“MPC-CDIO教育教學(xué)模式”實(shí)施效果評(píng)析

王 芳 張 瑛 劉建軍 嚴(yán)彥文 郭紹輝

(中國(guó)石油大學(xué)(北京)理學(xué)院,北京 102249)

1 MPC - CDIO概述

1.1 概念

MPC-CDIO(Mathematics and Physics Courses-Conceive, Design, Implement and Operate)是為了響應(yīng)教育部的2010年6月開(kāi)始啟動(dòng)的“培養(yǎng)卓越工程師”的號(hào)召[1]，2011年由中國(guó)石油大學(xué)(北京)理學(xué)院提出來(lái)的將數(shù)理公共基礎(chǔ)課程教學(xué)改革放到卓越工程教育的大背景下所進(jìn)行的教育教學(xué)模式改革。MPC-CDIO是在CDIO工程教育理念及能力培養(yǎng)通識(shí)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，從數(shù)理課程具體的內(nèi)容特點(diǎn)出發(fā)，圍繞工程能力的培養(yǎng)特別是數(shù)理能力及素養(yǎng)的訓(xùn)練所建立起來(lái)的國(guó)內(nèi)首創(chuàng)改革模式。MPC-CDIO教育教學(xué)模式改革明確“3個(gè)堅(jiān)持”為培養(yǎng)目標(biāo)，即堅(jiān)持實(shí)現(xiàn)低年級(jí)大學(xué)生“知識(shí)、能力、素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)；堅(jiān)持支撐服務(wù)專(zhuān)業(yè)院系人才培養(yǎng)需求的目標(biāo)；堅(jiān)持為學(xué)生終身發(fā)展或可持續(xù)發(fā)展服務(wù)的目標(biāo)。MPC-CDIO工程教育教學(xué)模式內(nèi)容涵蓋了分層分類(lèi)的MPC-CDIO課程體系的建設(shè)，MPC-CDIO能力培養(yǎng)大綱的確立，MPC-CDIO三級(jí)能力培養(yǎng)項(xiàng)目體系的建立，教、學(xué)、研互動(dòng)式教育教學(xué)模式的實(shí)施，以及保障和評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)等內(nèi)容[2]。

1.2 理論基礎(chǔ)

截至2010年底，我國(guó)已開(kāi)設(shè)有工科專(zhuān)業(yè)的本科高校是1003所，占本科高校的90%。但麥肯錫全球研究所統(tǒng)計(jì)資料顯示[3]，80.7%的美國(guó)工程師可在全球受雇，而滿足同樣條件的中國(guó)工程師只有10%。不僅如此，洛桑管理開(kāi)發(fā)研究院的《國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力年度報(bào)告》顯示中國(guó)工程師被認(rèn)可程度連續(xù)多年位居末位。數(shù)據(jù)表明，我國(guó)目前只是工程大國(guó)而非強(qiáng)國(guó)。因此，作為直接為國(guó)家輸送人才的大學(xué)工程教育教學(xué)改革迫在眉睫。

吸取國(guó)際工程教育領(lǐng)先國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，教育部于2010年啟動(dòng)了工程教育重大改革項(xiàng)目“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，從此開(kāi)始大力度進(jìn)行高等教育的卓越工程師培養(yǎng)進(jìn)程。但問(wèn)題是如何培養(yǎng)一名卓越工程師?究竟采取何種模式進(jìn)行改革?這是橫亙?cè)诟呓坦ぷ髡呙媲暗呢酱鉀Q的問(wèn)題。適逢其時(shí), CDIO作為國(guó)際先進(jìn)的工程教育理念和模式之一[4], 2005年開(kāi)始引入中國(guó)的各高校教育教學(xué)中，取得了很好的效果。中國(guó)石油大學(xué)(北京)理學(xué)院認(rèn)真研究領(lǐng)會(huì)CDIO工程教育理念，借鑒了汕頭大學(xué)的EIP_CDIO工程教育模式[5]、清華大學(xué)的聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO工程教育模式[6]、華中科技大學(xué)的CDIO工程文化教育模式[7]等先進(jìn)的CDIO教育教學(xué)模式改革。在調(diào)研學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上首次將CDIO工程教育理念引入數(shù)理基礎(chǔ)課教學(xué)中.突出數(shù)理課程與CDIO能力之間的交叉融合與培養(yǎng),堅(jiān)持工科大學(xué)的學(xué)生除了應(yīng)具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)以外，還應(yīng)具備在低年級(jí)就應(yīng)獲得的數(shù)理素養(yǎng)以及通過(guò)數(shù)理課程學(xué)習(xí)應(yīng)獲得的其他課程所不能代替的能力，例如，數(shù)學(xué)和物理建模的能力，定性與半定量問(wèn)題的研究能力，量級(jí)的估算能力等。為高年級(jí)的專(zhuān)業(yè)研修乃至畢業(yè)后成為一名卓越的工程師打下良好的基礎(chǔ)。

