CDIO工程教育模式下工科高校教師培養發展研究

王 成

（南京工程學院 人事處，江蘇 南京 211167）

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CDIO工程教育模式下工科高校教師培養發展研究

王 成

（南京工程學院 人事處，江蘇 南京 211167）

摘 要：高等工程教育質量是工程技術人才培養的決定性力量。在傳統的高等工程教育模式無法滿足新時代要求的背景下，CDIO工程教育模式應運而生。CDIO工程教育模式對高等院校教師的能力和素質提出了新的要求。為了應對新的要求，中國工科院校師資隊伍亟待調整。

關鍵詞：CDIO工程教育 工科高校 師資培養

一、背景

工程技術是經濟和社會發展的原動力，其發展水平主要取決于國家工程科技人才隊伍。誰能夠培養出一支強大的工程科技人才隊伍，誰就能夠在激烈的國際競爭中贏得主動。但是對比工程技術的日新月異，工程人才隊伍和工程教育質量的發展相對滯后。傳統工程教育契合的是制造經濟時代的工程，無法滿足知識經濟時代對工程人才的需求，更無法培養出具備整合、設計和創新的系統性人才。因此，工科院校如何才能培養出具備較高的專業知識、能力和素質的創新型工科畢業生，已經成為全球高等工程教育改革的難點和熱點。

2000年，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學和瑞典皇家技術學院4所工程大學級成跨國研究團隊，經過四年的探索，合作創產一個新型工程教育模式——CIDO。目前已經有包括丹麥、芬蘭、南非、新加坡、中國等二十多個國家參與CDIO合作計劃。中國汕頭大學于2005年率先開始學習研討CDIO教育模式，標志著CDIO教育在中國改革的開端。經過十年的發展，CDIO在中國已經積累豐富的成果，推動高等工程教育的發展。

高校教師高等工程教育的實施者和載體。CDIO能否在中國良性發展，高校教師在其中扮演著重要角色。因此高等工程教育改革必須建產一支與CDIO素質要求相適應的高校教師隊伍。但是中國高等教育大眾化，目前承擔高等工程教育的教師普遍存在實踐經驗缺乏、工程教學能力不足、工程創新能力偏弱等問題。因此，建產一支能與CDIO教育模式相匹配的師資隊伍是能夠培養出合格的工程人才和中國工程教育改革成功的關鍵。本文通過梳理CDIO在中國的發展，進而提出CDIO理念下高校工科教師角色和定位的轉變，最后從教師本身和高校兩個角度提出建設高校工科教師隊伍的對策。

二、CDIO理念及其對高校工科教師的要求

（一）CDIO理念

CDIO以工程項目（包括產品、生產流程和系統）從研發到運行的生命周期為載體，貫穿項目從構思（Conceive）—設計（Design）—實施（Implement）—運作（Operate）的全過程。在構思階段，現代工程師需要發現客戶需求，并綜合考慮材料、工藝和經營策略，提出設計構思；在設計階段，現代工程師需要提出產品的生產計劃、產品草圖和生產流程；在實施階段需要具備對構思和設計進行操作的能力。CDIO包含12條標準，見下表。

表 CDIO的12條標準

（二）CDIO對教師的要求

CDIO的12條標準明確提出對高校教師要求的是標準9和標準10。但實際上這兩條標準與對學生綜合培養目標和多種培養方法的要求緊密聯系，不能割裂出來單獨考慮。

1.教師需要具備綜合能力，以培養學生在專業知識、自身能力、團隊合作和產品與系統建造四個方面的綜合素質。標準9提出，要提高教師能力，以支持教師能夠勝任培養學生在專業知識、自身能力、團隊合作和產品與系統建造等方面的綜合素質。在標準2和標準5中，CDIO提出學生培養的目標是提高學生的專業知識、自身能力、團隊合作和產品與系統建造四個方面的能力。教師是學生培養的承載者，教師只有首先具備這樣的綜合素質，才能在學生培養中提供示范和榜樣。要求高校工科教師熟悉工程現場運行方式和管理模式，了解先進工程設備和技術的實際使用，掌握應對實際工程問題的有效方式。

