CDIO模式下學生自主學習能力培養教學素材構建

[摘 要] CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，目前國內眾多高校引入了CDIO工程教育模式，而與之相適應的教學素材構建研究已是當務之急。本文旨在探索如何構建CDIO模式下的學生自主學習能力培養教學素材，使其滿足CDIO培養大綱的要求。本文詳細闡述了CDIO模式下的教學素材構建模型與思路并給出了相應的理論支撐。

[關鍵詞] CDIO；工程教育；模式； 自主學習；能力培養； 教學素材；構建

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 07. 063

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）07- 0102- 03

CDIO工程教育模式是近年來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） ，它以從產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO 的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準。目前，國內外眾多的著名大學加入了CDIO組織，其參與院系全面采用CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎。

教學素材是體現教學內容和教學方法的知識載體，是進行教學的基本工具，是課程建設的基礎，應體現教學模式改革的重要特征，要為專業人才培養目標服務?；贑DIO工程教育模式的教學素材應體現CDIO工程教育的理念及精髓，著眼于學生自主學習能力的培養。在CDIO工程教育蓬勃發展的今天，進行CDIO模式下的教學素材改革研究是非常迫切和有必要的。

1 CDIO培養大綱對教學模式與課程體系的要求

CDIO培養大綱將工程專業畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這4個層面達到預定目標。CDIO工程教育人才培養模式的重點就是“基于項目的學習”，即在完整的項目中組織學生“做中學”或“學中做”，將理論教學內容與實訓教學內容有機融合，打破傳統的教學思維模式，把課程內容與實訓內容組合成一個個教學項目，這種由工作任務驅動的教學模式可使理論知識的學習與實際操作的訓練緊密結合，使教學內容具有更好的針對性，使教學過程具有更強的實效性和實戰性。

目前CDIO本土化開展較好的大連東軟信息學院，搭建了五級項目化的課程體系：一級項目為綜合項目，主要是學生畢業前對4年學習成果的展示；二級項目叫課程群項目，是指基于多個課程、包含一組相關核心課程能力要求的課程群項目；三級項目叫課程項目，是指某門課程講授完成后的知識串聯項目，考查該課程整體的掌握程度；四級項目叫單元組項目，是指基于1門課程的兩個以上單元能力要求、為強化課程能力目標而設計的單元組項目；五級項目叫單元項目，每堂課之后，學生要根據所學進行的拓展項目訓練。

CDIO課程體系的構建應具備“系統化和模塊化的課程、項目制的主線、學段制的實施、情境化的教學”等特征。CDIO課程體系的實施應包括：推行項目教學法以確保工學結合模式的實施；創建實訓基地以營造真實的教學情境；按照實際的工作任務組織課程以形成圍繞工作需求的訓練項目；采用小組合作方式以提高學生團隊合作能力；重視教學資源建設以培養學生的自主學習能力。

2 CDIO模式下教學素材的構造理念

按照CDIO培養大綱對教學模式與課程體系的要求，基于CDIO工程教育模式的教材應體現如下理念：

（1） 知識采用建構主義學習。建構主義學習理論認為學習的過程是學習者主動建構知識的過程。CDIO模式下的教學素材可運用建構主義學習，采取發現學習的教學方式，提供一種探索情境，從而激發學習者的學習動機和興趣，主動地參加到學習中去，做出假設，推測關系，應用自己的能力，對新知識進行分析、檢驗和批判，以解決新問題或發現新事物。

CDIO模式下的教學素材應構建理想的教學情境。在教學情境設計中，創設有利于學習者建構意義的情境是最重要的環節或方面，協作應該貫穿于整個學習活動過程中，交流是協作過程中最基本的方式或環節，意義的建構是教學活動的最終目標。教學應使學習在與現實情境相類似的情境中發生，以解決現實的知識問題為目標，為此教學素材中的案例要選擇真實性任務，不能對其做過于簡單化的處理，使其遠離現實的問題情境。教學素材一方面要提供建構理解所需的基礎，同時又要留給學生廣闊的建構空間，讓他們針對具體情境采用適當的策略。

（2） 行動引導式教學。行為引導型教學法特別強調的是關鍵能力的培養，所謂關鍵能力，是指從事任何職業都需要的，適應不斷變化、飛速發展的科學技術所需要的一種綜合職業能力。行為引導型教學法的一個重要特例就是案例教學法，案例教學的宗旨不是“傳授”最終真理，而是通過一個個具體案例的討論和思考，去激發學生的創造潛能。

