CDIO工程教育改革的教学课件.ppt
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- CDIO 工程 教育改革 教学 课件
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1、CDIOCDIO工程教育改革的工程教育改革的核心内容与实施核心内容与实施1C D I O 工程教育改革的1n CDIOCDIO工程教育改革产生的背景工程教育改革产生的背景n CDIOCDIO方法理念方法理念n CDIOCDIO改革的核心内容改革的核心内容n 对对CDIOCDIO改革的认识改革的认识n CDIOCDIO改革的实施改革的实施n 观察与分析观察与分析2 主要内容C D I O 工程教育改革产生的背景2工程教育的现状工程教育的现状 知识爆炸,学科和课程门类激增知识爆炸,学科和课程门类激增“进课堂、保学时进课堂、保学时”的简单加法式的课程大纲和计划的简单加法式的课程大纲和计划 从过去实践
2、中抽象出来的概念远离当今工程实践从过去实践中抽象出来的概念远离当今工程实践 学生动手实践能力有待提高学生动手实践能力有待提高 学习变成智力游戏、偏离工程实践创造性和实践性的基本特征学习变成智力游戏、偏离工程实践创造性和实践性的基本特征3 C D I O 工程教育改革所产生的背景工程教育的现状知识爆炸,学工程实践的新特征工程实践的新特征 复杂性,多学科交叉复杂性,多学科交叉 团队工作要求提高团队工作要求提高 社会和经济环境变化:要求创新能力、核心竞争力社会和经济环境变化:要求创新能力、核心竞争力 全球化:广泛地域、多种文化全球化:广泛地域、多种文化 可持续性发展:科技进步对历史、社会、环境的影响
3、可持续性发展:科技进步对历史、社会、环境的影响 要求工程师具有技术基础之外更广泛的知识和能力:工业界新要求、波音的要求、要求工程师具有技术基础之外更广泛的知识和能力:工业界新要求、波音的要求、ABET标准、标准、ASEE要求等等要求等等4 C D I O 工程教育改革所产生的背景工程实践的新特征复杂性,多工程教育的困境工程教育的困境 数量和深度同时膨胀的学科知识数量和深度同时膨胀的学科知识 缺乏有实践经验的生源缺乏有实践经验的生源 在有限的教育时间内在有限的教育时间内,完成更多的知识和能力的要求完成更多的知识和能力的要求5 C D I O 工程教育改革所产生的背景工程教育的困境数量和深度同工程
4、教育改革的挑战工程教育改革的挑战 更扎实的基础知识的要求更扎实的基础知识的要求 更宽口径的要求更宽口径的要求 大幅提高工程实践能力大幅提高工程实践能力 有效的团队工作能力有效的团队工作能力6 C D I O 工程教育改革的核心内容工程教育改革的挑战更扎实的基CDIO工程教育改革方法理念工程教育改革方法理念7 C D I O 工程教育改革的核心内容目标理念实施评估输出学科要求CDIO工程教育改革的具体内容工程教育改革的具体内容n 目标:以目标:以CDIOCDIO教学大纲(教学大纲(syllabussyllabus)为目标的基本框架。)为目标的基本框架。n 理念:以产品、过程和系统的理念:以产品、
5、过程和系统的CDIOCDIO全生命周期作为工程教育的背景环境。全生命周期作为工程教育的背景环境。即,目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要以产品、过程、系即,目标的选取、教育过程、教育方法、评估标准都要以产品、过程、系统的生命周期作为参照基础,知识、能力、态度的选取和评估标准均以此统的生命周期作为参照基础,知识、能力、态度的选取和评估标准均以此为判定标准为判定标准8 C D I O 工程教育改革的核心内容C D I O 工程教育改革的具体内CDIO工程教育改革的具体内容工程教育改革的具体内容n 1 1个愿景(个愿景(visionvision)n 1 1个大纲个大纲 (Syllabus)(
6、Syllabus)对学生对学生4 4个层面的能力要求个层面的能力要求n 1212条标准条标准 (12 Standards)(12 Standards)对是否实践对是否实践CDIOCDIO教学理念的判定标准教学理念的判定标准 改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力改革从培养目标、课程计划、教与学、实践场所、教师能力提高、学生能力评估和改革质量评估等全方位进行评估和改革质量评估等全方位进行9 C D I O 工程教育改革的核心内容C D I O 工程教育改革的具体内CDIO工程教育改革的愿景工程教育改革的愿景为学生提供一种强调工程基础、建立在真实世界的产品和系统的构思设