但是目前我國工科教育中，很多教師的工程實踐和工程應用經驗不足，研究領域“窄而精”，自身缺乏“系統整合”的能力。截至2010年，全國普通高等學校共有專職教師140.6萬余人，35歲及以下的教師占46.1%，40歲以下的教師占62.66%，高等院校老師構成趨于年輕化，而這些年輕老師是在中國傳統教學模式下培養出來的，工程實踐能力薄弱，亟待加強和提高工程實踐能力，才能適應CDIO教學模式的發展要求。

2.教師需要掌握多種教學方法，具備良好的教學級織能力，特別是項目設計開發能力。標準10提出要提高教師在綜合學習經驗、運用主動學習、體驗式學習方法及評估學生的學習方面的能力，實際上是對教師在教學方法的能力上提出更高要求。這一要求與標準7、標準8和標準11密切相關，是這三個標準得以實現的基礎。在CDIO教學模式下，教師扮演的是設計者的角色，他不僅是一體化教學課程的設計者，還是工程實踐場所的設計者。而目前中國高等工程教育在教學方法上仍然植根于應用科學，學生很難將學校課程與未來的職業聯系在一起。教師主導課堂，填鴨式的教學方法導致課堂內容重理論而輕實踐，同時抑制學生自主學習的能力和動力。考核方式單一又進一步強化重理論而輕實踐的導向。學生缺乏系統性思維，往往依據單一課程知識進行產品設計，仍然是“狹窄的技術教育”。

三、CDIO工程教育模式下中國高校教師角色轉變

（一）由課堂主導者變為課堂引導者

CDIO標準第8條要求學生主動學習。學生應當面臨工程問題中能夠主動發現問題，并提出解決問題的方法。而中國傳統教學方式多依賴于課堂講授，注重教師對知識的總結、梳理和傳授。在傳統教學方式下，教師是課堂的“主導者”。學生僅限于被動地接受教師整理后的知識，是課堂的被動“接受者”。這樣造成兩種結果：一是使學生缺乏學習的主動性；二是使學生的學習水平更多地依賴于教師能力。在CDIO工程教育理念下，高校工科教師的角色應當從課堂的主導者變為課堂的引導者，在課堂中變“以教師為中心”為“以學生為中心”，讓學生在工程實際環境中系統地學習學科基礎知識，培養學生的學習能力，團隊合作意識，以及系統建造能力。總之，在CDIO教育理念下，教師角色從主導變引導，從傳授變探討，從教學分離到教學融合。

（二）由知識傳授者變為項目設計者

CDIO教育理念下高等工程教育的重心從理論知識傳授轉向理論知識與工程實踐能力并重。這一轉變對教師的角色提出新的要求，要求教師從知識的傳授者變為工程項目的設計者，可以說是從“單一教師”轉變為“高校教師+項目經理”。在CDIO教師模式下的教師，需要設計全流程的產品項目，并在其中充當項目經理角色，讓學生親自動手和全程參與，以提高學生的動手能力和工程應用能力。教師在課堂中根據CDIO的培養目標，制訂合理的教學計劃，培養學生的自身能力、團隊合作和系統建構能力。變“單一課程”為“課程網絡”，將工程構思、設計、實施和運作四個過程納入“課程網絡”。教師要設計課程實施的承載空間，即把“工程實踐”搬進大學課堂。

（三）由知識評價者變為綜合學習效果評估者

教師在傳統的學生評價中擔當“法官”，根據唯一正確的答案在書面考試中判定學生對知識的掌握情況，是學生知識水平的評價者。并且往往這種評價僅僅出現在課程結束時，而在課程學習中對于學生的掌握情況，教師并不知曉。CDIO下教師對學生的評價發生兩個改變：一是變期末評價為學習前、學習中、學習后不同時期評價，使得評價貫穿學習的全過程；二是變單一知識評價為綜合能力評價，即由“理論知識考核”變為“理論知識+能力+素質”。CDIO模式下的評估不是為了“判斷”學生對知識的掌握程度，而是通過收集學生學習效果反饋，不斷改進課程設計和教學方法。

