基于CDIO理念下的高校實踐教學體系的構(gòu)建

謝愛娟，陶宇煒，羅士平，周國平，曹劍瑜

(1.常州大學 石油化工學院，江蘇 常州213164;2.常州大學 信息化建設(shè)與管理中心，江蘇 常州213164)

CDIO是國際高等工程教育領(lǐng)域中先進的、系統(tǒng)的教育理念和人才培養(yǎng)模式，是以構(gòu)思(Conceive)—設(shè)計(Design)—實現(xiàn)(Implement)—運作(Operate)為培養(yǎng)主線，綜合考慮了專業(yè)基礎(chǔ)知識、職業(yè)技能以及個人與團隊協(xié)作的人際交往技能，乃至在整個社會環(huán)境下企業(yè)進行CDIO的實踐過程［1］81;是讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習，培養(yǎng)學生的工程實踐能力［2］。實踐教學既是理論知識的鞏固與延伸，又是學生創(chuàng)新意識培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，既是對學生進行職業(yè)素質(zhì)訓練的理想課程，又是每一個優(yōu)秀工程技術(shù)人員不可缺少的學習歷程。因此，本文將CDIO工程教育理念引入實踐教學，構(gòu)建了多過程、多層次、多模式、多元化的實踐教學新體系，完善了基于CDIO理念的實踐教學課程及內(nèi)容，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和CDIO工程實踐能力［3］98。

一、樹立“做中學”原則下的CDIO教育理念

CDIO強調(diào)學生綜合能力的發(fā)展，包括創(chuàng)新思維、工程實踐能力和個人與團隊合作的職業(yè)素養(yǎng)，它是“做中學”的集中概括和具體應用［4］?！白鲋袑W”充分體現(xiàn)了學與做、知與行的統(tǒng)一［5］1。CDIO教育理念的先進性在于其既能保證大多數(shù)學生系統(tǒng)地獲取實踐教學的基礎(chǔ)知識及基本技能，又能使優(yōu)秀學生更好地發(fā)揮自己的個性和特長;既能充分激發(fā)與挖掘?qū)W生對實驗的興趣和潛力，又能培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，同時也有利于培養(yǎng)學生綜合運用所學知識來解決工程中遇到的實際問題，并能培養(yǎng)學生的團隊合作精神。

二、基于CDIO教育理念的實踐教學體系構(gòu)建

(一)實踐課程體系

CDIO工程教育并不只是單一的理論知識或是直觀的操作技能的培養(yǎng)，而是著重關(guān)注學生綜合能力的提高。因此，課程設(shè)置應按照工程項目的整體要求進行教、學、做，以專業(yè)目標為主線對課程進行系統(tǒng)設(shè)置，突出課程之間的相關(guān)性［5］4。因此，須設(shè)立CDIO系列課程和現(xiàn)有課程的互補，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)和課程內(nèi)容的互動性。把相互關(guān)聯(lián)的系列課程按照CDIO標準建成群模塊，以實際工程項目為紐帶進行［6］182整體規(guī)劃，構(gòu)建基于CDIO教育理念并且以項目設(shè)計為目標的新型實踐課程體系。注重多學科工程應用知識和現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的融合，培養(yǎng)學生擅于“構(gòu)思—設(shè)計—實施—操作”的實踐能力［7］。以常州大學應用化學專業(yè)為例，實踐課程體系主要由三級項目構(gòu)成(圖1)，一級項目包括本專業(yè)的核心實踐課程和設(shè)計，從基礎(chǔ)設(shè)計、專業(yè)設(shè)計到工程設(shè)計，經(jīng)歷一個完整的CDIO過程，貫穿于整個本科段教學［6］182;二級項目是基于課程群模塊的綜合性設(shè)計，包含具體實踐課程和實訓拓展項目，有效地把相關(guān)課程結(jié)合在一起，使學生能夠掌握全面的知識群而不是孤立的知識點;三級項目為現(xiàn)存的具體實驗課程和基于CDIO理念的實踐項目的互補［10］，在扎實的基礎(chǔ)知識依托下，根據(jù)課程教學自身的特點和需求，設(shè)立一些簡單的、規(guī)模小的實踐項目來加深學生對課程內(nèi)容的理解與應用［6］182。

