新工科背景下CDIO工程教育模式研究

張振浩 李文彪

[摘 要]現(xiàn)階段我國(guó)工程教育過于注重理論教學(xué)，嚴(yán)重忽略了培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，導(dǎo)致學(xué)生能力不能滿足企業(yè)需求。該文從“新工科”及人才需求特點(diǎn)出發(fā)，通過對(duì)比傳統(tǒng)教育模式和CDIO教育模式，闡明了CDIO教育模式在培養(yǎng)具有全局觀、專業(yè)技術(shù)知識(shí)及職業(yè)技能的創(chuàng)新型人才方面的優(yōu)越性，進(jìn)一步指出了“新工科”背景下CDIO教育模式研究與實(shí)踐的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了從理論探討到教學(xué)體系開發(fā)、從學(xué)生能力到師生能力及從改革本身到教學(xué)方法的三大轉(zhuǎn)變，并歸納了不足、指明了今后發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]CDIO教育模式;創(chuàng)新型人才;新工科;土木工程

[基金項(xiàng)目]2017年度湖南省教育廳普通高校教改研究項(xiàng)目“基于CDIO模式的土木工程（建筑工程）專業(yè)本科生關(guān)鍵能力培養(yǎng)的教學(xué)改革研究”（湘教通〔2017〕452號(hào)）

[作者簡(jiǎn)介]張振浩（1980—），男，廣西欽州人，博士，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事結(jié)構(gòu)可靠度研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）33-0289-02[收稿日期] 2020-01-31

一、引言

近年來，“中國(guó)創(chuàng)新”理念逐漸成為我國(guó)未來發(fā)展的重大戰(zhàn)略目標(biāo)之一?！爸袊?guó)制造”與“中國(guó)創(chuàng)新”結(jié)合，使我國(guó)工科產(chǎn)業(yè)得到前所未有的發(fā)展機(jī)遇，以新形式、新技術(shù)、新產(chǎn)能為代表特點(diǎn)的“新工科”產(chǎn)業(yè)對(duì)工程人才提出了新要求。新工科的重點(diǎn)在于“新”，一方面代表對(duì)原有工科的繼承，另一方面代表學(xué)科新技術(shù)的探索，要在理論充分發(fā)展的基礎(chǔ)上孕育新的學(xué)科，建立新的教育理念，培養(yǎng)出能創(chuàng)新、會(huì)實(shí)踐、講基礎(chǔ)、促發(fā)展的新型工科人才[1]。在我國(guó)高等工程教育領(lǐng)域，這個(gè)問題尤為重要。CDIO工程模式是近年歐美工程教育的新模式，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）四個(gè)環(huán)節(jié)，也是“實(shí)踐中學(xué)習(xí)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”（Project baseded education and learning）的集中概括和抽象表達(dá)[2，3]。該模式主要培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)，個(gè)人能力，人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，培養(yǎng)學(xué)生的工程大局觀，加深學(xué)生對(duì)課程體系的理解，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)、重實(shí)踐、綜合性和創(chuàng)造性高級(jí)人才的目的。

二、新工科及人才需求特點(diǎn)

“新工科”是指培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代、新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求人才的工程技術(shù)學(xué)科，是基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹人新要求而提出的我國(guó)工程教育改革方向[4]。這一概念自2016年提出以來，教育部組織高校進(jìn)行深入研討，形成了“復(fù)旦共識(shí)”和“天大行動(dòng)”。新工科以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，以樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育為理念，以構(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的學(xué)科專業(yè)新結(jié)構(gòu)為內(nèi)容，以探索實(shí)施工科人才培養(yǎng)新模式為措施，以打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的工程教育“新質(zhì)量”、完善中國(guó)特色工程教育的“新體系”、實(shí)施工程教育強(qiáng)國(guó)為目標(biāo)，是高等工程教育改革的重大戰(zhàn)略抉擇。新時(shí)代對(duì)人才需求提出了全新挑戰(zhàn)，需要高校積極調(diào)整人才培養(yǎng)模式，尋求更適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求、更激發(fā)學(xué)生潛力的教育模式，全面推進(jìn)新工科建設(shè)。

