基于CDIO理念的環(huán)境工程CAD課程教學(xué)改革探索

張陽洋 陶星名 張志學(xué)

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2023.23.049

［摘 要］本文針對高職環(huán)境工程CAD課程中教學(xué)模式和考核形式所存在的不足，以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，探索了課程教學(xué)改革的形式；并根據(jù)課程特點(diǎn)建立課程項(xiàng)目和任務(wù)，從課前、課中、課后三個(gè)階段推進(jìn)線上線下混合式的教學(xué)流程，并建立多元開放的全過程課程評價(jià)體系，從而促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

［關(guān)鍵詞］CDIO；環(huán)境工程CAD；課程改革

［中圖分類號］G64文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著工程科學(xué)的迅速發(fā)展，培養(yǎng)工程技術(shù)技能人才已成為中國式現(xiàn)代化建設(shè)的剛性需求。黨的二十大報(bào)告提出了具有新時(shí)代中國特色的人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，明確了努力培養(yǎng)大國工匠和高技能人才是加快建設(shè)國家戰(zhàn)略人才力量的重要途徑^［1］。職業(yè)教育是培養(yǎng)技術(shù)技能人才、促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新、推動(dòng)中國制造和服務(wù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)。新職教法強(qiáng)調(diào)了要為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家提供有力人才和技能支撐，推動(dòng)著高等職業(yè)院校在工程教育方面實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展^［2］。

1 相關(guān)概述

1.1 CDIO工程教育模式概述

近年來，CDIO工程教育模式已成為國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），注重根據(jù)工程項(xiàng)目引出學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“產(chǎn)學(xué)結(jié)合”等理念，致力于培養(yǎng)能引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)界發(fā)展的高水平工程類人才^［3］。與傳統(tǒng)的授課形式單一、考核形式固化的教育模式相比，CDIO模式聚焦激發(fā)學(xué)生在工程教育中的主動(dòng)性，提高學(xué)生的參與度，實(shí)現(xiàn)理論知識與實(shí)際工作內(nèi)容的結(jié)合，培養(yǎng)符合社會需求的工程類人才。CDIO模式把實(shí)踐作為重要內(nèi)容，有效解決了工程人才實(shí)踐能力培養(yǎng)重視度不夠的問題；培養(yǎng)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生能全面整體地掌握工程知識，系統(tǒng)地認(rèn)知項(xiàng)目全過程，有效提升教學(xué)實(shí)施的邏輯性^［4］。經(jīng)過多年的發(fā)展和實(shí)踐，CDIO模式已得到了廣泛的認(rèn)可，按其模式培養(yǎng)的學(xué)生技能水平高，知識結(jié)構(gòu)合理，能滿足社會與企業(yè)的需求。

1.2 環(huán)境工程CAD課程概述

環(huán)境工程CAD是高職院校環(huán)境監(jiān)測技術(shù)專業(yè)的一門工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助繪圖（CAD）技術(shù)進(jìn)行環(huán)境工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、繪制、編輯、出圖的能力。課程從技能型人才課程培養(yǎng)模式出發(fā)，將知識、能力、素質(zhì)教育融為一體，以學(xué)生為主體，注重加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。本課程的后續(xù)課程為大氣污染控制與設(shè)備運(yùn)行、水污染控制與設(shè)備運(yùn)行等專業(yè)核心課程，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)研究打下基礎(chǔ)。

1.3 CDIO教學(xué)模式應(yīng)用于環(huán)境工程CAD課程教學(xué)的意義

采用CDIO教育模式，從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個(gè)方面設(shè)計(jì)授課模式、建立教學(xué)流程，探索考核方式，以項(xiàng)目化的形式進(jìn)行混合式教學(xué)。課前利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源滿足學(xué)生的預(yù)習(xí)需求；課中根據(jù)學(xué)生前測情況有導(dǎo)向性地進(jìn)行教學(xué)和討論，加強(qiáng)師生、生生互動(dòng)；課后及時(shí)鞏固相關(guān)知識，能顯著增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生豐富知識儲備、提升技能水平，同時(shí)提高教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2 環(huán)境工程CAD課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 學(xué)情分析

以筆者所在學(xué)校為例，環(huán)境工程CAD課程開設(shè)在大一下學(xué)期。經(jīng)問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2022—2023年度下學(xué)期的授課班級中83 %的學(xué)生在高中參與了信息技術(shù)與通用技術(shù)會考，其中19 %取得了A-B檔的成績，77 %取得了C-D檔的成績，信息知識基礎(chǔ)一般。另外，部分學(xué)生數(shù)理化應(yīng)用能力和英語能力有待加強(qiáng)，對實(shí)際的工程項(xiàng)目缺乏整體的了解，職業(yè)意識相對薄弱。學(xué)生熱衷于團(tuán)隊(duì)合作，適應(yīng)理事一體化教學(xué)方法，并在情境教學(xué)中有較好的表現(xiàn)，這為環(huán)境工程CAD課程中實(shí)施CDIO教育模式提供了條件。