圖1 基于CDIO工程教育模式的應用化學專業(yè)實踐教學課程設(shè)置魚骨圖

(二)實踐內(nèi)容體系

將CDIO融入實踐教學之中，形成“夯實基礎(chǔ)、注重綜合、強化實踐、努力創(chuàng)新”的工程實踐教學新模式，構(gòu)建“一個目標、兩個實踐主體、三個實踐過程、四個實踐層次［3］98、多種教學模式”的CDIO實踐教學新體系。

1.樹立CDIO工程教育目標

通過調(diào)整實踐課程體系，改進實踐教學方法，充實實踐教學內(nèi)容，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論教學與專業(yè)技能訓練相結(jié)合的實踐教學新理念，促進學生基本技能、個人與團隊協(xié)作以及系統(tǒng)工程四個層面的協(xié)調(diào)發(fā)展，全面體現(xiàn)學生工程開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)并重的思路，從而形成融理論知識、工程實踐及創(chuàng)新意識為一體的CDIO工程教育目標［3］99。

2.堅持教師和學生主體并重

CDIO工程教育模式要求教師以學生為中心，引導學生積極思考、不斷探索、努力創(chuàng)新。教師要特別強調(diào)相關(guān)知識和能力在實踐中的相互聯(lián)系;教學中應安排豐富多彩的設(shè)計性、綜合性、實踐性實驗，提供更多的動手實踐機會，讓學生親自動手，強調(diào)發(fā)現(xiàn)—分析—解決問題的能力培養(yǎng)［9］。

3.強化基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、綜合實踐三過程

在基礎(chǔ)實踐過程中，通過傳統(tǒng)的實驗方法，使學生熟悉實驗室常用玻璃儀器以及常規(guī)電子設(shè)備的使用，掌握最基本的實驗操作技能;專業(yè)實踐突出科學方法和動手能力的結(jié)合，提高學生綜合運用實驗技能分析解決問題的能力;綜合實踐則是基本技能和專業(yè)技能基礎(chǔ)上的升華，在這一環(huán)節(jié)，應拓寬實習渠道，擴大校內(nèi)外實訓實習基地的建設(shè)，以此鍛煉學生的CDIO能力［3］100。

4.突出基礎(chǔ)技能、綜合實驗、創(chuàng)新設(shè)計、工程實踐四層次

基礎(chǔ)技能培養(yǎng)層主要通過基礎(chǔ)化學實驗、參與技能大賽、高級工、分析技師的培訓來規(guī)范學生分析操作技能，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度［10］，強調(diào)基本技能及個人能力的培養(yǎng);綜合實驗能力培養(yǎng)層主要由開放實驗、課程設(shè)計、化工設(shè)計大賽等完成［6］182，強調(diào)綜合設(shè)計能力及人際協(xié)調(diào)能力的培養(yǎng);創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)層主要通過參與橫向課題與科技創(chuàng)新項目等方式完成，鼓勵學生“自選項目、自主設(shè)計、自己動手、自由探索”［1］83，強調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng);工程實踐能力培養(yǎng)層主要是讓學生通過專業(yè)綜合實踐、畢業(yè)實習等方式參與企業(yè)產(chǎn)品過程開發(fā)，拓寬工程學科知識，強調(diào)產(chǎn)品、過程與系統(tǒng)構(gòu)建技能及職業(yè)情操的培養(yǎng)。

5.運用多種教學模式

課內(nèi)開展多樣化的教學方式，包括問題式、啟發(fā)式、探究式等研究性實踐教學模式，課外鼓勵多樣化的自主創(chuàng)新模式和工程實踐教學模式。這種工程教育模式將不同年級和不同專業(yè)的學生按照興趣組建成一個項目小組，學生根據(jù)自己的專長和愛好承擔相應的實踐模塊，在教師的指導下自主進行實驗，強調(diào)“以學生為中心”、“以系統(tǒng)為對象”、“以產(chǎn)品為目標”的教學模式［7］，從而形成縱橫交錯的、立體式的、多元化的實踐教學新模式。

圖2 CDIO理念下多元化實踐教學體系框圖

(三)實踐保障體系

1.實踐教學師資隊伍建設(shè)

一方面教師自身應不斷學習、不斷實踐;另一方面，學校應有計劃地安排中青年教師到企業(yè)參加實踐培訓，也可聘請實踐經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師定期來指導學生實踐［6］182，從而建立一批理論知識雄厚、實踐經(jīng)驗豐富、勇于探索、德才兼?zhèn)?、訓練有素的高素質(zhì)師資隊伍［11］。

2.校企聯(lián)合實踐教學基地建設(shè)

