基于CDIO的理科專業課程教學模式的探索與實踐
——以《氣象科技英語》為例

葛非

（成都信息工程大學 大氣科學學院，四川 成都）

一 研究背景

CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式是由美國麻省理工學院(MIT)倡導的一種工程教育課程改革新模式，它融入了現代工業產品從構思、設計、實施到運用的生命周期思想[1-2]，以提高學生工程實踐能力為目的，培養團隊交流、新知識學習和系統協調等多種能力。其核心是連接理論和實踐，代表了國際高等工程教育的發展趨勢[3]。近年來，CDIO工程教育模式在高等理工院校的教育教學改革中發揮出積極的作用，尤其對工科專業人才的培養取得了良好的成果，但在理科人才的培養中仍處于摸索階段，由于理科課程經典理論多、公式多、知識面大、涉及范圍廣，CDIO計劃并沒有一個適合理科專業教學的標準，在理科專業人才培養模式中全部照搬CDIO教育模式還沒有先例[4]。

另外，在教育信息化背景下，教師身份也在發生著潛移默化的轉變。教師的傳統定位一般是“傳道、授業、解惑”，但隨著信息化的不斷發展，智能環境改變了教與學的傳統方式，教師從教學的中心者逐漸變為學生學習的合作者、引導者，甚至是相互學習的隊友等多角色身份。高校教師在教學過程中，需要探索新的教學理念，結合新的信息技術，創立新的教學模式，才能立足于教育信息化的環境中[5]。因此，這對高校教師的綜合能力有更高要求，督促教師也要在教學過程中不斷提升自身綜合素質和學習能力。

成都信息工程大學是原中國氣象局直屬的三所氣象院校之一，長期致力于為國家培養具有健康心智體魄、良好人文素質、系統理論知識、扎實實踐能力的高素質應用型高級專門人才。學校借鑒國際CDIO工程教育理念，大力推進教育教學改革，是中國西部高校唯一的國際CDIO組織正式成員。大氣科學學院對本學院應用型創新人才的培養目標為：按照“拓寬基礎、強化實踐、注重創新、開闊視野”的人才培養理念，構建現代大氣科學教學體系，培養“理論扎實，業務熟練，具有創新精神和科技研發能力、能夠適用大氣科學未來發展的高級專門人才”[6]。

綜上，該學院首次嘗試在《氣象科技英語》這類注重實踐能力的課程上結合工程教育模式（CDIO）“做中學、用中學、練中學”的教學理念，推出“我說你做 你說我聽”的翻轉課堂模式，鼓勵老師合理采用豐富的智能化教學方式，以小班教學模式調動學生主觀能動性，引導學生們由被動接受“是什么”到主動學習“為什么”，構建一個多維度、多方案的協同創新型教學方式，實現了理論學習到專業技能上的“學以致用”。近期目標期望能打破過去沉悶的上課環境，調動學生學習積極性，真正提高學生專業英語學習和應用能力；遠期目標也希望利用課程改革引導老師創新教學思維模式，積極采用多樣化教學方式施教，提高教學質量，建立本科一流課程的同時打造一支具有“工匠精神”的課程教學團隊。

二 《氣象科技英語》課程教學存在的問題

在眾多氣象專業課程中，《氣象科技英語》一度被學生認為是大學英語課的延伸。胡文仲教授回顧我國建國以來大學外語教育成果和弊端時提出：“我國的外語教育理論研究一直相當薄弱，至今沒有形成獨立的學派，在國際上無一席之地。[7]”基于傳統英語課學習思維的延續，學生在上課時也以應試心態對付，課上抄抄筆記，期末背一背劃定范圍即可順利通過考試，但在專業英語應用能力方面并沒有得到真正的提升。另外，教師授課思維和方式過于固化，形成了“老師臺上講，學生臺下聽，考前答答疑，考試全部過”的現象，如果不推陳出新，這門專業課程也不能達到其該有的教學目標，學生學不到真正的知識；而該課程的后續發展也將面臨嚴重問題。