2.2 教學(xué)模式分析

環(huán)境工程CAD教學(xué)主要在校內(nèi)機(jī)房開展，教師使用教師機(jī)進(jìn)行理論知識的講解和演示操作，學(xué)生使用學(xué)生機(jī)進(jìn)行觀看和學(xué)習(xí)。在教師演示完后，學(xué)生再進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。CAD中的知識點(diǎn)和操作命令較多，部分基礎(chǔ)相對薄弱的學(xué)生容易遺忘教師講授的內(nèi)容，無法跟上教學(xué)進(jìn)度，從而失去學(xué)習(xí)的興趣。另外，學(xué)生以完成教師的同步操作為主，學(xué)習(xí)狀態(tài)較為被動(dòng)。因平時(shí)作業(yè)主要在課堂上完成，課后若不加練習(xí)，容易遺忘知識點(diǎn)。探究如何提升學(xué)生的積極主動(dòng)性和創(chuàng)造力是課堂改革的重中之重。

2.3 考核形式分析

目前，環(huán)境工程CAD課程采用“平時(shí)成績（40 %）+期末上機(jī)測試（60 %）”的考核方式，存在著一定的弊端。平時(shí)作業(yè)以完成課堂布置的繪圖內(nèi)容為主，學(xué)生中存在著相互拷貝、抄襲的現(xiàn)象，使教師在評分時(shí)作出錯(cuò)誤判斷。期末為上機(jī)測試，缺乏對理論知識的考查，無法了解學(xué)生對制圖規(guī)范和制圖標(biāo)準(zhǔn)的掌握情況；且期末考試分?jǐn)?shù)占比較多，導(dǎo)致部分學(xué)生存在著應(yīng)試的心態(tài)，不注重平時(shí)的學(xué)習(xí)和積累。因此，需探究采用多元化、多樣化的考核形式，讓教師全面而真實(shí)地檢驗(yàn)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

3 基于CDIO理念的環(huán)境工程CAD課程教學(xué)改革思路

3.1 重構(gòu)項(xiàng)目化課程教學(xué)體系

CDIO模式強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“產(chǎn)學(xué)結(jié)合”，強(qiáng)調(diào)將學(xué)科學(xué)習(xí)和工程職業(yè)訓(xùn)練融合在一起。在此理念的指導(dǎo)下，針對環(huán)境工程CAD課程知識點(diǎn)多而廣泛的特點(diǎn)，將其知識點(diǎn)由淺入深地分為基礎(chǔ)知識、進(jìn)階知識、綜合知識和拓展知識4個(gè)部分，圍繞企業(yè)制圖工程師具體崗位的職場能力要求，對應(yīng)建立5大教學(xué)項(xiàng)目，實(shí)踐12項(xiàng)工作任務(wù)，具體見表1。

基礎(chǔ)知識包括CAD二維基本繪圖和修改命令，主要將認(rèn)知零部件及水處理工程流程圖繪制項(xiàng)目作為講解實(shí)例，結(jié)合基本制圖知識和相關(guān)命令組織教學(xué)，有較強(qiáng)的啟發(fā)性，幫助學(xué)生打下良好的基礎(chǔ)。進(jìn)階知識包括CAD二維高級繪圖和修改命令，主要將廢氣處理工藝布置圖繪制項(xiàng)目作為項(xiàng)目案例，融入高級繪圖知識，進(jìn)行由淺入深的教學(xué)，幫助學(xué)生提升繪圖水平。綜合知識包括CAD制圖必備操作，主要將城市污水處理廠工程圖設(shè)計(jì)項(xiàng)目作為綜合應(yīng)用案例。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，以小組為單位，各自承擔(dān)不同的角色，通過互動(dòng)討論、實(shí)地考察、資料查閱、設(shè)計(jì)制圖、審核修改等環(huán)節(jié)參與工程項(xiàng)目的全過程，共同完成全套的工程圖紙，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，提升綜合知識應(yīng)用能力。拓展知識包括CAD三維編輯命令，因受課時(shí)的限制，主要以學(xué)生在智慧職教平臺上自學(xué)為主，學(xué)生需要利用課余時(shí)間完成學(xué)習(xí)、討論和測試，教師再進(jìn)行統(tǒng)一答疑，進(jìn)一步拓展學(xué)生的知識體系。