四、國外高校培養符合CDIO角色要求教師的經驗

“他山之石，可以攻玉”，適時地總結和借鑒國外一些高校在培養高校工科教師方面的經驗，可以使我們“站在巨人的肩膀上”，幫助CDIO更好地中國本土化。下面總結了英國、美國、德國三個國家對教師的培養經驗。

（一）英國皇家理工學院的“訪問教授”計劃

英國皇家理工學院從1989年開始就著手實施 “訪問教授計劃”。該計劃基于實踐教學的理念，倡導工程技術由產業界向學術界進行轉化，以便加強工業界和學術界的聯系，也幫助大學實現以真正動手能力教授本科生的工程設計計劃。具體來說是安排產業界高級工程師到特定的大學訪問，用業界最前沿的產業技術和實踐豐富本科課程，進而提高整個英國工科畢業生和青年教師的工程實踐能力。這個訪問教授計劃正是CDIO教學模式概念在萌芽時期的雛形。

（二）美國麻省理工學院的工程實踐導向培養方式

美國麻省理工學院是CDIO工程教育改革的先行者和倡導者，它的改革主要是從課程、教學、實踐環節和實驗室建設四個方面進行。（1）在課程方面，要求教師以培養學生興趣為導向，通過創建具有挑戰性的實驗課程，培養學生在產品全生命周期中的綜合能力。要求教師結合通識課程和專業課程，搭建系統性的課程體系框架。要求教師變課堂講授為課程設計，培養學生的溝通、團隊合作和整合設計能力。（2）在教學方面，要求教師在教學中運用多種主動學習和經驗學習方法，提高學生的自主學習能力和學習興趣。要求教師關注學生個體，針對不同學生采用不同教育策略。要求教師采用更多元的評價方式，倡導對學生的評價要高于知識本身。要求教師注重課程的反饋，根據學生反饋及時調整教學計劃和教育內容。（3）在實踐環節中，要求教師以設計為中心，將理論和實踐相結合。要求培養的學生獨產處理從設計方案、成本估算、產品設計到產品實施全生命周期的問題的能力。（4）在實驗室建設方面，要求教師不僅能夠在課堂，而且能夠在實驗室對學生進行全程指導。

（三）德國的政府學校共建的培養方式

德國的工業發達是世界各國都承認的一個事實，而這很大程度上歸功于德國發達的高等工程教育及一批工程實踐經驗豐富的師資。德國對工科教師培養的經驗表現在以下方面：（1）政府大力支持。德國教育部門設產專門的“教師培訓法”，通過產法確保教師可以獲得足夠的培訓。德國每年列出三四百個培訓專題讓教師根據自身情況自主選擇，提前制訂培訓計劃。（2）高等工程教師隊伍多元化。不僅有專職教授，還有很多兼職教授。“兼職教授”在德國高等教育師資中占有很大比例，他們多數來源于業界，具備豐富的實踐經驗，承擔著大量教學、科研及社會咨詢等職責。還有一點值得指出的是，在德國無論是專職還是兼職教師，均有與企業合作的研究項目或者作為業界的顧問，通過“企業掛職”、“臨時工作崗位”、“校企合作項目”等方式，與業界保持密切聯系。

五、中國高等工程教育教師應對CDIO要求的培養路徑選擇

在中國高等工程教育改革背景下，要使教師勝任CDIO下的角色要求，需要各方面共同努力，建設一支與CDIO要求相匹配的教師隊伍。一方面需要教師對自身的發展有要求，另一方面需要學校創造良好的培養環境。

