基于CDIO模式的金屬材料本科人才培養方案研究*

吳魯淑，何杰軍

(1 貴州理工學院機械工程學院，貴州　貴陽　550003；2 貴州理工學院材料與冶金工程學院，貴州　貴陽　550003)

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基于CDIO模式的金屬材料本科人才培養方案研究*

吳魯淑1，何杰軍2

(1 貴州理工學院機械工程學院，貴州貴陽550003；2 貴州理工學院材料與冶金工程學院，貴州貴陽550003)

CDIO工程教育模式是國際工程教育的最新成果，對我國工程教育培養模式產生了重大的影響。基于CDIO培養模式，本文在對金屬材料專業人才培養目標進行分析的基礎上，對該專業基礎課程、專業基礎課程以及專業核心課程等進行了設計與優化，并探討該專業實踐教學的課程建設。改革實踐證明，對新建設的本科院校，基于CDIO的工程類人才培養方案的優化很有必要，對培養應用型本科人才有較好的促進作用。

培養方案；應用型人才；CDIO

隨著科學技術如機械工業、電子技術、航空技術等的發展，材料行業也得到了極大的促進與發展，同時，對從事材料行業人員的技能、素質等方面的要求也越來越高，使得高等院校傳統的材料類人才培養模式收到了挑戰。我國高校中設置得有與金屬材料相關專業的學校很多，培養出來的金屬材料類人才在數量上也具有較大的優勢，但是在質量上表現出了理論基礎較好而實踐能力較欠缺、個人能力較強而團隊協作能力較弱等缺點。進入新世紀之后，大部分高校都在探索在新的形勢下如何辦好金屬材料類專業，使培養出來的人才更好地復合社會需求，同時也使培養出來的人才更具競爭力。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。隨著我國經濟建設對應用型人才需求的增大，CDIO模式在我國不少工科高校中逐步得到試點和推廣[1]。CDIO是Conceive、Design、Implement、Operate的首字母縮寫，分別代表構思、設計、實現和運作，它以產品的研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的以及課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術與經驗。貴州理工學院是一所新辦高校，但是堅持高起點、高標準辦學，在辦學之初就學習借鑒國內外高校基于CDIO的人才培養模式，建立了一套相應的管理機制。本文將討論基于CDIO的培養模式如何制定好金屬材料類專業的人才培養方案。

1　基于CDIO的培養目標分析

根據CDIO模式，金屬材料類專業的畢業生應具有扎實的理論基礎和較強的實踐能力，同時具有較好的團隊協作能力。學生通過CDIO模式的培養，掌握材料科學與工程基礎理論和相關知識，具有開展材料基礎理論研究、材料設計、材料性能優化、新材料開發和材料生產管理的基本能力。具有高度的職業責任感與道德素質，具有合作精神[2]。學生畢業時，應掌握扎實的材料科學與工程專業基礎知識，能夠運用材料科學與工程的專業知識解決復雜的工程問題，在社會中具有較強的擇業競爭力。畢業五年后，能夠成為行業中優秀的專業技術人才，懂得管理，精于技術。

2　教學體系的設置與優化

根據CDIO基本原理，學生的能力培養是通過具體的教學大綱來體現的，通過理論與實踐教學，針對本科工程教學建立具體的課程目標。這些為實現特定目標而設立的課程構成了基于CDIO模式培養的課程群。

為深入了解社會對金屬材料類本科畢業生的能力需求，在制定人才培養方案之前，本校多次組織相關的老師赴中鋁貴州分公司、貴州高峰石油機械有限責任公司、貴州新藝機械廠等企業考察，重點了解企業對人才知識、素質、能力的要求，確定金屬材料方向學生必須具備的管理知識、核心工程基礎知識、高級工程基礎知識、職業技能等方面的需求，根據社會需要設置了相應的專業基礎、專業知識、實踐技能等的培養課程。

2.1理論課程體系的建設

為使學生具有扎實的專業基礎知識，掌握核心的專業技能，同時具有較好的人文科學修養，在個人能力得到大幅度提升的同時兼具較好的團隊寫作能力，經過反復的調研，不斷地修改和完善，逐漸形成了“注重理論基礎，強化實踐環節，抓好能力培養，提高綜合素質”的基本原則，保證金屬材料類人才的培養既符合教育部人才培養的基本要求，又能充分地考慮學生興趣和社會實際需要，提高學生的能力，從而提高其就業競爭力。

貴州理工學院金屬材料類專業課程結構的設置，充分考慮了學生畢業后從事專業工作的需要和全面發展的需要，在理論課程體系中主要包括了以下三個方面的內容：①外語、人文社會科學及社會實踐；②數學、計算機、自然科學基礎；③專業理論課。

