CDIO模式解析及其對地方高校工程專業改革的啟示

陳想平

（東莞理工學院高教所，廣東東莞523808）

CDIO模式解析及其對地方高校工程專業改革的啟示

陳想平

（東莞理工學院高教所，廣東東莞523808）

CDIO工程教育模式作為一種化解工程教育與工程實踐之間的緊張關系的探索，把知識傳授、能力培養與素質提升有機融合在一體化的課程體系與教學過程中，形成了一個系統化的工程教育改革方案，這一改革符合了當前工程教育改革的大趨勢。為此，從CDIO模式的教學大綱、教學計劃、課程體系、特色課程、教學模式出發，提出CDIO模式對于我國地方高校工程類專業教學改革具有重要的啟發意義。

CDIO；工科專業；教學改革；地方高校

工程是科學與技術相互交融的產物，因而高等工程教育發展與科技進步始終保持著緊密的內在聯系。受20世紀中期興起的第三次科技革命影響，高等工程教育偏離過去的技術教育路線，投入科學教育的懷抱，呈現出科學化、學術化特征，使得培養的工程人才難以適應現代工業發展的需要。為解決高等工程教育與社會需求的矛盾，21世紀之初歐美一些發達國家高校啟動了“回歸工程”的高等工程教育改革，CDIO模式就是其中的代表性成果之一。

一、CDIO模式解析

麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所前沿大學組成的跨國研究機構，從工程產品或系統的生命周期獲得靈感，創立了CDIO工程教育模式。CDIO是英文單詞“構思”（Conceive）、“設計”（Design）、“實施”（Implement）、“運行”（Operate）的縮寫。其中，“構思”包括顧客需求分析、企業戰略、發展理念、技術程序和商業計劃；“設計”主要包括工程計劃、圖紙設計以及實施方案設計等；“實施”是指將設計方案轉化為產品的過程；“運行”則主要是通過投入實施的產品對前期程序進行評估的過程，包括對系統的維護、改進和淘汰等。CDIO以培養滿足現代社會需求的，基礎扎實、工程實踐能力強、職業道德高尚的現代工程師為目標，應用現代教育理念，創建了系統化的課程體系和教學方法，強調將教育過程放到工程領域的情境之中，形成了特色鮮明的工程教育模式。

（一）CDIO理論基礎：建構主義學習理論

建構主義學習理論強調在學習過程中充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，通過創設情境、協作學習和會話交流，促進學生完成對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構；教師由過去的學習支配者，轉變為教學環境的設計者、學習的組織者和策劃者、意義建構的合作者和促進者；學生在學習中占據中心地位，是自我發展的主體。因此，建構主義者認為建構性學習最符合學習的本質，是一種最有利于智力開發，促進人的整體的、可持續發展的學習方式。

CDIO模式植根于建構主義理論，通過一體化的課程體系、設計與實現項目課程、一體化的學習、工程實踐場所和條件的創設，建立了一種通過創造經驗并將其轉化為知識、能力、態度、價值觀、情感、信仰和感受的經驗學習模式。其主要特征就在于它在幫助學生建構個人知識與能力的同時，使學生的知識結構得到發展和改善；通過提供主動應用的機會，使學生能夠深刻理解與技術基礎相關的抽象概念，激發學生的學習興趣，促進能力提高，使學生的理論知識與實際的技能有機結合起來。

（二）CDIO教學大綱：培養目標的依據充分、具有可操作性

培養目標是教學活動的核心要素和基本依據。雖然CDIO教學大綱是對工程教育培養目標的一般性描述，但它源于工程實踐需求，為工科專業制定培養目標給出了一個清晰的路徑。CDIO教學大綱在廣泛征求企業、工程界對工程人才素質要求的基礎上，由工程界、工程科學研究界、工程教育界等領域專家的共同評定而形成的，有效地彌合了社會需求與大學教育、工程實踐與工程教育之間的裂痕。此外，CDIO教學大綱給出了一個詳細、清晰的、具有普適性的培養目標架構。它將工科專業培養目標歸納為工程推理、個人品質、交流能力和設計能力等四個一級指標，具體分為17個二級指標，進而細化分解為73個三級指標［1］。這些詳細的知識、能力和素質要求，為工科專業合理設計課程體系，制定課程目標，組織教學、評估教學效果奠定了基礎。同時也為教師、學生理解專業培養目標、學習效果，明確課程目標提供了依據，具有較強的操作性。