1.3 框架及內(nèi)容

MPC-CDIO教育教學(xué)模式不僅要在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)CDIO工程教育模式所要實(shí)現(xiàn)的“知識(shí)、能力和素質(zhì)”的協(xié)調(diào)發(fā)展，更重要的是將CDIO教學(xué)大綱中的關(guān)于知識(shí)和能力目標(biāo)融進(jìn)數(shù)理教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)課內(nèi)的課程體系和課程內(nèi)容改革、課外的三級(jí)項(xiàng)目體系創(chuàng)新以及教學(xué)方法和手段的配套實(shí)施最終實(shí)現(xiàn)卓越工程人才培養(yǎng)目標(biāo)。圖1是主要分3個(gè)模塊進(jìn)行的MPC-CDIO教育教學(xué)模式具體框架結(jié)構(gòu)。

圖1 MPC-CDIO教育教學(xué)模式的框架結(jié)構(gòu)

1) 實(shí)施MPC-CDIO分層分類(lèi)分級(jí)式課程體系，滿足不同學(xué)習(xí)目標(biāo)的能力培養(yǎng)

課程體系和教學(xué)內(nèi)容決定著人才培養(yǎng)對(duì)象所具有的知識(shí)、能力和素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)涵，因此，需要構(gòu)建合理的數(shù)理課程體系并改革教學(xué)內(nèi)容以滿足將來(lái)不同專(zhuān)業(yè)的需求，例如，石油、地質(zhì)等學(xué)科需要的數(shù)理知識(shí)不僅面要廣而且要有一定的深度；而化工、應(yīng)化等專(zhuān)業(yè)則需要擴(kuò)大知識(shí)面和見(jiàn)識(shí)；而人文社科類(lèi)的數(shù)理難度最小。基于這樣的需求，學(xué)院將數(shù)理公共基礎(chǔ)課進(jìn)行了歸類(lèi)分級(jí)，對(duì)內(nèi)容和要求進(jìn)行了調(diào)整和刪減，形成了以適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的分層分類(lèi)MPC-CDIO課程體系[1]。包括以培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究型人才為主的創(chuàng)新班，以培養(yǎng)工程技術(shù)高級(jí)人才的卓越班，以及普通工程人才的普通班和文科班。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和類(lèi)型，從教材的選用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面都進(jìn)行了設(shè)計(jì)和建設(shè)，不僅體現(xiàn)了學(xué)科專(zhuān)業(yè)的交叉性和綜合性，而且突出了高校人才培養(yǎng)的特色價(jià)值和個(gè)性發(fā)展，目的是因材施教最終能夠人盡其才。

2) 設(shè)計(jì)、構(gòu)建三級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目體系，逐層培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生的工程能力