三、CDIO教育模式與傳統(tǒng)教育模式的對(duì)比

隨著社會(huì)發(fā)展，工程中所用到的設(shè)備和技術(shù)越來越復(fù)雜，學(xué)生要掌握更多的知識(shí)以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展，更要增強(qiáng)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。傳統(tǒng)教育模式過于強(qiáng)調(diào)理論導(dǎo)向，學(xué)生解題、考試能力較強(qiáng)，但是解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力卻只減不增，而且學(xué)生不知道課程之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系，不知道先修課程的學(xué)習(xí)成果會(huì)影響對(duì)后續(xù)課程的理解。傳統(tǒng)應(yīng)試教育模式使得學(xué)生在安排學(xué)習(xí)時(shí)間的決策上，被動(dòng)受到同學(xué)和教師的影響，哪一門考試嚴(yán)格，哪一門花的時(shí)間就多，只學(xué)老師講的，絕不學(xué)多余的知識(shí)。這種態(tài)度使學(xué)生不能有效地達(dá)到學(xué)習(xí)的整體目標(biāo)。這很大程度上限制了我國(guó)工程教育良性發(fā)展，學(xué)生與社會(huì)對(duì)專業(yè)型的人才需求也有一定脫節(jié)[5]。

CDIO工程教育模式與工程教育專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，不僅注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐型人才的培養(yǎng)方面也獨(dú)具特色，側(cè)重于培養(yǎng)具有全局觀、專業(yè)技術(shù)知識(shí)及職業(yè)技能的創(chuàng)新人才，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)掘課程之間的關(guān)系并找到貫穿全部課程的學(xué)習(xí)策略，而且力求以工程實(shí)例為背景，讓學(xué)生在現(xiàn)代化教學(xué)手段和實(shí)踐環(huán)境中取得豐富的工程分析能力和主動(dòng)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)一體化成長(zhǎng)[6]。CDIO教育理念因其獨(dú)特的能力培養(yǎng)體系得到了廣泛認(rèn)同，目前已經(jīng)有近百所高校在機(jī)械類、電氣類、醫(yī)學(xué)類等專業(yè)展開了試點(diǎn)研究，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎。

四、新工科背景下CDIO教育模式研究

當(dāng)前對(duì)CDIO工程教育模式的研究已經(jīng)逐步深入，以土木工程專業(yè)為例，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.從改革本身到教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變。CDIO教育模式研究由前些年的關(guān)注CDIO改革本身轉(zhuǎn)變到當(dāng)前的注重教學(xué)方法改革。在新工科背景下各大高校在專業(yè)課的基礎(chǔ)上，增加了實(shí)驗(yàn)課程與實(shí)踐課程，使學(xué)生在多樣的教學(xué)活動(dòng)中加強(qiáng)與教師之間的交流。教師也在教學(xué)過程中尊重、刺激學(xué)生的創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生不斷進(jìn)行自主探究與學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)學(xué)生不合理的創(chuàng)新點(diǎn)予以糾正，保障學(xué)生具有足夠的動(dòng)力進(jìn)行創(chuàng)新思維能力的鍛煉。

2.從學(xué)生能力到師生能力的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)工科教育多關(guān)注于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力而相對(duì)忽略了教師的能力。高等教師隊(duì)伍教學(xué)觀念與教學(xué)方法陳舊，是影響我國(guó)人才創(chuàng)新能力的主要原因。提高教師工程實(shí)踐能力和教學(xué)能力是CDIO標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，也是CDIO模式得以持續(xù)改進(jìn)的根本動(dòng)力所在。許多高?；贑DIO教育模式開始進(jìn)行土木工程教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系建設(shè)，新評(píng)估體系在考查教師專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)與應(yīng)用能力的同時(shí)，也考查教師的思想道德、職業(yè)技能以及教學(xué)能力，確保了教師隊(duì)伍整體素質(zhì)可以滿足學(xué)生的發(fā)展需求，做到了師資隊(duì)伍建設(shè)與專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及社會(huì)需求相統(tǒng)一，從而培養(yǎng)出合格的、具有創(chuàng)新能力的學(xué)生。

