CDIO模式下學生自主學習能力培養(yǎng)教學素材構(gòu)建

[摘 要] CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，目前國內(nèi)眾多高校引入了CDIO工程教育模式，而與之相適應(yīng)的教學素材構(gòu)建研究已是當務(wù)之急。本文旨在探索如何構(gòu)建CDIO模式下的學生自主學習能力培養(yǎng)教學素材，使其滿足CDIO培養(yǎng)大綱的要求。本文詳細闡述了CDIO模式下的教學素材構(gòu)建模型與思路并給出了相應(yīng)的理論支撐。

[關(guān)鍵詞] CDIO；工程教育；模式； 自主學習；能力培養(yǎng)； 教學素材；構(gòu)建

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 07. 063

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）07- 0102- 03

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate） ，它以從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO 的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。目前，國內(nèi)外眾多的著名大學加入了CDIO組織，其參與院系全面采用CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學生深受社會與企業(yè)歡迎。

教學素材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，是進行教學的基本工具，是課程建設(shè)的基礎(chǔ)，應(yīng)體現(xiàn)教學模式改革的重要特征，要為專業(yè)人才培養(yǎng)目標服務(wù)。基于CDIO工程教育模式的教學素材應(yīng)體現(xiàn)CDIO工程教育的理念及精髓，著眼于學生自主學習能力的培養(yǎng)。在CDIO工程教育蓬勃發(fā)展的今天，進行CDIO模式下的教學素材改革研究是非常迫切和有必要的。

1 CDIO培養(yǎng)大綱對教學模式與課程體系的要求

CDIO培養(yǎng)大綱將工程專業(yè)畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力4個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這4個層面達到預(yù)定目標。CDIO工程教育人才培養(yǎng)模式的重點就是“基于項目的學習”，即在完整的項目中組織學生“做中學”或“學中做”，將理論教學內(nèi)容與實訓教學內(nèi)容有機融合，打破傳統(tǒng)的教學思維模式，把課程內(nèi)容與實訓內(nèi)容組合成一個個教學項目，這種由工作任務(wù)驅(qū)動的教學模式可使理論知識的學習與實際操作的訓練緊密結(jié)合，使教學內(nèi)容具有更好的針對性，使教學過程具有更強的實效性和實戰(zhàn)性。

目前CDIO本土化開展較好的大連東軟信息學院，搭建了五級項目化的課程體系：一級項目為綜合項目，主要是學生畢業(yè)前對4年學習成果的展示；二級項目叫課程群項目，是指基于多個課程、包含一組相關(guān)核心課程能力要求的課程群項目；三級項目叫課程項目，是指某門課程講授完成后的知識串聯(lián)項目，考查該課程整體的掌握程度；四級項目叫單元組項目，是指基于1門課程的兩個以上單元能力要求、為強化課程能力目標而設(shè)計的單元組項目；五級項目叫單元項目，每堂課之后，學生要根據(jù)所學進行的拓展項目訓練。

CDIO課程體系的構(gòu)建應(yīng)具備“系統(tǒng)化和模塊化的課程、項目制的主線、學段制的實施、情境化的教學”等特征。CDIO課程體系的實施應(yīng)包括：推行項目教學法以確保工學結(jié)合模式的實施；創(chuàng)建實訓基地以營造真實的教學情境；按照實際的工作任務(wù)組織課程以形成圍繞工作需求的訓練項目；采用小組合作方式以提高學生團隊合作能力；重視教學資源建設(shè)以培養(yǎng)學生的自主學習能力。

2 CDIO模式下教學素材的構(gòu)造理念

按照CDIO培養(yǎng)大綱對教學模式與課程體系的要求，基于CDIO工程教育模式的教材應(yīng)體現(xiàn)如下理念：

（1） 知識采用建構(gòu)主義學習。建構(gòu)主義學習理論認為學習的過程是學習者主動建構(gòu)知識的過程。CDIO模式下的教學素材可運用建構(gòu)主義學習，采取發(fā)現(xiàn)學習的教學方式，提供一種探索情境，從而激發(fā)學習者的學習動機和興趣，主動地參加到學習中去，做出假設(shè)，推測關(guān)系，應(yīng)用自己的能力，對新知識進行分析、檢驗和批判，以解決新問題或發(fā)現(xiàn)新事物。