為了更有效地實(shí)現(xiàn)CDIO能力培養(yǎng)，學(xué)院按照專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需求，進(jìn)行了“CDIO能力分析”，篩選出凸現(xiàn)數(shù)理能力和素養(yǎng)特征的新能力條款，研發(fā)出相應(yīng)的研究項(xiàng)目，并以其作為紐帶，對(duì)數(shù)理核心課程及內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化與重組，形成了三級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目體系(見(jiàn)表1)，對(duì)學(xué)生的各類(lèi)工程能力進(jìn)行不同深度的訓(xùn)練，最終實(shí)現(xiàn)“知識(shí)、能力、素質(zhì)”三者協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。具體的，第三級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目主要來(lái)源于根據(jù)教材改編的習(xí)題，目的是培養(yǎng)數(shù)理素養(yǎng)，如數(shù)學(xué)語(yǔ)言的物理意義、量綱量級(jí)的轉(zhuǎn)換規(guī)律等內(nèi)容，放在大一新生中進(jìn)行，用以規(guī)范學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、習(xí)慣等素質(zhì)。二級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目源于數(shù)理知識(shí)的拓展和應(yīng)用，包括數(shù)學(xué)建模、物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等，突出數(shù)理課程的結(jié)合，致力于數(shù)理知識(shí)的綜合能力訓(xùn)練和培養(yǎng),時(shí)間是從大一下半年持續(xù)到大二年級(jí)整一年。而一級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目從大二上半年至畢業(yè)一直持續(xù)進(jìn)行，重點(diǎn)是創(chuàng)新創(chuàng)意綜合訓(xùn)練素質(zhì)項(xiàng)目，與工程技術(shù)、專(zhuān)業(yè)背景、節(jié)能源環(huán)保等熱點(diǎn)問(wèn)題結(jié)合的數(shù)理科技創(chuàng)新訓(xùn)練課題，旨在對(duì)學(xué)生進(jìn)行MPC-CDIO項(xiàng)目全過(guò)程訓(xùn)練，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)意潛能，提升學(xué)生全面的CDIO綜合素質(zhì)。

表1 三級(jí)MPC-CDIO項(xiàng)目體系列表

3) 建立MPC-CDIO“教、學(xué)、研”互動(dòng)式教學(xué)模式,促進(jìn)能力培養(yǎng)的力度和速度

無(wú)論是課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革還是MPC-CDIO三級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練都要在教學(xué)過(guò)程中去具體實(shí)施，實(shí)踐過(guò)程中的教學(xué)方法和教學(xué)手段的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。MPC-CDIO教-學(xué)-研互動(dòng)式教育教學(xué)模式[1]融“教、學(xué)、研”于一體，依托各級(jí)各類(lèi)MPC-CDIO項(xiàng)目研討，學(xué)生通過(guò)“自主探索、合作研究、交流討論、成果展示以及總結(jié)點(diǎn)評(píng)”等環(huán)節(jié)，真正深度參與教學(xué)活動(dòng)。該教學(xué)模式包括MPC-CDIO課堂教學(xué)互動(dòng)、MPC-CDIO實(shí)踐教學(xué)互動(dòng)和MPC-CDIO項(xiàng)目成果展示交流互動(dòng)3種方式，最突出的特點(diǎn)為：①學(xué)習(xí)方法發(fā)生了明顯的變化。由“被動(dòng)的學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾魈剿?合作研究-交流討論-成果展示”的主動(dòng)學(xué)習(xí)；②教學(xué)方式發(fā)生了明顯的變化，由“單一知識(shí)的傳授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭谥R(shí)、能力、素質(zhì)一體化培養(yǎng)的“多模式教學(xué)”；③師生關(guān)系發(fā)生了明顯的變化。教師不再是講壇上的圣人，而是站在學(xué)生旁的指路人，為學(xué)生成長(zhǎng)鋪路搭橋、樹(shù)立信心、激勵(lì)前進(jìn)，促進(jìn)能力培養(yǎng)的力度和速度。

2 MPC - CDIO教育教學(xué)模式實(shí)施效果評(píng)析

MPC-CDIO教育教學(xué)模式改革已有6年，期間的改革實(shí)施主要是在試點(diǎn)班進(jìn)行，研究涵蓋了上述的課程體系、三級(jí)項(xiàng)目、互動(dòng)教學(xué)模式，而且還包括教學(xué)能力大綱的編寫(xiě)、教學(xué)目標(biāo)的制定以及組建MPC-CDIO教學(xué)團(tuán)隊(duì)和交流教學(xué)平臺(tái)、完善MPC-CDIO保障與評(píng)價(jià)體系等內(nèi)容。6年的改革實(shí)踐為學(xué)生進(jìn)行深度的數(shù)理學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的氛圍和環(huán)境，為培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及工程綜合能力奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，取得了很好的預(yù)期效果。下面將對(duì)實(shí)施改革的試點(diǎn)班的能力培養(yǎng)情況及結(jié)果進(jìn)行具體分析。