7、计实现为学生提供一种强调工程基础、建立在真实世界的产品和系统的构思设计实现运行运行(CDIO)(CDIO)过程的环境基础上的工程教育,把学生培养成能够过程的环境基础上的工程教育,把学生培养成能够:掌握更扎实的技术基础知识(知识)掌握更扎实的技术基础知识(知识)领导新产品、过程和系统的建造与运行(能力)领导新产品、过程和系统的建造与运行(能力)理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响(态度)理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响(态度)10C D I O 工程教育改革的愿景 C D I O 工程教育改革的核心内容为1.1.技术知识和推理能力技术知识和推理能力 (technical Know
8、ledge(technical Knowledge and reasoning)and reasoning)2.2.个人职业能力和态度个人职业能力和态度 (personal&professional(personal&professional skills&attitude)skills&attitude)2.1 2.1 工程推理和解决问题的能力工程推理和解决问题的能力2.1.1发现问题和表述问题2.1.2 建模2.1.3 估计与定性分析2.1.4 带有不确定性的分析2.1.5 解决方法和建议2.2 2.2 实验和发现知识实验和发现知识2.2.1 建立假设2.2.2 查询印刷资料和电子文献2.
9、2.3 实验性的探索2.2.4 假设检验与答辩2.3 2.3 系统思维系统思维2.3.1 全方位思维2.3.2 系统的显现和交互作用2.3.3 确定主次与重点2.3.4 解决问题时的妥协、判断和平衡2.4 2.4 个人能力和态度个人能力和态度2.4.1 主动性与愿意承担风险2.4.2 执着与变通2.4.3 创造性思维2.4.4 批判性思维2.4.5 了解个人的知识、能力和态度2.4.6 求知欲和终身学习2.4.7 时间和资源的管理2.5 2.5 职业技能和态度职业技能和态度2.5.1 职业道德、正直、责任感并勇于负责2.5.2 职业行为2.5.3 主动规划个人职业2.5.4 与世界工程发展保持
10、同步1.1 相关科学学知识1.2 核心工程基础知识1.3 高级工程基础知识CDIO工程教育改革的大纲工程教育改革的大纲复杂的工程系统(复杂的工程系统(level 1:level 1:技术)技术)有成熟思维的个体(有成熟思维的个体(level 2:level 2:个人)个人)基于工程环境的现代团队(基于工程环境的现代团队(level 3:level 3:团队交流)团队交流)构思设计实施运行(构思设计实施运行(level 4:level 4:CDIO CDIO)n CDIOCDIO大纲的大纲的4 4个层面个层面 (4 levels):(4 levels):111.技术知识和推理能力(t e c h
11、 n i c a l K n o w l e3.3.人际交往能力:团队工作和交流人际交往能力:团队工作和交流(Interpersonal skills:teamwork&Interpersonal skills:teamwork&communicationscommunications)3.1 3.1 团队工作团队工作3.1.1 组建有效的团队3.1.2 团队工作运行3.1.3 团队成长和演变3.1.4 领导能力3.1.5 形成技术团队3.2 3.2 交流交流3.2.1 交流的策略3.2.2 交流的结构3.2.3 书面的交流3.2.4 电子和多媒体交流3.2.5 图表交流3.2.6 口头表达和
12、人际交流3.3 3.3 使用外语的交流使用外语的交流3.3.1 英语3.3.2 其他区域工业国的语言3.3.3 其他语言4.1 4.1 外部和社会背景环境外部和社会背景环境4.1.1 工程师的角色和责任4.1.2 工程对社会的影响4.1.3 社会对工程的规范4.1.4 历史和文化背景环境4.1.5 当代课题和价值观4.1.6 发展全球观4.2 4.2 企业与商业环境企业与商业环境4.2.1 重识不同的企业文化4.2.2 企业战略,目标和规划4.2.3 技术创业4.2.4 成功地在一个组织中工作4.34.3系统的构思与工程化系统的构思与工程化4.3.1 设立系统目标和要求4.3.2 定义功能、概
