【CUIT网络工程导论】第1讲-工程教育和CDIO简介

1、【CUIT网络工程导论】第1讲-工程教育和CDIO简介【CUIT网络工程导论】第1讲-工程教育和CDIO简介本课程内容简介 第01讲：工程教育和CDIO简介 1学时第02讲：信息对抗技术专业简介及人才培养方案 2学时第03讲：信息对抗与网络安全概论 3学时第04讲：讨论课（主题：信息对抗与专业，团队与个人） 2学时第05讲：工程学概论（提出一个工程项目，要求如何做？三周后讨论） 3学时第06讲：工程师的素质 3学时第07讲：工程项目解决方案 4学时第08讲：工程项目管理（包括时间管理） 4学时第09讲：技术创新与知识产权 2学时第10讲：课程回顾与反馈，小组课堂辩论赛 4学时第11讲：课程答辩

2、 4学时 本课程内容简介 第01讲：工程教育和CDIO简介 第1讲 工程教育和CDIO简介第1讲 工程教育和CDIO简介为何兴起工程教育？为何兴起工程教育？经济全球化和产业升级对人才的需求世界是扁平的: 经济、产业、资源、市场、产品的流动各国面临产业转型和升级的挑战与机遇发达国家：向产业链最高端转移（创业、创新）新兴工业国家（中国）：向中、高端转移（ODM）发展中国家：向工业化低、中端转移（劳动密集）国际人才市场的需求发生变化国际化：符合跨国公司的用人标准-国际标准质量：创业型工程师+创新型工程师 vs 技术型工程师数量：大量工程师转向服务型产业经济全球化和产业升级对人才的需求世界是扁平的:

3、经济、产业、产业对人才的数量需求 产业升级对国内工程人才的需求5年内外企（28万家,3%）在中国需要优秀毕业生的60%；只40为民族企业所用（850万家, 97%）未来10年跨国公司在中国需要国际型管理人才75000， 目前只有30005000， 多数来自海外IBM大连公司计划2007年发展到20000人，至今只有2100人；按目前工作量缺编500人全球性工程师和技师缺口美国硅谷50%外国血统工程师5年西欧国家短缺工程师250万- 日本缺少50万数字技术工程师,猎头公司用高额签约奖金争夺德国培养工程师只满足西门子公司50%的需求比利时缺40ICT人才-瑞典 1998一个工程师位置1.9人申请，

4、2008年减到1.2人申请- 韩国、台湾90%高中毕业生读本科，极缺技术员和技师、技工产业对人才的数量需求 产业升级对国内工程人才的需求产业对人才的质量需求 工程师所应具有的能力和素质美国波音公司提供较好掌握工程科学基础知识（数学、物理、生物，化学）较好了解设计和制造流程具有复合学科和系统的观点基本了解工程实际知识（经济学、商务、历史、环境、顾客及社会需求）较好的沟通能力（写作、口头交流、图形、理解别人）高道德水准批判性、创新的思维能力，既能独立思考，又能博采众家之长具有自信和能力去适应多变快变的环境具有终身学习的愿望和求知欲深刻了解团队工作的重要性及具备能力产业对人才的质量需求 工程师所应具

5、有的能力和素质美国波音21世纪工程师的能力素质无所不知 迅速发现所需信息并判断其价值与转化为知识的能力无所不能 熟练掌握工程基础知识和工具迅速进入所需解决问题在任何地方与任何人共事具有沟通和团队合作能力、了解全局和局部环境条件以和他人有效工作想象力及变理想为现实具有企业家精神、想象力和管理能力， 准确扑捉市场需求、开发新的解决方案、一竿子插到底；企业家型工程师，而不是单纯技术型工程师多数工程师创新，而不是少数精英创新21世纪工程师的能力素质无所不知工程教育与产业需求的差距和问题 欧美发达国家工科生源严重不足工程教育与产业需求脱节中国工程教育的特殊性 -工科生源丰富、优秀， 工程教育规模最大 -