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)情況評(píng)析

如今是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)與技術(shù)的更新日新月異，所以，卓越的工程人才首先應(yīng)該具備的是超強(qiáng)的學(xué)習(xí)力。針對(duì)這點(diǎn)，MPC-CDIO項(xiàng)目改革實(shí)施過(guò)程中，教師非常注重強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)力培養(yǎng)。例如，為了培養(yǎng)提高學(xué)生查閱資料、分析歸納綜合、提煉知識(shí)等學(xué)習(xí)能力，教師延伸拓展課本內(nèi)容，然后以工程案例專(zhuān)題的形式讓學(xué)生去練習(xí)；另外還積極鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，一方面，拓展學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容、豐富學(xué)生自學(xué)的形式；另一方面，在期末成績(jī)?cè)u(píng)估時(shí)增加自學(xué)模式的實(shí)踐分值，以達(dá)到鼓勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)自學(xué)的目的。

圖2 2011—2015年試點(diǎn)班與普通班期末物理試卷成績(jī)對(duì)比柱狀圖

實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué)習(xí)力的確是可以通過(guò)訓(xùn)練得到培養(yǎng)和提高的。無(wú)論是分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力還是歸納概括總結(jié)的能力，無(wú)論是舉一反三的思維發(fā)散能力還是建立模型修正結(jié)果的綜合能力，通過(guò)訓(xùn)練都會(huì)有長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。圖2是2011—2015年期間試點(diǎn)班與全校普通班的大學(xué)物理期末試卷成績(jī)對(duì)比柱狀圖。大學(xué)物理試卷試題包括基礎(chǔ)題、專(zhuān)項(xiàng)能力測(cè)試題和綜合能力測(cè)試題，試卷的分值能夠較真實(shí)地反映學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)力。圖2顯示，由于每年題的難易程度不同，學(xué)生的平均分值是不一樣的，但是趨勢(shì)和結(jié)果是一樣的，即每一年試點(diǎn)班的學(xué)生期末成績(jī)的平均值均高于全校普通班的期末成績(jī)的平均值，直接說(shuō)明了學(xué)習(xí)力若經(jīng)過(guò)有意識(shí)訓(xùn)練的確可以得到很大的提升，也間接反映了學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的同時(shí)基礎(chǔ)知識(shí)也得到了很好的夯實(shí)。

為進(jìn)一步反映MPC-CDIO教育教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)及提高情況，表2顯示的是同一名老師教授的試點(diǎn)班與普通班的高等數(shù)學(xué)從2012—2016年的期末考試試卷的平均分值的對(duì)比情況。數(shù)據(jù)表明：即使同一老師教授，試點(diǎn)班的數(shù)學(xué)期末考試平均成績(jī)要明顯高于普通班的，盡管每年的試題難易程度不同導(dǎo)致分值不一，但差異都在5.6～12.22分之間變化。對(duì)于相同基礎(chǔ)水平的試點(diǎn)班與普通班，這個(gè)差距足以說(shuō)明通過(guò)有意識(shí)的訓(xùn)練學(xué)習(xí)力的提高是顯著的。

