基于CDIO理念的環境工程CAD課程教學改革探索

張陽洋 陶星名 張志學

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2023.23.049

［摘 要］本文針對高職環境工程CAD課程中教學模式和考核形式所存在的不足，以CDIO工程教育理念為指導，探索了課程教學改革的形式；并根據課程特點建立課程項目和任務，從課前、課中、課后三個階段推進線上線下混合式的教學流程，并建立多元開放的全過程課程評價體系，從而促進課程教學質量的提升。

［關鍵詞］CDIO；環境工程CAD；課程改革

［中圖分類號］G64文獻標志碼：A

隨著工程科學的迅速發展，培養工程技術技能人才已成為中國式現代化建設的剛性需求。黨的二十大報告提出了具有新時代中國特色的人才強國戰略，明確了努力培養大國工匠和高技能人才是加快建設國家戰略人才力量的重要途徑^［1］。職業教育是培養技術技能人才、促進就業創業創新、推動中國制造和服務實現高質量發展的重要基礎。新職教法強調了要為全面建設社會主義現代化國家提供有力人才和技能支撐，推動著高等職業院校在工程教育方面實現進一步的發展^［2］。

1 相關概述

1.1 CDIO工程教育模式概述

近年來，CDIO工程教育模式已成為國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），注重根據工程項目引出學習內容，強調“做中學”“產學結合”等理念，致力于培養能引領未來產業界發展的高水平工程類人才^［3］。與傳統的授課形式單一、考核形式固化的教育模式相比，CDIO模式聚焦激發學生在工程教育中的主動性，提高學生的參與度，實現理論知識與實際工作內容的結合，培養符合社會需求的工程類人才。CDIO模式把實踐作為重要內容，有效解決了工程人才實踐能力培養重視度不夠的問題；培養環節環環相扣，讓學生能全面整體地掌握工程知識，系統地認知項目全過程，有效提升教學實施的邏輯性^［4］。經過多年的發展和實踐，CDIO模式已得到了廣泛的認可，按其模式培養的學生技能水平高，知識結構合理，能滿足社會與企業的需求。

1.2 環境工程CAD課程概述

環境工程CAD是高職院校環境監測技術專業的一門工程類專業基礎課程，主要培養學生應用計算機輔助繪圖（CAD）技術進行環境工程圖紙設計、繪制、編輯、出圖的能力。課程從技能型人才課程培養模式出發，將知識、能力、素質教育融為一體，以學生為主體，注重加強學生的創新思維的培養。本課程的后續課程為大氣污染控制與設備運行、水污染控制與設備運行等專業核心課程，為進一步深入學習研究打下基礎。

1.3 CDIO教學模式應用于環境工程CAD課程教學的意義

采用CDIO教育模式，從構思、設計、實現和運作四個方面設計授課模式、建立教學流程，探索考核方式，以項目化的形式進行混合式教學。課前利用豐富的網絡資源滿足學生的預習需求；課中根據學生前測情況有導向性地進行教學和討論，加強師生、生生互動；課后及時鞏固相關知識，能顯著增強學生的學習熱情，幫助學生豐富知識儲備、提升技能水平，同時提高教師的教學質量和教學效果。

2 環境工程CAD課程教學現狀分析

2.1 學情分析

以筆者所在學校為例，環境工程CAD課程開設在大一下學期。經問卷調查統計，2022—2023年度下學期的授課班級中83 %的學生在高中參與了信息技術與通用技術會考，其中19 %取得了A-B檔的成績，77 %取得了C-D檔的成績，信息知識基礎一般。另外，部分學生數理化應用能力和英語能力有待加強，對實際的工程項目缺乏整體的了解，職業意識相對薄弱。學生熱衷于團隊合作，適應理事一體化教學方法，并在情境教學中有較好的表現，這為環境工程CAD課程中實施CDIO教育模式提供了條件。

2.2 教學模式分析

環境工程CAD教學主要在校內機房開展，教師使用教師機進行理論知識的講解和演示操作，學生使用學生機進行觀看和學習。在教師演示完后，學生再進行實操訓練。CAD中的知識點和操作命令較多，部分基礎相對薄弱的學生容易遺忘教師講授的內容，無法跟上教學進度，從而失去學習的興趣。另外，學生以完成教師的同步操作為主，學習狀態較為被動。因平時作業主要在課堂上完成，課后若不加練習，容易遺忘知識點。探究如何提升學生的積極主動性和創造力是課堂改革的重中之重。

2.3 考核形式分析

目前，環境工程CAD課程采用“平時成績（40 %）+期末上機測試（60 %）”的考核方式，存在著一定的弊端。平時作業以完成課堂布置的繪圖內容為主，學生中存在著相互拷貝、抄襲的現象，使教師在評分時作出錯誤判斷。期末為上機測試，缺乏對理論知識的考查，無法了解學生對制圖規范和制圖標準的掌握情況；且期末考試分數占比較多，導致部分學生存在著應試的心態，不注重平時的學習和積累。因此，需探究采用多元化、多樣化的考核形式，讓教師全面而真實地檢驗每個學生的學習成效。

