CDIO教學模式下大學生軟能力培養研究——以高等數學教學為例①

邊文莉,沈陸娟,蔡建平

(浙江水利水電專科學校 基礎部,浙江 杭州 310018)

21世紀科技日新月異,經濟發展迅猛,市場需求不斷變化,導致人才供需結構、社會就業模式等都發生重大變化。現代企業對高技能人才的需求不斷增加,也對高等職業教育的培養目標、人才培養模式提出了新的要求。除專業技術知識外,職業能力和態度、團隊工作和交流能力、批判性思維能力、綜合思考解決問題的意識能力等軟能力都成為企業考量員工的新標準。可見,高等職業教育與產業對技師的能力要求之間還存在認知上的差距,迫切需要尋求合適的工程教學模式,并基于此,培養學生的專業技術知識和軟能力,利于其職業生涯的發展。

一、對CDIO工程教學模式的認識

CDIO教學模式是由美國的麻省理工學院、瑞典查爾摩斯工業大學、瑞典林雪平大學、瑞典的皇家理工學院四所大學共同創立的工程教育改革模式[1],是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運作(Operate)四個單詞的縮寫,體現了杜威的“做中學”思想和基于項目的教育與學習(PBL)理念。CDIO教學模式終極目標是為學生提供一種在實際系統背景下,體驗產品構思—設計—實施—運行的全過程,使學生能夠掌握深厚的技術基礎知識,領導新產品和新系統的運行,理解工程技術的研究與發展對社會的重要性和戰略影響,在一定程度上較好地解決工程教育中理論與實踐脫節的問題。我國清華大學工業工程系,汕頭大學等高校最早加入了CDIO全球工程教育改革組織,正式采納該組織以CDIO四階段的工程內容為學生能力培養的目標,并以層次化的架構來組織師生的學習活動。目前國內已有57所高校在機械類、電氣類等專業開展工程教育模式試點[2]。國內個別高職高專學校也進行了CDIO教學模式的嘗試,如浙江水利水電專科學校倡導了SWH-CDIO教學模式,體現水利行業特色下的工程教育,培養學生就業核心能力,開發軟能力,造就復合型技能人才;蘇州工業園區職業技術學院形成了具有其自身特色的TCDIO課程體系,注重“硬技能”和“軟技能”的共同培養,這些院校發起研究和實施以來取得了一些成果。

二、軟能力的培養

人才培養目標主要是培養學生的兩種能力,即“軟能力”和“硬能力”。硬能力一般指的是學生的知識、經驗、專業技能等比較容易評估的素質,而軟能力概念的提出源自國外,Boyatzis(1982)and Stevens and Campion(1994)認為,軟能力包括四個組成部分:組織能力、交流能力、管理能力、認識能力。

《中國就業戰略報告2008-2010》指出,軟能力可分為三個層次,即應用層、修煉層、天賦層。應用層軟能力包括團隊意識、溝通能力、人際能力、分析能力等。修煉層軟能力是通過長期積累和修煉形成的心理能力,包括自信心、責任心、成就動機、服務意識、抗壓能力等。天賦層軟能力是基于先天生理差異而形成的一些深層次的技能,如直覺、美感、個性特質、性格等[3]。

軟能力與硬能力不同,需要靠長期的領會,通過自身不斷實踐習得,是一種潛意識,也是一種習慣養成,并不只依賴教育或告知,被動接受就可獲得。為此,“學生軟能力導論”課程作為先導課,讓學生認識和理解軟能力的內涵以及重要性是完全必要的,且是至關重要的,但僅僅靠一門課程培養和造就學生的軟能力還是遠遠不夠的。培養學生的軟能力是項系統工程,不僅是整個在校受教育過程中每個教育工作者都要有培養學生軟能力的意識,同時還需在每個教學環節中滲透學生軟能力的培養,甚至可擴展至終身教育的范疇,伴隨其職業生涯發展的一生。

