基于CDIO理念的OBE教學(xué)模式研究

孫 璐，李殿舉，萬良田，滕君華，林 彬*，白 陽，王咸鵬

（1.大連海事大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116000；2.大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 大連 116620；3.海南大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，?？?570228）

步入二十一世紀(jì)代表著中國的發(fā)展掀開了新篇章，通過不斷地奮斗、前進，只為實現(xiàn)承載著全國人民共同期望的偉大中國夢。我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，已經(jīng)躍居世界前列，但強國背后離不開創(chuàng)新型科學(xué)技術(shù)的支撐，二十一世紀(jì)作為一個科技快速發(fā)展的新階段，亟需著力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，占領(lǐng)科技創(chuàng)新高地，掌握前沿科學(xué)技術(shù)核心，避免由于沒有核心技術(shù)而在產(chǎn)品上被“卡脖子”、喪失話語權(quán)，經(jīng)濟貿(mào)易戰(zhàn)中美國對中國企業(yè)的制裁就是最好的例子?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展需要大量的人才來支撐，“治國經(jīng)邦，人才為急”[1]，人才對于實現(xiàn)民族振興，科技進步的重要性不言而喻，世界各國對科技人才的競爭也日趨激烈，人才已經(jīng)成為一個國家在國際上贏得話語權(quán)的戰(zhàn)略資源。據(jù)統(tǒng)計[2]，我國不斷加大人才培養(yǎng)方面的經(jīng)費投入，具體數(shù)據(jù)如圖1 所示。

圖1 全國教育經(jīng)費執(zhí)行情況

在激烈競爭科技人才的大環(huán)境下，國內(nèi)的教學(xué)模式卻略顯單一，就教育目的而言更偏向應(yīng)試教育。在這種教學(xué)模式中，教師為課堂教學(xué)活動的主體，主導(dǎo)整個授課過程，這種教育模式側(cè)重簡單高效的教學(xué)，忽視了對學(xué)生主觀能動性的培養(yǎng)。

通過學(xué)習(xí)獲得產(chǎn)出成果的教育模式（Outcomesbased Education，OBE），也叫作成果導(dǎo)向教育[3]，該項教育模式最早興起于基礎(chǔ)教育階段，在澳大利亞和美國的教育界中都有提及。20 世紀(jì)80 年代初，OBE 在美國教育界中是一個十分受人重視的專業(yè)詞語。美國學(xué)者斯派帝對此發(fā)表了自己的看法，他認(rèn)為OBE 實現(xiàn)了教育模式的轉(zhuǎn)變，并出版專著——《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》，他在此書中把OBE 理解為“教育系統(tǒng)要讓學(xué)生得到能夠在未來生活中實現(xiàn)實質(zhì)性成功的能力”[4]。在OBE 教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么和最終是否成功比怎么學(xué)、什么時候?qū)W更加重要。也就是說在OBE 模式中，不管教師使用何種方法教學(xué)，不管使用何種課堂模式，它只強調(diào)在這堂課結(jié)束的時候?qū)W生是否成功地掌握了教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過某階段的學(xué)習(xí)所獲得的成果是否達(dá)到期望的教學(xué)目標(biāo)要求。在OBE 教學(xué)模式中，教育者已經(jīng)清晰地設(shè)想了學(xué)生通過某一階段獲得的能力在畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到什么水平，但是如何去實現(xiàn)這些預(yù)期目標(biāo)呢？21 世紀(jì)初，麻省理工學(xué)院聯(lián)合其他幾所大學(xué)探索多年，創(chuàng)造性地確立了CDIO 工程教育理念。CDIO 的含義是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），這四個環(huán)節(jié)[5]恰好包含了一個產(chǎn)品從無到有、從有靈感到立項研發(fā)再到產(chǎn)品能夠落地實現(xiàn)運行的完整周期過程，整個過程讓學(xué)生切身地參與其中，體會其中具體步驟流程，讓學(xué)生直接參與實踐應(yīng)用，而不再是枯燥的理論學(xué)習(xí)。學(xué)生在經(jīng)過了CDIO 一整套流程的教學(xué)之后，其工程方面的基礎(chǔ)知識、溝通能力、團隊中成員之間的協(xié)作能力及工程系統(tǒng)能力都將會得到大幅提升[6]。

一 當(dāng)前教學(xué)模式現(xiàn)狀及問題分析

（一）忽略學(xué)生非認(rèn)知能力的培養(yǎng)