CDIO模式下的教學素材應(yīng)構(gòu)建理想的教學情境。在教學情境設(shè)計中，創(chuàng)設(shè)有利于學習者建構(gòu)意義的情境是最重要的環(huán)節(jié)或方面，協(xié)作應(yīng)該貫穿于整個學習活動過程中，交流是協(xié)作過程中最基本的方式或環(huán)節(jié)，意義的建構(gòu)是教學活動的最終目標。教學應(yīng)使學習在與現(xiàn)實情境相類似的情境中發(fā)生，以解決現(xiàn)實的知識問題為目標，為此教學素材中的案例要選擇真實性任務(wù)，不能對其做過于簡單化的處理，使其遠離現(xiàn)實的問題情境。教學素材一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，同時又要留給學生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對具體情境采用適當?shù)牟呗浴?/p>

（2） 行動引導式教學。行為引導型教學法特別強調(diào)的是關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，所謂關(guān)鍵能力，是指從事任何職業(yè)都需要的，適應(yīng)不斷變化、飛速發(fā)展的科學技術(shù)所需要的一種綜合職業(yè)能力。行為引導型教學法的一個重要特例就是案例教學法，案例教學的宗旨不是“傳授”最終真理，而是通過一個個具體案例的討論和思考，去激發(fā)學生的創(chuàng)造潛能。

CDIO模式下的教學素材應(yīng)構(gòu)建符合行為引導型教學法的案例。一個出色的案例是進行知識探討的支撐點，是關(guān)于某種復雜情境的記錄，它一般是在讓學生理解這個情境之前，首先將其分解成若干成分，然后再將其整合在一起。

（3） 企業(yè)規(guī)范與工程思維。CDIO模式下的教學素材最好由高校教師聯(lián)合合作企業(yè)的技術(shù)人員共同構(gòu)建，教學素材應(yīng)貼近生產(chǎn)實際，內(nèi)容與行業(yè)技術(shù)發(fā)展保持同步，配合校企合作教學模式的改革，整合理論知識與實踐經(jīng)驗，體現(xiàn)工程思維，融合學科體系和職業(yè)資質(zhì)證書標準，吸收行業(yè)企業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新方法，融入企業(yè)規(guī)范，增強教學素材與人才培養(yǎng)目標的適應(yīng)性，體現(xiàn)教學素材的模塊化、活頁式和直觀性。

3 CDIO模式下教學素材的構(gòu)建思路

計算機軟件類專業(yè)的教學素材包括教材、教學案例包、實訓案例包、工程案例包以及案例文檔等。

3.1 基于CDIO模式的教材構(gòu)建思路

基于CDIO模式的教材的章節(jié)架構(gòu)可按“能力目標+教學策略與學習者指南+知識點+授課案例+知識拓展+單元實訓+單元測試”的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。下面將以“節(jié)”為架構(gòu)單位來描述CDIO模式下教材的構(gòu)建思路。

3.1.1 “能力目標”節(jié)

該節(jié)給出符合CDIO培養(yǎng)大綱要求、體現(xiàn)本章節(jié)知識要點的學習目標，并據(jù)此制定學習效果評價標準與方案。“能力目標”具體應(yīng)該包括：基礎(chǔ)知識目標、核心工程基礎(chǔ)知識目標、高級工程知識擴展目標以及工程能力培養(yǎng)目標。其中，“基礎(chǔ)知識目標”的內(nèi)容可在后續(xù)的“知識點”節(jié)中體現(xiàn)，“核心工程基礎(chǔ)知識目標”的內(nèi)容可在后續(xù)的“案例”節(jié)中體現(xiàn)，“高級工程知識擴展目標”的內(nèi)容可在后續(xù)的“知識拓展”節(jié)中體現(xiàn)，“工程能力培養(yǎng)目標”的內(nèi)容可在后續(xù)的“單元實訓”節(jié)中體現(xiàn)。

3.1.2 “教學策略與學習者指南”節(jié)

該節(jié)的設(shè)計目的在于“體現(xiàn)CDIO工程教育模式的精髓、為教師和學生構(gòu)建一種新型的、高效率的課堂教學模式和學習方案”。該節(jié)將由實施教學過程的教學思想、方法模式、技術(shù)手段概述等3方面內(nèi)容集成，展現(xiàn)教學過程實施的整體方案，制定教師與學生應(yīng)遵守的教學行為準則與模式。

3.1.3 “知識點”節(jié)