3.從理論探討到教學(xué)體系開發(fā)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前CDIO研究并不局限于CDIO理論探討，而是形成了從課程體系建構(gòu)到課程內(nèi)容開發(fā)的一體化課程設(shè)計(jì)特色。各大高校結(jié)合自身?xiàng)l件和專業(yè)特點(diǎn)對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了具體細(xì)化，“千人一面”的教育同質(zhì)化問題明顯減少。通過開展研究型教學(xué)、項(xiàng)目型教學(xué)、開放型教學(xué)以及實(shí)踐型教學(xué)活動(dòng)構(gòu)建了獨(dú)具特色的教學(xué)體系。將對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)作為新的教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)土木工程專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)開展交叉學(xué)科綜合實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，使學(xué)生在掌握更多專業(yè)知識(shí)的同時(shí)積極參與到教學(xué)活動(dòng)中，在多樣的教學(xué)活動(dòng)中不斷發(fā)現(xiàn)新問題，并針對(duì)新問題進(jìn)行自主分析研究、提出解決方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率，突出在學(xué)中做、在做中學(xué)。

雖然當(dāng)前CDIO模式研究與實(shí)踐取得了不少成果，但總體上存在以下不足：（1）CDIO理論研究仍不充分;（2）較少關(guān)注國(guó)外CDIO改革前沿;（3）將CDIO弱化為基于項(xiàng)目問題學(xué)習(xí);（4）學(xué)生評(píng)價(jià)關(guān)注力度不足。

五、結(jié)語

為進(jìn)一步提高我國(guó)高等教育質(zhì)量，培養(yǎng)新工科背景下所要求的創(chuàng)新型人才，我國(guó)基于CDIO模式的工程教育改革仍需進(jìn)一步開展并完善，新的工程教學(xué)應(yīng)將學(xué)生放在教育主體地位，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)素養(yǎng)同時(shí)，注重對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力與操作應(yīng)用能力的培養(yǎng)，從而為我國(guó)現(xiàn)代工科行業(yè)培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]李菲.新工科背景下本科專業(yè)人才工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2020（09）：187-188.

[2]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國(guó)高教研究， 2009（05）：86-87.

[3]雷環(huán)，湯威頤，Edward F.Crawley.培養(yǎng)創(chuàng)新型、多層次、專業(yè)化的工程科技人才—CDIO工程教育改革的人才理念和培養(yǎng)模式[J].高等工程教育研究，2009（05）：29-35.

[4]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究， 2017（03）：1-6.

[5]許江波，駱永震，包含，等.論CDIO理念下的工程類高校教育模式改革[J].大學(xué)教育，2020（01）：57-59.

[6]張煜敏，劉振華，崔瑩.土木工程專業(yè)基于CDIO工程教育模式的優(yōu)化改革[J].教育教學(xué)論壇，2017（23）：124-125.

Research on CDIO Education Model under Emerging Engineering Background

ZHANG Zhen-hao， LI Wen-biao

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha，

Hunan 410114， China）

Abstract： At present engineering education focuses on theoretical teaching and seriously ignores the students knowledge application and innovation ability， resulting in the inability of students to meet the needs of the industry. Based on the characteristics of emerging engineering and talent demand， this paper compares the traditional education and CDIO education model， expounds the advantages of CDIO model in training innovative talents with overall view， professional knowledge and vocational skills， and further points out the progress of CDIO model under the background of emerging engineering， and realizes the transformation from theoretical discussion to teaching system development， from students ability to teachers-students ability， and from reform itself to teaching method. At last， it summarizes the shortcomings and points out the future development direction.

Key words： CDIO education model; innovative talent; emerging engineering education; civil engineering