基于競賽任務驅動CDIO理念的工程人才培養模式探索

摘要：針對工程人才培養過程中存在理論與實踐脫節、工程實踐創新能力不足的問題，將近幾年新發展起來的CDIO教育理念與基于競賽的任務驅動教學方法相結合，提出了基于競賽任務驅動的CDIO理念，將基于競賽的任務驅動模式引入理論教學和實踐教學中，提高了學生的學習興趣，明確了學生的學習目標。實踐表明，該教學模式改革收到了很好的教學效果。

關鍵詞：CDIO；工程教育；科技競賽；任務驅動；教學改革

作者簡介：張妤（1980-），女，黑龍江哈爾濱人，東北林業大學機電工程學院，講師；宋蟄存（1956-），男，黑龍江哈爾濱人，東北林業大學機電工程學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150040）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0022-02

隨著現代社會發展節奏的加快，用人單位更青睞于招聘具備一定工程實踐能力的高等院校畢業生，這就要求學生在學校里就應該受到這方面的訓練，具備一定的工程設計、實施能力。[1]但是我國現有的高校工程人才教育中，普遍存在理論與實踐脫節、對學生創新能力培養不夠重視的問題，導致學生畢業時的實踐能力不被認可。一種新型的工程教育模式CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate），即“構想—設計—實施—操作”，為工程人才的培養提供了解決方法。[2]

但是有了好的教育模式，還需要好的教學方法和平臺環境與之相配合才能發揮其特點，尤其需要學生有主觀能動性和任務目標，這樣才能更好地實現教學目的。因而考慮將基于競賽的任務驅動與CDIO理念相結合，提高學生們靈活掌握知識及動手操作的能力，并鍛煉其協同合作的團隊精神。

一、競賽任務驅動法

任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。它將以傳授知識為主的傳統教學理念轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念，使學生處于積極的學習狀態。任務驅動法的全過程包括三個環節：設計任務、執行任務、檢查任務（見圖1）。依照教學計劃對學生能力的要求，設計要完成的教學內容和相關的任務。可分為以下幾個類型：教學型任務、模仿型任務、擴展型任務、創新型任務。

以往的教學實踐表明，將任務驅動法應用于教學，最關鍵的是合理設置“任務”。“任務”是學生學習的動力，是真正決定學生掌握知識、技能程度的最重要的部分。因此，設計的“任務”要具備一定的綜合性、實踐性及吸引力。而科技競賽正是具備了這樣特點的活動，它是綜合運用一門或幾門課程知識，去設計解決實際問題或特定問題的大學生競賽活動。在競賽過程中可以引導、幫助學生樹立創新觀念，培養學生的動手能力、自學能力、科學思維能力，提高學生的綜合素質，增強實踐能力、團隊意識。

目前，適合大學生參加的科技競賽主要分為以下幾類：專業知識競賽、創意設計競賽、創新制作競賽、創業計劃競賽。根據不同的競賽，將任務驅動法應用到知識的學習過程中，也就是在參加競賽的過程中完成了設計任務（競賽題目確定）、執行任務（準備競賽、參加競賽過程）、檢查任務（競賽評比）的過程，如圖2所示。以競賽作為驅動任務的優點表現為以下幾個方面：一是競賽題目較新穎，且涵蓋了很多門基礎及專業課程知識，使學生的學習目標更明確。競賽題目都是緊跟社會發展腳步的，比課程中設置了多年的設計題目更貼近時代步伐，更加針對現代社會的需求。同時，學生確定了要參加的競賽后，會根據競賽內容有針對性的學習相關知識，目標明確后學習效率和效果更佳。如參加全國電子設計大賽，學生就要掌握“電路”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”等課程。二是通過參加競賽，學生可以發現以往學習的不足，督促學生主動去學習。競賽中學生運用所學知識分析問題、解決問題的過程中會遇到很多困難，這就促使學生主動學習知識以解決問題。三是競賽組織具有較高的權威性，所以競賽成績得到廣大用人單位的認可，對高校畢業生的就業有很大幫助。對多年來的就業情況加以分析發現，如果高校畢業生參加過競賽，并取得名次，用人單位就會優先考慮。參加競賽對提高高校畢業生的就業率有很大幫助。

