基于CDIO模式培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力工程實踐基地構(gòu)建

柴鈺?趙明

【摘 要】 本文在分析傳統(tǒng)實踐場所對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力局限性基礎(chǔ)上，闡述了CDIO教學(xué)模式的特點，認(rèn)為CDIO模式的工程實踐基地是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的最佳路徑選擇，并探討了構(gòu)建方案：學(xué)科競賽和創(chuàng)新班是CDIO工程實踐基地教學(xué)模式新嘗試；對傳統(tǒng)實踐場所進行整合是CDIO工程實踐基地的基礎(chǔ)；改編傳統(tǒng)理論課堂教材、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)管理方式應(yīng)改編以適應(yīng)CDIO工程實踐基地建設(shè)的需要。

【關(guān)鍵詞】 CDIO模式；大學(xué)生；創(chuàng)新能力；實踐基地；構(gòu)建

一、問題的背景

傳統(tǒng)的實踐場所包括實驗室、實習(xí)工廠、實習(xí)單位等，實驗室的建立模式主要是按課程設(shè)置；教學(xué)模式主要是演示性的，學(xué)習(xí)模式主要是驗證性的；管理模式主要是封閉性的；其次，社會上的實習(xí)單位這些年來不太愿意接受各高校的學(xué)生來實習(xí)，原因是安全無法保證，影響生產(chǎn)，干擾管理工作，既使接受高校學(xué)生來實習(xí)也是讓學(xué)生走馬觀花式地參觀一下，真正讓學(xué)生親自動手進行實踐的機會很少。以往這種利用相互獨立，分散式的實踐場所培養(yǎng)學(xué)生動手能力及至目前提倡的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方式己不能適應(yīng)目前的要求，需要建立一種新型的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的場所，而目前在國際上不少大學(xué)采用的CDIO教學(xué)模式能夠比較好地解決以往這種不適應(yīng)的教學(xué)模式，從而可以促進學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

二、CDIO教學(xué)模式的特點

CDIO模式強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程應(yīng)從問題開始，通過不斷地解決遇到的問題而提升自己的學(xué)習(xí)能力進而提高自身的創(chuàng)新能力。

CDIO中的C（conceive——構(gòu)思），d（design——設(shè)計），I（implement——實施），O（operate——運行）。

這個教育模式是以產(chǎn)品，過程和系統(tǒng)的構(gòu)思，設(shè)計，實施，運行全生命周期為背景的教育理念為載體，以CDIO教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程能力，包括個人的科學(xué)和技術(shù)知識，終身學(xué)習(xí)能力、交流和團隊工作能力，以及在社會及企業(yè)環(huán)境下建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。此模式符合工程人才的培養(yǎng)規(guī)律。[1]這種教學(xué)模式恰恰是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力所必需的。

三、構(gòu)建CDIO模式工程實踐基地的必要性

傳統(tǒng)的實踐基地，諸如實驗室，實習(xí)工廠等的模式主要是依附專業(yè)或課程而設(shè)置的，學(xué)生進入基地的主要任務(wù)是對自己所學(xué)過的知識進行一種驗證性的“操作”，學(xué)生學(xué)習(xí)的被動性較強，這主要是教學(xué)制度制訂的習(xí)慣性思維導(dǎo)致的結(jié)果，主要是認(rèn)為工程實踐基地是配合課堂教學(xué)而設(shè)置，這樣的結(jié)果必然導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)效果不盡人意。

根據(jù)CDIO教學(xué)模式的特點，建立一種區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的新型工程實踐基地能夠較好地解決培養(yǎng)大學(xué)生死讀書的做法。