學校應以全程開放為準則，建立開放實驗室，作為學生進行自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)平臺;以培養(yǎng)學生的工程能力為目標，建立CDIO主題實驗室;倡導走“產(chǎn)學研用”相結(jié)合的方法道路，增添科研訓練開放性實驗等實踐項目［12］，積極開展學校與企業(yè)以及科研單位之間的合作，并形成長期穩(wěn)定的合作關(guān)系［1］83，努力構(gòu)建校企雙贏的利益機制［13］。

3.實踐教學經(jīng)費保障

學校相關(guān)部門應制訂切實可行的實踐教學經(jīng)費使用計劃，整合實踐教學多方資源，開源節(jié)流;同時拓寬實踐教學經(jīng)費的渠道，增加校內(nèi)外實習基地的資金投入;各相關(guān)部門根據(jù)實踐教學課程計劃及目標，制訂各環(huán)節(jié)的新增和維護費用的預決算，?？顚Ｓ?及時落實并保障學生工程項目、創(chuàng)新設(shè)計項目以及各類競賽的經(jīng)費，保證CDIO實踐教學目標的實現(xiàn)［6］183。

(四)多元化CDIO能力評價體系的構(gòu)建

CDIO能力評估是以學生為主的綜合性評價，涉及整個實踐環(huán)節(jié)，從理論知識與基本技能、實踐過程與學習方法、創(chuàng)新能力與情感態(tài)度多個角度進行全方位評價，尤其注重學生CDIO工程能力培養(yǎng)效果。評價方式多樣化并相互融合，如形成性與過程性評價相結(jié)合，兼有發(fā)展性和總結(jié)性評價，以及書面考試與實踐應用并重等。評價主體多元化涉及教師、企業(yè)工程師、管理者和學生等。各評價主體按照各項指標的得分、各部分所占權(quán)重給出客觀評分，保證評價的權(quán)威、客觀、公正和有效。如學生基本技能的評價按照安全教育5%、筆試10%、實驗85%等給出最終成績;綜合實驗按照實驗方案20%、實驗過程20%、數(shù)據(jù)處理20%、思考討論20%、綜合實驗報告20%等給出綜合成績;創(chuàng)新設(shè)計綜合考慮設(shè)計過程、設(shè)計報告、設(shè)計作品、答辯情況、專利、論文發(fā)表以及競賽獲獎等給出成績;工程實踐通過出勤率10%、設(shè)計方案30%、過程評估30%、實踐報告30%等綜合給出成績。評價體系要體現(xiàn)可行性原則，選取的指標不宜過于繁瑣并能易于操作;所有評價指標所需信息要易于采集并真實可靠［14］。

三、實踐與效果

目前，CDIO教育模式已滲透到常州大學各個實踐教學環(huán)節(jié)。以化工專業(yè)為例，實踐教學強化實踐活動4年不斷線，除了一、二年級運用基礎(chǔ)化學實驗夯實基本技能外，對于化工設(shè)計環(huán)節(jié)，第4、5、6學期分別學習換熱器設(shè)計、化工塔設(shè)計和反應器設(shè)計，第7學期先通過仿真模擬后再下廠實習，第8學期則是畢業(yè)設(shè)計(論文)的學習。實踐結(jié)果表明，經(jīng)過該CDIO實踐教學體系的培養(yǎng)，學生已具有了基本的CDIO工程實踐能力，并在歷年的“挑戰(zhàn)杯”、化工設(shè)計大賽等比賽中榮獲了金獎、銀杯獎、特等獎等各種獎項。

四、結(jié)語

在近期許多高校都將CDIO工程教育開展得如火如荼的背景下，結(jié)合常州大學多年實踐教學經(jīng)驗和現(xiàn)有優(yōu)勢資源，構(gòu)建了基于CDIO教育理念的實踐教學體系、實踐教學保障體系以及學生的CDIO能力評價體系，突出了“知識—能力—素質(zhì)”的協(xié)調(diào)發(fā)展、“目標—過程—效果”一體化的人才培養(yǎng)模式，其目的是為了培養(yǎng)學生的CDIO工程實踐能力、開發(fā)創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神［6］183。CDIO實踐教學體系的建立和實施是一個系統(tǒng)工程，需要處理好理論和實踐的平衡和銜接，協(xié)調(diào)有效的過程和結(jié)果的評估方法以確保對實踐效果的檢驗。CDIO工程教學模式經(jīng)過長期不斷地探索、修正和完善，必將為高校的實踐教學帶來更深遠的意義。

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