中外CDIO工程教育模式的研究與啟示

（浙江大學航空航天學院 浙江·杭州 310007）

1 CDIO工程教育模式的概述

20世紀50年代初，全球工程教育主要強調(diào)工程實踐能力，但是隨著世界各國文化和背景的改變，許多國家開始重視自然科學的教育地位，因而在20世紀下半葉全球工程教育逐漸向工程科學偏斜，直接加重了工程教育過分重視工程科學知識而忽視工程實踐的現(xiàn)象，從而使工程科學與工程實踐的關(guān)系發(fā)生了傾斜，直接結(jié)果就是培養(yǎng)的畢業(yè)生普遍存在重理論、輕實踐的現(xiàn)象，同時，社會上對這種模式培養(yǎng)的學生批評也日益增多。在這種形式下，工程教育質(zhì)量下滑和工程人才的短缺問題成為大學培養(yǎng)人才的最大挑戰(zhàn)。

2 國外工程教育改革實踐案例——MIT的CDIO模式

麻省理工學院（簡稱MIT）是美國國內(nèi)培養(yǎng)高級科技人才，從事科學和技術(shù)教育研究的綜合性私立大學，主要以理工科為主，其航空航天專業(yè)是美國同領(lǐng)域中排名最前的專業(yè)，其人才培養(yǎng)模式和改革理念值得學習研究。

20世紀90年代末，MIT航空航天系收到社會各方的反饋，尤其是產(chǎn)業(yè)部門認為該系的畢業(yè)生雖然具有較好的工程技術(shù)基礎(chǔ)知識，但缺少開展工程項目需要的團隊協(xié)作能力以及綜合思考解決工程問題的能力。為解決這個問題，MIT航空航天系開始重審專業(yè)人才培養(yǎng)，進行教育改革實踐探索，試圖通過一種模式將理論知識與實踐能力的培養(yǎng)有效地結(jié)合。從2000年開始，MIT院士EdwardCrawley教授成立團隊與瑞典皇家工學院等其他三所大學聯(lián)合研究，并獲得了Kunt and AliceWallenbery基金會資金贊助，于2004年最終創(chuàng)立CDIO工程教育模式。

MIT航空航天系在準確理解當代工程師所需的知識和能力的基礎(chǔ)上，提出了工程教育改革的兩個愿景：其一，體現(xiàn)工程教育的目的和社會及產(chǎn)業(yè)界的需求，即工程教育培養(yǎng)的學生首先就是工程師，體現(xiàn)“回歸工程”的本質(zhì)；其二，工程教育必須具有真實的工程背景；最后，工程教育要有特定的預期學習結(jié)果。根據(jù)上面三個改革的具體愿景，MIT航空航天系的CDIO模式設(shè)定了課程改革目標為：更深入地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識；領(lǐng)導工程新產(chǎn)品、新過程和新系統(tǒng)的創(chuàng)建和運行；理解技術(shù)發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響。

CDIO模式對課程體系分為課程設(shè)計、課程實施和課程評價三個方面。MIT航空航天系的課程體系體現(xiàn)了典型的CDIO課程計劃結(jié)構(gòu)模式，現(xiàn)對此進行詳細說明。MIT航空航天系的課程主要分為通識、專業(yè)、任選三個課程模塊。專業(yè)模塊課程又分為核心課程（Core Curriculum）、專業(yè)課程（Professional Area Subjects）和頂峰課程（Capstone Subjects）三類。其中，核心課程傳授航空航天工程的基礎(chǔ)學科知識，促進學生對專業(yè)技術(shù)的掌握；專業(yè)課程的知識比核心課程的程度更深、更廣，面也更寬；頂峰課程則是將航空工程知識進行整合，融入實驗和項目中，通過實驗和項目提高核心課程和專業(yè)課程所學知識的應用，從而提高工程能力。