CDIO模式下的教學素材應構建符合行為引導型教學法的案例。一個出色的案例是進行知識探討的支撐點，是關于某種復雜情境的記錄，它一般是在讓學生理解這個情境之前，首先將其分解成若干成分，然后再將其整合在一起。

（3） 企業規范與工程思維。CDIO模式下的教學素材最好由高校教師聯合合作企業的技術人員共同構建，教學素材應貼近生產實際，內容與行業技術發展保持同步，配合校企合作教學模式的改革，整合理論知識與實踐經驗，體現工程思維，融合學科體系和職業資質證書標準，吸收行業企業的新技術、新工藝、新方法，融入企業規范，增強教學素材與人才培養目標的適應性，體現教學素材的模塊化、活頁式和直觀性。

3 CDIO模式下教學素材的構建思路

計算機軟件類專業的教學素材包括教材、教學案例包、實訓案例包、工程案例包以及案例文檔等。

3.1 基于CDIO模式的教材構建思路

基于CDIO模式的教材的章節架構可按“能力目標+教學策略與學習者指南+知識點+授課案例+知識拓展+單元實訓+單元測試”的結構進行設計。下面將以“節”為架構單位來描述CDIO模式下教材的構建思路。

3.1.1 “能力目標”節

該節給出符合CDIO培養大綱要求、體現本章節知識要點的學習目標，并據此制定學習效果評價標準與方案?！澳芰δ繕恕本唧w應該包括：基礎知識目標、核心工程基礎知識目標、高級工程知識擴展目標以及工程能力培養目標。其中，“基礎知識目標”的內容可在后續的“知識點”節中體現，“核心工程基礎知識目標”的內容可在后續的“案例”節中體現，“高級工程知識擴展目標”的內容可在后續的“知識拓展”節中體現，“工程能力培養目標”的內容可在后續的“單元實訓”節中體現。

3.1.2 “教學策略與學習者指南”節

該節的設計目的在于“體現CDIO工程教育模式的精髓、為教師和學生構建一種新型的、高效率的課堂教學模式和學習方案”。該節將由實施教學過程的教學思想、方法模式、技術手段概述等3方面內容集成，展現教學過程實施的整體方案，制定教師與學生應遵守的教學行為準則與模式。

3.1.3 “知識點”節

各章的“知識點”節應做到言簡意賅，覆蓋本課程基礎知識要點；其知識結構應適用于采用該課程的各專業，具有一定的通用性；該節是課堂教學中的必授內容，應滿足“能力目標”節中關于基礎知識目標的所有要求；若限于全書篇幅，該節的編寫可摒棄傳統教材“知識點+舉例”的模式，給出“夠用”的知識要點即可。

3.1.4 “授課案例”節

該節用于給出該章知識要點的應用實例，體現核心工程基礎知識目標。授課案例編寫采用“案例分析+解決方案+思考與討論”的架構，以實現“提出問題、分析問題、解決問題、歸納整理”的目標。其中，“案例分析”是通過對某一教學情境的描述，引導學習者對這個特殊情境進行討論的一種校本研究方法，它重在突出知識重點，形成問題解決思路；“解決方案”給出實現目標所必須的基本流程與具體步驟，便于初學者以實踐的方式快速掌握知識要點；“思考與討論”的目的在于引入“研究型學習”模式，引導學習者采用探索法、發現法去建構知識，培養創新思維以實現思維拓展并逐步形成受益終生的學習方法，同時，該部分內容可作為學生作業，是研究型學習的重要構成，體現了“教、學、做一體”的教學思路。特別需要說明的是：

（1） “授課案例”節僅僅是講解了某個具體的知識點，但若把該章的所有案例串聯起來，前后關聯、由簡入繁、層層推進，最終形成囊括該章所有知識要點的完整項目，將有助于學習者形成全局觀念，提升學習者的學習能力、學習興趣和學習效果。因此，CDIO模式教材的各章案例應盡量由囊括本章知識點的獨立項目拆分而成。

（2） 授課案例設計方法盡可能體現規范化、標準化、專業化的企業規范，體現工程思維方式、行動引導式教學模式（經由行動學習）和探究式教學模式（提出問題、分析問題、解決問題、歸納整理、拓展提升），以培養學習者以工程的方式動手解決問題的能力為主要目標。案例所要強調的知識重點可通過“思考與討論”的模式提出，要求學習者通過主動的探索認知，去總結規律，發掘更深層次的理解，最終形成一種探索創新型思維，從而提升學習能力。案例設計強調企業規范，將有助于更好地實現校企接軌，以真正實現CDIO工程教育的目標。