為了量化探索MPC-CDIO項(xiàng)目訓(xùn)練對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)力的影響程度，在試點(diǎn)班進(jìn)行了有目的的大學(xué)物理和高等代數(shù)的前后測(cè)實(shí)踐。表3顯示的是高等數(shù)學(xué)前后測(cè)試增量分析，總共包含50道試題,選取了2012級(jí)石油工程專(zhuān)業(yè)試點(diǎn)班和2012級(jí)機(jī)械、測(cè)控專(zhuān)業(yè)普通班進(jìn)行了測(cè)試對(duì)比。測(cè)試題目有考查學(xué)生記憶概念和辨析概念能力的，例如表3中的題5,13,42,50；有考查學(xué)生運(yùn)用公式計(jì)算能力的(見(jiàn)表3中題20,31,39,48)；有考查學(xué)生知識(shí)遷移解決實(shí)際問(wèn)題能力的(見(jiàn)表3中題7,11,28,43)；也有考查學(xué)生抽象思維建立模型能力的(見(jiàn)表3中題16,21,37,40)。數(shù)據(jù)分析表明,通過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí),學(xué)生的各項(xiàng)學(xué)習(xí)能力都得到了提高,但是試點(diǎn)班與普通班的提高程度不一樣。其中概念記憶類(lèi)題的正確率提高程度基本是一樣的,正確率的增長(zhǎng)在正負(fù)3%之內(nèi)。其他的像運(yùn)算類(lèi)試題、知識(shí)遷移類(lèi)試題、建模類(lèi)試題方面的正確率試點(diǎn)班都高于普通班，并且，建模能力增長(zhǎng)差異度最大，知識(shí)遷移能力差異度次之，運(yùn)算能力增長(zhǎng)差異度較小。充分說(shuō)明MPC-CDIO學(xué)習(xí)力訓(xùn)練提升的不僅僅是記憶概念、公式計(jì)算等基本學(xué)習(xí)力，對(duì)抽象分析、概括、知識(shí)遷移及建模等復(fù)雜的綜合學(xué)習(xí)力提升力度更大，效果更顯著。

2.2 學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)評(píng)析

創(chuàng)新能力是將我國(guó)從工業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)型為工業(yè)強(qiáng)國(guó)的核心能力，是評(píng)價(jià)一名工程技術(shù)人員是否優(yōu)秀的基本特征，是考核貫徹CDIO工程教育理念成功與否的重要標(biāo)志，所以MPC-CDIO教育教學(xué)改革將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練作為重中之重?；趧?chuàng)新能力主要是由知識(shí)視野、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能和創(chuàng)新素質(zhì)等要素相互作用而形成的綜合能力[8]，結(jié)合數(shù)理課程的具體內(nèi)容、三級(jí)能力培養(yǎng)項(xiàng)目以及目前的教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)了MPC-CDIO創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本實(shí)施環(huán)節(jié)(見(jiàn)圖3)。

表2 2011—2016年CDIO試點(diǎn)班與普通班高等數(shù)學(xué)期末試卷平均分值比較

表3 試點(diǎn)班與普通班高等數(shù)學(xué)前后測(cè)增量分析

圖3 MPC-CDIO創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本實(shí)施環(huán)節(jié)

首先，為培養(yǎng)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，MPC-CDIO教育教學(xué)改革設(shè)置了2個(gè)輔助環(huán)節(jié)。一方面,拓展知識(shí)，不僅在授課內(nèi)容增添一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)和科技前沿知識(shí)，而且也積極開(kāi)發(fā)輔助課程來(lái)開(kāi)闊學(xué)生的創(chuàng)新視野，從而提高創(chuàng)新素質(zhì)；另一方面，增設(shè)試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐提升學(xué)生的創(chuàng)新技能。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，過(guò)去6年里，數(shù)理基礎(chǔ)教學(xué)共開(kāi)設(shè)輔助課程4門(mén)，新建數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等5個(gè)實(shí)驗(yàn)室作為科技創(chuàng)新技能訓(xùn)練的平臺(tái)。其次，積極拓展自主項(xiàng)目的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地從身邊的生活生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，尋找有價(jià)值有興趣的課題進(jìn)行研究，培養(yǎng)他們的好奇心，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新激情與意識(shí)。不僅如此，還設(shè)計(jì)和運(yùn)用多種教學(xué)方法鼓勵(lì)學(xué)生求變求新，例如，以評(píng)估加分的形式鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)多個(gè)試驗(yàn)方案，選擇和創(chuàng)造盡可能多的辦法去解決問(wèn)題,有時(shí)候會(huì)讓幾組同學(xué)做一個(gè)課題，然后進(jìn)行比賽看誰(shuí)的方案最優(yōu)化，誰(shuí)建立的模型最合理等，極大地挖掘了學(xué)生運(yùn)用多種思維求新求創(chuàng)意的潛能。