培養大學生的軟能力,使其通過較長時間的努力獲得提高,需講究方式方法,遵循其教育教學原則:引導學生堅定理想信念、幫助學生改進思維方式、創造豐富的便利條件、改變傳統的教學理念和教學方法,在理論課堂上,充分發揮學生的主動性,展開討論,如何解決矛盾,掌握傾聽,述說技巧,交流、演講技巧等。建立良好的激勵機制,建立科學的心理危機預警干涉機制。

三、CDIO教學模式下軟能力的培養

CDIO教學模式強調學生通過四環節的教學,主動獲取知識,注重知識和能力的關聯,突出培養學生的硬能力和軟能力。在課程開發中,借鑒基于問題的課程開發模式,設計工作過程系統化的集成課程(或稱一體化課程),強調圍繞學科組織教學,將技能與項目相互交織于學科間;課程組織方面,以學生的能力習得規律、職業發展規律為依據,以CDIO項目為整個教學過程的載體,突出模塊化組合設計、分學段精心安排、項目化案例化教學實施、小組合作團隊完成等特點,展現了其不可替代的工程教育獨特優勢。

國外很多國家都通過該模式完成其教學目標,如新加坡理工學院工程教育中非常強調的軟體就是我國所倡導的軟能力,在CDIO教學模式中廣泛體現。例如,CDIO設計課程中有一堂化學測量課,教師讓學生組合模擬工地上實測情況,用對講機相互進行測量情況交流。在教學過程中,教師設計讓一個學生的測量位置位于對講機的盲點,學生在面對這種情況時,會出現各種不同的應對處理,教師再加以引導,讓學生通過親身經歷理解團隊合作的重要性,以及如何進行有效的交流而不是抱怨,以此培養學生團隊合作能力[4]。

四、CDIO教學模式下軟能力的培養——以高數教學為例

高等數學是工科院校學生的一門公共基礎課,傳統數學教學強調的是知識的系統性,邏輯的嚴密性,計算的準確性,結論的反思性。在CDIO教學模式下,倡導學生軟能力的培養,高等數學的內涵也發生了根本的變化,突出數學的實踐性和應用性,培養學生的問題意識和應用數學知識解決實際問題的能力,提高職業核心競爭能力。CDIO課程體系凸現了“項目制”為主線、“模塊化”課程教學、“學段制”實施、“柔性化”管理和“情境化”教學這些特點[5],為此,對高等數學教學進行了全面改革,結合CDIO課程的特點,四個運行環節,進行如下構思。

(一)柔性化管理,學生自主選課,課程合理布局,模塊化教學

根據課程建設的理念和CDIO課程“柔性化”管理的特點,采取學生自主選課組織形式,學生通過各種途徑,了解授課教師的特點,針對自己進行學情分析,選擇適合自己的教師進行授課,突破了專業的限制,利于不同專業學生進行交流與合作。

為了達到學生按需學習且學有所用,按專業采用分層次模塊化教學,分基礎模塊,微積分內容,約45學時;專業選修模塊,工程數學內容(涵蓋線性代數、概率統計、微分方程、拉氏變換等子模塊),約45學時,公共選修模塊(主要是數學建模競賽培訓,32學時理論和數學實驗,針對自考和微積分競賽而形成的強化數學內容),由此,組合形成了三種類型的數學課程(高等數學A、高等數學B、高等數學C),專業不同,內容和側重點均不同,這是新的課程結構體系(如圖1)。作為設計課程條件,根據教學目標制定了相應的課程標準和教學實施策略,建立一個可持續發展的教學模式。

圖1 課程結構體系

(二)高等數學教學營造真實的教學情境,培養學生軟能力

設計教育產品是產品開發的過程,假如學生具有良好的學習態度,并投入足夠的精力來學習,是可達到理想目標的,但恰恰學生缺乏學習動力,處于被動學習,另外也被動地受到同學和老師的影響,所以設計高等數學課程時,宗旨都在于群體或個人能力的培養,而不是僅僅傳授幾千年延續下來單一的數學知識[6]。由此,精心設計了高等數學能力訓練體系,通過案例教學和問題情境教學等方法,培養學生的硬能力和軟能力,以適應與之相對應的課程體系,培養學生的綜合素質。

