LM-CDIO工程教育模式在高等職業(yè)教育中的應(yīng)用

胡建國(guó)，鄉(xiāng)碧云

（順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造學(xué)院，廣東 佛山 528333）

高等職業(yè)教育是中國(guó)高等教育的重要組成部分，其培養(yǎng)目標(biāo)是為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)技能型人才。高等職業(yè)教育的“高等性”和“職業(yè)性”要求在人才培養(yǎng)過程中要體現(xiàn)較高的技術(shù)含量和較強(qiáng)的實(shí)踐能力，強(qiáng)調(diào)“高等性”是以區(qū)分于中等職業(yè)教育，強(qiáng)調(diào)“職業(yè)性”是以區(qū)別于普通高等教育。如何實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)滿足中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型急需的“高等”、“職業(yè)”人才是關(guān)鍵。當(dāng)前中國(guó)的高等職業(yè)教育正在兩個(gè)方面進(jìn)行探索。一是利用多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)［1］改變傳統(tǒng)教學(xué)資源的展現(xiàn)形式和存在方式，屬于教育技術(shù)層面的改革；二是采用工學(xué)交替、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法［2］培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，屬于教育理念層面的改革。前者通過對(duì)傳統(tǒng)封閉、固定教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)流動(dòng)和分散，大幅減弱了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)時(shí)空上的約束，后者通過行動(dòng)體驗(yàn)式教學(xué)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)踐能力。

同時(shí)，在高等職業(yè)教育中，有兩個(gè)問題一直是人們討論的熱點(diǎn)，一是“理論”與“實(shí)踐”問題，二是“通才”與“專才”問題。對(duì)于高等職業(yè)教育，由于其“職業(yè)性”要求，偏重“實(shí)踐”是必然的，但是對(duì)于不斷更新的理論知識(shí)，學(xué)生應(yīng)該掌握多少，教師如何將其融入到行動(dòng)導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)中，需要根據(jù)具體課程在教學(xué)法上進(jìn)行探討。也由于“職業(yè)性”要求，高等職業(yè)教育往往圍繞具體崗位或相關(guān)崗位群，其專業(yè)口徑更窄，偏重“專才”培養(yǎng)，而容易忽視策劃、協(xié)調(diào)、自學(xué)等個(gè)人能力的培養(yǎng)。

如何借助先進(jìn)教育信息技術(shù)，利用現(xiàn)代職業(yè)教育教學(xué)法，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以解決上述兩大問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)具有重要意義。本文在對(duì)CDIO（Conceive- Design- Implement-Operate）工程教育模式［3］進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，引入學(xué)習(xí)地圖（Learning Map，LP）概念［4］，提出改進(jìn)的LM-CDIO工程教育模式，并在高等職業(yè)教育的畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合課程中進(jìn)行應(yīng)用。

1 CDIO工程教育模式

二戰(zhàn)以來美國(guó)的高等教育從注重實(shí)踐能力偏向強(qiáng)調(diào)科學(xué)理論基礎(chǔ)，到上個(gè)世紀(jì)80到90年代美國(guó)各界認(rèn)識(shí)到忽視工程教育存在的負(fù)面效果，開始討論工程教育的再平衡問題，在此背景下MIT等四所大學(xué)創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，其中CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate），該理念強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)置于工程項(xiàng)目開發(fā)情境（Context）中，認(rèn)為一門CDIO課程應(yīng)該包括產(chǎn)品、工藝或系統(tǒng)的“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行”整個(gè)生命周期，在整個(gè)工程項(xiàng)目生命周期中讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)。CDIO工程教育模式的四個(gè)步驟，見圖1。即工程項(xiàng)目的開發(fā)流程，將工程項(xiàng)目的開發(fā)流程作為理念名稱并貫穿到課程學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)工程教育向“實(shí)踐”方向的再平衡與回歸。

圖1 CDIO工程教育模式的四個(gè)步驟及其內(nèi)容

CDIO標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了CDIO課程的教學(xué)大綱應(yīng)包括四個(gè)方面的學(xué)習(xí)成果（Learning Outcomes）：專業(yè)理論知識(shí)，工程開發(fā)技能，個(gè)人能力和社會(huì)能力，見圖2。其中，專業(yè)理論知識(shí)和工程開發(fā)技能屬于“專才”范疇，個(gè)人能力和社會(huì)能力屬于“通才”范疇。可見，CDIO工程教育模式通過規(guī)范學(xué)習(xí)成果以達(dá)到培養(yǎng)“專才”與“通才”的兼顧與平衡。

圖2 CDIO工程教育模式的四個(gè)學(xué)習(xí)成果及內(nèi)容

CDIO工程教育模式以工程項(xiàng)目全生命周期開發(fā)為載體，注重“實(shí)踐”技能的訓(xùn)練，兼顧“通才”能力的培養(yǎng)，并要求在集成課程（Integrated Curriculum）中實(shí)現(xiàn)個(gè)人能力、社會(huì)能力、工程開發(fā)技能以及專業(yè)理論知識(shí)的交叉集成與相互支持。該人才培養(yǎng)模式基本可解決上述提到的“兩個(gè)問題”，但并未提出如何將“通才”能力（個(gè)人能力和社會(huì)能力）與“實(shí)踐”技能（工程開發(fā)技能）、工程開發(fā)技能與專業(yè)理論知識(shí)集成的具體教學(xué)法，也未將教育理念與教育技術(shù)結(jié)合起來。