圖4 2012—2015年間試點(diǎn)班與普通班平均每學(xué)期獲得國(guó)家級(jí)及校級(jí)科創(chuàng)項(xiàng)目的對(duì)比

在過(guò)去6年里試點(diǎn)班學(xué)生的創(chuàng)新能力經(jīng)過(guò)訓(xùn)練有了很大的發(fā)展，可以從下面的數(shù)理科技創(chuàng)新情況及數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽數(shù)據(jù)上略見(jiàn)一斑。圖4顯示了從2011年到2015年學(xué)生在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)期間平均每學(xué)期獲得的國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新及校級(jí)科技創(chuàng)新試點(diǎn)班成功申請(qǐng)到的項(xiàng)目和普通班成功申請(qǐng)到的項(xiàng)目的對(duì)比情況。其中試點(diǎn)班每個(gè)自然班平均每學(xué)期成功申請(qǐng)國(guó)家級(jí)科創(chuàng)數(shù)量是1.2個(gè)，而普通班是0.27個(gè)，試點(diǎn)班的國(guó)家級(jí)科創(chuàng)平均數(shù)量是普通班的4.44倍。另外，試點(diǎn)班成功申請(qǐng)校級(jí)科創(chuàng)的數(shù)量是平均每學(xué)期2.83個(gè)，是普通班的3.02倍.數(shù)據(jù)反映通過(guò)MPC-CDIO創(chuàng)新能力培養(yǎng)，讓學(xué)生大學(xué)伊始就注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也會(huì)取得較好的效果。

數(shù)學(xué)建模過(guò)程是運(yùn)用科創(chuàng)能力解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，是一個(gè)很好的科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程，所以，學(xué)生數(shù)學(xué)建模的成績(jī)很大程度上反映了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)情況。表4描述了從2011—2016年我校低年級(jí)學(xué)生在美國(guó)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中的獲獎(jiǎng)情況。毫無(wú)疑問(wèn)，盡管試點(diǎn)班每年參賽的比例是不一樣的，但是獲獎(jiǎng)比例總是高于參賽比例，說(shuō)明試點(diǎn)班學(xué)生的科技創(chuàng)新能力遠(yuǎn)高于普通班的學(xué)生。

表4 我校大學(xué)生在美國(guó)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中的獲獎(jiǎng)情況

不僅如此，2011年以來(lái)，MPC-CDIO教改試點(diǎn)班學(xué)生參與發(fā)表的教育教學(xué)研究論文9篇，獲得實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)，研發(fā)物理演示儀器或產(chǎn)品39項(xiàng)目，其中具有石油特色的演示儀器5套, 學(xué)生項(xiàng)目獲省部級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)7項(xiàng)。這些數(shù)據(jù)足以表明MPC-CDIO教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和意識(shí)的培養(yǎng)是有幫助的。

2.3 學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和國(guó)際化視野的培養(yǎng)

團(tuán)隊(duì)意識(shí)和國(guó)際化視野是衡量一名卓越工程師的重要標(biāo)志，積極組織學(xué)生參與國(guó)際交流、拓展學(xué)生的國(guó)際視野，提升學(xué)生跨文化交流、合作能力和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí).然而無(wú)論是團(tuán)隊(duì)意識(shí)還是國(guó)際化視野都不是與生俱來(lái)的，必須通過(guò)挖掘和培養(yǎng)才能顯現(xiàn)的[9]。在MPC-CDIO教育教學(xué)改革過(guò)程中，一方面，建立小組學(xué)習(xí)模式，課堂上設(shè)立專(zhuān)題進(jìn)行小組討論，然后學(xué)生代表陳述觀點(diǎn)。對(duì)于綜合性強(qiáng)的實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行課下小組討論，最后將解決的問(wèn)題整理成PPT，并進(jìn)行闡述和答辯。另一方面，建立互動(dòng)體驗(yàn)工作坊模式：15名左右學(xué)生在一起活動(dòng)，活動(dòng)內(nèi)容形式多樣，有角色扮演，也有問(wèn)題模擬等，并且，要確定組長(zhǎng)，秘書(shū)等，分工合作，過(guò)段時(shí)間就工作互換，目的是培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作能力和意識(shí)。在2013—2014年連續(xù)兩年對(duì)試點(diǎn)班的學(xué)生進(jìn)行的滿意度問(wèn)卷調(diào)查中，結(jié)果高達(dá)91%的同學(xué)喜歡小組學(xué)習(xí)的模式，認(rèn)為對(duì)他們的團(tuán)隊(duì)精神和集體責(zé)任感，特別是培養(yǎng)領(lǐng)導(dǎo)能力和欲望都有很大的幫助。