案例是課程的教學載體,是理論研究或工程管理等領域已有的成果,其承載知識、技能與素養的學習,是實施項目教學的前提,是培養高技能人才的重要基礎[7]。按照“案例引入→啟發討論→數學知識鏈接→能力訓練”方式進行案例教學。利用專業方面涉及的生動案例,創設問題情境,積極發動學生加入教學過程中,充分利用每個學生的能力,把他們都認為有能力有責任的學習主體,教師在實施設計方案的過程中,致力開發學生的素質和潛力,在運行的過程中激勵學生主動發掘新知識,通過小組合作,讓學生彼此間能更有效的傳達知識,學習成果反映在教學過程中而不是總結性評價上,增加了學生的自信心,突出其成就動機。

為提高學生的興趣,對適合多媒體教學的內容,進行多媒體教學,多媒體技術支持下的課堂教學能提高學生的理解能力和應用數學方法的意識與興趣;增加課堂上的教學信息量,提高課堂教學效率;使抽象的數學教學過程變得生動活潑;能夠培養學生注重并致力于解決問題的學習方式等益處。同時靈活運用情境認知教學、啟發討論式、探究式教學等模式,革新傳統教學方式,作為主模式的有益輔助,為各個任課教師靈活掌握。

(三)推行項目教學法,確保理實結合模式的實施

一體化課程,圍繞學科知識構架課程計劃,并與能力及項目相互交叉,突破傳統課程的弊端,建立主題內容間的聯系或學科間的聯系,如圖2[1]所示。

一體化課程以具體的項目為載體,以計算機信息技術為平臺,達到聯系實際、注重應用的教學目的,其核心是培養數學的應用能力,其最佳途徑是數學建模學習。在數學課上適當的章節加入各領域數學小模型的講解,把數學與工程實際、社會現象等多方面、多角度的聯系,使學生了解數學與科學,數學與社會的全方位的密切聯系,讓學生認識到數學的學習與研究最終將服務于實踐、解決實際問題。在實驗課中,由教師于數學實驗室中給予學生適當指導,對一些數學小模型,讓學生自己提出問題,給出假設,建立模型,借助數學軟件求解模型,并對問題給出合理的答案和解釋,在此過程中培養他們學習數學的興趣和動力,提高分折和解決實際問題的能力,高職數學的教學就是以此為目的來培養學生的工程思維能力和創新能力,搭建學習專業知識的平臺。

(四)數學建模培訓采用“學段制”,開展項目匯報活動,采取小組合作方式實訓

CDIO課程結構可選擇如下幾種:(1)方塊型結構:一個教師負責一門整合后的課程,或兩個及以上教師以密切合作的關系共同授課,使各分配到的內容和時間結合于一個課程中;(2)連接或合并型結構:在每個學期開始時兩個教師各自獨立教學,過一段時間后再將兩門課程合并起來,并繼續教學工作(如圖3)[1]。這是兩種最適合開展CDIO教學的結構,其余還有順序型、總線型、同步型結構等。

圖2 一體化課程

圖3 課程結構

鑒于此,數學建模課程采用方塊型結構,即一門將數學、經濟、工程等專業整合后的課程由兩個及以上的教師以密切合作的關系共同授課。為了便于學期培訓的實施,以學段作為教學的組織單元,每個學段七周,一學期有兩個學段,并在各學段結束后安排一周進行學段總結性評價和項目報告。第一學段主要是結合多媒體技術進行模型理論教學,奠定學生的數學理論基礎和開闊視野,通識類教學后,使學生了解數學模型的概況和發展、特點和解決途徑。第二學段則選拔學生進行數學實驗和建模實訓,先進行軟件培訓,再給出具體項目,要求學生三人一組合作完成模型的建立,最后要求學生寫出模型報告,并進行論述與答辯。通過項目的建模、報告、提交整個過程,培養了學生運用所學知識,創新性地解決問題的能力,培養學生知識與能力的關聯能力。同時讓學生從數學建模實訓的過程中,提高合作與交流能力,體會協作精神、團隊精神在職業生涯中的重要性。