（一）教師自身發展路徑

1.高校工科教師，特別是青年教師，應當著重提高自身的工程實踐能力。提升自身工程實踐能力的方式包括：到企業掛職鍛煉、與企業合作開發項目、參與企業的產品開發工作。在實踐中深化對理論的認識，達到CDIO對大學教師的“大學教師+工程師”的要求。

2.高校工科教師積極參與實驗室建設。把課程項目設計和實驗室建設當做工作中重要的環節。通過指導學生項目實踐，熟悉產品的構思、設計、實施和建構的全過程，具備指導工程實踐的能力。

3.積極加入行業協會或參加行業內的培訓項目。通過參與行業協會，保持與業界密切的聯系，了解業界的最新動態。通過參加行業內的培訓，可以掌握最新的技術知識，預測行業未來發展動向，提高自身工程應用能力。

4.加入企業的博士后流動站項目。通過進修企業的博士后流動站，深化與企業的合作程度，豐富教師的研究經歷，在中國不失為一條提高工程應用能力的良好途徑。

（二）高等工科院校對教師的培養路徑

高等工科院校應該積極創造條件，加強對高校教師發展的引導，為高校教師適應CDIO的教學要求創造條件。高校應該從以下方面，為高校教師的發展路徑提供思路。

1.把好“入口”。高等工科院校應該加強對引入教師的環節控制，提高引入教師的工程實踐背景的入職門檻。研究表明，中國高校的博士出身的大學教師大多數沒有工程實踐背景，理論型的博士占據多數。所以，在引進人才的時候考慮工程實踐背景作為一項重要指標，可以避免人才引進后的二次培養問題，也能很快適應CDIO的教學要求。

2.擴充兼職隊伍。高校可以擴大兼職教師的比例，將企業內部有工程實踐背景的工程師招入高校兼職教師隊伍，增強師資隊伍的多元化，保證CDIO教學模式的順利普及。在以大工程觀為背景的現代高等工程教育中教師的工程實踐能力是欠缺的，而企業的資深工程師因為其豐富的工程實踐經驗可以完全勝任CDIO教學模式下的課程講授，這樣做不僅使學生受益匪淺，而且培訓高校教師，為高校和企業的合作搭建交流合作的大平臺。

3.強化培訓。要加強現有的教師的培訓機制，增加中間培養環節，提供工程實踐平臺的具體環境，逐步完善企業實踐的常態化機制。高等工程院校可以為青年教師的能力提升創造條件，鼓勵教師到企業參加培訓、到國外參加培訓，最后回到學校為學生服務。

4.強化考核和轉變考核規則相結合。在CDIO教學模式的逐步普及的背景之下，經過培訓之后，還不能勝任教學要求的要實施淘汰機制，建產新的教師隊伍，以增強教師自身的危機感，使其努力提高自身能力。在考核標準上要進行改革，改變單純看文章、看縱向課題的標準，將實踐經歷和實踐能力納入考核范疇，引導教師不斷同時提高自身理論知識和實踐能力。

總之，工程技術正以前所未有的姿態進行跨越式發展。工程教育必須緊跟時代步伐才能夠為工程技術發展提供源源不斷的動力。中國作為走在工業化道路上快速發展的國家，培養合格的工程技術人才是中國高等工程教育承擔的歷史責任。CDIO的出現和發展為中國高等工程教育改革提供了新的方向和方法。高等工程院校教師要主動適應這一變化，不斷提高自身素質和能力，不斷提高自身的理論和實踐動手能力，真正成為理論和實踐的雙面手，成為學生學業生涯中的人生導師和引路人。

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基金項目：南京工程學院青年基金“基于CDIO模式下師資隊伍建設的研究”（QKJB201416）；南京工程學院校級高等教育研究課題 “工程應用型本科教師工程能力的培養與評價研究”（2015YB29）；江蘇省高校哲學社會科學研究項目“基于多元學術觀的大學教師發展研究”（2015SJB236）；教育部人文社會科學研究專項 （工程科技人才培養研究）“基于CDIO和項目教學法培養‘卓越計劃’工科人才的范式與實證研究”（13JDGC017）。