認(rèn)知能力是指人的頭腦對信息進行加工、存儲、提取的能力，即平時所談到的智力。接觸客觀世界，從外界獲得海量的知識，主要依靠人類自身的智力水平，即認(rèn)知能力。傳統(tǒng)教育模式簡單直接，老師在講臺上授課，學(xué)生在臺下學(xué)習(xí)，這種教學(xué)的主要目的就是讓學(xué)生能夠掌握課本上所傳授的知識，比較偏重記憶力。這種教學(xué)模式忽視對學(xué)生的性格培養(yǎng)，從而導(dǎo)致許多學(xué)生在與人溝通、團隊協(xié)作的能力上相對薄弱[6]，進而影響學(xué)生在社會中的發(fā)展。

（二）教學(xué)課程理論性過強

課堂上許多課程包括專業(yè)課都存在理論性過強的問題[7]，對于包含許多公式、概念的課程，課本上只存在極少量的事例分析，教師在教學(xué)過程中通常只關(guān)注知識點的講解，而對專業(yè)課內(nèi)容的實際應(yīng)用講解較少。如果教學(xué)模式相對傳統(tǒng)，教學(xué)過程以老師為教學(xué)主體，學(xué)生坐在講臺下面相對被動地接受知識，再加上單調(diào)無趣的理論性課程內(nèi)容，難免會造成學(xué)生對此類課程失去熱情、學(xué)習(xí)興趣下降、成績提升困難，教師教學(xué)質(zhì)量明顯下降的問題。

（三）教學(xué)內(nèi)容存在滯后性

當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)突飛猛進、日新月異，各個技術(shù)領(lǐng)域都朝著不斷完善的方向發(fā)展，而教學(xué)內(nèi)容常常還停留在幾年前，教材更新不及時，教授內(nèi)容通常為本領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，無法讓學(xué)生接觸認(rèn)識到當(dāng)下飛速發(fā)展的技術(shù)革新。大學(xué)教育的一個重要目標(biāo)就是解決學(xué)生的就業(yè)問題，而這種相對滯后的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)出來的人才常常與社會的行業(yè)需求脫節(jié)[7]，畢業(yè)后很難做到與相關(guān)從事行業(yè)的快速銜接，快速地進入工作狀態(tài)，不利于學(xué)校專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

（四）全線上教學(xué)存在的問題

2020 年，全球都籠罩在一場突如其來的新冠病毒感染疫情中，學(xué)生不能正常開學(xué)，全國都開啟了線上教學(xué)模式[8]。教師面對電腦授課，學(xué)生在家使用手機、平板等電子設(shè)備聽課，教師與學(xué)生缺少面對面交流的機會。教師講完一個知識點之后不能像在教室一樣，通過學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)獲取到當(dāng)時的教學(xué)效果反饋，只能通過彈幕來了解教學(xué)情況，這種獲取反饋的方式相對耗時，并且也不能確保全部學(xué)生參與。更重要的是，使用全線上教學(xué)對于自制力稍差的同學(xué)來說，獲得的教學(xué)效果甚至可能比傳統(tǒng)教學(xué)模式更差。

綜上所述，傳統(tǒng)教育屬于比較偏重認(rèn)知能力方面的培養(yǎng)，這樣培養(yǎng)出來的人才在走出校園、走進社會時，常常因?qū)嵺`環(huán)節(jié)薄弱，缺乏交流溝通能力而不能很快地與公司業(yè)務(wù)接軌[9]。貫穿著CDIO 教育理念的OBE 教學(xué)模式更加符合當(dāng)今社會的工科人才培養(yǎng)方式，做到對學(xué)生的認(rèn)知能力與性格等非認(rèn)知能力兼顧的培養(yǎng)[10]。

二 基于CDIO 理念的OBE 教學(xué)模式探索

在探索革新教學(xué)模式之前，首先應(yīng)該思考一個問題——當(dāng)今社會工科行業(yè)的人才需求是什么樣的？企業(yè)內(nèi)部的人才構(gòu)成需要符合企業(yè)自身生產(chǎn)和發(fā)展的方向，一個企業(yè)對于人才的需求是涵蓋多個專業(yè)、多個方向、多種類型的[11]，企業(yè)招攬英才加入公司是為了設(shè)計方案、解決項目問題、創(chuàng)造營收的。因此，學(xué)生畢業(yè)后走出學(xué)校、走進社會，就業(yè)能力是社會企業(yè)招攬英才最看重的。貝弗里奇是一位英國的學(xué)者，就業(yè)能力的最初概念就是由他在1909 年提出的，他認(rèn)為就業(yè)能力是多種能力的復(fù)合體，如圖2 所示[12]，其主要作用是用來獲得工作并且能夠穩(wěn)定工作的。