（三）CDIO課程體系：一體化的課程設計為實現培養目標奠定堅實基礎

課程體系設計是人才培養體系設計的重要內容。傳統的課程體系在設計過程中，由于培養目標的統領作用不明確，課程目標與培養目標缺乏緊密的內在聯系，課程安排往往考慮最多的只是學科知識的先后時序關系，對專業培養目標，很少考慮能力培養、素質養成等方面，學生學到的是一系列孤立的、缺乏內在聯系、缺少能力與素質主題的學科知識。CDIO設計了一個將知識學習與能力培養、素質提高有機地融為一體的課程體系，其中包含導論性課程、學科課程、專業課程和總結性實踐項目等四類課程。通過清晰的培養目標把知識、能力、素質要求分解落實到具體課程，使課程之間能夠相互支持并形成體系，知識學習、能力建造、素質提高得到有機結合。不同學習階段開設的項目課程，通過知識的綜合應用將相互獨立的學科知識課程聯成一體。

（四）CDIO特色課程：發揮紐帶作用的導論性課程以及設計與實現項目課程

CDIO開設了在課程體系中起到連接作用的兩類課程：導論性課程、設計與實現項目課程。導論性課程是在低年級開設，旨在建立工程師在社會中的工作和貢獻的框架型工科課程，使學生對工程實踐和工程師的角色有一個快速的了解，由此激發學生的興趣和學習主動性，盡早開始培養人際交往能力以及產品、過程和系統的建造能力。CDIO特別重視導論性課程在整個課程體系中的縱向連接作用和學習領航圖作用，讓學生一開始就能了解整個課程體系結構，清楚自己不同階段的學習目標、學習路徑，建立知識結構的整體性概念。并且，CDIO的導論性課程通常以案例分析、設備解剖、授課研討、項目交流等形式，使學生獲得初步的真實的經驗。

設計與實現項目課程是為學生提供實踐應用機會，鞏固學生的基礎知識，激發學生主動學習的熱情，了解工程學科之間的聯系，綜合鍛煉學生多方面能力的實踐性教學環節。“設計—實現”項目以能力培養為紐帶，將課程體系中一組相關的課程連接起來，使學生學到的知識具有較嚴密的邏輯性，較豐富的關聯度，知識結構更加優化。CDIO課程計劃中包括多個由低級到高級的一系列“設計—實現”項目，低級的“設計—實現”項目通過問題來引導學生，讓學生了解需要什么樣的學科理論才能解決問題，幫助學生今后理解和應用有關的理論和抽象概念；中級的“設計—實現”項目讓學生能應用前面所學到的技術知識，并讓學生了解下一個學習環節；高級的“設計—實現”項目則要求學生把理論知識應用到實踐中去。設計與實現項目來自專業科研項目、企業的實際問題，學生以小組方式參加項目，并按照項目管理模式運作。學校提供合適的工作實踐場所和學習環境，支持項目小組進行“構思—設計—實施—運行”的全過程。CDIO通過設計與實現項目課程反復強化學生對產品、過程和系統開發的理解，培養學生的創造力和工程實踐能力，達到意義建構的目的。

（五）CDIO教學模式：培養學生的高階能力

CDIO研究機構對學生學習態度和效果的調查結果表明：當學生不清楚所學理論的作用和應用，以應付考試為目的進行學習時，他們對學習內容的理解往往比較淺顯，缺乏長期學習的動力，學到的知識結構混亂，而且容易遺忘。這種學習被稱為“淺顯學習”，與之相對的是“深度學習”，如果學生的學習目的是為理解學習內容，并通過理論的實踐應用體會到所受的教育是有用的，學生的學習積極性、創造性潛能被激發出來，學生學習的動力、自信心隨之增強，并且所學的知識結構清晰，能長期記憶［1］。“淺顯學習”只能培養學生的機械記憶、簡單理解和應用等低階能力，而對復雜問題求解、決策分析、批判性思維和創造性思維的能力和實現知識遠遷移的能力等高階能力的培養只有通過“深度學習”才能實現。