為了培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際化視野，MPC-CDIO項(xiàng)目積極在校內(nèi)營(yíng)造國(guó)際化的學(xué)習(xí)環(huán)境，例如積極鼓勵(lì)學(xué)生查閱英文文獻(xiàn)，并為能夠英文答辯和撰寫(xiě)結(jié)題報(bào)告的學(xué)生加分，還利用英語(yǔ)社團(tuán)以及留學(xué)生資源舉辦多次文化學(xué)術(shù)交流等。不僅如此，還多方籌資帶學(xué)生出去參加一些國(guó)際性的會(huì)議和競(jìng)賽，例如，在改革實(shí)施期間，曾帶學(xué)生赴臺(tái)灣、廣州等地學(xué)術(shù)交流7次，帶回的先進(jìn)理念和成果使學(xué)生視野得到了拓展，也很受鼓舞。

2.4 教師CDIO能力的培養(yǎng)

MPC-CDIO教育教學(xué)改革針對(duì)的是低年級(jí)學(xué)生，教師的輔助和引導(dǎo)就顯得非常的重要，因此，MPC-CDIO教育教學(xué)改革伊始就狠抓教師隊(duì)伍的建設(shè)，不斷進(jìn)行培訓(xùn)嚴(yán)抓日常團(tuán)隊(duì)活動(dòng)。6年過(guò)去了，MPC-CDIO教師團(tuán)隊(duì)的教育理論水平和教改能力都得到明顯提升，在統(tǒng)計(jì)源和核心期刊上發(fā)表相關(guān)教改論文20余篇，值得一提的是，2015年3月在《高等工程教育研究》上發(fā)表的文章“MPC-CDIO教育教學(xué)模式的探索與實(shí)踐”，迄今已被引用4次，下載772次，并獲得“北京市高等教育學(xué)會(huì)”的一等獎(jiǎng)、“中國(guó)石油石化聯(lián)合會(huì)”的一等獎(jiǎng)，及“中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)第九次高等教育研究成果獎(jiǎng)”的三等獎(jiǎng)，引起學(xué)者的廣泛關(guān)注。同時(shí)，2017年12月MPC-CDIO項(xiàng)目研究成果被評(píng)為北京市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)及中國(guó)石油教育學(xué)會(huì)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)。

2.5 MPC - CDIO教育教學(xué)改革產(chǎn)生的影響

6年的改革和實(shí)踐結(jié)果表明MPC-CDIO教育教學(xué)改革產(chǎn)生的影響是深遠(yuǎn)的,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1) 為縮短卓越工程師培養(yǎng)周期提供了寶貴的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

MPC-CDIO人才培養(yǎng)模式是針對(duì)新生設(shè)計(jì)的，改革的進(jìn)行摒除了學(xué)生頭腦中原有的關(guān)于基礎(chǔ)知識(shí)無(wú)用的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，打破了原有的基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課之間的壁壘，改變了以往經(jīng)過(guò)高考的學(xué)生想在基礎(chǔ)課懈怠的現(xiàn)象。更重要的是MPC-CDIO教育教學(xué)改革為新生的學(xué)習(xí)指明了卓越工程師的培養(yǎng)方向,奠定了知識(shí)和能力基礎(chǔ)，大大縮短了高年級(jí)學(xué)生CDIO能力的培養(yǎng)周期。

