基于CDIO工程教育理念的“新工科”人才培養(yǎng)模式研究

王 剛 Wang Gang

(武漢理工大學(xué)，湖北武漢 430070）

CDIO工程教育理念是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的顯著成果，CDIO代表構(gòu)思（Conceiv e）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）[1]。它有一套較為完善的教育體系，注重專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手能力之間的關(guān)系、個(gè)人綜合能力及素養(yǎng)、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力以及職業(yè)道德的培養(yǎng)，具有詳細(xì)且科學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)理念的實(shí)施具有全面的指引。在知識(shí)全球化背景下，CDIO教育理念具有應(yīng)用的可行性和必要性，對(duì)我國(guó)目前處于新工科建設(shè)背景下，人才培養(yǎng)模式的改革也將具有重要指導(dǎo)意義。

1 CDIO工程教育理念的特性

CDIO的核心理念是構(gòu)建一個(gè)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行”的工程教育背景環(huán)境，以實(shí)際項(xiàng)目的研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，在實(shí)際操作中讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、與課程有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的自學(xué)才能，知識(shí)分析、靈活運(yùn)用、解決問(wèn)題的能力，協(xié)作交流以及團(tuán)隊(duì)合作能力，使學(xué)生在交叉復(fù)合型人才素養(yǎng)與能力方面得到有序的全面提升[2]。

1.1 全面性和系統(tǒng)性

CDIO的核心內(nèi)容，從宏觀視角來(lái)看，以四大能力及要素為培養(yǎng)目標(biāo)：專業(yè)技術(shù)知識(shí)、個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交往能力以及項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)實(shí)踐以及運(yùn)作能力。這四類能力又被細(xì)分為一級(jí)和二級(jí)若干技能要求[3]。這些核心內(nèi)容及細(xì)分能力與要求，使CDIO指導(dǎo)教育改革變得具象化、可操作、可更新、可監(jiān)控、可評(píng)估。

1.2 普適性和多樣性

CDIO教育理念的改革，打破了學(xué)科之間的壁壘，這種模式下培養(yǎng)的人才不局限于某一領(lǐng)域的桎梏，而是集學(xué)科知識(shí)、專業(yè)技能、綜合素養(yǎng)為一體的復(fù)合型創(chuàng)新創(chuàng)造人才。從中觀視角看CDIO理念，其教育理念可以適用于高校的工程教育專業(yè)及教學(xué)環(huán)節(jié)。各專業(yè)可以通過(guò)屬地化特征再創(chuàng)新該理念，并建立具有本地區(qū)本專業(yè)特色的CDIO人才培養(yǎng)模式。

1.3 國(guó)際性和先進(jìn)性

CDIO理念繼承和發(fā)展了歐美20多年來(lái)工程教育改革的理念。目前已有麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、阿斯頓大學(xué)等幾十所世界著名大學(xué)參與，并取得了良好效果，充分體現(xiàn)了此教育理念的先進(jìn)性和國(guó)際性，同時(shí)也是培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力人才的有效途徑。

2 “新工科”人才培養(yǎng)模式改革的必要性

2017年2月以來(lái)，教育部大力推進(jìn)新工科建設(shè)，國(guó)內(nèi)關(guān)于新工科的研究與討論空前活躍，各大高校積極實(shí)踐探索具有中國(guó)特色的新工科人才培養(yǎng)模式。新工科建設(shè)的關(guān)鍵一步是培養(yǎng)滿足國(guó)家戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，且具有全球視野、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才，因此打造符合這一要求的人才培養(yǎng)模式就顯得至關(guān)重要。

2.1 人才培養(yǎng)模式改革

常規(guī)人才培養(yǎng)重成績(jī)，輕能力；重智育，輕德育；重理論，輕實(shí)踐。新工科背景下的人才培養(yǎng)模式與常規(guī)人才培養(yǎng)模式不同，需要具備以下特征。