CDIO在繼承歐美國家20多年來的工程教育改革理念精髓，并進行發(fā)展創(chuàng)新，提出了系統(tǒng)的工程能力培養(yǎng)、實施指導和過程以及結(jié)果檢驗等標準，具有較強的可操作性，同時，CDIO標準是根據(jù)工業(yè)界的實際需求進行制定，按照該標準培養(yǎng)的人才是符合產(chǎn)業(yè)對工程人才質(zhì)量的要求，其教育模式下培養(yǎng)的專業(yè)人才是真正面向產(chǎn)業(yè)，緊密結(jié)合企業(yè)需求的入門工程師。2011年1月，CDIO的開創(chuàng)者——MIT航空航天系教授EdwardCrawley因提出CDIO新型工程人才培養(yǎng)模式獲2010年戈登獎，這是工程界三大最高獎項，被譽為“工程界諾貝爾獎”，這表明CDIO模式得到了國際工程界的高度肯定。

3 我國實施CDIO模式的實踐案例——汕頭大學

中國的工程教育改革受歐美發(fā)達國家的影響，開始逐步進行實踐探索。2005年，加拿大工程院院士、中國教育部長江講座教授顧佩華教授加盟汕頭大學，率先將CDIO工程教育模式和理念引入汕頭大學并加以實施。

CDIO起源國外，引入我國的時間晚，在我國的傳播時間較短，極易造成簡單模仿或者直接套用的現(xiàn)象。汕頭大學是國內(nèi)首個加入 CDIO組織的成員，汕頭大學作為國內(nèi)實施CDIO改革的試點高校，在改革過程中，盡量結(jié)合國內(nèi)高校實際情況，重新思考工程教育改革的模式與路徑，對人才培養(yǎng)的各個方面與相應的管理機制進行了改革，在培養(yǎng)目標、培養(yǎng)標準、一體化課程計劃和保障與持續(xù)改進體系等方面進行了創(chuàng)新與探索。

汕頭大學參考了MIT等國外一流大學的課程設(shè)置，依據(jù)我國相關(guān)專業(yè)指導委員會的專業(yè)標準，制定出整個專業(yè)層面的綜合性CDIO課程計劃及課程大綱。另外，考慮到我國傳統(tǒng)的工程教育模式忽視對學生有關(guān)人文社科與社會責任方面的教育，只強調(diào)對專業(yè)基礎(chǔ)知識的傳授，汕頭大學在已有的CDIO基礎(chǔ)上，針對當前產(chǎn)業(yè)界對工程師除了工程創(chuàng)新能力要求以外，希望增加職業(yè)道德（Etbics）、誠信（Integrity）和職業(yè)素質(zhì)（Professionalism）方面要求，創(chuàng)新性融入了E、I、P等元素，提出了“EIP—CDIO工程教育培養(yǎng)模式”，并在其工學院的通訊工程、計算機科學與技術(shù)、土木工程、電子信息工程和機械電子工程5個本科專業(yè)中從2006級本科生開始全面實施了嶄新的基于項目設(shè)計的“EIP—CDIO工程教育模式”。分析研究整個過程的實施經(jīng)驗，汕頭大學主要開展了以下幾方面的核心工作：（1）根據(jù)專業(yè)愿景和學校定位，明確專業(yè)人才培養(yǎng)的大目標，進行頂層設(shè)計；（2）根據(jù)CDIO標準，以知識能力素質(zhì)大綱為核心制定專業(yè)培養(yǎng)的標準；（3）為實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標，設(shè)計并構(gòu)建了一體化課程體系；（4）應用CDIO指導建立課程信息庫，細化每門課程需要掌握的知識點和掌握程度以及要求培養(yǎng)的能力；（5）建立以服務課堂為核心的具有教師個人特色的課堂教學方式；（6）實施基于項目目的的主動學習方法，主動學習專業(yè)知識和工程能力；（7）建立質(zhì)量保障體系為核心的持續(xù)改進體制，專業(yè)基于CDIO標準進行評估，促進專業(yè)的持續(xù)改進。

“汕頭大學工學院EIP—CDIO工程教育培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)”在2007年被教育部批準為首批人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)項目，在應用CDIO模式進行工程教育改革方面，汕頭大學走在我國高校的前列。汕頭大學的CDIO改革案例被中國科學院技術(shù)科學部列為典型創(chuàng)新案例向國內(nèi)高校推介。鑒于我國汕頭大學實施CDIO改革取得的成效，學習汕頭大學改革實踐案例，借鑒其應用CDIO的改革思路，為國內(nèi)不同類型高校研究如何根據(jù)本土工程教育的特點從而改進工科人才培養(yǎng)模式提供了可行性參考。