6、极度扩招带来的资源不足和快速成长的痛苦 -传统的教育理念（Education vs. “教育”) -办学机制、培养目标、课程体系、师资、教学内容和方法、评 估体系和机制与产业需求严重脱节 -国际化程度低 -严重的质量问题反映在人才市场和产业发展上工程教育与产业需求的差距和问题 欧美发达国家工科生源严重不足 国内外获得工程学士学位数量对比 国内外获得工程学士学位数量对比 工程教育的走势个人能力、团队能力、产品-流程-系统的建造能力学科知识1950s前:实践1960s:科学与实践1980s:科学2000:CDIO工程师同时需要这两维，工程教育必须能提供这两维工程教育的走势个人能力、团队能力、产品-

7、流程-系统的建造能力适合聘用的人才占申请者百分比1. Suitability rates empirically based on 83 interviews with human-resources (HR) professionals working in countries shown.2. Mexico is the only country where interview results were adjusted to 20%(form 42%) for engineers and to 25%(from 35%) for finance/accounting employees-

8、since interview base was thinner and risk of misunderstandings high.Source: Interviews with HR managers, HR agencies, and heads of global-resourcing centers; McKinsey Global Institute analysis如果贵公司需要100人，在100个具有适当学位的申请者中你们能聘用到多少称职的人81313巴西112520墨西哥2拉美南美31510中国253020菲律宾101525印度202535马来西亚亚洲102010俄国153

9、050波兰204050捷克305050匈牙利中欧和东欧通才金融/会计工程师国家地区通才通才适合聘用的人才占申请者百分比1. Suitability r各国工程师达到国际标准比例出处：Michael E. Porter， “THE COMPETITIVENESS INDEX:WHERE AMERICA STANDS”，Council on competitiveness各国工程师达到国际标准比例出处：Michael E. Por产学合作-办学机制，国际化-办学战略目标做中学-教学方法论，培养五种能力和综合素质三者互相支撑，互相融合，有机集成， 缺一不可工程教育改革战略框架国际化产学合作符合国际标

10、准的人才培养目标做中学个人能力、团队能力、产品-流程-系统的建造能力产学合作-办学机制，国际化-办学战略目标工程教育改革战略框架工科教育发展战略之一：做中学做中学：杜威提出的学习方法论杜威(John Dewey)：现代美国教育家基于项目的学习：工程教育的教学方法论CDIO：”基于项目的学习“的一种模式工科教育发展战略之一：做中学做中学：杜威提出的学习方法论三个核心问题 当代社会需要培养什么样的工科毕业生？工科毕业生应掌握怎样的知识、 能力和态度(Knowledge, Skill, Attitude) ？ 其水平应达到什么样的程度？ 换句话说，工程教育所希望得到的教学效果(Learning Ou

11、tcome)是什么？ 三个核心问题 现代工程师必备哪些能力？ 工程师必须具备广泛的个人能力、人际沟通能力以及产品、过程及系统的构建能力，这些能力保证学生在实际的社会和企业背景环境(Context)下的团队工作中发挥重要作用。 CDIO工程教育模式（Initiative）为我们提供了一种新的教育方法，有助于解决工程教育普遍存在的问题，并可满足学生和社会的需求。 其特点是：第一次全面描述了现代工程师所需的知识、能力及态度的完整内容，即我们希望获得的教学效果。 现代工程师必备哪些能力？ CDIO简介 CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院

12、等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的国际合作组织。 CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate） ,它以产品研发到产品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培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO简介 CDI

13、O工程教育模式是近年来国际工程教育 CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。 瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa 2tion) 2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。 迄今为止，已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织，其机械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了良好效果，按CDI

14、O模式培养的学生深受社会与企业欢迎。 CDIO 的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教CDIO工程教育改革的核心内容 CDIO工程教育改革方法理念目标理念实施评估输出学科要求工程要求社会要求 CDIO工程教育改革的具体内容（一）目标：以CDIO教学大纲（syllabus）为目标的基本框架。理念：以产品、过程和系统的CDIO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CDIO工程教育改革的核心内容 CDIO工程教育改革方法理1个愿景（vision）1个大纲 (Syl