2.1.1外語、人文社會科學的培養

當今的中國，大學教育已經大眾化，大學不僅僅是為培養學生從事專業技術方面的能力，更是需要培養學生全面發展的能力。在理工科教育中，不能光注重專業知識的教育，也要學生必要的外語能力和人文科學素養，這對提高學生的人文素質非常重要，也是保證學生社會發展能力的重要基礎[3]。在理工科專業教育中，要設置一定體系的人文社會科學課程，它有四個方面的教育功能：(1)讓學生掌握一定的文學、歷史、哲學、經濟、管理等方面的知識，在人文素養方面有所提高，畢業后，利于學生的全面發展。如果理工科學生在接受高等教育時僅局限于本專業的知識，則進入社會發展之后難免造成知識面欠缺、視野受限等問題，影響學生的全面發展。(2)通過一系列的必修課和通識選修課，加強學生的文化素質教育，同時，培養學生的政治素質，貫徹德育要求，培養對國家、對社會有用的人才。(3)高等教育通過人文社會科學教育與專業教育相結合，促進方法論教育，對加強畢業生科學研究、服務社會起到重要作用。(4)培養學生的國際視野，提高學生的外語交流能力。當今社會發展迅速，在互聯網技術發展及經濟全球一體化大背景下，全球交流越加頻繁，因此，學生掌握必要的外語，對于促進自身發展促進社會經濟發展有重要的作用。為此，在金屬材料類人才培養方案中，我們設立了英語、政治、哲學、管理類相關的課程，優化相關的知識點。特別是在英語教學中，縮短理論教學課時，單獨設立口語課，增加學生開口說英語的機會。

2.1.2基本的自然科學素質的培養

作為工科人才，必須具備基本的自然科學素養。為培養金屬材料類本科人才的自然科學素養，在培養方案的課程體系中設立了包括高等數學、大學物理、基礎化學、計算機等自然科學教育的課程[4]。如前所述，我國當今的高等教育已是大眾化教育，是提高學生全面素質的重要環節，而數學是自然科學的基礎，對培養學生的邏輯思維能力具有重要作用，是支撐和推動現代科學技術發展的重要工具。在培養方案的制定過程中，我們充分考慮了這些因素，在課程體系中設置了高等數學、線性代數、概率論與數理統計等課程，保障后續專業課程所需要的數學知識能夠涵蓋。同時，根據金屬材料工程專業的特點，在專業課教學以及以后的工作中需要用到大量的物理、化學知識，開設必要的物理、化學課程，在制訂相關的教學大綱時充分考慮金屬材料專業的特點，篩選合適的知識點，有重點有針對性地講解與材料相關的知識點，例如物理類知識教育，對金屬材料類專業學生來說，熱學部分的知識即作為教學的重點，保證學生在專業課學習時能夠熟悉相關的基礎，利于學生掌握相關的專業知識。在培養方案中，設置了物理化學和工程化學兩門課程，打撈化學知識基礎，可為后續的相圖、材料熱力學等相關知識點打好基礎。計算機是當今社會最重要的工具之一，學生掌握必要的計算機知識非常重要，是提高學生綜合素質重要的手段。因此，在培養方案中我們設置了計算機文化基礎、計算機程序語言設計、計算機輔助繪圖、計算機在材料科學與工程中的應用等課程，訓練學生基本的計算機操作能力，使學生能夠用計算機處理基本的文字、圖形繪制等事務，同時掌握必要的計算機在材料工程中應用的基本知識，能夠用計算機解決專業上的一些問題。

2.1.3專業技能和專業素養的培養

金屬材料類專業的專業教學主要圍繞材料科學與工程主干學科安排教學內容。根據專業知識特點，在制訂培養方案時把專業課程分為專業基礎課程和專業發展課程兩大部分。其中專業基礎課程包括了該專業方向的主要核心課程，發展課程主要是該專業方向的方向發展課程，根據不同的發展方向課程有所偏重，例如，材料科學方向偏重于解決材料的微觀組織與性能的問題，而材料加工方向則偏重于材料的成形問題。

(1)材料學基礎類課程的設置

根據金屬材料類專業的專業特點，同時結合新建本科院校的實際，我們把金屬材料類專業的基礎課程設置分為兩部分，它們分別是“材料科學基礎”和“材料加工工藝基礎”。

當今世界科技發展迅速，原來作為不同學科的金屬材料、復合材料、陶瓷材料、高分子材料等已經深度融合，界限已變得越來越模糊。為培養寬口徑的人才，盡管是培養金屬材料類人才，在課程教學時也應該圍繞不同材料的共性來組織教學[5]，這對培養學生的綜合素質有重要作用。在本培養方案中，材料科學基礎的內容主要包括：①材料的微觀結構，包括材料鍵合方式、原子排列方式、沒有缺陷的晶體結構、有缺陷的晶體缺陷、材料中原子分子的運動、材料凝固過程原子的行為、材料的變形和回復再結晶過程原子的運動及其行為等。②材料組織結構的變化規律，包括相圖的基本概念、不同二元合金系的特征及相變規律、三元相圖的構成及其應用、材料的熱處理組織變化規律等，著重強化鐵-碳合金相圖的教育。③材料的物理及化學性能，主要了解基本的材料電、磁、熱、光等性能及其影響因素，材料的耐腐蝕性能等。

