CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建和實施＊

陳 柳，姜 華，薛韓玲，張 進，紀海維，張 瑩

（西安科技大學能源學院，陜西 西安 710054）

新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)、新戰(zhàn)略迫切需要培養(yǎng)大批創(chuàng)新型工程科技人才[1]。工程教育需要不斷變化和發(fā)展，以滿足社會和行業(yè)的需求。工科專業(yè)建設(shè)要以創(chuàng)新型、綜合化、全周期的工程教育理念為指導(dǎo)，培養(yǎng)科學基礎(chǔ)厚、工程實踐能力強、綜合素質(zhì)高的全面發(fā)展人才[2]。實踐教學通過理論與工程實際的緊密聯(lián)系來提高學生的科學邏輯和發(fā)散思維能力，這是培養(yǎng)學生分析和解決工程問題能力、提高學生綜合工程能力的重要過程。要實現(xiàn)這一目標，高校必須重視專業(yè)實踐教學，認真研究專業(yè)實踐教學體系，積極進行專業(yè)實踐教學體系改革和探索。

近些年，各院校在搭建實踐創(chuàng)新平臺、創(chuàng)建實踐教學體系、改革實踐內(nèi)容及考核方法對工科專業(yè)實踐教學進行了一系列改革。吉林大學創(chuàng)建了虛實結(jié)合智能汽車實踐教學平臺，應(yīng)用實踐教學平臺開展了相關(guān)理論學習、實踐教學、工程設(shè)計及應(yīng)用實踐等一系列活動[3]。張干清等[4]提出一體化工科實踐教學模式，實現(xiàn)基本能力、專項能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的逐級遞增培養(yǎng)。沈陽工業(yè)大學土木工程專業(yè)在實驗、實習、設(shè)計及科技創(chuàng)新中設(shè)置了虛擬仿真模擬實驗，建立了采用筆試、口試、答辯、機考、操作、報告等多種形式的多元化考核方式[5]。

1 CDIO工程教育模式

構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運作（Conceiving-Designing-Implementing-Operating，CDIO）工程教育模式由麻省理工學院等創(chuàng)立，其核心是以實際項目為載體，讓學生體驗真正的工程師所經(jīng)歷的問題，引導(dǎo)學生以主動、實踐的方式進行學習，將知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合，使理論、實踐、創(chuàng)新融為一體[6]。CDIO教學大綱壓縮版如表1所示。

表1 CDIO教學大綱（壓縮版）

CDIO方法適合工科專業(yè)實踐教學框架，是一種實踐教育與理論教育相結(jié)合的獨特模式，CDIO教學系統(tǒng)如圖1所示。CDIO是以實際工程項目為載體，結(jié)合理論知識，在實踐中進行自適應(yīng)學習。它不僅是在做中學習，而且是學習知識與知識應(yīng)用的有機結(jié)合。

圖1 CDIO教學系統(tǒng)圖[7]

CDIO系統(tǒng)讓學生從實踐課程中學習工程。CDIO教學系統(tǒng)精髓是“做中學”，強調(diào)實踐，鼓勵學生主動學習，注重團隊合作意識的培養(yǎng)，有助于加強和改進專業(yè)實踐教學。

2 工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建

校內(nèi)專業(yè)實踐教學（認知實踐、專業(yè)課實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計）、校外專業(yè)實踐教學（認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習）和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐構(gòu)成工科專業(yè)實踐教學體系，各專業(yè)實踐環(huán)節(jié)相互依賴、相互影響及相互作用。工科專業(yè)實踐教學內(nèi)容相互銜接并循序漸進，構(gòu)建層層深入、階梯式循序漸進的專業(yè)實踐教學體系，加深學生對理論和實踐知識的掌握，保障學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)非常重要，真正將理論、實踐、創(chuàng)新融為一體。此外，階梯式專業(yè)實踐環(huán)節(jié)體系的建立能體現(xiàn)工科專業(yè)知識的系統(tǒng)性，有助于幫助學生建立專業(yè)知識框架。

OBE（Outcomes-Based Education）工程教育理念已得到了工程教育認證標準的認可，并始終貫穿于工程教育認證標準。在工科專業(yè)教學中，一方面，畢業(yè)學生必須掌握的技術(shù)知識越來越多；另一方面，學生必須提升綜合素質(zhì)，在工程團隊中發(fā)揮作用。這種矛盾可以應(yīng)用專業(yè)實踐教學體系改革來解決。改革時首先需要全面了解當代工程師所需要的技能，然后在專業(yè)實踐教學中進行設(shè)計和教育以滿足這些要求。

