基于CDIO模式的創(chuàng)新教學(xué)實驗平臺構(gòu)建

楊迎新 趙賀明

摘 要：文章通過對高職高專院校實驗教學(xué)現(xiàn)在及存在問題的分析，結(jié)合較先進(jìn)的CDIO教學(xué)理念，提出了高職高專院校應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新能力、獨立能力、應(yīng)變能力、協(xié)作能力”，構(gòu)建了基于CDIO模式的教學(xué)實驗平臺。并通過在本校實踐，進(jìn)一步分析了實踐效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；實驗平臺；創(chuàng)新

近年來，在高等院校教育模式改革上，CDIO模式是國際工程教育改革的最新成果，是符合當(dāng)前教育發(fā)展的一套教育改革體系。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國研究，經(jīng)過4年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以工程項目的研發(fā)為主線，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，同時注重培養(yǎng)合作意識和溝通能力。目前國際上有很多著名大學(xué)都采用了CDIO教育模式，取得了良好的效果。國內(nèi)大約從2006年開始，以汕頭大學(xué)為龍頭，開始學(xué)習(xí)研討CDIO教育模式，目前國內(nèi)也有多所大學(xué)實施了CDIO教育模式，并將成果進(jìn)行推廣。本文是在華北理工大學(xué)教學(xué)改革項目（項目名稱：基于CDIO模式的電氣自動化技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)實驗平臺的構(gòu)建，項目編號Y1395-65）的基礎(chǔ)上，總結(jié)整理而成，目的是希望能促進(jìn)學(xué)生工程能力的提高。

1 CDIO教育理念與CDIO教師的培養(yǎng)

CDIO教育模式以學(xué)生的工程實踐能力為培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)將課程學(xué)習(xí)與項目設(shè)計實施聯(lián)系起來。CDIO教育模式將培養(yǎng)目標(biāo)融入整體教學(xué)環(huán)節(jié)中，將工程實踐能力培養(yǎng)具體落實到課程和課外實踐環(huán)節(jié)，主張將課程的實驗教學(xué)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)都應(yīng)該從具體實際出發(fā)，然后上升至理論，最后再回到實際操作中，以創(chuàng)作產(chǎn)品或項目成果為最終的教學(xué)目標(biāo)。以工程項目從調(diào)查分析、設(shè)計研發(fā)、運(yùn)行維護(hù)的生命周期為主線，通過項目設(shè)計將整個教學(xué)課程體系系統(tǒng)地、有機(jī)地結(jié)合起來，學(xué)生主動參與到課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中。

CDIO的核心內(nèi)容主要是制定教學(xué)大綱和教學(xué)改革評估的12條標(biāo)準(zhǔn)。CDIO教學(xué)大綱是教學(xué)的評價和參考綱要，是對人才培養(yǎng)目標(biāo)的詳細(xì)描述，大綱按照學(xué)科知識、工程師職業(yè)能力、團(tuán)隊工作與交流能力和在企業(yè)與社會環(huán)境下的工程綜合能力4個層面，對工程師應(yīng)具備的知識和能力進(jìn)行了重點描述，要求教學(xué)體系以綜合培養(yǎng)的方式使學(xué)生達(dá)到這4個層面的要求，從而形成了具體化、可觀測、對學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義的目標(biāo)體系。CDIO的標(biāo)準(zhǔn)是對培養(yǎng)方法的具體指引，是對CDIO教學(xué)改革模式的評估標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)CDIO教育理念，要逐步形成以教師為引導(dǎo)和以學(xué)生為主體的思想，打破原有的教學(xué)模式，使教師從教育者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者。在教學(xué)中，要打破課本原有課堂教學(xué)方式，采用以項目或案例作為知識的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，由項目或案例去引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和處理問題。因此要構(gòu)建CDIO模式的教學(xué)平臺，就要有具有CDIO能力的教師。首先在課題組內(nèi)部選擇3名骨干教師，重點培養(yǎng)教師的CDIO教學(xué)思維。首先教師要結(jié)合主講課程，學(xué)習(xí)CDIO的12項標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)其他高校實施CDIO教學(xué)模式的經(jīng)驗，然后結(jié)合教師的現(xiàn)有科研水平，積極與企業(yè)聯(lián)系，尋找企業(yè)現(xiàn)有的項目作為教學(xué)的素材，然后與企業(yè)合作，共同開發(fā)企業(yè)創(chuàng)新項目。最后修訂學(xué)生的培養(yǎng)方案，挑選3門專業(yè)核心課程作為試點，制訂新的課程教學(xué)大綱。

