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基于CDIO的工程管理实习基地建设模式探索

基于CDIO的工程管理实习基地建设模式探索

冯治诏 刘龙龙 陈 卓 黄启珍 竺雅莉

【摘 要】 随着新疆跨越式发展的快速推进,基础设施建设滞后和人才严重匮乏成为区域经济发展不平衡的主要制约因素,也为工程管理专业人才的市场需求日益增加创造了历史性机遇。新型城镇化建设急需本土高校培养具备工程系统知识和创新实践能力的毕业生以适应日益复杂和繁重的基础设施建设任务。基于CDIO的工程管理实习基地的建设模式,首先以CDIO理念为基础,探讨了工程管理专业的实习基地的合作伙伴及项目实践分级,然后参照CDIO准则建立了工程管理实习基地开发模式,并应用IDEF0系统分析方法逐层分析了工程管理实习基地的建设功能模型、项目开发模型和课程实践模型。本文是以学生为主体之一参与创新实践过程的尝试,是对CDIO过程的初步运用,也为本土工程管理实践基地建设提供参考。

【关键词】 工程管理 实习基地 建设模式 CDIO IDEF0

【收稿日期】 2011年10月

【作者简介】 冯治诏、刘龙龙、陈卓,新疆大学建筑工程学院工程管理081班学生;黄启珍,新疆大学建筑工程学院教师、高级工程师,国家一级注册建造师、造价师和监理师;竺雅莉,新疆大学建筑工程学院讲师,同济大学经济与管理学院博士研究生。

工程学科知识以实用和整合为主要特点,工程实践活动以复杂和创新为典型特征。面向实际工程开展工程教育,不但可以促进学生专业知识和实践技能的掌握,综合素质和社会责任感的培养,还有助于学习和教学的成果检验,促进专业发展中产学研的结合,是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的基本途径。工程实践基地建设与实践性教育环节的有机结合,能够提高学生知识和能力的系统集成,从而解决毕业生职业适应能力差、职场适应期长的问题,为当地经济社会的快速发展做出贡献。本课题研究在新疆大学工程管理师生及产业界共同参与的基础上,以CDIO理论为依据,并通过IDEF0方法的应用,探讨本土工程管理实习基地建设模式。

一、工程管理实习基地建设的背景

工程是人类为了生存和发展,实现特定的目的,运用科学和技术,有组织地利用资源所进行的造物或改变事物性状的集成性活动。一般来说,工程具有技术集成性和产业相关性。工程实践不但要体现工程活动的过程,还要实现基于特定规则和相关技术的有序集成与特定产品、特定企业

或特定产业相联系。[1]高校实习基地的建设不但要体现工程的基本属性,还要体现工程实践的上述特定联系。

建设部高等工程管理学科专业指导委员会于1999年制定的“工程管理专业培养目标和毕业生基本要求”指出本专业培养“具备土木工程技术及工程管理相关的管理、经济和法律等基本知识,获得工程师的基本训练,具有一定的实践能力、创新能力的高级工程管理人才”。[2]近年来,工程管理专业在全国得到了迅速的发展,但很多方面与社会需求和人才培养国际化相比,还存在相当的差距。尤其表现在:第一,知识缺乏整合,核心课程的学习深度不够,没有很好地配合相应的工程实践,造成职业适应能力差;第二,缺乏工程运作的基本经验积累,实施工程项目的能力低,缺乏现场应变的能力,造成职场适应期长的问题。这些问题基本都与工程管理的实践性教育不充分密切相关。

目前,工程管理的专业实践性教学主要与课程设计(专业基础实验和课程大作业)、各类实习(认识实习、生产实习和毕业实习)等相联系,由于

国家大学生创新实验计划项目“工程训练实践基地虚拟开发研究”(编号:101075529)。

实践性教学缺乏系统设计、实践经费投入不足、与实践基地缺乏深入合作、毕业设计选题与工程实践联系不紧密、缺乏工程参与的有效考核和激励机制等问题,造成了学校教育中学生缺乏实践能力和教师缺乏与社会的深入联系。这在新设工程管理专业的院系和欠发达地区尤为突出。新疆大学建筑工程学院2004年正式成立工程管理专业,实践性教学环节的质量提升是该专业培养创新实践性人才的突破口,因而实践基地的建设成为其重点任务之一。