2.1.1 戰(zhàn)略性、系統(tǒng)性特征

新工科建設(shè)發(fā)展是為了把握行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向，預(yù)測(cè)未來(lái)對(duì)科技人才的需求，以全球視野預(yù)測(cè)前沿技術(shù)研發(fā)，提前謀劃、建設(shè)和發(fā)展學(xué)科新體系，掌握未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展提供人才戰(zhàn)略儲(chǔ)備。因此，新工科人才培養(yǎng)模式應(yīng)服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，面向未來(lái)和世界發(fā)展，具有戰(zhàn)略性、系統(tǒng)性的高瞻遠(yuǎn)矚。

2.1.2 創(chuàng)新性、開(kāi)放性特征

清華大學(xué)林健教授在他的文章中指出面向未來(lái)社會(huì)的全新人才需求，新工科專業(yè)應(yīng)包含三方面涵義：新興、新型和新生[4]，即全新未出現(xiàn)過(guò)的新學(xué)科，傳統(tǒng)的正在轉(zhuǎn)型、改造和升級(jí)的舊有學(xué)科，以及交叉融合不同學(xué)科而帶來(lái)的復(fù)合學(xué)科。這是新經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和其具有的超強(qiáng)跨界滲透能力帶來(lái)的必然改變，因此新型的知識(shí)體系、課程體系、師資團(tuán)隊(duì)、教育教學(xué)新模式的構(gòu)建需要?jiǎng)?chuàng)新性與跨學(xué)科、跨工種、跨國(guó)界的開(kāi)放性。

圖1 高校新工科建設(shè)與發(fā)展的“五新”

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)化、全球化特征

據(jù)CNNIC數(shù)據(jù)顯示，截至2019年6月，全球網(wǎng)民數(shù)量已達(dá)44.22億，其中中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模8.54億、城鎮(zhèn)網(wǎng)民規(guī)模6.3億，占全球網(wǎng)民數(shù)量比重73.7%。在信息傳播的速度高速發(fā)展、途徑日益豐富的全球化背景下，未來(lái)社會(huì)對(duì)人才的需求將有極大變化，傳統(tǒng)高等教育的人才培養(yǎng)模式將受到來(lái)自于全球化、信息化的挑戰(zhàn)，也必須與時(shí)俱進(jìn)，積極應(yīng)對(duì)教學(xué)環(huán)境的變化以及教育對(duì)象對(duì)于知識(shí)體系接收方式的轉(zhuǎn)變，做到靈活性、綜合性及與時(shí)俱進(jìn)。

2.2 新工科背景下引入CDIO工程教育理念的必要性

國(guó)家為加快高校新工科建設(shè)和發(fā)展提出了“五新”的新要求[5]（圖1）。作為能夠適應(yīng)乃至引領(lǐng)未來(lái)工程需求的新工科人才，必須具備綜合的素養(yǎng)和能力。除了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)與技能，還需要具有引領(lǐng)、創(chuàng)造未來(lái)社會(huì)需求的驅(qū)動(dòng)力和技能以及宏觀思維和批判性思維這類獨(dú)立思考能力。這些能力的培養(yǎng)需要一套相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)管理制度、課程體系、教學(xué)內(nèi)容和評(píng)估方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而CDIO教學(xué)理念符合新工科對(duì)高水平人才能力的培養(yǎng)需求，有利于實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐之間的動(dòng)態(tài)平衡，提升個(gè)人職業(yè)技能與道德，顯著提高學(xué)生的專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，不僅能真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研融合、校企融合，最關(guān)鍵的是CDIO具有普遍的適用性與可操作性[6]。

我國(guó)目前新工科背景下的人才培養(yǎng)模式仍然處在摸索階段，還存在培養(yǎng)模式混亂的現(xiàn)象，側(cè)重點(diǎn)各不相同，急需改革與重塑。

3 以CDIO推動(dòng)新工科人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新

3.1 CDIO理念推動(dòng)新工科人才培養(yǎng)模式改革背景

目前，在新工科改革教育背景下，學(xué)術(shù)界對(duì)人才培養(yǎng)模式的改革怎樣全面具體地實(shí)施，尚未統(tǒng)一共識(shí)，而各高校目前的人才培養(yǎng)模式與新工科人才培養(yǎng)模式的要求存在較大差距和問(wèn)題。