各章的“知識點”節(jié)應(yīng)做到言簡意賅，覆蓋本課程基礎(chǔ)知識要點；其知識結(jié)構(gòu)應(yīng)適用于采用該課程的各專業(yè)，具有一定的通用性；該節(jié)是課堂教學中的必授內(nèi)容，應(yīng)滿足“能力目標”節(jié)中關(guān)于基礎(chǔ)知識目標的所有要求；若限于全書篇幅，該節(jié)的編寫可摒棄傳統(tǒng)教材“知識點+舉例”的模式，給出“夠用”的知識要點即可。

3.1.4 “授課案例”節(jié)

該節(jié)用于給出該章知識要點的應(yīng)用實例，體現(xiàn)核心工程基礎(chǔ)知識目標。授課案例編寫采用“案例分析+解決方案+思考與討論”的架構(gòu)，以實現(xiàn)“提出問題、分析問題、解決問題、歸納整理”的目標。其中，“案例分析”是通過對某一教學情境的描述，引導學習者對這個特殊情境進行討論的一種校本研究方法，它重在突出知識重點，形成問題解決思路；“解決方案”給出實現(xiàn)目標所必須的基本流程與具體步驟，便于初學者以實踐的方式快速掌握知識要點；“思考與討論”的目的在于引入“研究型學習”模式，引導學習者采用探索法、發(fā)現(xiàn)法去建構(gòu)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維以實現(xiàn)思維拓展并逐步形成受益終生的學習方法，同時，該部分內(nèi)容可作為學生作業(yè)，是研究型學習的重要構(gòu)成，體現(xiàn)了“教、學、做一體”的教學思路。特別需要說明的是：

（1） “授課案例”節(jié)僅僅是講解了某個具體的知識點，但若把該章的所有案例串聯(lián)起來，前后關(guān)聯(lián)、由簡入繁、層層推進，最終形成囊括該章所有知識要點的完整項目，將有助于學習者形成全局觀念，提升學習者的學習能力、學習興趣和學習效果。因此，CDIO模式教材的各章案例應(yīng)盡量由囊括本章知識點的獨立項目拆分而成。

（2） 授課案例設(shè)計方法盡可能體現(xiàn)規(guī)范化、標準化、專業(yè)化的企業(yè)規(guī)范，體現(xiàn)工程思維方式、行動引導式教學模式（經(jīng)由行動學習）和探究式教學模式（提出問題、分析問題、解決問題、歸納整理、拓展提升），以培養(yǎng)學習者以工程的方式動手解決問題的能力為主要目標。案例所要強調(diào)的知識重點可通過“思考與討論”的模式提出，要求學習者通過主動的探索認知，去總結(jié)規(guī)律，發(fā)掘更深層次的理解，最終形成一種探索創(chuàng)新型思維，從而提升學習能力。案例設(shè)計強調(diào)企業(yè)規(guī)范，將有助于更好地實現(xiàn)校企接軌，以真正實現(xiàn)CDIO工程教育的目標。

3.1.5 “知識拓展”節(jié)

該節(jié)應(yīng)體現(xiàn)知識層次的延伸與提高，這部分內(nèi)容為教學可選內(nèi)容，可作為學生課余時間進行研究性學習的重要資源，為學習者提供了深度學習的空間。

傳統(tǒng)教材的知識點闡述方式，往往追求“大而全”。在當下學科知識交叉關(guān)聯(lián)復雜、涉及面廣的情況下，在教材篇幅和授課課時的制約下，若想保持教材知識的“大而全”，勢必會壓縮案例所占比例，這不符合CDIO工程教育的要求。將教材知識點分層（基礎(chǔ)知識層+拓展知識層）是一種很好的解決辦法，其中“基礎(chǔ)知識層”可較為詳盡，而“拓展知識層”僅為學習者提供知識進階的概要框架即可。這樣，既保證了知識結(jié)構(gòu)的“全”，又保證了教材的“適用面和靈活度”，省出的篇幅可用于工程實踐案例，才能真正體現(xiàn)出CDIO教材的特色。

3.1.6 “單元實訓”節(jié)

該節(jié)內(nèi)容為基于本章節(jié)知識內(nèi)容的綜合實訓，融知識、單項技能于完成實際任務(wù)中，加強綜合技能的培養(yǎng)，在仿真的項目中完成工程訓練，應(yīng)具備“涵蓋本章基礎(chǔ)知識點和拓展知識點、以工程實踐活動為手段、以真實規(guī)范的企業(yè)案例為內(nèi)容、以團隊合作為模式”的基本特征。