在此教學(xué)體系下，學(xué)習(xí)內(nèi)容循序漸進(jìn)，促使學(xué)生的能力逐步提高，為日后專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，為畢業(yè)后的零距離上崗做前期準(zhǔn)備。

3.2 基于CDIO教學(xué)模式推進(jìn)教學(xué)流程

遵循CDIO的一體化教學(xué)設(shè)計(jì)理念，從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)方面推進(jìn)教學(xué)流程，圍繞課前、課中、課后各環(huán)節(jié)建立課程內(nèi)容。

課前，教師對課程進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計(jì)，將相應(yīng)教學(xué)資源上傳至線上平臺，學(xué)生結(jié)合線上教學(xué)資源和自主查閱資料完成預(yù)習(xí)，進(jìn)行課前測試和互動(dòng)討論，教師在網(wǎng)絡(luò)平臺上關(guān)注學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)一步挖掘難點(diǎn)，完善課程內(nèi)容。

課中，教師完成知識教授和實(shí)踐操作教學(xué)后，根據(jù)前測中的反饋和課堂中學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行情景設(shè)計(jì)，發(fā)布任務(wù)，學(xué)生通過生生互動(dòng)、師生互動(dòng)完成任務(wù)，最后教師引導(dǎo)學(xué)生共同歸納本堂課的主要內(nèi)容，總結(jié)課堂。

課后，教師在線上布置任務(wù)，通過線上答疑和線下輔導(dǎo)來幫助學(xué)生提升能力，并綜合評價(jià)學(xué)生在整堂課中的表現(xiàn)；學(xué)生完成課后任務(wù)，在線進(jìn)行互動(dòng)討論，并對課堂進(jìn)行評價(jià)。

通過基于CDIO模式的線上線下相結(jié)合的教學(xué)流程，教師能有針對性地進(jìn)行教學(xué)、互動(dòng)、討論、答疑，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性明顯提高，能夠更好地掌握知識技能，同時(shí)課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量得以提升。

3.3 建立全過程評價(jià)體系

CDIO標(biāo)準(zhǔn)要求在對學(xué)生進(jìn)行考核時(shí)，整體考查學(xué)生的基本能力、人際能力、實(shí)操能力和理論知識掌握能力，了解學(xué)生在何種程度上達(dá)到專業(yè)目標(biāo)?；诖藰?biāo)準(zhǔn)對環(huán)境工程CAD的課程考核形式進(jìn)行改革，建立“過程性評價(jià)（50 %）+階段性測試（50 %）”的全過程課程評價(jià)體系，以多元化、多樣化的考核形式，對每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進(jìn)行全面、真實(shí)的綜合評定。

過程性評價(jià)主要評估學(xué)生在學(xué)習(xí)中各環(huán)節(jié)的綜合表現(xiàn)。課前包括線上的預(yù)習(xí)和前測，課中包括課堂考勤、個(gè)人表現(xiàn)及在團(tuán)隊(duì)合作中的表現(xiàn)、隨堂練習(xí)和筆記的完成情況，課后包括課后作業(yè)和在線上的互動(dòng)討論表現(xiàn)。階段性測試安排在期中、期末等階段，包括理論測試、上機(jī)測試和團(tuán)隊(duì)任務(wù)，檢驗(yàn)學(xué)生對基礎(chǔ)知識、進(jìn)階知識、綜合知識和拓展知識的掌握程度。各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重設(shè)置見圖1。

3 結(jié)語

本文基于CDIO理念，重構(gòu)了課程教學(xué)體系，圍繞基礎(chǔ)知識、進(jìn)階知識、綜合知識和拓展知識建立教學(xué)項(xiàng)目和工作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)式教學(xué)；從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)方面推進(jìn)教學(xué)流程，在課程實(shí)施各階段有序地建立教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提升課堂教學(xué)質(zhì)量；建立多元化、多樣化的全過程評價(jià)體系，全面檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心、學(xué)生主體與教師主導(dǎo)相結(jié)合、教學(xué)做一體化”的教學(xué)理念。為全面提高環(huán)境工程CAD課程的教學(xué)質(zhì)量，今后仍需在課程實(shí)踐中不斷完善各環(huán)節(jié)教學(xué)工作，以培養(yǎng)適應(yīng)環(huán)境工程行業(yè)需求的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)

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［作者簡介］張陽洋，女，浙江杭州人，杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中級工程師，碩士，研究方向：環(huán)境監(jiān)測技術(shù)教學(xué)。

陶星名，女，浙江湖州人，杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，碩士，研究方向：環(huán)境監(jiān)測和高職教學(xué)改革。

張志學(xué)，男，湖南安仁人，杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士，研究方向：環(huán)境監(jiān)測技術(shù)教學(xué)。