2) 對(duì)提高能力培養(yǎng)的效率起到了重要的引導(dǎo)和推動(dòng)作用

MPC-CDIO人才培養(yǎng)模式不僅構(gòu)建了培養(yǎng)能力的MPC-CDIO三級(jí)項(xiàng)目體系貫穿于公共基礎(chǔ)課程教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同層次、側(cè)重點(diǎn)不同的CDIO全過(guò)程訓(xùn)練。而且，將MPC-CDIO能力條款對(duì)應(yīng)寫(xiě)入授課章節(jié)內(nèi)容中，并具體落實(shí)到每一節(jié)課程的教學(xué)過(guò)程中，形成了獨(dú)具特色的MPC-CDIO教案，通過(guò)教學(xué)實(shí)施反復(fù)實(shí)踐達(dá)到提升能力的目的和效率。

3) 為CDIO工程教育模式下公共基礎(chǔ)課的教育教學(xué)改革提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)

MPC-CDIO人才培養(yǎng)模式形成了數(shù)理核心課程的MPC-CDIO教學(xué)文件，構(gòu)建了MPC-CDIO教-學(xué)-研互動(dòng)式教育教學(xué)模式，初步建立了MPC-CDIO項(xiàng)目的考核評(píng)分體系，納入過(guò)程性考核指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了基于MPC-CDIO理念的全過(guò)程、多元化的課程考核體系，這些都為公共基礎(chǔ)課的教育教學(xué)改革提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。例如，在“全國(guó)CDIO工程教育2013年會(huì)”上，我校做了題為“石油工業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式中數(shù)理基礎(chǔ)教育的實(shí)踐與探索”報(bào)告，介紹了理學(xué)院在數(shù)理基礎(chǔ)課程MPC-CDIO教學(xué)模式的改革探索，引起參會(huì)嘉賓和代表的極大反響。另外，在我校和汕頭大學(xué)主辦的“2015年全國(guó)部分高校CDIO數(shù)理基礎(chǔ)課程教育學(xué)術(shù)研討會(huì)”上，做的《MPC-CDIO教學(xué)模式的探索與實(shí)踐》專(zhuān)題報(bào)告也得到了汕頭大學(xué)、北京大學(xué)、機(jī)械工業(yè)出版社等單位與會(huì)專(zhuān)家和代表的認(rèn)可。

3 總結(jié)與展望

本文簡(jiǎn)要介紹了MPC-CDIO教育教學(xué)模式改革的概念、內(nèi)容和實(shí)施過(guò)程，然后對(duì)MPC-CDIO教育教學(xué)改革進(jìn)展情況及改革實(shí)施效果進(jìn)行了介紹和分析，主要圍繞對(duì)比試點(diǎn)班與普通班的學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力、國(guó)際化視野、團(tuán)隊(duì)意識(shí)等卓越工程能力的獲得情況來(lái)展示改革的亮點(diǎn)。結(jié)果表明：自2011年啟動(dòng)以來(lái)，MPC-CDIO教育模式不僅達(dá)到了預(yù)期的成果，而且對(duì)于如何在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)期間訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，以及如何提高各種工程能力培養(yǎng)的效率提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為工程類(lèi)乃至綜合類(lèi)大學(xué)的公共基礎(chǔ)課的教育教學(xué)改革提供了可借鑒的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

盡管如此，MPC-CDIO教育模式畢竟是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，在實(shí)施的過(guò)程中仍存在著一些問(wèn)題：突出表現(xiàn)在師資力量不夠，以及目前還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合等方面。因此，在今后的MPC-CDIO教育教學(xué)改革和推廣過(guò)程中，不僅需要更多的教師參與，而且還需要各學(xué)院間的進(jìn)一步聯(lián)合，配合學(xué)校、人事部、教務(wù)部門(mén)落實(shí)政策，保障改革的進(jìn)一步實(shí)施。并且，為了鼓勵(lì)和吸引學(xué)生積極主動(dòng)地參與改革，需要制定細(xì)化與學(xué)生切身利益掛鉤的政策，例如，加大學(xué)生參與CDIO項(xiàng)目得分在綜合測(cè)評(píng)成績(jī)的比例。吸引更多的學(xué)生和老師參與進(jìn)來(lái)，繼續(xù)擴(kuò)大MPC-CDIO教育教學(xué)模式改革試點(diǎn)工作、推進(jìn)改革的深度。