在CDIO教材中，“單元實訓”節(jié)中的案例較之于“授課案例”節(jié)中的案例，最大的不同在于：它是由真實的、規(guī)范的企業(yè)案例拆分而成，且涵蓋本章大部分知識要點，不涉及或極少涉及后續(xù)章節(jié)的知識內(nèi)容，全書多個章節(jié)的“單元實訓”案例循序漸進，由簡入繁，最終將形成一個完整的項目。采用這種形式，可將工程的思想、方法及企業(yè)的規(guī)范融入各章的學習、貫穿于教學的始終，同時，還可以培養(yǎng)學生適應(yīng)團隊角色，了解角色內(nèi)涵并圓滿完成角色承擔的工作任務(wù)，為學生進入未來的職業(yè)崗位奠定良好的基礎(chǔ)并可進一步加深其對職業(yè)技能與知識的領(lǐng)悟。

值得注意的是，在傳統(tǒng)教材中，往往通過最后一章的綜合案例培養(yǎng)學生的工程能力， CDIO教材可對其略加改變，其最后一章可按課程設(shè)計任務(wù)書的形式給出，要以項目需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、過程控制、評價標準等符合企業(yè)規(guī)范的標準化文檔的形式出現(xiàn)。項目的具體實現(xiàn)應(yīng)由學生組成團隊協(xié)作完成，項目應(yīng)采用真實的企業(yè)案例且難度及知識廣度要高于“單元實訓”節(jié)所采用的案例?？梢哉f，在CDIO教材中，“授課案例”節(jié)用于滿足學習者模仿需要，“單元實訓”節(jié)用于滿足工程基礎(chǔ)訓練需要，而最后一章的課程設(shè)計可滿足提高工程實戰(zhàn)能力的要求。

3.1.7 “單元測試”節(jié)

該節(jié)應(yīng)包含知識點測試和工程能力測試兩部分內(nèi)容。知識點測試可以選擇題、判斷題、填空題等形式出現(xiàn)，CDIO教材應(yīng)參照其課程所對應(yīng)的行業(yè)認證課程而建立相似度較高的模擬習題庫和試題庫，并體現(xiàn)在知識點測試命題中，以契合工程教育模式中的“雙證書”制度。工程能力測試可通過單元實訓環(huán)節(jié)給出評價結(jié)果，但評價標準必須在該節(jié)給出，使學習者明確應(yīng)達到的能力目標。

3.2 基于CDIO模式的教學案例構(gòu)建思路

基于CDIO模式的教學案例可細分為：演示案例、練習案例和綜合案例。其中演示案例和練習案例用于課堂教學及學生自主學習，綜合案例適用于單元實訓和綜合實訓。教學案例資源不僅包括案例工程包，還應(yīng)包括配套的演示案例視頻、實訓項目視頻、實訓項目指導手冊以及項目管理文檔等。

以Android課程體系為例，該體系包括如下課程：Android程序設(shè)計基礎(chǔ)、Android核心組件應(yīng)用、Android網(wǎng)絡(luò)編程開發(fā)、Android多媒體編程、Android圖形與動畫、Android GUI綜合應(yīng)用、Android 移動互聯(lián)應(yīng)用、Android 企業(yè)級綜合應(yīng)用。其中，在該體系中的前5門課程的教學素材中，除必備的教學大綱、理論授課PPT、經(jīng)典習題、理論授課視頻外，還應(yīng)提供演示案例工程包、演示案例視頻；而該體系中的后3門課除了以上資源外，還應(yīng)添加實訓項目工程包、實訓項目視頻、實訓項目指導手冊以及項目管理文檔等資源。

4 結(jié) 語

基于CDIO模式的教學素材，應(yīng)實現(xiàn)由“學科本位”向“能力本位”的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)“以工程能力為核心，工作過程為主導，以校企合作為途徑，以國家職業(yè)標準為依據(jù)，理論與實踐一體化、知識與案例一體化、案例與項目一體化”的CDIO課程特征。CDIO模式教學素材構(gòu)建應(yīng)注重實用性和適用性，以項目與應(yīng)用為中心并兼顧知識體系的完整性，力求反映知識更新和科技發(fā)展的最新動態(tài)，將新理念、新技術(shù)、新案例反映到教學素材中來，體現(xiàn)與本課程體系密切聯(lián)系的一線企業(yè)的實際要求和人才職業(yè)能力培養(yǎng)目標要求。