PDCA—CDIO一體化教育模式在機械設計制造及其自動化專業教學中的應用研究初探

摘 要：通過對當前CDIO工程教育模式和機械設計制造及其自動化專業培養目標及培養模式的研究，發現其中的不足，提出了PDCA-CDIO一體化教育模式在此專業的應用的重大意義。提出本研究的主要內容，包括課程體系和考核方式的改革，以及本教育模式的實施過程。

關鍵詞：PDCA-CDIO；一體化教育模式；教學；應用

中圖分類號：TH122-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）四個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中表達，以培養學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統開發能力目標，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，培養的人才非常適合社會的需要。我國的CDIO改革始于2005年，汕頭大學提出了EIP-CDIO的人才培養模式：即注重職業道德（Ethics）、誠信（Integrity）和職業素質（Professionalism）并與CDIO進行有機結合的工程教育新模式。目前，已有多所高校對人才培養方案、課程體系、教學實施、實踐環節、考評機制等方面進行了重新構建，多方面探索了CDIO的中國化、本土化和特色化。

一、機械設計制造及其自動化專業人才培養現狀

機械設計制造及其自動化專業以培養德、智、體、美全面發展，具有機械制造與自動化專業的基礎理論和實際應用能力，能滿足機電產品開發設計、制造工藝等工作以及自動化生產設備的安裝調試、運行維護和技術改造、機電產品生產經營和管理等生產一線需要的技能型人才為目標。從企業反饋情況看，學生普遍表現出較強的動手能力和實踐能力，但創新意識欠缺，缺乏可持續發展能力。究其原因，主要是以下幾個方面：（1）專業課程比較枯燥，內容落后于時代，學生學習興趣不足；（2）理論教學學時較長，學生的動手實踐的愿望得不到滿足；（3）課程的學期分布不合理，出現前松后緊的現象，由于前期學習過于松弛，學生容易思想渙散，影響學風建設；（4）能力培養與社會需求有較大距離，學生容易產生厭學情緒。

二、PDCA-CDIO一體化教育模式創新

PDCA是Plan（計劃）、Do（執行）、Check（檢查）和Action（處理）的第一個字母，PDCA循環就是按照這樣的順序進行質量管理，并且循環不止地進行下去的科學程序。（1）P（plan）計劃，包括方針和目標的確定，以及活動規劃的制定；（2）D（Do）執行，根據已知的信息，設計具體的方法、方案和計劃布局；再根據設計和布局，進行具體運作，實現計劃中的內容；（3）C（check）檢查，總結執行計劃的結果，分清哪些對了，哪些錯了，明確效果，找出問題；（4）A（action）處理，對檢查的結果進行處理，對成功的經驗加以肯定，并予以標準化；對于失敗的教訓也要總結，引起重視。對于沒有解決的問題，應提交給下一個PDCA循環中去解決。

以上四個過程不是運行一次就結束，而是周而復始的進行，一個循環完了，解決一些問題，未解決的問題進入下一個循環，這樣階梯式上升。

PDCA-CDIO一體化教育為工程教育提出一種更為前沿的教育思想和理念，在CDIO中每個工程項目的實施作為一個循環，每個PDCA循環象爬樓梯那樣，水平不斷的進行提高。

三、PDCA-CDIO一體化教育的主要步驟。

（1）改革課程體系，培養具有創新意識的專業人才，根據機械設計制造及其自動化專業的培養目標，結合PDCA-CDIO一體化教育理念，推出新的適合該專業發展的人才培養方案；構建以產品研發到產品的運行維護和廢棄的全生命周期為背景環境、相互支撐和有機聯系的課程體系；對教學內容、教學方法、教學手段等方面進行改革，使學生更好地掌握和運用所學知識，培養出具有更好的技術基礎知識、能領導創新開發與運行、具有社會與歷史責任感的工程師；（2）改革課程過程考核制度。為了能夠對學生的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統開發能力進行全面考核，改變過去傳統的以教師為主體，“滿堂灌”的教學方式和課程結束時“一考定成績”的做法，實施課程過程考核（團隊項目完成質量情況、團隊成員對團隊貢獻大小、教師評價、總結報告）的方式對學生學習情況進行評估，使教師能夠更加詳細的了解學生學習狀態和學習中存在的問題；（3）PDCA-CDIO一體化教育實施過程。第一學期，學生仍按傳統教學模式進行基礎課程的學習，在基礎課部分，有意識地引導學生自主探究學習，激發學生創新思維，為后續的專業項目（課程群）研究性教學打下基礎。

從第二學期開始，學生5-6人組成各自的項目團隊，每個團隊配備2-3名指導教師，每個學生項目團隊選擇一個具體產品或課題，從市場分析、技術需求分析開始，先做產品的概念設計與總體設計，在此基礎上做系統設計、機械結構設計、傳動與控制設計等，直至到最后制造、裝配與調試，體驗產品開發的整個實踐過程。在整個一級項目的實踐過程中，要求學生以創新思維的理念、團隊合作的方式，在導師組的指導下體驗PDCA-CDIO的各個環節，并通過后續課程與項目的學習及實踐，對查閱資料進行綜合與理解，不斷完善產品的構思與設計，為未來專業化的構思設計打好堅實的基礎。

在項目訓練中，要求組內成員必須輪流擔任組長，負責項目的組織、溝通與協調等，依次培養學生的協調、溝通和領導能力。

四、實施PDCA-CDIO一體化教育模式的意義

實施PDCA-CDIO一體化教育可以模擬行業企業的工程項目環境，讓學生經歷多次完整的構思、設計、實現和運作的C-D-I-O過程，使學生在校學習中就能真實體驗產品研發到產品的運行維護和廢棄的全生命周期，從而縮短學生畢業后到企業的適應期，達到零適應、零跨越。

參考文獻：

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[2]陸小華，熊光晶，陳珠琳.設計導向的工程教育理念[J].高等工程教育研究，2007（06）.

[3]陳金江，許曉東.2007年全國工程教育改革研討會紀要[J].高等工程教育研究，2007（06）.

[作者簡介]張濤（1973.09-），男，副教授，本科，碩士，研究方向：嵌入式系統開發。