来自行业各界。
CDIO模式中国化的实践
经济全球化已经对人才培养标准提出了国际化的新要求。美国波音公司提出,工程师不但要掌握基础性的工程科学,还要有实际的工程知识和技能,包括经济学、商务、历史、环境及顾客的需求等知识,并具备管理、沟通、团队工作能力,以及职业道德、创新性和批判性思维方法及自学能力等,这是对国际化人才较为全面的要求。现已有几十所世界著名大学加入CDIO组织,目的就是培养国际化工程师。这些大学的机械系和航空航天系采用CDIO工程教育理念和教学大纲,取得了良好效果,按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。
我国教育部和多所重点高校积极推进CDIO模式在国内的推广实践,进行了先期试点,取得了积极成果和宝贵经验。CDIO的应用有利于培养我国的大学生创新精神和实践能力,有利于我国高等工程教育改革和国际化。汕头大学是中国高校第一个CDIO组织成员,它提出了以工程设计为导向,构建了以培养个人能力、团队能力和系统调控能力为主要目标的EIP-CDIO模式。EIP-CDIO即注重道德(Ethics)、诚信(Integrity)和职业素质(Professionalism)的培养,将职业道德和诚信(EIP),与"构思、设计、实现、运作"(CDIO)进行有机结合,强调做人与做事相结合,做人通过做事体现,做事通过做人保证,并在培养过程中注重人文精神的熏陶,从而使培养出的工程师具备优秀的职业道德、正直、富有责任感。清华大学工业工程系教授顾学雍博士创造性地采用CDIO 方法教学。学生通过基于项目的学习,主动学习,主动实践,取得了前所未有的学习效果,普遍认为自己学到了真本事,大大增强了自学、研发、解决问题、团队工作和人际沟通的能力。
建设民航强国需求国际化工程师
在人才培养国际化的趋势下,我国航空工程教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国航空工程师。然而,我国航空院校工程教育实践中还存在不少问题,由于工程教育体系不够健全,在课程设置上以学科为核心,专业教学偏向理论,缺乏以用为主的主动学习,强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视理论知识学习而轻视实践技能训练,教师大多都没有产业经验和工程背景等,在教育模式创新、人才培养质量等方面与世界水平有较大差距。
民航局当前已经确立了建设民航强国的战略构想,提出要用20年时间实现我国从民航大国向民航强国的历史性跨越的战略目标,其最根本的条件是人才。民航业是应用现代尖端科技,按照国际统一标准运行的特殊行业。民航业目前急需的专业人才主要是复合型、创新型、国际型、有实际能力的高素质工程技术人才。这对航空工程专业人才培养理念、机制和方式提出了全方位的改革要求。
民航运输飞机大多数是波音系列、空中客车系列现代客货机,民航法规根据国际先进的航空条约和行业规范而制定,国际化特征特别显著。因此,民航从业的航空工程技术人才应该通晓世界航空最新科技,具有全球化视野和熟练应用英语能力。我国航空类院校面向民航业界的工程专业人才培养模式,要确立培养国际化的航空工程师的教育目标,并以能否满足民航跨越式发展的需求作为衡量教育质量高低的首要标志,为建设民航强国提供强有力的国际化人才支持。
应用CDIO培养国际化航空工程师的建议
基于以培养能力为主线的CDIO模式,要求航空类院校整合人、财、物等教育资源,转变学生、教师、领导的教育观念,根据国情和行业特征,实现学历教育与职业教育有机结合,以符合民航业界对航空工程专业人才培养的需求。
1.确立人才培养国际化定位
国际化的航空工程技术人才,既能较好地掌握工程科学基础知识和工程实践技能,较好了解设计和制造流程,具有复合学科和系统的观点,较好的沟通能力,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,具有终身学习的愿望和求知欲,具备良好的合作意识和团队精神。基于CDIO的国际化航空工程人才培养要养成学生在团队、小组充分协作的学生学习能力、表达能力、沟通能力、管理能力、团队协作等职业能力以及责任、主动、诚实、自信等职业素养,以满足现代航空企业的工程技术和基层管理的岗位所需。按照国际化航空工程师的人才培养目标,利用全球最优的教育资源,严格执行"做中学"、"基于项目的教育与学习"原则,遵循CDIO12条标准和能力大纲体系,结合专业与学位实际情况设计的各个项目作为CDIO载体,进一步加强和改进热能与动力工程(民航飞机与发动机维修)、电子信息工程(航空电子设备维修)、电气工程及其自动化(航空电气)、飞行器制造工程(飞机结构维修)、航空机电设备维修等航空工程类专业建设。