二、CDIO理念与工程管理实习基地的多级项目开发

CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写。CDIO教育理念是“做中学”(Learningthrough practice)和“基于项目教育和学习”(Pro-ject based education and learning)的集中概括和抽象表达———以工程项目从研发到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发起人、MIT教授Edward F.Crawley等在《Rethinking Engi-neering Education:The CDIO Approach》一书中指出学生必须融入围绕C、D、I、O而组织的实践场所。工程实践场所覆盖了一系列更为广泛的设施,包括学生的传统工作环境、基于团队项目的工作环境以及为课外工程活动所设计的设施。[3]CDIO是一种以工程项目设计为导向、以工程能力培养为目标的工程教育模式。工程管理专业实习CDIO项目可分为三级:一级项目包含本专业主要核心课程和能力要求的项目,如从事工程项目管理或房地产开发等;二级项目包含一组相关核心课程、能力要求的项目,如从事工程招投标管理或施工组织设计等;三级项目包含单门课程而设立的项目,如从事工程测量或工程制图等。以上项目教育和学习体系可以跟现有的培养计划相结合,以一级项目为主线、二级项目为支撑、三级项目与核心课程为基础。一级项目必须完整地贯穿于整个本科教学阶段,使学生完整地得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练,使学生的核心课程学习与对专业的整体认识统一起来,从中还可以提升学生的自我更新知识的能力、人际交往和团队合作的能力以及对大系统的掌控能力。

根据实习项目的级别和专业方向,工程管理专业在建立实习基地中可以有不同层次的合作伙伴(如图1):①核心层(一级),如工程项目管理公司或房地产开发公司等;②基本外层(二级),如勘察设计单位、监理公司、咨询公司、融资机构、招投标机构、造价事务所、材料设备供应商等;③松散外层(三级),如工程用户、拆迁机构等。与学校进行合作的核心层和基本外层,需要具有前沿或先进的专业技术和项目实施能力,能与学校进行长期、密切的合作,项目类型丰富,可持续性强;松散外层不是学校合作的长期对象,不具备关键技术,合作度较低,流动性较大

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图1 工程管理专业实习基地三级合作伙伴关系

工程管理实习一级项目(工程项目管理公司或房地产开发等)训练过程与工程全寿命周期内的二、三级项目建立相应实践关联(如图2),有助于学生从工程管理本科一年级的专业概论学习到毕业实习的工程知识和能力的整合。其中,房地产开发或工程项目管理公司是实习基地的核心层,需要训练学生对工程整体系统进行设计、组织与管理并协调基本外层关系和二、三级项目;B表示基本外层;C表示松散外层;B1、B2等表示B的次一级的合作伙伴。项目全寿命周期实践需要通过贯穿本科乃至硕士研究生阶段的一级项目实践来完成。不同地区可根据专业定位和实际情况来甄选和组合二、三级实践项目。

三、CDIO准则与工程管理实习基地建设模式

CDIO提出的12条准则描述了CDIO模式下工程教学的必要特性,为工程管理实习基地建设模式提供了参考依据(如图3)。这12条准则分别是:①CDIO关联原则;②CDIO的教学目标结果;③集成课程设置;④工程概论;⑤设计—制作经验;⑥CDIO的工作环境;⑦集成化教学过程;⑧主动学习;⑨教师的CDIO能力;⑩教师的教学能力;○

11学生CDIO能力评价;○

12CDIO项目评价。[3]其中,准则1说明了CDIO教

 

