基于CDIO教育理念的热能动力工程专业
创新实践人才培养模式
一、CDIO教育理念及运用意义
“CDIO”的全称是： Conceive-Design-Implement-Operate，即“构想-设计-执行-运作的人才培养模式”，其内涵是：“做中学、创执并举”。 CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学从2000年起组成的跨国研究组，向Knutand Alice Wallenberg基金会申请了近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究创建了CDIO工程教育理念，并成立了CDIO国际合作组织。它以产品从研发到运行的整个周期为载体，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。
为了改革我国传统的工程教育模式一向以学科知识为核心，缺乏对技术创新实践与人文素质方面的教育，缩小现代化企业的用人要求与一般工科毕业生的自身条件之间的差距；为了更好的实现工程教育改革目标，在对国内工程教育情况进行充分的调研和考察后，教育部提出建立CDIO工程教育的人才培养模式。即让学生在专业学习中，既懂科学与技术的基本原理，又培养他们的实践、创造与人文素质能力。在中国现今国情下倡导这一理念，意义重大。
热能动力工程工程专业的主干学科是动力工程，其覆盖面十分广泛，包含热（火）电厂及水电其他能源利用形势等诸多类型工程的规划设计、施工、运行、管理等诸多方面问题。与其它类工程相比，具有工作条件、施工条件复杂，结构型式独特、互不类同和工程成败对国民经济影响十分巨大等特征。上述特征决定了任一能源利用工程及其附属建筑物及设备，其设计、施工、运行、管理都没有现成的、固定模式套用，必须从实际情况出发，创造性地利用其特殊自然条件，精心设计，严格施工，稳定运行，确保满足安全与经济准则。从学科特性看，热能动力工程是一个综合性学科，是一个把基础科学、技术科学与工程建设联系起来的桥梁性学科，它必须综合运用多学科知识和技术，如力学、热学、热力工程学、电学、流体及机械基础、工程材料等方面的研究成果，才能在本领域内创造性地解决工程技术问题。在有限的本科教育阶段，学生所学知识和能力培养是本领域内最为基本的部分。因此如何利用有限时间，给培养目标建立CDIO热能动力工程专业的人才培养模式，使之具有实践能力、创新能力、团队精神与人文素质方面的教育和训练，建构课程之间有机联系，毕业后能在本领域内有效地工作、顺利地发展，为国家经济建设发挥更大作用，是水利水电工程专业教学改革的基本出发点，也是专业自身建设与发展的大计问题。
热能动力工程专业具有专业性、行业性、实践性、应用性强和牵涉面广的特点，决定了培养应用型、复合型人才的必然要求，开展能源动力类专业产学研合作方式教学，使学生深入到研究、设计、生产第一线，在理论与实践的完美结合中得到知识体系结构的建立和升华。开展热能动力工程专业的CDIO人才培养模式进行本科学生的教学，倡导“做中学”理念，特别是实践环节的
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教学是十分必要。为应对经济全球化形势下产业发展对创新性工程人才的需求,“做中学”成为工程教育改革的战略之一。作为“做中学”战略下的一种模式,CDIO是基于工程项目全过程的学习，是对以课堂讲课为主的教学模式的革命。从2000年起，CDIO模式在世界上以麻省理工学院为首的几十所大学操作实施,迄今已取得显著成效，深受学生欢迎，得到产业界高度评价。
近年来，为全面落实教育部关于实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的精神，国内有些高等工程技术大学已经开始着手开始尝试进行CDIO的工程教育改革。其中，汕头大学的工学院实施了EIP-CDIO工程教育模式，“培养符合国际标准的工程师”成为该院师生的共识。汕头大学在工程教育改革方面的努力和成就也得到了国内外同行的高度认同和赞扬。2006年，经国际工程教育合作组织（CDIO委员会）评定，同意接受汕头大学成为中国高校第一个CDIO成员。2008年1月，该校工学院的“EIP-CDIO工程教育模式创新实验区”被批准成为“教育部2007年度人才培养模式创新实验区”。汕头大学的基于“做中学”以及国际接轨的工程教育改革与实践，对于我校的热能动力工程专业的人才培养模式的创建具有很好的启示与借鉴意义。
二、CDIO教育理念下的培养目标、课程体系和集成化课程群的设置
构建热能动力工程专业“CDIO”的工程教学体系，需从三个层面分析。我们可把它称为“三层面构建法”，它是我们自始至终应该坚持和努力探索的。按照“CDIO” 模式，其内涵是：
第一层面是“热能动力工程专业人才的培养模式”的构建，即“CDIO”的培养目标。这对一个专业来讲是最重要的。理念是纲，纲举才能目张。
第二层面是“热能动力工程专业人才培养方案和课程体系”的构建，即基于“CDIO”模式的教学计划的制定。这对热能动力工程工程专业“CDIO”人才培养模式的实施提供执行的方案和平台。后述热能动力工程专业“CDIO”课程体系，详细列明了课程构建的依据，课程的类别，课程的CDIO等级等信息。这是本专业“CDIO”人才培养模式具体实施方案的结构。
第三层面是基于“CDIO”模式的不同级别的专业课程群及具体课程结构、教学活动的组织。这是最终落实本工程专业“CDIO”人才培养模式的教学活动组织。
1.创立热能动力工程专业“CDIO”人才模型——培养目标