傳統(tǒng)的實踐場所主要是為學(xué)科專業(yè)的學(xué)習(xí)而配套的，學(xué)生學(xué)習(xí)的經(jīng)驗主要是在課堂教學(xué)中完成的，從教學(xué)內(nèi)容上來說主要是讓學(xué)生大量掌握嚴(yán)密的理論知識體系，從教學(xué)方式上來說主要是老師在課堂上對教材上的知識照本宣科，從學(xué)生學(xué)習(xí)的方式上來說，主要是上課記筆記，下課背筆記，考試抄筆記，去實踐場所實習(xí)也僅僅是驗證筆記。可以說教學(xué)活動主要是在教室以理論教學(xué)為主的模式來完成。那么新型工程實踐教學(xué)基地的建立將打破這種以課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式，將以往的實踐基地是從屬于理論課堂教學(xué)的模式中解脫出來，從而達到與課堂理論教學(xué)平等的地位。學(xué)生從以往的實踐基地是為了驗證課堂理論教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^新型工程實踐基地來掌握知識。傳統(tǒng)的實踐場所的缺陷主要是容易造成一種“被動實踐”，而CDIO模式的實踐提倡的是一種“主動實踐”，特別是在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力方面更應(yīng)注重的是主動實踐，這就是CDIO工程實踐基地與傳統(tǒng)的實踐場所的主要區(qū)別。華中科技大學(xué)校長李培根指出：“我們學(xué)生解決實際問題的能力以及創(chuàng)新能力不足。產(chǎn)生這個差距的原因是多方面的，但“被動實踐”一定是其中的重要原因。何謂被動實踐？即實踐的對象、方法、程序等關(guān)鍵要素都是由教師制定的，學(xué)生在教師規(guī)定的框架中，沿著既定的路線去完成實踐任務(wù)。看一看中國高等教育中的實踐環(huán)節(jié)，不難發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)都是被動實踐，其害處還不僅僅是窒息學(xué)生的創(chuàng)新思維，而且這種實踐給學(xué)生留下的印象也難以深刻，自然日后也就影響學(xué)生處理實際問題的能力。很多學(xué)校正在紛紛建設(shè)實訓(xùn)基地，加強實驗室建設(shè)等，學(xué)生的實踐活動條件正在迅速得到改善。硬件條件的改善的確不是一件太難的事，但僅僅停留在此，則是遠遠不夠。”[3]

四、傳統(tǒng)實踐場所對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的局限性

1、科研性質(zhì)實驗室的局限性

大學(xué)中都有圍繞著老師科研題目而建的一些實驗室，一般來說做為本科生較少有機會到這些實驗室中進行學(xué)習(xí)，大部分是研究生按照導(dǎo)師的工作安排在實驗中完成科研任務(wù)，既使個別優(yōu)秀的本科生能進到這種類型的實驗室也主要是給老師做些輔助性的，簡單的，事務(wù)性的工作，很少能學(xué)到什么知識，特別是不能按自己的意愿和能力來進行“發(fā)揮”性的學(xué)習(xí)與工作，學(xué)生真正上手做的機會并不多。

2、課程性質(zhì)實驗室的局限性

傳統(tǒng)意義上的課程實驗室的特點主要是對知識的結(jié)論進行一種驗證性的和演示性的操作，學(xué)生在這種實踐場所中雖然較科研性的實驗室親自上手的機會多，也能結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識來學(xué)習(xí)一些理論，但畢竟這種實驗主要還是完成老師布置下的作業(yè)，完成這些題目的程序是老師設(shè)計好的，學(xué)生只需要按部就班地去完成就行，學(xué)生自己無法按自己所掌握的知識去設(shè)計這個過程。

3、校辦實習(xí)工廠的局限性

大部分工科院校都有校辦實習(xí)工廠，這是歷史延續(xù)下來的做法，主要作用也是為解決培養(yǎng)學(xué)生實踐的能力，如有些院校的金工實習(xí)都是放在校辦實習(xí)工廠，學(xué)生進廠后在工人師傅的指導(dǎo)下在車床上做一個鐵的小榔頭，學(xué)生在這種環(huán)境中熟悉一下工廠的車、鉗、鉆、銑、铇的生產(chǎn)程序，這種對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)是幾十年前延續(xù)下來的，這種模式更適合培養(yǎng)技術(shù)工人，不完全適合培養(yǎng)大學(xué)生或工程師，因為這種模式培養(yǎng)大學(xué)生時在能力培養(yǎng)方面太窄，正如有種觀點認(rèn)為的那樣：“一個反面例子就是把CDIO作為工程教育的內(nèi)容引入，使學(xué)生圍繞具象的工程項目學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)知識，而不注重能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，就如同我國50、60年代許多工科專業(yè)以行業(yè)典型產(chǎn)品做專業(yè)內(nèi)容，課程體系都是圍繞典型產(chǎn)品的設(shè)計，制造，運行的知識，也圍繞典型產(chǎn)品從事工程實踐活動”，[2]如學(xué)習(xí)無線電專業(yè)的學(xué)生實踐時就要動手做一個收音機。

