CDIO工程教育模式下工科高校教師培養(yǎng)發(fā)展研究

王 成

（南京工程學院 人事處，江蘇 南京 211167）

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CDIO工程教育模式下工科高校教師培養(yǎng)發(fā)展研究

王 成

（南京工程學院 人事處，江蘇 南京 211167）

摘 要：高等工程教育質(zhì)量是工程技術人才培養(yǎng)的決定性力量。在傳統(tǒng)的高等工程教育模式無法滿足新時代要求的背景下，CDIO工程教育模式應運而生。CDIO工程教育模式對高等院校教師的能力和素質(zhì)提出了新的要求。為了應對新的要求，中國工科院校師資隊伍亟待調(diào)整。

關鍵詞：CDIO工程教育 工科高校 師資培養(yǎng)

一、背景

工程技術是經(jīng)濟和社會發(fā)展的原動力，其發(fā)展水平主要取決于國家工程科技人才隊伍。誰能夠培養(yǎng)出一支強大的工程科技人才隊伍，誰就能夠在激烈的國際競爭中贏得主動。但是對比工程技術的日新月異，工程人才隊伍和工程教育質(zhì)量的發(fā)展相對滯后。傳統(tǒng)工程教育契合的是制造經(jīng)濟時代的工程，無法滿足知識經(jīng)濟時代對工程人才的需求，更無法培養(yǎng)出具備整合、設計和創(chuàng)新的系統(tǒng)性人才。因此，工科院校如何才能培養(yǎng)出具備較高的專業(yè)知識、能力和素質(zhì)的創(chuàng)新型工科畢業(yè)生，已經(jīng)成為全球高等工程教育改革的難點和熱點。

2000年，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學和瑞典皇家技術學院4所工程大學級成跨國研究團隊，經(jīng)過四年的探索，合作創(chuàng)產(chǎn)一個新型工程教育模式——CIDO。目前已經(jīng)有包括丹麥、芬蘭、南非、新加坡、中國等二十多個國家參與CDIO合作計劃。中國汕頭大學于2005年率先開始學習研討CDIO教育模式，標志著CDIO教育在中國改革的開端。經(jīng)過十年的發(fā)展，CDIO在中國已經(jīng)積累豐富的成果，推動高等工程教育的發(fā)展。

高校教師高等工程教育的實施者和載體。CDIO能否在中國良性發(fā)展，高校教師在其中扮演著重要角色。因此高等工程教育改革必須建產(chǎn)一支與CDIO素質(zhì)要求相適應的高校教師隊伍。但是中國高等教育大眾化，目前承擔高等工程教育的教師普遍存在實踐經(jīng)驗缺乏、工程教學能力不足、工程創(chuàng)新能力偏弱等問題。因此，建產(chǎn)一支能與CDIO教育模式相匹配的師資隊伍是能夠培養(yǎng)出合格的工程人才和中國工程教育改革成功的關鍵。本文通過梳理CDIO在中國的發(fā)展，進而提出CDIO理念下高校工科教師角色和定位的轉(zhuǎn)變，最后從教師本身和高校兩個角度提出建設高校工科教師隊伍的對策。

二、CDIO理念及其對高校工科教師的要求

（一）CDIO理念

CDIO以工程項目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）從研發(fā)到運行的生命周期為載體，貫穿項目從構思（Conceive）—設計（Design）—實施（Implement）—運作（Operate）的全過程。在構思階段，現(xiàn)代工程師需要發(fā)現(xiàn)客戶需求，并綜合考慮材料、工藝和經(jīng)營策略，提出設計構思；在設計階段，現(xiàn)代工程師需要提出產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品草圖和生產(chǎn)流程；在實施階段需要具備對構思和設計進行操作的能力。CDIO包含12條標準，見下表。

表 CDIO的12條標準

（二）CDIO對教師的要求

CDIO的12條標準明確提出對高校教師要求的是標準9和標準10。但實際上這兩條標準與對學生綜合培養(yǎng)目標和多種培養(yǎng)方法的要求緊密聯(lián)系，不能割裂出來單獨考慮。

1.教師需要具備綜合能力，以培養(yǎng)學生在專業(yè)知識、自身能力、團隊合作和產(chǎn)品與系統(tǒng)建造四個方面的綜合素質(zhì)。標準9提出，要提高教師能力，以支持教師能夠勝任培養(yǎng)學生在專業(yè)知識、自身能力、團隊合作和產(chǎn)品與系統(tǒng)建造等方面的綜合素質(zhì)。在標準2和標準5中，CDIO提出學生培養(yǎng)的目標是提高學生的專業(yè)知識、自身能力、團隊合作和產(chǎn)品與系統(tǒng)建造四個方面的能力。教師是學生培養(yǎng)的承載者，教師只有首先具備這樣的綜合素質(zhì)，才能在學生培養(yǎng)中提供示范和榜樣。要求高校工科教師熟悉工程現(xiàn)場運行方式和管理模式，了解先進工程設備和技術的實際使用，掌握應對實際工程問題的有效方式。