2 CDIO創(chuàng)新教學(xué)實驗平臺的構(gòu)建

CDIO教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)在構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運(yùn)行（Operate）項目的過程中，學(xué)習(xí)工程理論并加以實現(xiàn)。CDIO的12項標(biāo)準(zhǔn)是對培養(yǎng)方法和平臺構(gòu)建的具體指引。CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)分別考察專業(yè)培養(yǎng)理念，課程計劃的制定，設(shè)計實現(xiàn)，教與學(xué)的方法，教師提高以及考核和評估。對照12條標(biāo)準(zhǔn)，借鑒國內(nèi)外高校實施CDIO的經(jīng)驗，以社會需求為導(dǎo)向，將CDIO項目分為3個等級：3 級項目是為單門課程而設(shè)的項目，主要目標(biāo)是增強(qiáng)對相關(guān)知識的理解和對相關(guān)能力的培養(yǎng)；2 級項目是包含一組相關(guān)核心課程、能力要求的項目，多為涉及多門課程的綜合性實驗項目；1 級項目為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項目，多為與本專業(yè)知識體系相關(guān)設(shè)計創(chuàng)新性項目。組織學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)階段，參與不同類型的項目。其中項目的構(gòu)思（C）是一個非常重要的階段，教師要幫助引導(dǎo)學(xué)生去尋找合適的項目，為學(xué)生提供機(jī)會到企業(yè)去參觀，鼓勵學(xué)生自己提出“創(chuàng)新設(shè)計項目”。項目的設(shè)計（D）是工程實踐的精髓，學(xué)生要在開放的實驗室中將構(gòu)思方案變成工程描述，包括設(shè)計、建模、仿真等過程。項目的實施（I）要在學(xué)校的硬件資源平臺上實現(xiàn)，項目是團(tuán)隊成員分工、協(xié)作共同完成的，每個人都有自己負(fù)責(zé)的任務(wù)，都必須了解項目的目標(biāo)。項目運(yùn)行（O）主要是要做好項目的運(yùn)營及后期的維護(hù)，同時也要做好項目的展示工作。

首先挑選3門專業(yè)主要核心課程，強(qiáng)化基本理論知識，制定單門課程內(nèi)的3級實驗項目；然后以多門課程群和相關(guān)能力為基礎(chǔ)，制定多項綜合性的2級實驗項目，學(xué)生可以從中選擇1項來完成；最后結(jié)合企業(yè)和社會環(huán)境以及教師現(xiàn)有項目，有選擇的讓學(xué)生參與到教師的科研，或者企業(yè)的實際項目，即讓學(xué)生參與到1級項目，跟蹤1級項目從需求分析、方案制定到最后實施維護(hù)的全過程。通過這3級項目的研發(fā)，將核心課程與專業(yè)統(tǒng)一起來，并結(jié)合學(xué)生的自我更新能力、人際和團(tuán)體交流能力以及企業(yè)和社會環(huán)境下的產(chǎn)品的構(gòu)思-設(shè)計-實施-運(yùn)行能力一起進(jìn)行系統(tǒng)的培養(yǎng)。課程中的實驗項目與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，相互統(tǒng)一，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用知識的能力和工程實踐能力。項目的內(nèi)容隨時更新，并且對于每個項目，都制定了嚴(yán)格的考核和評價體系。