15、labus) 对学生4个层面的能力要求12条标准 (12 Standards) 对是否实践CDIO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、学生能力评估和改革质量评估等全方位进行 CDIO工程教育改革的具体内容（二） CDIO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计实现运行(CDIO)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）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）1个愿景（vision） 改革从培养目标、课程计划、教 CDIO

16、工程教育改革的大纲（一）复杂的工程系统（level 1: 技术）有成熟思维的个体（level 2: 个人）基于工程环境的现代团队（level 3:团队交流）构思设计实施运行（level 4: CDIO）CDIO大纲的4个层面 (4 levels):1. 技术知识和推理能力 (technical Knowledge and reasoning)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2. 个人职业能力和态度 (personal & professional skills & attitude)2.1 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

17、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 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2.2.3 实验性的探索2.2.4 假设检验与答辩2.3 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 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 职业技能和态度2.5.1 职业道

18、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同步 CDIO工程教育改革的大纲（一）复杂的工程系统（leve CDIO工程教育改革的大纲（二）3. 人际交往能力：团队工作和交流（Interpersonal skills: teamwork & communications）4. 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) 3.1 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

19、 形成技术团队3.2 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 口头表达和人际交流3.3 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 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 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4.3系统

20、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 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 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 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.

21、5 弃置与（产品或系统）生命终结问题4.6.6 运行管理 CDIO工程教育改革的大纲（二）3. 人际交往能力：团队 CDIO改革的12条标准（一）背景环境 以CDIO为工程教育的背景学习效果 经利益相关者认定的CDIO教学大纲一体化课程计划 相互支撑的学科体系、知识和能力培养一体化工程导论 引导学生对工程的兴趣，并为工程能力培养打下基础设计-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。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主动学习 - 操作、运用、分析和判断概念，如合作和小组讨论、

22、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 CDIO改革的12条标准（一）背景环境 以CDIO为学习考核 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，他们需要提高工程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 CDIO改革的12条标准（二）学习考核 考核机制对学习有直接的导向作用，多元（知识+能要知道工程师需要具备什么样的知识、能

23、力和态度，就要看现代工程师都在做些什么工作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)中的某个环节或全部过程。所以，以CDIO为背景环境是设置目标和实现目标途径最自然的方式工程师需要具备哪些知识、能力和态度？ 工程教育应如何使学生具备这些知识、能力和态度 ？ 为什么要采用CDIO？首先要回答两个中心问题：构思 设计实现运行目标概念设计初步设计施工设计元件制造系统整合、测试全生命支持演化-商业战略-技术战略-客户需求-目标-竞争-项目计划-商业计划-需求-功能-概念-技术-构建-平台计划 -市场定位-法规-供应商-承诺 -需求定位-模型开发-系统分析-

24、系统解构-界面要求-元件设计-需求确认-失效和预案分析-确认设计 -硬件制造-软件编程-资源-元件测试-元件改进-系统整合-系统测试-改进-取得认证-投产-交货-销售和铺货-运行-物流-客户服务-维护与维修-回收-升级 -系统改进-产品家族扩张-退休 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CDIO改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和素质的一体化培养）CDIO采用一系列已经为人所用的学习方法，但这些方法本身不代表CDIO的全部，如：基于问题的学习（problem based learning）基于项目的学习（project based learning）主动学习方法（active learning）CDIO不是：典型案例组织教学（或解剖麻雀）CDIO同一些已有的概念有联系，但具有不同的内涵，如：产学合作或产学研合作“做中学”CDIO改革要在专业层面上才能真正体现它的精髓（知识、能力和教材 工程导论讲义（见PPT）教材 工程导论讲义（见PPT）教学参考书目 1 中国CDIO网站：/2 国际CDIO网站：/3 教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会：/index.html4 中国信息安全博士网：/index.htm5 中国信息安全人才网：/index.html6 中国IT