三 CDIO理念下的《氣象科技英語》課程教學模式設計

為了改變學生為考而學的態度，成都信息工程大學大氣科學學院嘗試采用CDIO教育理念，積極結合當前氣象科研前沿信息，將氣象科技英語課程內容融入到真正的科研工作中去，引領學生超前體驗科研工作過程中的細節，深入淺出，完成整個課程的學習。構建出一個多維度、多方案的“我說你做你說我聽”協同創新型教學方式，采用小班教學優勢，翻轉課堂，引導學生化被動接受為主動學習，取得了不錯的教學效果。

（一） 教學模式設置

1.重塑學習態度，確定學習目標

基于對已學過《氣象科技英語》的同學的隨訪與調查，課程組老師們了解到因為對科研工作的不熟悉，學生們認為這是一門難啃的外語專業課程，因此從一開始就產生了畏難心理，加之課堂上接觸到大量生澀繞口的各類專業詞匯，因為不熟悉也不常用，漸漸開始有了抵觸情緒。

課程組老師們調整了教學日歷，在開課初期任課老師首先分享大量科研工作的內容、經歷及成果，目的在于拉近學生與科研工作的距離，改善同學們對這門課的印象，告之大學中的科研不是高不可攀的果子，只要用心學習人人可以觸及。《氣象科技英語》不僅是一門專業英語課，更是一把開啟科研之門的鑰匙。學生通過對科研工作過程的了解和認識后，進一步結合自身學習情況，明確專業知識需求，即通過這門課希望獲得哪些專業知識和技能，最終能達到什么樣的教學目標。在重新確定學習目標后，重塑學習態度。

2.搭建學習框架，鋪好翻轉之路

真正的科研工作之初是比較茫然而慌亂的，學生并沒有太多經驗。任課老師作為引路人，借自己科研工作中的實例，從科研靈感的產生到著手實現，搜索關鍵詞、查閱文獻、收集相關資料到數據處理、繪圖、構思研究要點、搭建論文框架，到最后提筆寫、修改、潤色等工序。讓學生初步了解整個工作流程，梳理出清晰思路，為后期主動學習構建良好的心理預期。

3.調動學習興趣，夯實專業知識

課程中后期，結合學生學過的基礎課程，任課老師會給出一些與專業相關的關鍵詞或者熱門科研話題，或者讓學有余力的學生自行確定感興趣的話題，分組討論并在課后通過查閱文獻資料、相關書籍，制作5分鐘左右的演講PPT。在下一次課堂上，由各組代表上臺分享本組觀點并由此開展頭腦風暴，鼓勵大家發表各自的看法和理解，任課老師充分尊重每位同學的發言，只對各組分享的內容進行總結提點，并針對學生特別感興趣或有爭議的內容適度加深拓展，以滿足不同學習能力學生對此門課學習深度的需求。

在這個過程中，學生對各類專業詞匯也得到不同程度的理解和認識，相對于之前的死記硬背有了很好的改良。

4.強化學習后勁，提高實踐能力

課程后期，老師會以學生關注較多的公開發表文章為例引導學生再次梳理學習內容，自行理解并構建文章框架，并出題讓每個學生寫一段學術型小文，強化對專業英語詞匯、正確的語法等核心知識點的考查。并挑選較好作品和問題較突出的進行點評，以此加深記憶并鍛煉學生專業英語靈活應用能力。

在這期間，任課老師會鼓勵學生盡量用英語進行對話，積極調動學生眼、筆、口、腦同時轉動，讓學生適應中英文表達思維的不同之處，逐步實現“學以致用”的動態變化。

（二） 教學效果反饋與持續改進

經過近兩年的嘗試，目前該課程取得了較好的教學效果。由于采取小班教學手段，學生人數控制在30人以內，能夠保證每節課每一討論組都有足夠的時間發表本組觀點，一學期能保證每一位同學都有機會上臺展示自己的才能。期末考試以氣象科技英語基礎知識為主，目前較熱門的科研前沿問題為輔進行考核，學生考試成績整體如表1所示。