首先為每一門核心課程制定課程教學(xué)大綱，課程大綱明確學(xué)生應(yīng)掌握的知識和能力，明確指出學(xué)生應(yīng)該能夠做什么，通過學(xué)習(xí)會做什么，然后規(guī)劃如何使學(xué)生學(xué)到這些知識和能力，最后要指出如何考查學(xué)生的知識和能力，并明確教學(xué)、實驗、實習(xí)、作業(yè)以及項目的安排。大綱中除了列出本門課程的知識點之外，還明確指出了學(xué)習(xí)本課程所應(yīng)達(dá)到的能力目標(biāo)，在教學(xué)環(huán)節(jié)的安排上多采用項目教學(xué)法，以適當(dāng)?shù)慕膛c學(xué)過程保證這些目標(biāo)確實落到實處。對于2級和3級項目，制定了項目的具體要求、實施基礎(chǔ)、思路引導(dǎo)、評價體系。例如，對于"電工電子學(xué)"這門課程，首先設(shè)計多個小項目，在教師講授的過程中多采用項目驅(qū)動法，課后的實驗環(huán)節(jié)更是設(shè)計了較多的綜合性和設(shè)計性實驗，在課程結(jié)束后，安排了電子實訓(xùn)和電子設(shè)計競賽，并在競賽考核中，要求學(xué)生首先根據(jù)要求提交設(shè)計方案，方案合理后開始制作環(huán)節(jié)，制作完成提交設(shè)計報告和制作作品，進(jìn)行分析總結(jié)，最后進(jìn)行答辯。教師根據(jù)制定的評價體系對學(xué)生的競賽作品進(jìn)行評價，給出成績。對于1級項目，目前確定了兩類，一類是鼓勵學(xué)生參加較高級別的競賽，如飛思卡爾智能汽車大賽和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，直接以參賽成績作為競賽的評價結(jié)果；另一類是參與教師或企業(yè)的科研項目，以項目的驗收或者論文的發(fā)表作為評價結(jié)果。

3 實踐成果分析

通過選擇3門專業(yè)主干課，結(jié)合課程實驗、課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)、頂崗實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，將CDIO工程教育理念運(yùn)用到多個教學(xué)環(huán)節(jié)中。經(jīng)過一個階段的項目實施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊餓了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生解決問題的能力。應(yīng)用CDIO工程教育理念，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，給學(xué)生潛能的發(fā)揮提供一個廣闊的空間。組織學(xué)生進(jìn)行討論，而答案不再是唯一的，而是多樣化的；答案沒有最好的，只有更好的。應(yīng)用CDIO工程教育理念，能更好地培養(yǎng)學(xué)生獨立的工作能力，教學(xué)中采用了項目教學(xué)法，大大地提高了學(xué)生獨立工作的能力，按照項目教學(xué)法的要求，所有操作環(huán)節(jié)都由學(xué)生獨立完成。學(xué)生獨立地完成信息獲取、方案制訂、方案實施、信息反饋、成果評價，通過再三的訓(xùn)練，碰到新任務(wù)時，就會得心應(yīng)手，不再束手無策了。應(yīng)用CDIO工程教育理念，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力，小組內(nèi)學(xué)生分別承擔(dān)不同的角色，面對不同的對象，在瞬間做出回答，不斷地出現(xiàn)新的情境，不斷地作出新的應(yīng)答，從而大大提高了學(xué)生的應(yīng)變能力。應(yīng)用CDIO工程教育理念，能更好的培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

4 結(jié)語

CDIO工程教育改革是一個全面、系統(tǒng)的改革。具有明確的培養(yǎng)定位、詳細(xì)的培養(yǎng)目標(biāo)和全面、系統(tǒng)的培養(yǎng)方法指南，教育改革需要長期努力、逐步提高。本文緊隨國際國內(nèi)先進(jìn)的教學(xué)理念，將CDIO教學(xué)模式應(yīng)用到?？圃盒Ｖ?。與目前本科學(xué)生相比較，?？茖W(xué)生理論知識比較欠缺，但是動手能力比較強(qiáng)，并且團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力比較強(qiáng)，更適合應(yīng)用CDIO教育模式。CDIO教育模式提倡“做中學(xué)”，將教師的科研項目、企業(yè)的實際產(chǎn)品與學(xué)生的課程結(jié)合起來，不僅可以增加教師的科研意識，更重要的是使學(xué)生及時了解企業(yè)的需求，使學(xué)校所學(xué)與企業(yè)所需緊密結(jié)合。

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Construction of Innovative Teaching Experiment Platform Based on CDIO Model

Yang Yingxin， Zhao Heming

（Qianan College North China University of Science and Technology ， Qianan 064400， China）

Abstract： Through analyzing of higher vocational experimental teaching in colleges now and existing problems， combined with the more advanced teaching idea of CDIO proposed higher vocational colleges should focus on training students "innovation ability， independent ability， strain capacity， collaboration， is constructed based on CDIO teaching experiment platform. And through the practice in the school， further analysis of the practical results.

Key words： CDIO； the experiment platform； innovation