圖2 就業(yè)能力三項核心

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，高校所培養(yǎng)的內(nèi)容主要是知識部分的獲取與記憶，而關(guān)于技能方面的培養(yǎng)稍顯薄弱，即學(xué)生的實踐動手能力較弱，而且關(guān)于性格、品質(zhì)等才干方面的培養(yǎng)就更加被忽視，導(dǎo)致很大一部分學(xué)生性格內(nèi)向，不敢與人溝通，因而在團隊合作中存在交流困難，團隊協(xié)作能力較差等問題。

（一）翻轉(zhuǎn)課堂

在相對傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，以老師作為主體，以教師在講臺上講述知識為主，學(xué)生坐在講臺下面相對被動地接受知識，而翻轉(zhuǎn)課堂[13]的含義就是教師和學(xué)生互換一下身份角色，課堂上以學(xué)生為主體，將課堂上的大部分學(xué)習(xí)時間交給學(xué)生，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具有主動性、積極性。

下面簡述翻轉(zhuǎn)課堂的一個課改模式：課上前半部分時間，由教師講解本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，然后學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行自主學(xué)習(xí)。自主學(xué)習(xí)結(jié)束之后由教師簡單引導(dǎo)學(xué)生主動地講述教材內(nèi)容，并給出時間讓全班同學(xué)提出自己的疑問或不理解的知識點。接下來再由其他已經(jīng)理解此知識點的學(xué)生進行講解，并且允許學(xué)生們發(fā)散思維，提供多種思路，最后老師再進行收尾總結(jié)，達(dá)到課前制定的教學(xué)目標(biāo)。

上述的這種翻轉(zhuǎn)課堂教改模式，也屬于OBE 教學(xué)模式的范疇，并且也是以成果為課堂導(dǎo)向，貫穿CDIO教育中構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作四項步驟的理念，教師在教學(xué)結(jié)束后達(dá)到這堂課的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生掌握相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。貫穿CDIO 教育理念的翻轉(zhuǎn)課堂可以積極調(diào)動學(xué)生積極性，使其主動地參與到學(xué)習(xí)過程中，把課堂還給學(xué)生，教師為輔，讓學(xué)生切身參與到獲取教材知識的過程中。這樣做的好處顯而易見，如果只是記憶課本知識，那必然只會形成一種短暫的記憶，很容易忘記，而只有讓學(xué)生切身參與到其中，學(xué)生有了親身經(jīng)歷的切實感受，才會使記憶更加牢固，而且課程設(shè)計還有利于促使學(xué)生發(fā)散思維、展開想象，產(chǎn)生自己的解題思路，這樣對于知識的獲取可謂益處多多。

（二）豐富課堂內(nèi)容，優(yōu)化教師授課水平

針對傳統(tǒng)教育模式中的“輸出型”教學(xué)模式，授課者可以嘗試著對授課內(nèi)容做出一些改變，改變單調(diào)乏味的印象。對于工科類教育，應(yīng)該對基礎(chǔ)理論知識的教授過程稍加豐富，可以加一些有關(guān)某項理論如何出現(xiàn)、如何產(chǎn)生出來的故事，例如，如果單純地講解牛頓定律可能會比較單調(diào)，但是如果從牛頓是如何發(fā)現(xiàn)牛頓定律的故事開始引入，或者聯(lián)系當(dāng)前熱門的前沿技術(shù)應(yīng)用，講一下在該項應(yīng)用中牛頓定律是如何起作用的，必定可以提高學(xué)生聽課的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[14]。對于理論性較強的課程，教師應(yīng)將情感融入教學(xué)當(dāng)中，要像和朋友交流一樣教授知識，不能表現(xiàn)出倦乏感，應(yīng)該飽含熱情。

教師可以在講授完理論知識后，拋出一個具體且實際的應(yīng)用事例，讓學(xué)生思考在此項應(yīng)用事例中剛才所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識是如何被應(yīng)用來解決此項事例的問題的，學(xué)生一般都會對身邊的事物感興趣，這樣也可以促使學(xué)生去主動思考[14]，應(yīng)用知識，經(jīng)過自己對問題解法的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)之后，從而達(dá)到對本堂課所教授知識加深理解的目的。

關(guān)于如何設(shè)計教學(xué)過程，對于教師來說也是一項挑戰(zhàn)，要求教師對自己所教授的課程內(nèi)容有較深刻的理解和掌握，以及對該項技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用有廣泛的涉獵。在授課設(shè)計上，可以讓授課組的全部教師分工合作完成該門課程的授課設(shè)計，發(fā)揮不同教師在本課程中的專業(yè)優(yōu)勢，然后再一起完成備課[15]。