二、基于競賽—任務驅動的CDIO理念

1.CDIO工程教育存在的主要問題

從20世紀90年代開始，為應對工程人才短缺和工程教育質量不能適應產業界需求的問題，眾多國家掀起了工程教育改革的浪潮，改革影響深遠。[3]其中，麻省理工學院和瑞典皇家工程學院等四所大學，經過四年系統探索研究創立的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate），即“構想—設計—實施—操作”，是影響最廣泛、接受國家最多的一種教育模式，并建立了國際合作組織。[4]在我國，在教育部高教司的領導下，很多高校的工科專業進行了CDIO工程教育改革，汕頭大學、清華大學等知名高校都取得了良好的教學效果。雖然CDIO提出了新的工程教育模式，但是目前我國的CDIO工程教育中存在著缺少實施平臺和項目環境的問題，也就是說缺少有力的驅動力使學生完成構想—設計—實施—操作這一系列教學環節。[5]

2.基于競賽—任務驅動的CDIO理念

CDIO是“做中學”原則和“基于項目的教育與學習”的集中體現，讓學生在工程教育環境下學習工程、理解工程和掌握工程。[6]那么“做什么”和“怎么做”就成為教育者要考慮的問題。因而考慮將CDIO和競賽任務驅動方法兩者相結合，科技競賽提供了學習平臺及項目環境，CDIO提供了學習和競賽的完成模式。可見，CDIO工程教育理念與競賽任務驅動的內容相輔相成（見圖3）。

基于競賽—任務驅動的CDIO理念在教學上的實施表現在以下幾個方面：一是理論教學。大學新生對各類競賽的了解非常有限，為此學校應開設競賽公選課以及競賽知識講座。通過這些課程和講座指導學生了解競賽，對競賽產生興趣，并清楚要參加相應的競賽，需要學習哪些基礎課程作為準備。從而使新生在一入學就目標明確，有了學習的主動性，對基礎理論知識的學習有很好的促進作用。二是實驗教學。課程內配置的實驗題目在基礎實驗題目的基礎上，可以采用競賽項目性實驗題目，開設競賽項目實驗進一步加強對實踐環節的培養和訓練。學生通過分析實驗題目，查閱文獻資料，確定實驗方法和思路，反復調試系統直到實驗成功。該過程極大地鍛煉了學生利用所學理論知識分析問題、解決問題的能力，為學生參加科技競賽提供了準備，也為學生申報各類大學生創新項目奠定了基礎。三是評分評價體系。根據“CDIO”的培養大綱，可從以下幾方面進行考核：基本技能及基礎知識掌握情況、創新能力、團隊協作能力、職業素養、自我評價與相互評價。另外，應把綜合電子實驗、課程設計、畢業設計分別與科技競賽關聯起來，將科技競賽成績作為成績的一部分。

以自動化專業為例，給出了基于競賽任務驅動的CDIO培養結構圖，如圖4所示。橫向從左到右為時間發展方向，從上到下為開課順序。

三、結束語

東北林業大學近些年的教學效果表明，基于競賽任務的CDIO教育模式改革，提高了同學們的學習熱情以及學習的主動性。課程體系間融會貫通，學生對所學專業有了更深入地了解，對學生就業具有指導性作用。東北林業大學學生在全國大學生電子設計競賽、全國電子專業人才設計與技能大賽等競賽中屢創佳績，均得益于現代CDIO教學理念和競賽任務驅動實踐教學相結合的改革舉措。

參考文獻：

[1]姜大志，孫浩軍.基于CDIO的主動式項目驅動學習方法研究——以JAVA類課程教學改革為例[J].高等工程教育研究，2012，（4）：159-164.

[2]胡志剛，任勝兵，陳志剛，等.工程型本科人才培養方案及其優化——基于CDIO-CMM的理念[J].高等工程教育研究，2010，（6）：20-28.

[3]曾磬.應用型高校基于 CDIO 理念的《建筑設計》教學模式探索[J].中外建筑，2012，（9）：44-45.

[4]顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）：12-20.

[5]鄲嘯.社會工作專業能力培養的CDIO工程教育模式探析[J].現代教育科學，2011，（2）：101-104.

[6]劉興麗，張鳳武.工科大學生 CDIO 工程能力成熟度評價研究[J].黑龍江高教研究，2011，（12）：124-128.

（責任編輯：孫晴）