4、校外實習(xí)單位的局限性

自從取消行業(yè)部門辦大學(xué)以來，特別是實行市場經(jīng)濟以來，各院校組織大學(xué)生到校外工廠，企業(yè)等實習(xí)單位進行實習(xí)己名存實亡，學(xué)生即使到這些單位實習(xí)大部分也是走馬觀花式地參觀一下，真正能夠按教學(xué)計劃進行實踐能力培養(yǎng)并達到要求的相差甚遠。

以上我們看到了傳統(tǒng)的實踐基地對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的局限性，那么CDIO工程實踐基地的建立就是將以上傳統(tǒng)的實踐場所中所表現(xiàn)出的缺陷進行調(diào)整，特別是在強調(diào)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的今天，建立這種CDIO模式的新型工程實踐基地就顯得尤為重要，它是將課程實驗室、校辦工廠、校外實習(xí)單位的功能整合在一起。

傳統(tǒng)的實踐場所諸如上面談到的四種形式注重的是硬件的建設(shè)及被動形式下的教學(xué)，我們這里構(gòu)建的CDIO模式的工程實踐場所的主要功能是引導(dǎo)學(xué)生進行主動實踐，這就不僅僅是硬件的建設(shè)，而是從教學(xué)方法，教材，教學(xué)管理，學(xué)習(xí)方法等方面進行一系列的重新構(gòu)建。

五、CDIO模式的工程實踐基地的教學(xué)設(shè)計

1、學(xué)科競賽和創(chuàng)新班是CDIO工程實踐基地教學(xué)模式新嘗試

各類學(xué)科競賽及為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的“創(chuàng)新班”模式是符合CDIO教學(xué)模式的，在CDIO工程實踐基地采用這種學(xué)習(xí)方法是可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。在這種模式的工程實踐基地里，學(xué)生學(xué)習(xí)時分成若干小組，人數(shù)3～5人不等，指導(dǎo)老師采用個性化指導(dǎo)學(xué)生，避免了傳統(tǒng)的實踐基地上大課的習(xí)慣做法，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程實現(xiàn)了CDIO的全過程，學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和效果明顯增強，因為學(xué)科競賽或“創(chuàng)新班”的學(xué)習(xí)是采用一種“問題為導(dǎo)向”的模式，也即PBL模式，這種模式是CDIO實踐基地應(yīng)采用的一種模式的新嘗試。

2、對傳統(tǒng)實踐場所進行整合是CDIO工程實踐基地的基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的理論課堂教學(xué)注重知識的嚴(yán)密性和系統(tǒng)性，而傳統(tǒng)的實踐基地注重對知識的驗證性和演示性，對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力所要求的主動性體現(xiàn)的不夠，只有將這兩方面結(jié)合起來，按CDIO模式的特點來重新規(guī)劃培養(yǎng)方式才能收到良好的效果。這就要求在CDIO工程實踐基地里讓學(xué)生主動構(gòu)建知識形成的過程。CDIO工程實踐基地的功能應(yīng)涵蓋傳統(tǒng)的實踐場所的那些功能，即將校辦實習(xí)工廠，課程（專業(yè)）實驗室，校外的實習(xí)單位等整合為一體，從而規(guī)避傳統(tǒng)的實習(xí)場所特別是校外單位實習(xí)場所的實習(xí)效果越來越不盡人意的現(xiàn)象，這就要求我們改變思維，重新建立實習(xí)場所，而CDIO工程實踐場所就是一種不錯的選擇。

3、傳統(tǒng)理論課堂教材應(yīng)改編為適合CDIO工程實踐基地教材

許多大學(xué)使用的教材偏重于理論性，講究知識體系的嚴(yán)謹(jǐn)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中大部分是對教材的死記硬背，沒有辦法靈活運用知識，沒有辦法構(gòu)建知識的形成過程，對于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力來說這是遠遠不夠的，CDIO工程實踐基地中就要有能適應(yīng)這種教學(xué)方式的教材，這種教材不追求知識體系的理論性、嚴(yán)密性，而是注重知識的構(gòu)建過程。

4、傳統(tǒng)的教學(xué)管理應(yīng)適應(yīng)CDIO工程實踐基地的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)管理更注重的是課堂教學(xué)的管理模式，老師統(tǒng)一上大課，統(tǒng)一安排考試；而CDIO工程實踐基地的管理更應(yīng)注重開放式的，學(xué)生分為小組為單元組織形式，老師上課和分組指導(dǎo)相結(jié)合，考試形式可為多樣性，既有理論課的考試，也有小報告，小論文等。就方式而言，可組織學(xué)生管理小組，由學(xué)生參與管理，可鍛煉學(xué)生們的組織管理能力。