2.改革工程课程体系设置
CDIO工程教育模式的精髓是理论与实践一体化的课程设置。CDIO标准中提出的要求是直接参照工业界的需求,如波音公司的素质要求,以及美国工程教育认证权威组织ABET的标准EC2000制定的。它将这种要求反推到教学大纲、教学计划以及课程设置,通过每一门课,每一个模块,每一个教学环节来落实产业对能力的要求,以满足产业对工程人才质量的要求。CDIO理念具体贯彻到专业教学体系,需要通过发展、回顾、修订、选择、再修订、再选择等6个环节优化设计航空工程类专业课程体系。这6个环节即:发展--根据CDIO教学大纲结合本专业实际情况量身定做发展规划,传授知识和技能以达到职业证书级的水准;回顾--以课程目标为重点,全面回顾课程单元,强调学习成果;修订--重审各学科课程单元,依据CDIO大纲修定课程结构;选择--将团队精神,沟通,个人技能及学习态度加入到课程单元中以发展基本知识和技能;再修订--从课程体系中逐个单元课程的分析所教授内容与CDIO技能的差距;再选择--在课程体系中的相关课程单元中导入有关CDIO技能的内容。通过理论结合实践的启发式、互动式、网络化、全方位教学方式和与时俱进的课程体系,培养"零适应期"的航空工程专业毕业生。
3.建立项目主导培训载体
通过参与来源于民航业界的项目或科研活动,实现航空工程类专业学生专业知识、研究能力、实践技能和综合素质的共同发展。在项目研发过程中,学生在导师及航空企业工程师的启发下针对学科发展和工程现象提出科学或技术性问题,这些问题与所学的关键科学概念或工程知识相关联,并且能够激发求知欲望和探究兴趣。以这些问题为研究的课题,让学生通过收集和阅读文献资料、实验观察、数据分析与整理归纳出规律性的结论,形成知识;反过来,在导师的不断引导下,学生又能主动应用这些知识解释项目研究中发现的现象,解决遇到的问题。在项目主导的工程教育培训过程中,学生不仅掌握了所学知识,而且培养了获取知识能力、研究和创新能力、工程实践技能。同时,能够帮助学生明晰所学内容在学科知识、产品体系中的位置,找到完善自身知识框架的方向和途径,并通过项目设计将整个课程体系有机的、系统的结合起来。
4.强化行业交流与合作
围绕以培养学生综合能力为目标的CDIO模式,无论是最终判定学生的能力是否满足企业的要求,还是以源于企业的项目为导向的教学实践,亦或是获得企业工程师指导而激发的科学探究,企业在其中均扮演着不可或缺的重要角色。要培养国际化的航空工程师,航空院校必须切实构建工程教育质量保障体系,提高大学生的创新和动手能力,推进产学研结合,加强实践教学环节,参与国际交流与合作,特别是加强与民航业界的交流与合作,以航空企业的需求、项目、资金、设备基础和更新的专业知识作为教学实践的辅助平台。国内航空院校要以实施"质量工程"为契机,深化工程教育改革,推动工程教育人才培养质量的提高。针对目前工程教育存在的问题,找到实施CDIO的切入点,进行有针对性的改革探索,不要为了CDIO而CDIO。通过强化校企合作,在各航空企业建立系列专业实习实践基地,聘请航空公司、航空维修企业、航空制造企业等单位的企业工程师担任兼职教师,培养"双师型"师资队伍,将职场环境引入学校,按照职场的能力标准为航空企业提供合格航空工程专业毕业生。
我国航空工程教育应坚持"教育创造学生价值"的原则, 以CDIO 模式为基本框架和背景环境,以学生突出的工程实践能力、团队精神、合作能力、专业素养和职业道德的培养为主要目标,改变传统的学科型的工程专业培养体系为能力型的工程人才培养体系,将理论教学和实践训练有机结合,将专业知识学习和职业素质、工程能力提升有机结合,创建一体化、系统化的具有中国特色的航空工程应用型人才培养新模式。(张洪,中国航空器拥有者与驾驶员协会(AOPA)理事)