但是目前我國工科教育中，很多教師的工程實踐和工程應用經(jīng)驗不足，研究領域“窄而精”，自身缺乏“系統(tǒng)整合”的能力。截至2010年，全國普通高等學校共有專職教師140.6萬余人，35歲及以下的教師占46.1%，40歲以下的教師占62.66%，高等院校老師構成趨于年輕化，而這些年輕老師是在中國傳統(tǒng)教學模式下培養(yǎng)出來的，工程實踐能力薄弱，亟待加強和提高工程實踐能力，才能適應CDIO教學模式的發(fā)展要求。

2.教師需要掌握多種教學方法，具備良好的教學級織能力，特別是項目設計開發(fā)能力。標準10提出要提高教師在綜合學習經(jīng)驗、運用主動學習、體驗式學習方法及評估學生的學習方面的能力，實際上是對教師在教學方法的能力上提出更高要求。這一要求與標準7、標準8和標準11密切相關，是這三個標準得以實現(xiàn)的基礎。在CDIO教學模式下，教師扮演的是設計者的角色，他不僅是一體化教學課程的設計者，還是工程實踐場所的設計者。而目前中國高等工程教育在教學方法上仍然植根于應用科學，學生很難將學校課程與未來的職業(yè)聯(lián)系在一起。教師主導課堂，填鴨式的教學方法導致課堂內(nèi)容重理論而輕實踐，同時抑制學生自主學習的能力和動力?？己朔绞絾我挥诌M一步強化重理論而輕實踐的導向。學生缺乏系統(tǒng)性思維，往往依據(jù)單一課程知識進行產(chǎn)品設計，仍然是“狹窄的技術教育”。

三、CDIO工程教育模式下中國高校教師角色轉(zhuǎn)變

（一）由課堂主導者變?yōu)檎n堂引導者

CDIO標準第8條要求學生主動學習。學生應當面臨工程問題中能夠主動發(fā)現(xiàn)問題，并提出解決問題的方法。而中國傳統(tǒng)教學方式多依賴于課堂講授，注重教師對知識的總結(jié)、梳理和傳授。在傳統(tǒng)教學方式下，教師是課堂的“主導者”。學生僅限于被動地接受教師整理后的知識，是課堂的被動“接受者”。這樣造成兩種結(jié)果：一是使學生缺乏學習的主動性；二是使學生的學習水平更多地依賴于教師能力。在CDIO工程教育理念下，高校工科教師的角色應當從課堂的主導者變?yōu)檎n堂的引導者，在課堂中變“以教師為中心”為“以學生為中心”，讓學生在工程實際環(huán)境中系統(tǒng)地學習學科基礎知識，培養(yǎng)學生的學習能力，團隊合作意識，以及系統(tǒng)建造能力?？傊?，在CDIO教育理念下，教師角色從主導變引導，從傳授變探討，從教學分離到教學融合。

（二）由知識傳授者變?yōu)轫椖吭O計者

CDIO教育理念下高等工程教育的重心從理論知識傳授轉(zhuǎn)向理論知識與工程實踐能力并重。這一轉(zhuǎn)變對教師的角色提出新的要求，要求教師從知識的傳授者變?yōu)楣こ添椖康脑O計者，可以說是從“單一教師”轉(zhuǎn)變?yōu)椤案咝＝處?項目經(jīng)理”。在CDIO教師模式下的教師，需要設計全流程的產(chǎn)品項目，并在其中充當項目經(jīng)理角色，讓學生親自動手和全程參與，以提高學生的動手能力和工程應用能力。教師在課堂中根據(jù)CDIO的培養(yǎng)目標，制訂合理的教學計劃，培養(yǎng)學生的自身能力、團隊合作和系統(tǒng)建構能力。變“單一課程”為“課程網(wǎng)絡”，將工程構思、設計、實施和運作四個過程納入“課程網(wǎng)絡”。教師要設計課程實施的承載空間，即把“工程實踐”搬進大學課堂。

（三）由知識評價者變?yōu)榫C合學習效果評估者

教師在傳統(tǒng)的學生評價中擔當“法官”，根據(jù)唯一正確的答案在書面考試中判定學生對知識的掌握情況，是學生知識水平的評價者。并且往往這種評價僅僅出現(xiàn)在課程結(jié)束時，而在課程學習中對于學生的掌握情況，教師并不知曉。CDIO下教師對學生的評價發(fā)生兩個改變：一是變期末評價為學習前、學習中、學習后不同時期評價，使得評價貫穿學習的全過程；二是變單一知識評價為綜合能力評價，即由“理論知識考核”變?yōu)椤袄碚撝R+能力+素質(zhì)”。CDIO模式下的評估不是為了“判斷”學生對知識的掌握程度，而是通過收集學生學習效果反饋，不斷改進課程設計和教學方法。