對傳統(tǒng)的實踐場所進行整合后的CDIO工程實踐場所對學(xué)生能力的培養(yǎng)有著很好的效果，正像有些專家認(rèn)為的那樣：“這些經(jīng)驗學(xué)習(xí)是CDIO教學(xué)模式的核心內(nèi)容。學(xué)生發(fā)現(xiàn)設(shè)計-實現(xiàn)的經(jīng)驗可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和能力。這一經(jīng)驗不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力，而且加強了他們有自信心。CDIO工程實踐場所的好處是使新的工程教育方法得到了實施，強化了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，進一步促進了學(xué)生與教師之間的互動”。[4]

六、CDIO模式的工程實踐基地是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的路徑選擇

培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力既是現(xiàn)實的要求也是歷史的必然，但鑒于我國大學(xué)歷史的習(xí)慣和幾十年大學(xué)發(fā)展的特點，這個問題一直無法很好地解決，往往是口號提得多，落在實處的少，課堂教學(xué)仍沿襲“滿堂灌”的教學(xué)方法，單純的課堂教學(xué)從目前來看很難在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力方面有所作為，而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)由于種種客觀條件的限制在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力方面也有它的局限性。

通過什么路徑來實現(xiàn)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力？就是應(yīng)構(gòu)建CDIO模式的工程實踐基地，這種基地的實質(zhì)是將以往的理論教學(xué)和實踐教學(xué)這種二元論統(tǒng)一在一起，徹底解決以往的實踐教學(xué)依附于理論教學(xué)體系的格局，解決以往既提倡實踐教學(xué)又提倡理論教學(xué)體系“兩張皮”式的現(xiàn)象。特別是在CDIO工程實踐基地里提倡學(xué)生進行題目的設(shè)計性，綜合性而非傳統(tǒng)實踐場所的演示性，驗證性的模式，要想培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力就必須將以往的理論教學(xué)和實踐教學(xué)這種二元論進行歸一化，而要做到這一點就需要借助CDIO模式的工程實踐基地來實現(xiàn)這一目的。諾貝爾獎獲得者楊振寧教授曾談到他自己在中國和美國所受教育的特點：“中國教育重視演繹法，即從給定的原理，概念，定義中推導(dǎo)出結(jié)論；而美國教育則強調(diào)歸納法，即從現(xiàn)象通過分析得出結(jié)論并上升到理論”。[5]這里所講的歸納法實際上就是一種實踐性教學(xué)和理論教學(xué)體系歸一化的具體體現(xiàn)，也就是對知識的實踐過程。德國著名古典哲學(xué)家康德揭示了人類認(rèn)識的能動本性，他說：“即使是感性認(rèn)識，即使是對外部感覺材料的被動地‘接受也只有通過主體運用自己的直觀形式主動進行規(guī)范或整理才有可能。”[6]美國教育界的一種普通的觀點是：“所有真正的學(xué)習(xí)都是主動的，不是被動的，它需要運用頭腦，不僅僅要靠記憶。它是一個發(fā)現(xiàn)的過程，在這個過程中，學(xué)生要承擔(dān)主要的角色。而不是教師”。[7]CDIO模式恰恰能滿足上述觀點的特點，在CDIO工程實踐基地里要有符合這一特點的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)制度，教學(xué)方法，學(xué)習(xí)效果評價方法，教材，管理方法等。可以認(rèn)為，CDIO模式的工程實踐基地是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的可行的路徑選擇。

【注 釋】

[1][4] 顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認(rèn)識工程教育-國際CDIO 培養(yǎng)模式與方法.高等教育出版社，2009.

[2] 查建中，徐文勝，顧學(xué)雍.從能力大綱到集成化課程體系設(shè)計的CDIO模式-北京交通大學(xué)創(chuàng)新教育實驗區(qū)系列報告之一.高等工程教育研究，2013.2.

[3] 李培根.主動實踐：培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵.中國高等教育，2006.11.

[5] 楊振寧.讀書教學(xué)四十年.香港：香港三聯(lián)書店，1985.

[6] 楊祖陶，鄧曉芒.康德《純粹理性批判》指要.長沙：湖南教育出版社，1996.

[7] 蔣菜.從一門課程的比較看中美大學(xué)本科教育的差異.比較教育研究，2005.8.