基于CDIO理念的實驗教學改革實踐與探索

徐善永　黃友銳　凌六一　唐超禮　韓濤

【摘 要】針對傳統的高校實驗教學模式存在的單一性、教條式和缺乏創新性等諸多問題，引入CDIO教育理念，提出一種基于CDIO理念的實驗教學改革及創新人才培養模式，采用分類別、分層次、分階段的進行的實驗、實踐教學項目，對學生進行系統地、全方位的知識體系覆蓋，建立全面的實驗教學體系和人才培養模式，深化實驗教學培養模式，加強學生的創新思維能力。

【關鍵詞】CDIO教育理念；實驗教學；改革

隨著我們國家和世界經濟的發展，現在我國高等教育人才培養模式已經嚴重滯后市場經濟發展需求。隨著國家中長期教育改革和發展國家綱要的《關于實施高等學校創新能力提升計劃的意見》等文件出臺，國家已認識到深化改革現代高等教育人才培養模式的重要性和緊迫性，我校也展開了以“工程實踐創新能力”為導向[1]，培養學生工程實踐能力、提高學生創新能力為主的實驗實踐教育教學改革，針對傳統實驗教學存在的實驗內容單一、教條式和缺乏創新性等諸多缺點，我們引入了CDIO實驗教育理念[2]，并根據CDIO的實踐教學方法進行實驗教學改革，建立一種全新的創新人才培養模式。

1 CDIO教育理念

CDIO是麻省理工學院創立的工程教育模式，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operation），它改變了傳統的教育教學模式，是現代工程教育教學的最新研究成果，它是為學生將想法變成現實的一種工程性的教育方法，即讓學生從產品構思-設計-實施-運作，來完成產品從無到有的一系列的實現過程。通過實施項目來達到教學目的，將理論與實際緊密結合，培養學生的學習興趣的同時提升學生實踐能力和創新能力。

2 原有實驗教學中存在的問題

隨著中國高等教育越來越普及，現在的大學生的綜合能力越來越落后于社會的發展需要，對于如何提高大學生的綜合創新實踐能力，如何正確認識創新實踐教育在高校教育中的地位，尋找出適應社會發展要求的人才教育培養模式是當前教育改革亟待解決的問題[3]。高等學校的實驗實踐教學是提升學生創新實踐能力最為直接有效的方法，但傳統的實驗實踐教學模式存在著許多不足之處。

2.1 傳統實驗教學不成體系

傳統的實驗教學觀念認為實驗教學從屬于理論教學，是理論教學的輔助手段，沒有獨立的實驗教學教學體系，各門實驗課程相互獨立，不成體系，缺乏連貫性。實驗教學的考核影響力不夠，大多實驗課程的考核結果只當成理論課程的平時分其中的參考標準之一，引起不了學生的重視，同時也打擊實驗課程老師的積極性。

2.2 實驗教學模式和內容單一

由于傳統的實驗教學課程大都從屬于理論課程，實驗教學學時很少，實驗項目多為理論驗證性的，缺乏綜和性、設計性的實驗教學項目。實驗教學模式大都采用“灌輸式”的教學模式，學生只是遵照老師要求，機械性使用儀器、接線和測量數據，對于實驗目的如何，有沒有更優的方法就無從談起。

2.3 為學而學，缺乏主動性

學生只是被動的按照老師要求完成實驗教學任務，學生缺乏主動性、限制了學生思維，直接導致學習興趣的缺失，從而抑制了對學生的創新能力和實踐能力的培養。

3 基于CDIO理念的實驗教學改革與實踐

針對上述中原有實驗教學中存在各種問題，根據我校的實際情況，結合CDIO教育思維，以實驗教學改革為導向，以服務學生課程實踐、培養學生創新實踐能力，提高學生實踐動手能力為主，探索開放式實驗教學改革及CDIO創新人才培養模式。