2 從CDIO到 LM-CDIO

應(yīng)該學(xué)哪些專業(yè)理論知識(shí)？專業(yè)理論知識(shí)與工程開發(fā)技能如何集成學(xué)習(xí)？在CDIO四個(gè)步驟中如何培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人能力和社會(huì)能力？這是在CDIO工程教育模式的實(shí)際應(yīng)用過程中需要考慮的問題。為此，本文在CDIO工程教育模式的四個(gè)步驟中，通過學(xué)習(xí)地圖實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論知識(shí)與工程開發(fā)技能的交叉集成，并在學(xué)習(xí)地圖中強(qiáng)調(diào)個(gè)人能力和社會(huì)能力培養(yǎng)的插入點(diǎn)，見圖3。在C“構(gòu)思”階段，在進(jìn)行“開發(fā)技術(shù)方案”實(shí)踐前，學(xué)生需要掌握相應(yīng)的“專業(yè)理論知識(shí)”，可通過鏈接“教學(xué)資源庫(kù)A”進(jìn)行學(xué)習(xí)，依此類推，直至工程項(xiàng)目和CDIO課程結(jié)束；在“分析客戶需求”實(shí)踐中，可以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思考和人際溝通等個(gè)人與社會(huì)能力。

圖3 LM-CDIO工程教育模式示意圖

以工程開發(fā)過程為主線，將實(shí)踐活動(dòng)與理論知識(shí)如三明治般交叉集成，根據(jù)實(shí)踐工作的需要確定要學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，學(xué)生進(jìn)入基于多媒體和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的教學(xué)資源庫(kù)，鏈接相應(yīng)的教學(xué)資源進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，并在工程實(shí)踐和知識(shí)學(xué)習(xí)過程中鍛煉個(gè)人能力和社會(huì)能力，這種將教育理念與教育技術(shù)相結(jié)合的改進(jìn)的LM-CDIO工程教學(xué)模式，可以更好地解決“理論”與“實(shí)踐”以及“通才”與“專才”兩個(gè)問題。

3 LM-CDIO在高職畢業(yè)設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)的各種理論知識(shí)和專業(yè)技能，進(jìn)一步提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，以及個(gè)人與社會(huì)能力。本文基于CDIO理念，以來源于企業(yè)的沖壓加工送料機(jī)械手開發(fā)項(xiàng)目作為情境載體，將LM-CDIO工程教育模式在機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行有效的實(shí)踐。

下面以設(shè)計(jì)（Design）階段為例，介紹LM-CDIO工程教育模式的實(shí)際應(yīng)用情況。首先，組建3～5人的項(xiàng)目小組，要求小組進(jìn)行組員分工；接著，下發(fā)企業(yè)委托單，項(xiàng)目小組在構(gòu)思（Conceive）階段與企業(yè)溝通以分析客戶需求，并采用頭腦風(fēng)暴方式開發(fā)總體技術(shù)方案；然后，項(xiàng)目小組進(jìn)入設(shè)計(jì)（Design）階段，在該階段由教師提供的基于LM-CDIO理念的學(xué)習(xí)地圖，見圖4。圖中設(shè)計(jì)工作被細(xì)分為“送料運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)”、“機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三個(gè)子環(huán)節(jié)，并給出完成每個(gè)子環(huán)節(jié)需要應(yīng)用的專業(yè)理論知識(shí)和對(duì)應(yīng)的教學(xué)資源，以及設(shè)計(jì)階段完成后項(xiàng)目小組需要提交的設(shè)計(jì)成果；最后，項(xiàng)目小組還要完成實(shí)施和運(yùn)行階段的工作任務(wù)。

圖4 在設(shè)計(jì)（Design）階段的學(xué)習(xí)地圖

在該工程項(xiàng)目過程中，項(xiàng)目小組根據(jù)企業(yè)委托單，依據(jù)學(xué)習(xí)地圖，利用各種教學(xué)資源，在指定的工作空間和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成工程開發(fā)任務(wù)，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在工程實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論知識(shí)并鍛煉個(gè)人與社會(huì)能力，教師的任務(wù)主要是進(jìn)度的把控、適度的指導(dǎo)、適時(shí)的提示和精湛的點(diǎn)評(píng)。項(xiàng)目小組在設(shè)計(jì)階段得到的機(jī)械結(jié)構(gòu)和在實(shí)施階段得到的物理樣機(jī)分別如圖5（a）和5（b）所示，該物理樣機(jī)最終在華南某企業(yè)成功運(yùn)行，該項(xiàng)目的成功開發(fā)和應(yīng)用不僅培養(yǎng)了學(xué)生的工程開發(fā)技能，更增強(qiáng)了學(xué)生從事機(jī)電系統(tǒng)開發(fā)的信心。

實(shí)踐表明，基于LM-CDIO的學(xué)習(xí)地圖為學(xué)生指明了開發(fā)流程、工作任務(wù)、所需專業(yè)技術(shù)及其學(xué)習(xí)資源，不僅實(shí)現(xiàn)了“實(shí)踐”與“理論”的交叉集成、“教學(xué)方法”與“教學(xué)資源”的相互支持，而且實(shí)現(xiàn)了“專業(yè)技能”與“個(gè)人能力和社會(huì)能力”的綜合培養(yǎng)。

圖5 設(shè)計(jì)和實(shí)施階段的項(xiàng)目成果

4 結(jié)論

通過將學(xué)習(xí)地圖概念引入到CDIO工程教育模式，提出了可將“實(shí)踐”與“理論”交叉集成的LM-CDIO模式；在高職畢業(yè)設(shè)計(jì)課程中的成功應(yīng)用，證明該模式在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)中，可改善對(duì)學(xué)生在知識(shí)、技能和素質(zhì)方面的綜合培養(yǎng)。