表1 改革后大氣科學學院本科生《氣象科技英語》期末考試成績分析匯總表

期末成績基本屬于正態分布，主要分數段在80～89分之間，高分段人數也較多。學生考后普遍反映說考試題目比較有趣，課堂上接觸專業知識面較廣，課后復習需要花時間整理和提煉知識點；由于經常隨堂練習，專業詞匯和固定短語搭配不再陌生，英語翻譯和短文寫作能力提高不少，收獲頗豐。

該課程組任課老師同時表示，在課程改革過程中，通過對課程建設新的搭建以及新的教學模式的應用，減輕了板書負擔，另外信息化教學方式更貼近學生生活方式，學生更易接受并掌握。在與學生討論中也可以發現自己科研方面存在的問題以及新的突破點。

另外，我們結合改革后大氣科學學院研究生修讀的《氣象科技論文閱讀與寫作》期末考試成績分析匯總表做個延展性分析，詳見表2。

表2 改革后大氣科學學院研究生《氣象科技論文閱讀與寫作》期末考試成績分析匯總表

我們可以看出：有了本科時期專業英語基礎培訓的良好啟蒙，學生在進入研究生學習階段，學習更高層次的《氣象科技論文閱讀與寫作》課程時，學習適應能力更好，成績提高更快，在期末考試成績分布上基本上都在高分段，而且整體平均分數都在88分以上。不少學生表示，有了本科基礎課程的學習，到了研究生階段不再認為這是一門新課程，而是一門提高課，所以把本科學到的方法和技巧進一步熟練化就能很好地掌握科技論文的閱讀與寫作技巧了。更有能力強者，在本科期間已發表國際高水平論文，該論文被國際高質量期刊International Journal of Climatology正式收錄，大大超出了課程組老師們的預期。

此后，學院還將針對此門課授課內容進行查漏補缺，授課技巧方面的不足之處進行優化，主要包括課程組各位任課老師自身科研能力的提高、信息素養的培養、課程內容與專業基礎學科知識點的串聯、氣象科技前沿熱點的追蹤，以及在氣象類學科競賽方面應用需求等方面來對課程進行系統性完善，并結合學生評教情況進行正反饋，以將CDIO教學模式順利融入到理科教學中去，對氣象專業人才的培養取得了良好的成果。

四 結語

高校的課程改革是一項持久而深入的過程，是提高教學質量的必經之路[3]。理科專業的學生不僅需要扎實的理論知識，更需要接觸實踐項目的機會，增加他們未來升學和工作的競爭力。教學與科研對高校而言，如鳥之雙翼、車之兩輪，是一對需要平衡的辯證關系。自兩百多年前威廉·馮·洪堡創立德國柏林洪堡大學時明確提出“教學與科研相統一”的原則后，這一原則已成為現代大學的基本標志。對于以文化和知識傳承、知識創新和創造并重的研究型大學而言，這一辯證關系不言自明；即便是以文化和知識傳承為主的教學型大學，由于必須不斷更新教學內容、教學方式、教學技術，這一關系同樣也清晰明了。縱觀全球大學發展的千年歷史，這一關系雖在各個大學的不同發展階段有所側重，但從未偏廢[8]。

成都信息工程大學大氣科學學院堅持本專業的培養目標，探求學生的學習需求，以產教融合發展規劃為抓手，積極調整本科教學思路，從專業選修課的授課方式著手，基于CDIO理念下，以“我說你做 你說我聽”的模式翻轉課堂，調動學生主觀能動性，教學效果顯示此方法具有可操作性，反饋結果良好，通過持續改進，可實現從理論學習到實踐技能的提升，進而提高學習者的跨文化交際能力和英語綜合水平[9]，實現真正的“學以致用”。