同樣，在材料加工過程中也有很多共性的問題。解決了這些共性問題，材料加工過程中碰到的問題就會迎刃而解。因此，我們在培養方案中設置了加工基礎性課程，主要包含《材料塑形成形原理》、《材料加工工藝基礎》等課程這些課程主要解決材料成形過程中基本的物理基礎、材料表面加工中的共同基礎性問題、材料改性處理中的共同物理基礎問題。

(2)材料科學與工程(金屬材料方向)核心課程建設

在專業基礎課程的基礎上，專業核心課程的設置和開設是保證專業人才培養的必要途徑，因此，無論是在人才方案的制訂還是在專業評估等環節中，考量專業核心課程的設置與教學情況都是非常重要的。貴州理工學院是應貴州工業發展需求而建立的高等學校，在金屬材料的開發與應用方面，貴州有大量的企業，特別是航空航天企業。因此，在制訂培養方案時，我們充分考慮了地方產業特色及優勢，突出以航空輕金屬材料為特色的專業教學體系，強化學生的實踐動手能力，除開設模具制造工藝學、熱處理原理及工藝、焊接工藝學、材料現代分析技術、材料專業英語、金屬工藝學等課程外，還開設了航空輕金屬材料、輕金屬成形工藝、航空用復合材料等課程。

2.2實踐教學體系的建設

應用型人才培養是我國新世紀高等教育重要的發展方向。作為新建本科院校，貴州理工學院定位為培養高素質應用型人才。而在應用型人才培養體系中，實踐性教學環節是提高學生實際動手能力、提高學生綜合能力、增強學生工程實踐能力的重要環節，同時也是提高學生進入社會后適應崗位的能力，提高綜合競爭力的重要途徑。為切實推進應用型人才培養，我們積極與省內外企業合作，努力推進產、學、研結合，與航空制造企業、鋼鐵材料企業、有色金屬材料企業等相關的單位建立了科學研究、學生實訓合作關系，建立了學生實習實訓、頂崗實習以及就業為一體的實踐體系，在培養方案中安排了45周的集中實習實訓，所占學分為總學分的36%。

3　結　論

高等教育的改革是新世紀我國教育面臨的主要問題之一，高等教學改革的首要工作即是人才培養方案的改革。科學、合理的人才培養方案既為專業教學的組織和管理提供依據和保證，也為專業的建設發展指明了方向。對于金屬材料類應用型本科人才的培養，如何真正落實新時期國家高等教育的戰略意圖，實線高等教育的轉型發展，還需要不斷的探索。只有不斷地順應社會需求，制定合理的人才培養方案，才能為社會培養更好的專業性人才，也為畢業生的全面發展打好基礎。

[1]鄒芹,劉利剛,李艷國,等.基于CDIO教學理念的金工教學方法改革與實踐[J].教學研究，2014，37(2):93-95.

[2]肖兵，陳哲.材料成型專業應用型本科人才培養方案探索[J].裝備制造技術，2009(11):155-157.

[3]徐峰，馮小明.材料成型及控制工程專業實用性人才培養方案探索[J].紡織教育，2008(5):23-25.

[4]董兵海，王世敏.材料類專業人才培養方案及課程體系改革的探索與實踐[J].湖北大學成人教育學院學報，2008(4):62-64.

[5]江嘉運,肖力光.建設材料學科新型課程體系的探索與實踐[J].高等建筑教育，2005(6):48-51.

Research on the Training Plan for Students Major in Metal Materials Based on CDIO*

WULu-shu1,HEJie-jun2

(1 College of Mechanical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003; 2 School of Materials and Metallurgical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guizhou Guiyang 550003, China)

CDIO mode for engineering education is a new achievement in the world, and it plays an important role in engineering education for China. Based on the CDIO mode, the basic course, special basis course and specialized course were constructed and optimized for metallic materials engineering. It showed that it was necessary to optimize the course system for engineering education, especially for new colleges. It played an important role in education for practical talent.

training plan; practical talent; CDIO

貴州理工學院教學內容及課程體系改革項目(項目編號：2014JXGG01)。

何杰軍(1982-)，男，博士，主要從事金屬材料的塑性變形工藝及理論研究。

G423.1

A

1001-9677(2016)07-0200-03