從培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)看，舊有人才培養(yǎng)模式缺乏具體可實(shí)施的方法與標(biāo)準(zhǔn)；從課程體系與內(nèi)容來(lái)看，缺乏實(shí)踐應(yīng)用意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)提升的相關(guān)內(nèi)容；從培養(yǎng)評(píng)估方面看，尚未制定客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生的綜合能力也無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以建立動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系。CDIO與新工科人才培養(yǎng)計(jì)劃在基本目標(biāo)、理念方向及具體內(nèi)容上，具有高度的相關(guān)性和兼容性，因此，在推動(dòng)新工科人才培養(yǎng)模式改革發(fā)展之時(shí)，我們可優(yōu)先采用CDIO工程教育理念的改革方式來(lái)制定具有自身特色的人才培養(yǎng)模式[7]。

3.2 CDIO理念推動(dòng)新工科人才培養(yǎng)模式改革方法

3.2.1 更新教學(xué)理念

首先，積極與國(guó)際教學(xué)理念接軌，立足國(guó)內(nèi)發(fā)展規(guī)律，形成面向行業(yè)需求和具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的教學(xué)理念[8]。

3.2.2 改革教學(xué)體系與內(nèi)容

CDIO理念倡導(dǎo)工作項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程貫穿于教學(xué)體系和課程內(nèi)容中，使學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)，在項(xiàng)目完成過(guò)程中融入必要的專業(yè)知識(shí)與跨學(xué)科知識(shí)，同時(shí)提升個(gè)人職業(yè)技能與職業(yè)道德素養(yǎng)[9]。

3.2.3 提升師資力量

人才培養(yǎng)模式的改革也推動(dòng)著師資力量的建設(shè)與改革。CDIO的教育理念打破了學(xué)科壁壘，旨在建設(shè)多學(xué)科融合的一流教師隊(duì)伍。這就要求教師個(gè)人能力、教學(xué)能力及綜合素養(yǎng)上的不斷提升和與時(shí)俱進(jìn)，在教學(xué)過(guò)程中扮演好領(lǐng)路人的角色，教學(xué)相長(zhǎng)[10]。

3.2.4 改革教學(xué)環(huán)境

CDIO要求構(gòu)建跨學(xué)科的學(xué)習(xí)與研討環(huán)境，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，項(xiàng)目實(shí)施全過(guò)程為載體，讓學(xué)生主動(dòng)參與項(xiàng)目的制定、調(diào)研、分析、設(shè)計(jì)乃至實(shí)際操作全過(guò)程，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)多維度、全周期的學(xué)習(xí)空間[11]。

3.2.5 明確學(xué)校、企業(yè)、政府在工程教育改革中的定位

新工科人才培養(yǎng)模式改革，不僅是教學(xué)體系、師資團(tuán)隊(duì)、培養(yǎng)環(huán)境的改革，更需要使各專業(yè)利益相關(guān)者參與到學(xué)生的能力標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估中，根據(jù)CDIO的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)制定符合本專業(yè)的評(píng)估體系[12]。

以上提出的方法是基于CDIO理念的“新工科”人才培養(yǎng)模式改革的探索與研究，希望為以后相關(guān)學(xué)者做更深層面的研究提供參考意義。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，新工科的人才培養(yǎng)模式仍存在諸多問(wèn)題亟待解決，例如培養(yǎng)模式缺乏切實(shí)可行的實(shí)操標(biāo)準(zhǔn)；專業(yè)利益相關(guān)者缺乏深度聯(lián)合培養(yǎng)人才的持續(xù)動(dòng)力；人才能力評(píng)估缺乏專業(yè)性與科學(xué)性等。而人才隊(duì)伍的建設(shè)是新工科建設(shè)比較核心的任務(wù)，亦是國(guó)家發(fā)展的動(dòng)力與源泉，我們對(duì)基于CDIO工程教育理念的人才培養(yǎng)模式還應(yīng)做更深刻的分析與全面的研究探索[13-14]。