CDIO通過一體化的學習、主動學習和經驗學習，建立起富有特色的教學模式，確保培養學生高階能力目標的實現。一體化學習是指把知識學習、能力培養、素質提升有機融合在各個教學環節，在注重學生智力開發的同時，注重對其情感、態度、價值觀的培養。為達到這一目的，CDIO在各課程目標中明確描述其學習效果、教與學活動和學生的學習評估策略。主動學習和經驗學習是建構主義學習理論在CDIO中的具體應用，是一種促進高階能力培養的深度學習方式。通過使學生直接參與操作、應用、分析和評價其想法等思考問題、解決問題的活動，讓學生在學習過程中扮演主動角色，促進學生的主動學習，達到學生真正理解概念的目的。經驗學習就是讓學生能夠在模擬工程師角色和工程實踐環境中進行教學，學習方法包括基于項目的學習、仿真、案例分析和“設計—實現”經驗。學生通過參加類似于實際工程的項目，總結積累經驗，體驗生活，培養能力，并通過主動實踐方法和其他問題的應用檢驗自己想法，實現意義建構，強化對知識的理解以及創新思維和創新能力的培養。

二、CDIO模式對我國高校工程專業教學改革的啟示

受高等工程教育科學化、學術化潮流，以及傳統教育觀念等影響，我國高等工程教育存在著培養目標不夠清晰，不同類型高校培養目標趨同；培養的工科專業人才工程意識不強、工程實踐能力不足；團隊精神、表達能力、溝通能力、職業道德等方面的教育未得到應有的重視；畢業生能力、素質難以滿足企業用人需要等問題。為建設創新型國家，培養高質量工程技術人才，教育部今年啟動“卓越工程師教育培養計劃”，對創新我國高等工程教育人才培養模式具有積極的促進作用，CDIO模式能對我國地方高校所推進的高等工程教育改革帶來諸多啟示。

（一）立足工程實踐，明確培養目標

培養目標不明確，教學工作就無所適從。培養目標的本質是社會客觀需求在教育活動中的主觀反映，而非教育者單方面的主觀愿望。現代工程不僅融科學、技術、藝術于一體，還與自然資源、生態環境、倫理道德等重大社會問題息息相關，具有很強的實踐性、綜合性、創新性特征，只有立足工程實踐需求，才能制定出合理的工程技術人才培養目標。地方高校肩負著為區域經濟發展，培養面向基層、具有較強實踐能力、社會適應性強的應用型人才的使命，工科專業培養目標更應貼近工程實踐需求。但由于地方高校在辦學定位上的攀高傾向，將培養目標向研究型大學看齊，過于強調學科理論的系統與厚實，而對社會需求研究不足，忽視工程實踐能力和職業素質的培養。由于脫離工程實踐，按傳統思維習慣制定的培養目標過于學術化和抽象化。這樣的培養目標既不能體現工程實踐活動對工程技術人才多方面的能力與素質要求，也不能為制定課程目標提供具體指導，任課教師難以準確理解和執行，造成在專業目標與課程目標之間難以建立起有機的聯系。

地方高校在制定工科專業人才培養方案時應廣泛征求行業人士、企業界、畢業校友的意見和建議，充分了解社會需求、行業發展趨勢、企業技術現狀、畢業校友的體會，為制定真正符合社會需求的培養目標獲得豐富的第一手資料。此外，專業人才培養目標和規格設計要明確、具有時代性和可操作性，能為下一級的課程教學目標提出清晰的要求。同時課程教學大綱的制定要以專業培養目標為依據，而不是堅持各自學科知識體系的完整性，各行其是。

（二）創新課程模式，用集成化的思維構建課程體系

在課程體系及教學內容的設計方面，我們習慣依據學術化的培養目標，從學科知識的邏輯性、系統性、科學性出發來設計課程體系，而較少從工程實踐需求出發，原本一體的工程被壁壘森嚴的一門門學科所割裂。因此，課程體系不能真正反映工程教育的實踐性、綜合化、創新性要求。課程體系長期維持著公共基礎課、學科基礎課和專業課的遞進式結構，開課次序上遵照先理論后實踐的原則。這種課程體系設計思路基于理論知識是實踐活動前提的認識邏輯，而在工程實踐活動中，理論與實踐是可互為前提的關系。課程之間的連接結構形式單一、松散，缺少起橫向、縱向連接作用的課程。課程類別以理論性課程多，工程實踐性課程、綜合性課程、學科交叉性課程較少。