为了使热能动力工程专业的人才培养能够符合时代的要求，符合当今社会对这类人才的期望。我们明确提出热能动力工程专业人才培养培养目标是“具有开阔的眼界、良好的个人素质、正确价值观的专业知识结构；具有较强的沟通表达能力、团队协作精神和良好的职业道德；具备较系统的水利水电工程核心知识、技能；具备适应社会和行业环境的 “CDIO”素养；具有执业基础和发展潜力的高级工程技术人才，毕业后能在能源、水利、水电等部门从事工程勘测、规划、设计、施工、管理和试验研究以及教学、科研等方面工作”。
2.创建热能动力工程专业“CDIO”课程体系
在四年本科教育中，公共基础课15门，共计47学分，818学时；学科基础课程27门，共计72学分，1292学时；专业方向课9门，专业能力拓展课5门，共计34学分，544学时。为在有
限时间内为培养目标建立起一个基础知识功底扎实，适应工作环境与实践能力强的优化的知识结构，又便于进行实践项目的引入，将各课程按其关联性分为3个课程群板块。
学科基础课系中，又包含专业“支柱”性课程群和“必要”性课程群。其中热动方向的“支柱”性课程群专业包括机械设计基础、理论力学、材料力学、流体力学、数字及模拟电子学、电路、工程热力学、传热学、自动控制原理等；水动方向的“支柱”型课程群机械设计基础、理论力学、材料力学、流体力学、数字及模拟电子学、电路、电机学、水能利用、继电保护等，本课程群是本科阶段基础理论知识的核心部分，其对后续专业知识的学习与掌握具有举足轻重的作用，又是知识向更高层次升华与更新的基础，专门设计实践项目进行有关实际操作能力的培养。“必要”性课程群建立起本专业与相关学科如理论力学、流体力学、电机学、工程数学等的必要联系，反映本专业主干学科多门类综合性的学科特征，是培养目标不可缺少的技术性基础知识分支，专门从实际工程与当前一线工程中选择课题进行实际工作能力的实训。专业方向课程群为专业标志性主干课程，专门选择实际综合性重要工程作为实践项目进行本专业综合业务能力培养。能力拓展课程群为开拓学生“创新、研究、开发”能力的课程，专门选择专业前缘课题进行检索、分析能力的实训，同时提高学生对国内外行业现状及发展动向洞察能力和适应能力。了解研究开发能力“引深性”板块课程则架起通向本专业前沿课题及其理论研究方法的桥梁，从中可了解到本领域当前前沿课题及其理论研究方法。
表1 热能动力工程专业（水动方向）课程群板块分析表
课程群性质
板块内容
大学英语、物理、思想道德修养与法律基础、马克思原理、毛泽东思想与中国特色
93/1380
学分/课时
学分/课时（%）
公共基础与 社会主义、计算机文化基础与技术基础等 学科基础课程
理论力学、材料力学、流体力学、电路、工程热力学、CAD、自动控制、电气设备、
45/828
电机学、智能仪表等
水轮机、水轮机调节、水电厂安装检修、
24/228
专业方向课 机组辅助设备、电站自动化、继电保护等
拓展课程
电厂数据管理、机组测试技术、工程监理、电厂调度自动化、电厂经济运行、技术经济学、专业英语、科技写作等
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表2 热能动力工程专业（热动方向）课程群板块分析表
课程群性质
公共基础与学科基础课程
专业方向课
板块内容
大学英语、物理、思想道德修养与法律基础、马克思原理、毛泽东思想与中国特色社会主
93/1380
义、计算机文化基础与技术基础等 理论力学、材料力学、流体力学、电路、工程热力学、CAD、自动控制、传热学等 电站锅炉原理、汽轮机原理、汽轮机调节、热工控制系统、热力发电厂、热工仪表等/分散控制及现场总线技术、单元机组程控与保护、单元机组协调控制、单元机组运行原理
拓展课程
蒸汽联合循环、低温制冷、燃气输配、供热工程、压缩机系统与安装技术经济学、专业英语、科技写作等
须指出的是，为使人才培养符合时代发展需求，课程设置体系实际上具有不断调整与改进的动态特征，其一是随科学进步而进行的知识层次上的升华，其二是随社会发展而进行的课程门类的更新。课程群化设置，可较好地进行实际项目的设计，进行学生实践能力的培养，清晰地审视社会需求，并对课程设置体系适时地做出应变调整，改善教学运作方向，使培养目标的知识结构始终与时代需求保持一致。
3、集成化课程群的设置
此目的要求发展建立课程之间的关联，使多门课共同支持专业目标，要有具体计划将课程进行关联要达到的4个类型素质和能力，这种素质和能力要求不仅包括技术专业知识的学习（类型1），而且包括学生自身能力（类型2如认知与学习热情、工程推理和问题求解能力、试验和发现新知识能力、系统性批判性及创新性思维能力、职业道德等），团队合作能力（类型3如团队工作能力、交流沟通互动能力、领导力等），产品和系统建造能力（类型4，如结合社会、企业和业务的需求来构思、设计、建造和运行系统）。通常各门课程都是按学科内容独立的，彼此之间很少关联。而CDIO方法按照工程项目全生命周期来组织教、学、做，应当能够并且必要将相关课程关联，要改变课程内容陈旧、分割过细和简单拼凑的状况，避免脱节和不必要的重复，提高课程综合化程度。要处理好理论教学与实践教学、课内教学与课外指导的关系，加强理论联系实际，
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学分/课时
学分/课时（%）
压缩课内学时，加强课外指导，为学生提供足够的自主学习和独立思考的时间和空间，使理论与实践、课内与课外、校内与校外的教育教学活动形成有机的整体，避免不必要的重复，使学生掌握各门课程知识之间的联系，用于解决综合的问题。