3.1.5 “知識拓展”節

該節應體現知識層次的延伸與提高，這部分內容為教學可選內容，可作為學生課余時間進行研究性學習的重要資源，為學習者提供了深度學習的空間。

傳統教材的知識點闡述方式，往往追求“大而全”。在當下學科知識交叉關聯復雜、涉及面廣的情況下，在教材篇幅和授課課時的制約下，若想保持教材知識的“大而全”，勢必會壓縮案例所占比例，這不符合CDIO工程教育的要求。將教材知識點分層（基礎知識層+拓展知識層）是一種很好的解決辦法，其中“基礎知識層”可較為詳盡，而“拓展知識層”僅為學習者提供知識進階的概要框架即可。這樣，既保證了知識結構的“全”，又保證了教材的“適用面和靈活度”，省出的篇幅可用于工程實踐案例，才能真正體現出CDIO教材的特色。

3.1.6 “單元實訓”節

該節內容為基于本章節知識內容的綜合實訓，融知識、單項技能于完成實際任務中，加強綜合技能的培養，在仿真的項目中完成工程訓練，應具備“涵蓋本章基礎知識點和拓展知識點、以工程實踐活動為手段、以真實規范的企業案例為內容、以團隊合作為模式”的基本特征。

在CDIO教材中，“單元實訓”節中的案例較之于“授課案例”節中的案例，最大的不同在于：它是由真實的、規范的企業案例拆分而成，且涵蓋本章大部分知識要點，不涉及或極少涉及后續章節的知識內容，全書多個章節的“單元實訓”案例循序漸進，由簡入繁，最終將形成一個完整的項目。采用這種形式，可將工程的思想、方法及企業的規范融入各章的學習、貫穿于教學的始終，同時，還可以培養學生適應團隊角色，了解角色內涵并圓滿完成角色承擔的工作任務，為學生進入未來的職業崗位奠定良好的基礎并可進一步加深其對職業技能與知識的領悟。

值得注意的是，在傳統教材中，往往通過最后一章的綜合案例培養學生的工程能力， CDIO教材可對其略加改變，其最后一章可按課程設計任務書的形式給出，要以項目需求分析、概要設計、詳細設計、過程控制、評價標準等符合企業規范的標準化文檔的形式出現。項目的具體實現應由學生組成團隊協作完成，項目應采用真實的企業案例且難度及知識廣度要高于“單元實訓”節所采用的案例?？梢哉f，在CDIO教材中，“授課案例”節用于滿足學習者模仿需要，“單元實訓”節用于滿足工程基礎訓練需要，而最后一章的課程設計可滿足提高工程實戰能力的要求。

3.1.7 “單元測試”節

該節應包含知識點測試和工程能力測試兩部分內容。知識點測試可以選擇題、判斷題、填空題等形式出現，CDIO教材應參照其課程所對應的行業認證課程而建立相似度較高的模擬習題庫和試題庫，并體現在知識點測試命題中，以契合工程教育模式中的“雙證書”制度。工程能力測試可通過單元實訓環節給出評價結果，但評價標準必須在該節給出，使學習者明確應達到的能力目標。

3.2 基于CDIO模式的教學案例構建思路

基于CDIO模式的教學案例可細分為：演示案例、練習案例和綜合案例。其中演示案例和練習案例用于課堂教學及學生自主學習，綜合案例適用于單元實訓和綜合實訓。教學案例資源不僅包括案例工程包，還應包括配套的演示案例視頻、實訓項目視頻、實訓項目指導手冊以及項目管理文檔等。

以Android課程體系為例，該體系包括如下課程：Android程序設計基礎、Android核心組件應用、Android網絡編程開發、Android多媒體編程、Android圖形與動畫、Android GUI綜合應用、Android 移動互聯應用、Android 企業級綜合應用。其中，在該體系中的前5門課程的教學素材中，除必備的教學大綱、理論授課PPT、經典習題、理論授課視頻外，還應提供演示案例工程包、演示案例視頻；而該體系中的后3門課除了以上資源外，還應添加實訓項目工程包、實訓項目視頻、實訓項目指導手冊以及項目管理文檔等資源。

4 結 語

基于CDIO模式的教學素材，應實現由“學科本位”向“能力本位”的轉變，體現“以工程能力為核心，工作過程為主導，以校企合作為途徑，以國家職業標準為依據，理論與實踐一體化、知識與案例一體化、案例與項目一體化”的CDIO課程特征。CDIO模式教學素材構建應注重實用性和適用性，以項目與應用為中心并兼顧知識體系的完整性，力求反映知識更新和科技發展的最新動態，將新理念、新技術、新案例反映到教學素材中來，體現與本課程體系密切聯系的一線企業的實際要求和人才職業能力培養目標要求。