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图2 

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基于工程全寿命周期的工程管理多级项目实践

图3 基于CDIO准则的工程管理实习基地开发模式

学模式的基本理念,即“以CDIO为基本环境”;准则2、3、4说明了课程设置要求,包括学习目标、集成化课程设置和工程导论;准则5、6说明了“设计———实现”经验和工作场所;准则7、8说明了以“

综合性、主动学习”为特点的新型教学方法;准则9、10说明了教师自身能力和教学能力的发展;准则11、12说明了学生和专业的考核评

价方法。

[4]为了增强基于CDIO的工程管理实习基地的

功能结构化和流程明晰化,加强各参与主体的理解和实施的可操作性,可采用IDEF(ICAM DEFig

nition methods)方法进行建模。IDEF方法在1981年由美国空军设计ICAM(Integrated Com-puter Aided Manufacturing)工程时采用。该方法支持复杂系统的功能、信息、对象等不同角度的建模分析,能够抽象复杂系统的主要特征,舍去次要细节。其中,IDEF0,是基于用户为实现某一特定目的而建立的一种书面性的系统化的功能模

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型。模型最基本的图形符号由表达系统活动的盒子以及数据流的箭头组成,为说明系统内容如何实现系统功能提供了现实基础(如图4);模块以不同形式的组合来进一步描述系统功能的组成,以及它们之间的相关联系,从而建立一种整体性的框架。IDEF0为特定活动的顺利实现提供了系统化的理论依据,

有利于寻找系统中存在的难点,进行研究、分析并找出解决的途径,为系统功

能的实现扫清障碍。

[5][6]

其中工程管理实习基地整体模型可由复杂系统顶层模块A-0表示(如图5

)。基于CDIO的工程管理实习基地建设功能模型(如图6)的建立是在工程管理实习基地整体模型A-0自身规律的基础上进行分解的,主要包含了实习基地建设基本设想、

实习基地基本建设设定、实习基地实践项目开发、建立评价模型、

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图4 IDEF0

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建模的基本模块

图5 工程管理实习基地整体模型A-0

于效果评价的基地建设优化六个功能模块。各功能模块的控制来自于CDIO的约束。输入来自方案筹划,输出是实习基地。模块A1、模块A2和模块A3中教育主管部门为发起者和决策者,CDIO专家、产业界、工程管理教研室和教研团队、学生会参与到基地建设的全程;模块A4和模块A5中模型专家为效果评估建立科学依据。每一功能模块与后一功能模块会形成输入关系,而后一模块与前一功能模块会形成反馈关系,有利于系统内部及时确定和调整模块的功能。模块A5会对模块A2、模块A3和模块A4三者形成反馈关系,有利于实习基地建设效果评价的反馈。由于篇幅所限,本文仅对“实习基地项目开发”这一功能模块进行分解(参见图7

)。基于CDIO的工程管理实习基地项目开发模型(

如图7)的建立包含实习基地项目开发组织、项目与课程学习的匹配性、项目与能力培养的一致性、

项目与行业发展的符合性和项目教育理念的创新性五个功能。各功能模块的控制来自

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图6 基于CDIO的工程管理实习基地建设功能模型A0

 

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图7 基于CDIO的工程管理实习基地项目开发模型A

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图8 基于CDIO的工程管理实习基地课程实践模型A32

CDIO的约束。输入来自项目提纲。模块A32、模块A33、模块A34、模块A35分别会输出侧重点不同的实践项目并对模块A31进行反馈,有利于工程管理实习基地项目开发组织的优化。教育主管部门和CDIO专家作为组织者和审核者参与工程管理实习基地项目开发的全程,产业界、工程管理教研室、教研团队和学生则参与除模块A31之外的其他模块,这些模块都会直接向模块A31进行反馈以有利于模块功能的优化。针对“项目与课程学习的匹配性”这一功能模块的重要性,本文对其做出进一步说明(

如图8)。基于CDIO的工程管理实习基地课程实践模型中,学生以团队内合作、团队间合作的竞争方式进行自主探究式学习和工作,来自学校的教师和产业界的工程师或管理者起到导师的作用,促使学生完成一次构思(C)、设计(D)、实现(I)和运行(O)