13、念和结构4.3.3 系统建模和确保目标实现4.3.4 开发项目的管理4.4 4.4 设计设计4.4.1 设计过程4.4.2 设计过程的分段与方法4.4.3 知识在设计中的利用4.4.4 单学科设计4.4.5 多学科设计4.4.6 多目标设计(DFX)4.5 4.5 实施实施4.5.1 设计实施过程4.5.2 硬件制造过程4.5.3 软件实现过程4.5.4 硬,软件集成4.5.5 测试,证实、验证和认证4.5.6 实施过程的管理4.6 4.6 运行运行4.6.1 运行的设计和优化4.6.2 培训与操作4.6.3 支持系统的生命周期4.6.4 系统改进和演变4.6.5 弃置与(产品或系统)生命终结
14、问题4.6.6 运行管理4.4.企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统企业和社会环境下的构思、设计、实施和运行系统 (CDIO in the enterprises and societal context)(CDIO in the enterprises and societal context)CDIOCDIO工程教育改革的大纲工程教育改革的大纲123.人际交往能力:团队工作和交流3.1 团队工作4.1 外CDIOCDIO改革的改革的1212条标准条标准n背景环境背景环境 以CDIO为工程教育的背景n学习效果学习效果 经利益相关者认定的CDIO教学大纲n一体化课程计划一体化课程计划
15、相互支撑的学科体系、知识和能力培养一体化n工程导论工程导论 引导学生对工程的兴趣,并为工程能力培养打下基础n设计设计-实现的经验实现的经验 理解CDIO的结构与顺序、适应工程实践、理论知识和职业兴趣联系起来。n工程实践场所工程实践场所 一体化CDIO学习的基本资源,学生为中心、社会学习n一体化学习经验一体化学习经验 同时学习技术基础知识和工程能力的经验n主动学习主动学习-操作、运用、分析和判断概念,如合作和小组讨论、演示、辩论、概念提问、学习反馈,模仿工程实践进行如设计实现项目、仿真、个案研究等经验学习n提高教师的工程实践能力提高教师的工程实践能力 现有教师大多缺少工程实践背景,他们需要提高工
16、程能力n提高教师的教学能力提高教师的教学能力 CDIO要求达到工程知识和CDIO能力双重效果,教与学的方法都需要改变n学习考核学习考核 考核机制对学习有直接的导向作用,多元(知识+能力)考核项目达到多元的培养目标n专业评估专业评估 对改革计划实施自身的评估,确定实施的效果和达至预期目标的效率,促进持续改进13C D I O 改革的1 2 条标准 C D I O 工程教育改革的核心内容背景要知道工程师需要具备什么样的知识、能力和态度,就要看现代工程师都在做些什么工作构思构思 设计设计实现实现运行运行目标目标概念设计概念设计初步设计初步设计施工设计施工设计元件制造元件制造系统整合、测试系统整合、测
17、试全生命支持全生命支持演化演化-商业战略商业战略-技术战略技术战略-客户需求客户需求-目标目标-竞争竞争-项目计划项目计划-商业计划商业计划-需求需求-功能功能-概念概念-技术技术-构建构建-平台计划平台计划 -市场定位市场定位-法规法规-供应商供应商-承诺承诺 -需求定位需求定位-模型开发模型开发-系统分析系统分析-系统解构系统解构-界面要求界面要求-元件设计元件设计-需求确认需求确认-失效和预案分失效和预案分析析-确认设计确认设计 -硬件制造硬件制造-软件编程软件编程-资源资源-元件测试元件测试-元件改进元件改进-系统整合系统整合-系统测试系统测试-改进改进-取得认证取得认证-投产投产-交
18、货交货-销售和铺货销售和铺货-运行运行-物流物流-客户服务客户服务-维护与维修维护与维修-回收回收-升级升级 -系统改进系统改进-产品家族扩张产品家族扩张-退休退休 n 现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现和运行现代工程师总是在领导或具体从事产品、过程或系统的构思、设计、实现和运行(C-D-I-O)(C-D-I-O)中的某个环节或全部过程。所以,以中的某个环节或全部过程。所以,以CDIOCDIO为背景环境是设置目标和实现为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式目标途径最自然的方式n 工程师需要具备哪些知识、能力和态度?工程师需要具备哪些知识、能力和态度?n 工
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