3 基于CDIO理念的環境工程CAD課程教學改革思路

3.1 重構項目化課程教學體系

CDIO模式強調“做中學”“產學結合”，強調將學科學習和工程職業訓練融合在一起。在此理念的指導下，針對環境工程CAD課程知識點多而廣泛的特點，將其知識點由淺入深地分為基礎知識、進階知識、綜合知識和拓展知識4個部分，圍繞企業制圖工程師具體崗位的職場能力要求，對應建立5大教學項目，實踐12項工作任務，具體見表1。

基礎知識包括CAD二維基本繪圖和修改命令，主要將認知零部件及水處理工程流程圖繪制項目作為講解實例，結合基本制圖知識和相關命令組織教學，有較強的啟發性，幫助學生打下良好的基礎。進階知識包括CAD二維高級繪圖和修改命令，主要將廢氣處理工藝布置圖繪制項目作為項目案例，融入高級繪圖知識，進行由淺入深的教學，幫助學生提升繪圖水平。綜合知識包括CAD制圖必備操作，主要將城市污水處理廠工程圖設計項目作為綜合應用案例。在教師的引導下，學生真正成為學習的主體，以小組為單位，各自承擔不同的角色，通過互動討論、實地考察、資料查閱、設計制圖、審核修改等環節參與工程項目的全過程，共同完成全套的工程圖紙，實現“做中學”，培養團隊合作精神，提升綜合知識應用能力。拓展知識包括CAD三維編輯命令，因受課時的限制，主要以學生在智慧職教平臺上自學為主，學生需要利用課余時間完成學習、討論和測試，教師再進行統一答疑，進一步拓展學生的知識體系。

在此教學體系下，學習內容循序漸進，促使學生的能力逐步提高，為日后專業核心課程的學習奠定扎實的基礎，為畢業后的零距離上崗做前期準備。

3.2 基于CDIO教學模式推進教學流程

遵循CDIO的一體化教學設計理念，從構思、設計、實現、運作四個方面推進教學流程，圍繞課前、課中、課后各環節建立課程內容。

課前，教師對課程進行構思和設計，將相應教學資源上傳至線上平臺，學生結合線上教學資源和自主查閱資料完成預習，進行課前測試和互動討論，教師在網絡平臺上關注學生的實時學習情況，根據學生的反饋進一步挖掘難點，完善課程內容。

課中，教師完成知識教授和實踐操作教學后，根據前測中的反饋和課堂中學生的表現進行情景設計，發布任務，學生通過生生互動、師生互動完成任務，最后教師引導學生共同歸納本堂課的主要內容，總結課堂。

課后，教師在線上布置任務，通過線上答疑和線下輔導來幫助學生提升能力，并綜合評價學生在整堂課中的表現；學生完成課后任務，在線進行互動討論，并對課堂進行評價。

通過基于CDIO模式的線上線下相結合的教學流程，教師能有針對性地進行教學、互動、討論、答疑，學生的學習自主性明顯提高，能夠更好地掌握知識技能，同時課堂教學效果和教學質量得以提升。

3.3 建立全過程評價體系

CDIO標準要求在對學生進行考核時，整體考查學生的基本能力、人際能力、實操能力和理論知識掌握能力，了解學生在何種程度上達到專業目標。基于此標準對環境工程CAD的課程考核形式進行改革，建立“過程性評價（50 %）+階段性測試（50 %）”的全過程課程評價體系，以多元化、多樣化的考核形式，對每個學生的學習成效進行全面、真實的綜合評定。

過程性評價主要評估學生在學習中各環節的綜合表現。課前包括線上的預習和前測，課中包括課堂考勤、個人表現及在團隊合作中的表現、隨堂練習和筆記的完成情況，課后包括課后作業和在線上的互動討論表現。階段性測試安排在期中、期末等階段，包括理論測試、上機測試和團隊任務，檢驗學生對基礎知識、進階知識、綜合知識和拓展知識的掌握程度。各項指標的權重設置見圖1。

3 結語

本文基于CDIO理念，重構了課程教學體系，圍繞基礎知識、進階知識、綜合知識和拓展知識建立教學項目和工作任務，實現遞進式教學；從構思、設計、實現、運作四個方面推進教學流程，在課程實施各階段有序地建立教學內容，提高學生的學習自主性，提升課堂教學質量；建立多元化、多樣化的全過程評價體系，全面檢驗學生的學習成效，充分體現了“以學生為中心、學生主體與教師主導相結合、教學做一體化”的教學理念。為全面提高環境工程CAD課程的教學質量，今后仍需在課程實踐中不斷完善各環節教學工作，以培養適應環境工程行業需求的應用型人才。

參考文獻

［1］中共中央關于認真學習宣傳貫徹黨的二十大精神的決定［N］. 人民日報，2022-10-31（001）.

［2］俞啟定，邢暉，曹曄，等. 新修訂的職業教育法系列解讀［J］. 教育與職業，2022（12）：9-19.

［3］葉民，孔寒冰，張煒. 新工科：從理念到行動［J］. 高等工程教育研究，2018（1）：24-31.

［4］顧佩華，包能勝，康全禮，等. CDIO在中國（上）［J］. 高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

［作者簡介］張陽洋，女，浙江杭州人，杭州萬向職業技術學院，中級工程師，碩士，研究方向：環境監測技術教學。

陶星名，女，浙江湖州人，杭州萬向職業技術學院，副教授，碩士，研究方向：環境監測和高職教學改革。

張志學，男，湖南安仁人，杭州萬向職業技術學院，講師，碩士，研究方向：環境監測技術教學。