將過去注重學術素養培養轉變到重視工程實踐能力、綜合素質和創新能力的培養，我們必須打破慣常思維，創新課程設計模式，根據現代工程活動特點重新整合或集成工程教育教學內容與課程體系，打破學科壁壘，將工程學科進行縱向和橫向的相互關聯打通，使科學、技術和人文學科相互滲透、相互交叉融合，把被學科割裂開來的工程還原為一個整體，為現代復雜工程問題的解決提供整體的、集成化的知識。［2］CDIO將利益相關者對現代工程師的預期轉化為詳細的培養目標，并圍繞培養目標構建一體化的課程體系，改革課程結構，開發具有關聯作用的綜合性、工程實踐類課程，提高人才培養方案執行整體性的思路和做法，對于我們創新課程體系具有重要的參考價值。

（三）重視教學過程，確立與培養目標相適應的教學模式

明確的培養目標和科學的課程體系只是保證了人才培養方案的設計質量，能否把預期的培養目標轉化為學生真正擁有的知識、能力和素質，還取決于教學模式。當前國內高校教學模式普遍存在著客觀主義的教學理念、低階能力目標取向、重知輕行的價值取向、權威—依存的師生關系、單一化的教學組織形式、機械接受為主的學習方式、程式化的教學設計、方法滯后的信息技術應用、標準化的培養方式、背離學習者發展的教學評價等局限［3］。這些傳統教學模式的弊端已成為制約人才培養質量提高的頑疾。盡管地方高校近些年來在培養模式上有所改進，但作為培養模式主體的教學模式改革卻步履艱難。教學模式的改革是一項最基礎的改革工程，涉及教師隊伍的觀念更新、素質提高和改革動力激勵等問題，受體制、機制、傳統觀念、教育投入等諸多因素影響，教師參與教學改革的積極性難以有效調動起來。如果不能加以改革，培養實踐能力強、具有創新精神的高素質工程技術人才就難以實現。

CDIO基于建構主義學習理論建立的一體化學習、主動學習和經驗學習模式，通過創設主動參與、積極探究的學習環境，注重學生的經驗與興趣，引導學生質疑、調查、探究、合作、交流，在實踐中學習的教學方法，對于我們改進傳統的教學模式，促進大學生有效地學習，培養與發展學生的工程實踐能力和創新能力，具有很大的借鑒意義。

三、結語

高等工程教育經過技術教育、科學教育階段后，向工程實踐的回歸，實質上反映了工程教育與工程實踐需求之間的矛盾運動。CDIO工程教育模式作為一種消解工程教育與工程實踐之間的緊張關系的探索，把知識傳授、能力培養與素質提升有機融合在一體化的課程體系與教學過程中，形成了一個系統化的工程教育改革方案，這一改革符合了當前工程教育改革的大趨勢。對我國地方高校工科專業的教學改革提供了可借鑒的經驗。畢竟CDIO是一個“舶來品”，對于CDIO模式的解讀也要注意它與我國工程教育過去曾出現過的典型產品組織教學、問題教學、項目教學的實質性區別［4］。但是，CDIO模式的教育理念、重視傾聽利益相關者意見的態度，明確培養目標的做法，一體化的課程體系設計的思路，基于建構主義的教學模式，無疑為我國當前開展的高等教育改革提供了很有價值的參考。

［1］（美）Edward F Crawley．重新認識工程教育——國際CDIO培養模式與方法［M］．顧佩華，沈民奮，陸小華，譯．北京：高等教育出版社，2009．

［2］劉吉臻．工程教育課程改革的思維轉向：工程化的視角［J］．高等工程教育研究，2006（4）．

［3］大學教學模式革新：教學設計視域［M］．北京：教育出版社，2008．

［4］熊和平，岳愛臣．CDIO工程教育模式：誤解的澄明與風險的規避［J］．高等工程教育研，2009（5）．

責任編輯 胡號寰 E－mail：huhaohuan2＠126．com

G642．0

A

1673－1395（2011）01－0128－04

2010 00 -00

陳想平（1962—），男，湖北應城人，研究員，碩士，主要從事高等教育管理研究。