(五)重視教學資源建設,培養學生的自主學習能力

分析學生的特點,發現學生大學學習對教師的依賴性減弱,對數學課程學習的興趣減弱,自我意識不斷增強,出現逆反的學習習慣,部分學生對數學學習還存在焦慮心理,但獲取知識的手段豐富。由此,在設計數學教學時,更注重學生的自主學習,教學資源建設必不可少。美國邁阿密-戴德學院(Miami Dade College)是一所在集成教育(STEM)方面成績出色的社區學院,其倡導的實時教學(Just-in-time Teaching)、基于問題的教學等都體現了網絡教學資源建設的重要性[8],其借助網絡平臺的良好生生、師生課外互動,以問題為載體并借助數學軟件、媒體技術、網絡的課堂教學模式,都成功的培養了學生的主人翁心態,突出了成就感,起到激勵作用。一以貫之,引導學生通過親身經歷,動口、動腦、動手參與數學活動,發揮主觀能動性,主動探索新知,引導學生分組討論,合作交流,共同探討問題,引導學生善于發現、提出問題,提供開放作業供課外探究,闡述觀點。當然,教學資源還包括教材、教學參考資料、試題庫、精品課程網站、上網課程網站等,需要有條不紊地開展建設。

五、結語

CDIO教學模式下學生軟能力的培養,是一個全新的教學理論,特別是高等數學教學對學生的軟能力培養更是一個新課題,我們只是在這方面進行了一些探索性的研究。一個人的職業生涯發展主要取決于個體的軟能力。在當前就業壓力日益增大的情況下,高校如何培養軟、硬能力都過硬的學生,是擺在學校及教育工作者面前的嚴峻課題[9]。目前從試點情況看,理論與實訓相結合、集中與分組討論進行高等數學教學,取得了明顯的成果。以學生未來工作和專業課學習需求為主線,淡化原有的數學體系,以專業案例為背景,引入問題情境,強調應用能力的培養和訓練,實現數學教學與現實需求的“零”對接,加強專業的針對性,實現不同專業教授不同教學內容,不同的學生通過不同途徑達到學習目的,突出過程性評價的重要性。進一步提高學生用數學思想和方法解決較難的實際問題、熟練運用計算機進行復雜運算的能力,搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力,分析和解決問題的能力,交流與合作的能力,同時培養他們吃苦耐芳,磨礪堅強的意志,樹立克服困難的信心、樂于探索、勤于動手、分工合作,充分發揮團隊精神,這些都是我們力圖要實現的目標。

[1]顧佩華,沈民奮,陸小華,譯.Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach,Edwardf.Crawley,Johan Malmqvist,soren ostluna,Doris.Brodeur,2009,(4):81-83.

[2]劉忠志.應用型本科高等數學教學與“CDIO”教學改革探索[J].湖南科技學院學報,2011,(6):1-4.

[3]萬玉鳳.《中國就業戰略報告 2008-2010》建議:大力提升大學生就業軟能力[N].中國教育報,2010-06-18(2).

[4]劉小紅.論職業教育中軟能力的內涵與培養[J].重慶電力高等專科學校學報,2011,(4):2-3.

[5]徐兵,孫海泉.T-CDIO課程體系的構建與實踐[J].高等工程教育研究,2009,(2):36-37.

[6]顧學雍.聯想理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009,(1):11-23.

[7]徐兵,孫海泉.CDIO在高職制造類專業中的實踐與探索[J].高等工程教育研究,2010,(1):32-35.

[8]沈陸娟.倡導運用技術成功學習數學——美國大學數學教學的設計及其啟示[J].甘肅聯合大學學報(自然科學版),2011,(5):91.

[9]楊永娟,等.一種有效提升”軟能力”的課程實踐——《團隊協作與交流實踐》課程的實踐與思考[J].蘇州市職業大學學報,2008,(4):84-86.