（三）校企合作

在本節(jié)的開篇已經(jīng)提出了當(dāng)前高校工科教育所存在的問題，主要體現(xiàn)在高校教育培養(yǎng)工科人才的模式存在理論知識與實操環(huán)節(jié)脫節(jié)的問題。所以，應(yīng)該改變教學(xué)模式以提高就業(yè)能力，達(dá)到企業(yè)用人需求，這也就是本小節(jié)提出校企合作培養(yǎng)模式[16]的原因。

校企合作的培養(yǎng)模式十分符合貫穿CDIO 教育理念的OBE 教學(xué)模式，通過校企合作，才能真正地讓學(xué)生接觸到社會工作的環(huán)境，脫離紙上談兵的狀態(tài)，真正地接觸到實戰(zhàn)，進而體驗一個產(chǎn)品從無到有的全部過程。

對于涉及工科人才的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，高?？梢赃x擇與當(dāng)?shù)貎?yōu)秀企業(yè)進行對接，定期邀請該公司的優(yōu)秀員工蒞臨指導(dǎo)，講述一下該公司在開發(fā)某個產(chǎn)品的時候是如何一步一步從“0”到“1”的，讓同學(xué)們初步了解一下具體產(chǎn)品從研發(fā)到運行的整個生命周期過程，對本專業(yè)以后可能從事的工作有一個初步的印象。

對于工科專業(yè)的教育，應(yīng)該更重視課程實驗的部分，既然要貫穿CDIO 的教育理念，那就需要將構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作四步驟很好地融入教學(xué)過程中，保證在教學(xué)結(jié)束后學(xué)生可以獲得預(yù)期的能力。在部分實驗課程中，教師對學(xué)生進行分組，首先讓學(xué)生就自己在理論課上學(xué)到的知識自行設(shè)計實驗，然后再在組內(nèi)交流各自遇到的問題并嘗試組內(nèi)進行解決，對于組內(nèi)解決不了的問題可以詢問老師或者其他組的同學(xué)。教師可以將實驗項目按復(fù)雜程度由低到高進行分類，循序漸進地安排給學(xué)生。做實驗的過程不僅是一個夯實理論基礎(chǔ)知識的過程，更是一個鍛煉個人能力和提升團隊協(xié)作能力的過程，課堂最后留出一些時間讓同學(xué)們自己復(fù)盤整個實驗過程，有利于培養(yǎng)同學(xué)們的工程系統(tǒng)能力。

除了教材本身安排的實驗課程內(nèi)容，既然選擇對接企業(yè)，那就可以與企業(yè)之間進行更深層次的合作。比如說，企業(yè)可以以項目的形式與高校進行合作，高校相關(guān)教師向?qū)W校申請將具體項目拿到課堂上進行講解，或者由老師和學(xué)生一起完成項目，老師和學(xué)生既是師生關(guān)系也是合作關(guān)系[17]。

無論是實驗課還是理論課，都應(yīng)該鼓勵學(xué)生提出問題，教師應(yīng)當(dāng)耐心解惑，并且耐心演示思考的想法思路，與學(xué)生之間真誠交流，緩解學(xué)生的緊張心理，否則會降低學(xué)生面對知識的積極性，當(dāng)然也應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生主動探尋解決方法的能力。

三 結(jié)束語

工程學(xué)科的人才是我國實現(xiàn)科技強國的重要支撐，高校應(yīng)當(dāng)逐漸擺脫簡單“高效”的“填鴨式”教學(xué)法。本文對傳統(tǒng)教學(xué)模式中所存在的弊端進行了剖析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式對于基礎(chǔ)理論知識的記憶部分關(guān)注過重，而忽視了學(xué)生個人所擁有的內(nèi)在特質(zhì)和實踐能力對于自身發(fā)展的重要性；進而提出了基于CDIO 教育理念的OBE 教學(xué)模式的探討，這種教學(xué)模式的主要特點是能夠讓學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)過程中，挖掘?qū)W生自己解決問題的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的內(nèi)在特質(zhì)。學(xué)校通過將實踐與理論教學(xué)相結(jié)合，改變之前學(xué)校教學(xué)重理論輕實踐的教學(xué)狀況，同時提升學(xué)生的認(rèn)知能力和非認(rèn)知能力[18]，希望學(xué)生在畢業(yè)時可以擁有與企業(yè)用人需求匹配的就業(yè)能力，成為知識型和應(yīng)用型復(fù)合型人才，振興國家、振興民族，助力早日實現(xiàn)中國夢。