的全过程。该模型拟以二级项目工程造价课程实践为选取对象,建立包含实践项目构思、实践项目设计、

实践项目实现、实践项目运行四个功能模块。模块A321的输入为工程造价课程大纲(根据CDIO大纲进行优化)、工程项目实际情况和造价行业情况,

其输出会直接影响其他功能模块。各类支撑材料的阅读和现场调研等会成为模块A322的输入,其输出是基本方案的确定和优化。项目所提供的规范、指标和参数会成为实践项目实现的输入,输出为学生在完成项目过程中课程内容对实践项目的融入。项目提供方的满意度考核会成为实践项目运行的输入,输出为项目分析和展示。产业界、

教研团队和学生团队参与工程管理实习基地课程实践的全过程,CDIO专家和工程管理教研室作为评估者介入模块A321和模块A324

。四、结语

将高校学生作为实践教学的创新主体之一,

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使其参与到工程教育创新过程的探讨之中,是对以学生为主体的教育模式的一次大胆尝试,也是西部高校师生对建设创新性国家的一种践行。这个过程不但能够增强学生的专业主人翁意识,加深学生对所学专业及学习重要环节的剖析能力,还能训练学生吸收先进理论并用系统方法进行建模的能力。同时,

加深了师生的相互理解,促进了学生的团队合作能力和与外部其他主体的沟通能力。整个课题研究的过程,实际上就是运用CDIO的过程,并面向学生突出了“D”的过程。参与课题的学生将在该模式下的工程管理实习基地完成毕业实践,这是对自身研究成果的“O”过程。本课题研究的相关成果也为工程管理实习基地建设及其过程的深化提供了有价值的模型参考。

(本课题的第一、第二指导教师分别为竺雅莉、黄启珍;课题小组成员为冯治诏、刘龙龙和陈

卓,均为新疆大学建筑工程学院08级工程管理专业本科生。

)参

[1

]何继善、陈晓红、洪开荣:《论工程管理》,《中国工程科学》2005年第10期。

[2

]建设部高等工程管理学科专业指导委员会:《工程管理专业(四年制本科)培养方案》(1999年)

。[3]佘立中、陈艳玲:《CDIO模式与工程管理专业校外教学实习

基地建设》,《高等建筑教育》2010年第3期。

[4]李善寿:《“CDIO”

工程教学模式在实践教学中的实施方法研究》,《重庆科技学院学报(社会科学版)》2010年第20期。[5]陈禹六:《IDEF建模分析和设计方法》,清华大学出版社1999

年版。

[6]倪明、徐福缘:《基于IDEF0方法的企业信息化建设复杂系统

模型》,《系统工程》2005年第3期。

Exploration into the CDIO-based Practice BaseConstruction Mode of Engineering 

ManagementFeng Zhizhao,Liu Longlong,Cheng Zhuo,Huang Qizheng,

Zhu YaliWith the rapid leap-forward development of Xinjiang Autonomous Region,the lagging of facilityconstruction and the serious lack of talents become the main constraints of unbalanced economic devel-opment,but also create the historic opportunity of increasing market demand for engineering manage-ment professional talents.The new urbanization construction needs local universities to supply gradu-ates with engineering system knowledge and innovation practice ability 

in order to adapt to the increas-ingly complex and heavy infrastructure construction tasks.In the paper,firstly,the CDIO concept istaken as the foundation in the practice-based construction mode of engineering management,and thenthe classification of partners and practice projects of engineering management professional practicebase is discussed.Subsequently the CDIO standard is taken as the reference to the engineering 

man-agement practice base development model.Finally the construction function model,project develop-ment model and course practice model of engineering management practice base are systematically ana-lyzed by applying IDEF0.The students are taken tentatively 

as one of main bodies in innovative prac-tice process,and the CDIO process is applied initially in order to provide reference for the practice-base construction of local proj

ect management. 

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