3.1 實驗教學模式的改革

如圖1所示，根據CDIO教育思維[4]，建立多元化分層次的實驗教學模式。其內容有建立多元化的開放時間、多元化的開放教學內容、多元化的開放教育模式，改變單一的實驗教學方式，探究適應創新教育要求的創新實驗教學方法。采用分類別、分層次、分階段的進行的實驗、實踐教學項目，對學生進行系統地、全方位的知識體系覆蓋，建設出先進的、全面的實驗工程教育教學體系和創新應用型人才培養模式，以此來提升學生的學習興趣和實踐動手能力。

圖1 多元化分層次實驗教學模式

3.2 實驗課程內容的改革

CDIO教學思維最大特點是讓學生在“做中學”，主要體現在工程實踐應用，理論與實戰相結合，讓學生所學習到的理論知識應用到具體的工程實踐中，并通過工程項目驗證所學的理論知識，加強理論知識的學習。基于CDIO教學思維法的實驗課程內容要完全融合到具體的工程實踐應用中[5-6]，通過設計具體的工程項目，來取代原來單一的、驗證性的實驗教學內容，讓學生在具體的工程項目中，把學科知識與具體的工程實踐項目結合起來，通過項目的設計、實施、應用等環節，提升學生的項目開發能力和理論分析能力。以實驗教學為基礎，以工程項目為依托，實現實驗課程內容的多元化；以研究設計型實驗為核心，建立基于CDIO理念的實驗教學模式。因此，設置實驗課程內容時，在實驗課程與理論課保持有機聯系的基礎上，建立基于工程項目應用的實驗教學課程，實現跨學科、多門類實驗內容的交匯融合，培養學生的創新能力。

3.3 創新型人才的培養

創新教育是以培養具有創新精神和創新能力的創新型人才為培養目標，正好與CDIO教育模式的培養目標相契合[7]。基于CDIO理念培養創新型工程應用人才滿足當前社會發展需求，也是高等教育改革的一個趨勢。關鍵在于發揮和提高學生的主觀能動性，這樣學生才會有興趣和動力，才會有創造力，思路才能打開，才會有創新。采用“以工程項目為主線、教師為主導、學生為主體”的創新型人才培養模式，要求學生根據項目要求，在教師的指導下，自主完成實驗的各個環節，在開始實驗前，學生必須根據項目要求，先行考慮很多實際因素，如資料查找、實驗方案設計、實驗平臺搭建、儀器調試、實驗結果記錄與處理等；教師僅負責提供咨詢、監督、管理和考核等方面的工作。這樣才能充分發揮學生主動性，提升學習興趣，培養學生的探索（下轉第57頁）（上接第29頁）精神、科研意識以及獨立思考能力、團隊協作能力和創新實踐能力。

4 結論

通過應用實踐，基于CDIO理念實驗教學模式，使學生的學習興趣得到極大的提高，學生的動手能力、電路分析能力和表達能力和團隊協作能力得到提升，增強了學生的科技創新能力，有利于創新人才的培養。

【參考文獻】

[1]顧佩華.從CDIO到EIP-CDIO汕頭大學工程教育與人才培養模式探討[J].高等工程教育研究，2008，12（1）：12-19.

[2]曹海平，管圖華.基于CDIO理念的電工電子實訓教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2013，1（32）：140-142.

[3]王天寶，程衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐—成都信息工程學院的工程教育改革實踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[4]陳春林.基于 CDIO 教育理念的工程學科教育改革與實踐[J].教育與現代化，2010（1）：30-34.

[5]郝寧眉.基于創新性教學模式之電工電子學實習改革與實踐[J].價值工程，2011（10）：9-10.

[6]代峰燕.基于CDIO理念的測控專業綜合訓練改革探索[J].實驗室研究與探索，2011（5）：88-90.

[7]顧佩華.重新認識工程教育：國際 CDIO 培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[責任編輯：楊玉潔]