四、國外高校培養(yǎng)符合CDIO角色要求教師的經(jīng)驗

“他山之石，可以攻玉”，適時地總結(jié)和借鑒國外一些高校在培養(yǎng)高校工科教師方面的經(jīng)驗，可以使我們“站在巨人的肩膀上”，幫助CDIO更好地中國本土化。下面總結(jié)了英國、美國、德國三個國家對教師的培養(yǎng)經(jīng)驗。

（一）英國皇家理工學院的“訪問教授”計劃

英國皇家理工學院從1989年開始就著手實施 “訪問教授計劃”。該計劃基于實踐教學的理念，倡導工程技術由產(chǎn)業(yè)界向?qū)W術界進行轉(zhuǎn)化，以便加強工業(yè)界和學術界的聯(lián)系，也幫助大學實現(xiàn)以真正動手能力教授本科生的工程設計計劃。具體來說是安排產(chǎn)業(yè)界高級工程師到特定的大學訪問，用業(yè)界最前沿的產(chǎn)業(yè)技術和實踐豐富本科課程，進而提高整個英國工科畢業(yè)生和青年教師的工程實踐能力。這個訪問教授計劃正是CDIO教學模式概念在萌芽時期的雛形。

（二）美國麻省理工學院的工程實踐導向培養(yǎng)方式

美國麻省理工學院是CDIO工程教育改革的先行者和倡導者，它的改革主要是從課程、教學、實踐環(huán)節(jié)和實驗室建設四個方面進行。（1）在課程方面，要求教師以培養(yǎng)學生興趣為導向，通過創(chuàng)建具有挑戰(zhàn)性的實驗課程，培養(yǎng)學生在產(chǎn)品全生命周期中的綜合能力。要求教師結(jié)合通識課程和專業(yè)課程，搭建系統(tǒng)性的課程體系框架。要求教師變課堂講授為課程設計，培養(yǎng)學生的溝通、團隊合作和整合設計能力。（2）在教學方面，要求教師在教學中運用多種主動學習和經(jīng)驗學習方法，提高學生的自主學習能力和學習興趣。要求教師關注學生個體，針對不同學生采用不同教育策略。要求教師采用更多元的評價方式，倡導對學生的評價要高于知識本身。要求教師注重課程的反饋，根據(jù)學生反饋及時調(diào)整教學計劃和教育內(nèi)容。（3）在實踐環(huán)節(jié)中，要求教師以設計為中心，將理論和實踐相結(jié)合。要求培養(yǎng)的學生獨產(chǎn)處理從設計方案、成本估算、產(chǎn)品設計到產(chǎn)品實施全生命周期的問題的能力。（4）在實驗室建設方面，要求教師不僅能夠在課堂，而且能夠在實驗室對學生進行全程指導。

（三）德國的政府學校共建的培養(yǎng)方式

德國的工業(yè)發(fā)達是世界各國都承認的一個事實，而這很大程度上歸功于德國發(fā)達的高等工程教育及一批工程實踐經(jīng)驗豐富的師資。德國對工科教師培養(yǎng)的經(jīng)驗表現(xiàn)在以下方面：（1）政府大力支持。德國教育部門設產(chǎn)專門的“教師培訓法”，通過產(chǎn)法確保教師可以獲得足夠的培訓。德國每年列出三四百個培訓專題讓教師根據(jù)自身情況自主選擇，提前制訂培訓計劃。（2）高等工程教師隊伍多元化。不僅有專職教授，還有很多兼職教授?！凹媛毥淌凇痹诘聡叩冉逃龓熧Y中占有很大比例，他們多數(shù)來源于業(yè)界，具備豐富的實踐經(jīng)驗，承擔著大量教學、科研及社會咨詢等職責。還有一點值得指出的是，在德國無論是專職還是兼職教師，均有與企業(yè)合作的研究項目或者作為業(yè)界的顧問，通過“企業(yè)掛職”、“臨時工作崗位”、“校企合作項目”等方式，與業(yè)界保持密切聯(lián)系。

五、中國高等工程教育教師應對CDIO要求的培養(yǎng)路徑選擇

在中國高等工程教育改革背景下，要使教師勝任CDIO下的角色要求，需要各方面共同努力，建設一支與CDIO要求相匹配的教師隊伍。一方面需要教師對自身的發(fā)展有要求，另一方面需要學校創(chuàng)造良好的培養(yǎng)環(huán)境。