4 對研究型大學工程教育人才培養(yǎng)模式改革的啟示

我國在實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的進程中，逐步構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，我國產(chǎn)業(yè)面臨著從勞動密集型向知識密集型、創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)升級的機遇和挑戰(zhàn)，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系和創(chuàng)新強國之路的構(gòu)想對人才的需求提出了更新、更高的要求，需要越來越多的高素質(zhì)、復合型、國際化的高層次工程人才。目前，我國工程教育的規(guī)模位居世界第一，但是我們培養(yǎng)的工程人才卻無法獲得社會的認可，畢業(yè)生常以“實踐能力缺乏、創(chuàng)新精神不強”而被企業(yè)詬病。傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式所造就的人才無法適應產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，參照國際改革的形式以及我國的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，我國的工程技術(shù)專業(yè)人才教育必須不斷進行新的改革，與時俱進，建構(gòu)新時期工程人才培養(yǎng)的新模式。大學是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的主要場所，其中研究型大學更是承擔了高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的主要責任，研究型大學培養(yǎng)的工程技術(shù)人才是該產(chǎn)業(yè)急需人才最主要的輸送來源之一。因此研究型大學工程教育改革也必須緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷進行改革，為產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展提供有力的人才支撐。

本文重點分析了美國麻省理工學院航空航天系CDIO模式和我國國內(nèi)推行CDIO模式成功案例——汕頭大學，通過以上兩個中外典型案例的分析，可見CDIO模式是作為一個新成果也是成功推行人才培養(yǎng)新模式。同時，越來越多國家的高等院校已經(jīng)開展了CDIO工程教育改革，其中包括很多研究型大學，如麻省理工學院、斯坦福大學、密歇根大學等，都取得相應的成效。但是，我們也要考慮到我國現(xiàn)階段工程教育的情況尚與歐美等發(fā)達國家有一定差異，麻省理工學院的CDIO模式成功實踐的經(jīng)驗并不一定完全適合我國大學，因此，本文選取了在我國本土已經(jīng)實施CDIO模式的汕頭大學進行了研究分析。從汕頭大學的實踐案例可見，CDIO工程教育模式及其理論體系適用于我國的國情。CDIO工程教育模式具有明確的培養(yǎng)定位、詳細的培養(yǎng)目標和全面、系統(tǒng)的培養(yǎng)方法指南，它的培養(yǎng)方法秉承構(gòu)建主義教育理念，要求以學生為中心，以豐富的學習經(jīng)驗構(gòu)建學生的知識體系，而且它的教育方法的一個核心是知識和能力培養(yǎng)的一體化要求，需要創(chuàng)造能力增長的機會而不是增加課程，這一點對我國的工程教育改革具有重要的啟發(fā)意義。

CDIO提出的是一種開放的教育理念，各類高校在實施CDIO模式時，由于人才培養(yǎng)定位不同，因此改革側(cè)重點不同，但對工程人才的要求基本一致。可見，CDIO理論體系也適用于指導不同類型的大學，包括研究型大學進行人才培養(yǎng)改革。研究型綜合大學主要承擔我國研究型和學術(shù)型的工程技術(shù)人才和研發(fā)設(shè)計人才的培養(yǎng)責任，其培養(yǎng)的工程技術(shù)人才同樣必須具備工程能力和工程素質(zhì)，CDIO大綱中很重要的一塊內(nèi)容就是培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力和設(shè)計創(chuàng)新能力。從 CDIO的大綱和目標來看，該模式也是適用于研究型綜合大學。研究型綜合大學引進CDIO，可以在其他國家成功的工程教育改革基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情和專業(yè)現(xiàn)狀，將該培養(yǎng)模式本土化，提取國外先進教育的人才培養(yǎng)理念精髓，并在此基礎(chǔ)結(jié)合我國人才培養(yǎng)優(yōu)勢，探索本土化培養(yǎng)模式，培養(yǎng)面向我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的工程技術(shù)人才，從而提升國際競爭力。

我國不同層次、各種類型的大學，對學生的培養(yǎng)要求定位有所區(qū)別，每個大學所擔負的社會責任和人才培養(yǎng)特色也不一樣，如何在不同類型的大學應用CDIO教育理念指導工程人才培養(yǎng)，實施教學改革，是需要我們各類型、各層次高等院校的長期探索。