CDIO模式與工程教育專業(yè)認(rèn)證相融合的實(shí)踐類課程教學(xué)設(shè)計(jì)

蘭爽 于貴文 馬麗心

關(guān)鍵詞： 教學(xué)設(shè)計(jì) CDIO 模式 工程教育 模型

實(shí)踐教學(xué)是將教師傳授的課堂理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的工程能力的重要途徑，工程實(shí)踐類課程只有進(jìn)行教學(xué)改革，才能適應(yīng)不斷變化的產(chǎn)業(yè)需求[1]。自2016 年6 月我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》以后，很多高校的工程類專業(yè)都在積極爭(zhēng)取通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證（簡(jiǎn)稱專業(yè)認(rèn)證）。專業(yè)認(rèn)證要求圍繞“學(xué)生的畢業(yè)能力達(dá)成”這一核心任務(wù)設(shè)置專業(yè)課程體系，并持續(xù)改進(jìn)。而興起于2000 年的CDIO 工程教育模式（簡(jiǎn)稱CDIO 模式），是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的新成果，由美國(guó)麻省理工學(xué)院聯(lián)合多所著名高校共同提出。CDIO 分別代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）。與傳統(tǒng)模式相比，CDIO模式從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作這4 個(gè)環(huán)節(jié)以案例項(xiàng)目的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)工程，即以工程項(xiàng)目從研究開發(fā)到運(yùn)營(yíng)全過(guò)程為載體，使學(xué)生能主動(dòng)實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，具有更好的創(chuàng)新性、實(shí)用性以及可持續(xù)性[2-6]。

楊毅剛教授認(rèn)為，專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)具有同一性，有著較強(qiáng)的剛性，對(duì)于不同專業(yè)，它不夠具體和細(xì)化，而CDIO 模式下的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)可以彌補(bǔ)這方面的不足，所以，可以將專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)定位成工程技術(shù)人才培養(yǎng)的“ 底線標(biāo)準(zhǔn)”，將CDIO 模式作為“ 方法論”使用[7]。

目前，雖然工業(yè)工程專業(yè)尚未納入專業(yè)認(rèn)證范圍，但因其具有很強(qiáng)的工程性和應(yīng)用性，引入先進(jìn)的工程教育模式是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才培養(yǎng)的必經(jīng)之路。所以，哈爾濱商業(yè)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)于2019 年參照專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)修訂了本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并以此為契機(jī)，對(duì)多門實(shí)踐課開展了旨在加強(qiáng)課程建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的教學(xué)改革。

在上述背景下，該文把“教學(xué)設(shè)計(jì)理論”引入實(shí)踐類課程的教學(xué)改革，提出以專業(yè)認(rèn)證為基準(zhǔn)、以CDIO模式為指導(dǎo)，探究教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯和內(nèi)核。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)的層次定位

美國(guó)教育心理學(xué)家加涅認(rèn)為：“教學(xué)是以促進(jìn)學(xué)習(xí)的方式影響學(xué)習(xí)者的一系列事件，而教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)化規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)的過(guò)程?！边@里的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也稱為教學(xué)設(shè)計(jì)[8]。

教學(xué)設(shè)計(jì)有多種層次，例如：以“教”為中心、以“學(xué)”為中心、以“資源”為中心[9]。無(wú)論是CDIO 模式，還是專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，均以“學(xué)”為中心，課程改革則大多聚焦于教學(xué)過(guò)程的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建

進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，通常把簡(jiǎn)化了的理論形式稱為教學(xué)設(shè)計(jì)模式。教學(xué)設(shè)計(jì)一般模式的共同特征要素，包括學(xué)習(xí)需要分析、學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析、教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)策略的制定、教學(xué)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)，前兩項(xiàng)屬于前端分析環(huán)節(jié)[7]。

學(xué)習(xí)需要是指學(xué)生的理想學(xué)習(xí)水平與已經(jīng)具備的學(xué)習(xí)水平之間的差距，學(xué)習(xí)需要分析是一個(gè)以揭示學(xué)習(xí)需要為目的的動(dòng)態(tài)調(diào)研過(guò)程。學(xué)習(xí)者分析是對(duì)學(xué)習(xí)者一般特征的分析，即對(duì)學(xué)生心理、社會(huì)特點(diǎn)的分析。不同年齡段的學(xué)習(xí)者，其一般特征有所不同，該文主要關(guān)注的是大學(xué)生[9]。

學(xué)習(xí)內(nèi)容分析，是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的廣度、深度加以界定。教學(xué)目標(biāo)涉及教學(xué)總目標(biāo)、課程目標(biāo)以及單元目標(biāo)。教學(xué)策略泛指教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)組織形式、教學(xué)媒體的選擇和運(yùn)用[9]。教學(xué)評(píng)價(jià)依據(jù)其評(píng)價(jià)功能，劃分為形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)[8]。

該文基于教學(xué)設(shè)計(jì)的一般模式，融合CDIO 與工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，構(gòu)建了教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型，如圖1 所示。該模型描述了教學(xué)設(shè)計(jì)的基本思路，具有鮮明的邏輯性和系統(tǒng)性特征。