（一）教師自身發(fā)展路徑

1.高校工科教師，特別是青年教師，應當著重提高自身的工程實踐能力。提升自身工程實踐能力的方式包括：到企業(yè)掛職鍛煉、與企業(yè)合作開發(fā)項目、參與企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)工作。在實踐中深化對理論的認識，達到CDIO對大學教師的“大學教師+工程師”的要求。

2.高校工科教師積極參與實驗室建設。把課程項目設計和實驗室建設當做工作中重要的環(huán)節(jié)。通過指導學生項目實踐，熟悉產(chǎn)品的構思、設計、實施和建構的全過程，具備指導工程實踐的能力。

3.積極加入行業(yè)協(xié)會或參加行業(yè)內(nèi)的培訓項目。通過參與行業(yè)協(xié)會，保持與業(yè)界密切的聯(lián)系，了解業(yè)界的最新動態(tài)。通過參加行業(yè)內(nèi)的培訓，可以掌握最新的技術知識，預測行業(yè)未來發(fā)展動向，提高自身工程應用能力。

4.加入企業(yè)的博士后流動站項目。通過進修企業(yè)的博士后流動站，深化與企業(yè)的合作程度，豐富教師的研究經(jīng)歷，在中國不失為一條提高工程應用能力的良好途徑。

（二）高等工科院校對教師的培養(yǎng)路徑

高等工科院校應該積極創(chuàng)造條件，加強對高校教師發(fā)展的引導，為高校教師適應CDIO的教學要求創(chuàng)造條件。高校應該從以下方面，為高校教師的發(fā)展路徑提供思路。

1.把好“入口”。高等工科院校應該加強對引入教師的環(huán)節(jié)控制，提高引入教師的工程實踐背景的入職門檻。研究表明，中國高校的博士出身的大學教師大多數(shù)沒有工程實踐背景，理論型的博士占據(jù)多數(shù)。所以，在引進人才的時候考慮工程實踐背景作為一項重要指標，可以避免人才引進后的二次培養(yǎng)問題，也能很快適應CDIO的教學要求。

2.擴充兼職隊伍。高?？梢詳U大兼職教師的比例，將企業(yè)內(nèi)部有工程實踐背景的工程師招入高校兼職教師隊伍，增強師資隊伍的多元化，保證CDIO教學模式的順利普及。在以大工程觀為背景的現(xiàn)代高等工程教育中教師的工程實踐能力是欠缺的，而企業(yè)的資深工程師因為其豐富的工程實踐經(jīng)驗可以完全勝任CDIO教學模式下的課程講授，這樣做不僅使學生受益匪淺，而且培訓高校教師，為高校和企業(yè)的合作搭建交流合作的大平臺。

3.強化培訓。要加強現(xiàn)有的教師的培訓機制，增加中間培養(yǎng)環(huán)節(jié)，提供工程實踐平臺的具體環(huán)境，逐步完善企業(yè)實踐的常態(tài)化機制。高等工程院?？梢詾榍嗄杲處煹哪芰μ嵘齽?chuàng)造條件，鼓勵教師到企業(yè)參加培訓、到國外參加培訓，最后回到學校為學生服務。

4.強化考核和轉(zhuǎn)變考核規(guī)則相結(jié)合。在CDIO教學模式的逐步普及的背景之下，經(jīng)過培訓之后，還不能勝任教學要求的要實施淘汰機制，建產(chǎn)新的教師隊伍，以增強教師自身的危機感，使其努力提高自身能力。在考核標準上要進行改革，改變單純看文章、看縱向課題的標準，將實踐經(jīng)歷和實踐能力納入考核范疇，引導教師不斷同時提高自身理論知識和實踐能力。

總之，工程技術正以前所未有的姿態(tài)進行跨越式發(fā)展。工程教育必須緊跟時代步伐才能夠為工程技術發(fā)展提供源源不斷的動力。中國作為走在工業(yè)化道路上快速發(fā)展的國家，培養(yǎng)合格的工程技術人才是中國高等工程教育承擔的歷史責任。CDIO的出現(xiàn)和發(fā)展為中國高等工程教育改革提供了新的方向和方法。高等工程院校教師要主動適應這一變化，不斷提高自身素質(zhì)和能力，不斷提高自身的理論和實踐動手能力，真正成為理論和實踐的雙面手，成為學生學業(yè)生涯中的人生導師和引路人。

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基金項目：南京工程學院青年基金“基于CDIO模式下師資隊伍建設的研究”（QKJB201416）；南京工程學院校級高等教育研究課題 “工程應用型本科教師工程能力的培養(yǎng)與評價研究”（2015YB29）；江蘇省高校哲學社會科學研究項目“基于多元學術觀的大學教師發(fā)展研究”（2015SJB236）；教育部人文社會科學研究專項 （工程科技人才培養(yǎng)研究）“基于CDIO和項目教學法培養(yǎng)‘卓越計劃’工科人才的范式與實證研究”（13JDGC017）。