為構(gòu)建專業(yè)實踐教學體系，提高專業(yè)實踐教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，將CDIO和OBE進行有機融合，提出工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系，以最大提升學生專業(yè)知識和綜合素質(zhì)為目標，同時兼顧專業(yè)知識實踐訓(xùn)練、工程倫理、職業(yè)道德培養(yǎng)及職業(yè)技能提升，建立專業(yè)實踐階梯式教學培養(yǎng)目標，打造“4年專業(yè)實踐不斷線”全過程專業(yè)實踐培養(yǎng)過程，實現(xiàn)專業(yè)實踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)階梯式推進。

3 工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系實施

3.1 確定基于OBE理念的實踐教學內(nèi)容

以建筑環(huán)境及能源應(yīng)用工程專業(yè)（建環(huán)專業(yè)）為例，實施了工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學。以O(shè)BE理念將工程需求轉(zhuǎn)化為學生不同層次的能力培養(yǎng)目標制定，并反推至各個實踐教學內(nèi)容，有機融合各實踐教學環(huán)節(jié)。通過反向設(shè)計，基于OBE理念將工程需求轉(zhuǎn)化為學生不同層次的能力培養(yǎng)目標。培養(yǎng)目標為知道、領(lǐng)會、應(yīng)用和分析及評估和創(chuàng)造4個逐級遞增能力。根據(jù)各實踐教學的要求，將專業(yè)實踐教學內(nèi)容劃分為3個方式，即基礎(chǔ)實踐、綜合實踐和創(chuàng)新實踐。大一認知實踐為基礎(chǔ)實踐，大二認識實習為基礎(chǔ)實踐和綜合實踐，大三的專業(yè)課實驗、專業(yè)課課程設(shè)計及生產(chǎn)實習為綜合實踐和創(chuàng)新實踐，大四的畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計（論文）為綜合實踐和創(chuàng)新實踐。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動和學科競賽為基礎(chǔ)實踐、綜合實踐和創(chuàng)新實踐，以創(chuàng)新實踐為主。

3.2 構(gòu)建基于CDIO的實踐主線

以社會和市場需求為基礎(chǔ)，不僅要考慮畢業(yè)生的工程教育要求，還要關(guān)注學生在后續(xù)職業(yè)發(fā)展中的能力要求，以CDIO項目出發(fā)，構(gòu)建實踐主線，將原本零碎的實踐內(nèi)容連接成線、擴展成面，使學生的創(chuàng)新設(shè)計能力和綜合素質(zhì)在完整的實踐教學過程中實現(xiàn)階梯式的提升。應(yīng)用正向?qū)嵤?，采用CDIO模型有機整合校內(nèi)外專業(yè)實踐教學。提煉出建筑環(huán)境營造和建筑能源應(yīng)用實踐主線。建筑環(huán)境營造和建筑能源應(yīng)用實踐教學內(nèi)容關(guān)注高效低碳應(yīng)用建筑能源為人們營造健康、舒適的建筑環(huán)境。

3.3 實施CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系

以子單元課題活動和項目為載體，循序漸進教學，由淺入深培養(yǎng)學生各項實踐能力，適應(yīng)不同層次的學生。建環(huán)專業(yè)實施的CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系如圖2所示。

圖2 建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐教學體系

建環(huán)專業(yè)實踐教學包含認知實習、認識實習、專業(yè)課實驗、專業(yè)課課程設(shè)計、生產(chǎn)實習、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、學科競賽、畢業(yè)實習及畢業(yè)論文（設(shè)計）等環(huán)節(jié)。建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐實施如表2所示，培養(yǎng)目標為知道、領(lǐng)會、應(yīng)用和分析及評估和創(chuàng)造4個逐級遞增能力。以專業(yè)能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以子單元專項課題和工程項目為載體，培養(yǎng)學生工程實踐能力也要由易到難、由淺到深。以校內(nèi)外實習實訓(xùn)基地為保障，階梯式逐級提升學生工程實踐能力。

表2 建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐實施表

通過實施CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐，大大提高了學生的專業(yè)學習興趣，階梯式提高學生專業(yè)實踐能力和綜合素質(zhì)。

4 結(jié)束語

工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實踐體系構(gòu)建與實施的研究，將各實踐環(huán)節(jié)有機融合，通盤考慮、統(tǒng)籌建設(shè)，作為一個系統(tǒng)工程整體布局，以學生能力最大提升為目標。這種專業(yè)實踐模式能有效推動學生進行研究性、探索性、交流性學習，滿足學生基礎(chǔ)學習、綜合學習和創(chuàng)新學習的需求，對學生專業(yè)能力、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)及科學態(tài)度和創(chuàng)新品格的形成具有積極的意義，為提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才起到了積極作用。