3 實(shí)踐案例

專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)是工業(yè)工程專業(yè)重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將前文構(gòu)建的模型用于該環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，具體過(guò)程如下。

3. 1 前端教學(xué)要素分析

3.1.1 學(xué)習(xí)需要分析

以專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為邏輯起點(diǎn)，綜合產(chǎn)業(yè)需求。分析結(jié)果表明，學(xué)生的能力差距集中體現(xiàn)在綜合應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力這幾個(gè)方面。

3.1.2 學(xué)習(xí)者分析

在大學(xué)生群體一般特點(diǎn)基礎(chǔ)上，增加了學(xué)情分析。專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)的開課時(shí)間是第6 學(xué)期，故選擇大三年級(jí)學(xué)生作為調(diào)研對(duì)象。以學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、興趣點(diǎn)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)內(nèi)容與方式、效果、生活環(huán)境與主觀感受等因素，作為分析的切入點(diǎn)。分析結(jié)果表明：大三階段的學(xué)生已經(jīng)有了一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，但缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)性不強(qiáng)；抽象邏輯思維處于發(fā)展中；對(duì)數(shù)字媒體的興趣較濃厚；碎片化學(xué)習(xí)方式較普遍。

3. 2 教學(xué)目標(biāo)與課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)與課程內(nèi)容，具體如表1。教學(xué)目標(biāo)主要從課程單元目標(biāo)方面進(jìn)行描述。參考CDIO 模式，將課程內(nèi)容劃分成4 個(gè)課程單元，以產(chǎn)品的全生命周期為載體，設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生通過(guò)完成一種工業(yè)產(chǎn)品（如減速器）及其生產(chǎn)過(guò)程的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)作的全過(guò)程，親身體會(huì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，從系統(tǒng)的角度加深對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系以及加工工藝等問(wèn)題的理解，掌握產(chǎn)品生產(chǎn)的組織、計(jì)劃和過(guò)程控制的方法。

3. 3 教學(xué)策略設(shè)計(jì)

3.3.1 教學(xué)方式與方法

為了強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，采取分組方式，各組任務(wù)不同，同組內(nèi)各成員分工也不同。以“減速器”產(chǎn)品為例，各組負(fù)責(zé)的減速器規(guī)格不同，同組內(nèi)各成員對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)能不同。這種方式在促進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作的同時(shí)，也避免了設(shè)計(jì)內(nèi)容的同質(zhì)化。

3.3.2 教學(xué)媒介

借助現(xiàn)代信息手段，開展有效的教學(xué)及教學(xué)過(guò)程管理。利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為學(xué)生提供形式豐富的學(xué)習(xí)資料、發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、師生交流互動(dòng)、展示設(shè)計(jì)成果。例如：在“釘釘”平臺(tái)建立課程設(shè)計(jì)資源庫(kù)，以“視頻會(huì)議”的形式進(jìn)行線上指導(dǎo)、檢查、答辯；通過(guò)“微信”發(fā)布即時(shí)消息、答疑。

3.3.3 教材建設(shè)

教材的主要內(nèi)容包括課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)詳解、知識(shí)單元解析、案例、軟件工具說(shuō)明。教材建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的持續(xù)過(guò)程，要綜合多門專業(yè)課，引入先進(jìn)的技術(shù)、方法和工具，融合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情境，不斷地對(duì)原有內(nèi)容進(jìn)行迭代創(chuàng)新。

3.3.4 考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定方法

考核方式分為形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)在每個(gè)課程單元結(jié)束時(shí)都要進(jìn)行，每個(gè)階段學(xué)生都要提交“書面匯報(bào)材料”，并參加“答辯”；總結(jié)性評(píng)價(jià)是在所有的課程單元結(jié)束之后，即課程設(shè)計(jì)完成時(shí)進(jìn)行。成績(jī)由“學(xué)生自評(píng)”“生生互評(píng)”“教師評(píng)分”這3 個(gè)部分構(gòu)成，可以提高學(xué)生的積極性與參與度。

4 結(jié)語(yǔ)

該文提出的教學(xué)設(shè)計(jì)模型是一種解釋性結(jié)構(gòu)模型，它從邏輯、教學(xué)要素兩個(gè)維度描述了教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路。模型融合了CDIO 與專業(yè)認(rèn)證這兩種先進(jìn)的工程教育模式，實(shí)現(xiàn)了二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。因?yàn)樵撃Ｐ鸵浴敖虒W(xué)設(shè)計(jì)理論”為基礎(chǔ)，源于教學(xué)設(shè)計(jì)的一般模式，所以該模型不僅適用于工程類專業(yè)的綜合性實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)于理論課教學(xué)或非工程類專業(yè)，也具有一定的通用性。需要注意的是，如果本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案不是基于專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)制訂的，采用該模型開展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)模型的前端教學(xué)要素進(jìn)行修正。

目前，教學(xué)設(shè)計(jì)模型經(jīng)歷了兩屆工業(yè)工程本科教學(xué)的檢驗(yàn)，學(xué)生的設(shè)計(jì)成果質(zhì)量和學(xué)習(xí)積極性均有了明顯提升。后續(xù)研究重點(diǎn)是模型實(shí)踐效果的深入分析以及模型的修正。