基于CDIO模式培養大學生創新能力工程實踐基地構建

柴鈺?趙明

【摘 要】 本文在分析傳統實踐場所對培養學生創新能力局限性基礎上，闡述了CDIO教學模式的特點，認為CDIO模式的工程實踐基地是培養大學生創新能力的最佳路徑選擇，并探討了構建方案：學科競賽和創新班是CDIO工程實踐基地教學模式新嘗試；對傳統實踐場所進行整合是CDIO工程實踐基地的基礎；改編傳統理論課堂教材、轉變傳統教學管理方式應改編以適應CDIO工程實踐基地建設的需要。

【關鍵詞】 CDIO模式；大學生；創新能力；實踐基地；構建

一、問題的背景

傳統的實踐場所包括實驗室、實習工廠、實習單位等，實驗室的建立模式主要是按課程設置；教學模式主要是演示性的，學習模式主要是驗證性的；管理模式主要是封閉性的；其次，社會上的實習單位這些年來不太愿意接受各高校的學生來實習，原因是安全無法保證，影響生產，干擾管理工作，既使接受高校學生來實習也是讓學生走馬觀花式地參觀一下，真正讓學生親自動手進行實踐的機會很少。以往這種利用相互獨立，分散式的實踐場所培養學生動手能力及至目前提倡的培養學生創新能力的方式己不能適應目前的要求，需要建立一種新型的培養學生創新能力的場所，而目前在國際上不少大學采用的CDIO教學模式能夠比較好地解決以往這種不適應的教學模式，從而可以促進學生創新創業能力的培養。

二、CDIO教學模式的特點

CDIO模式強調學生的學習過程應從問題開始，通過不斷地解決遇到的問題而提升自己的學習能力進而提高自身的創新能力。

CDIO中的C（conceive——構思），d（design——設計），I（implement——實施），O（operate——運行）。

這個教育模式是以產品，過程和系統的構思，設計，實施，運行全生命周期為背景的教育理念為載體，以CDIO教學大綱和標準為基礎，讓學生以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯系的方式學習和獲取工程能力，包括個人的科學和技術知識，終身學習能力、交流和團隊工作能力，以及在社會及企業環境下建造產品和系統的能力。此模式符合工程人才的培養規律。[1]這種教學模式恰恰是培養學生創新精神和實踐能力所必需的。

三、構建CDIO模式工程實踐基地的必要性

傳統的實踐基地，諸如實驗室，實習工廠等的模式主要是依附專業或課程而設置的，學生進入基地的主要任務是對自己所學過的知識進行一種驗證性的“操作”，學生學習的被動性較強，這主要是教學制度制訂的習慣性思維導致的結果，主要是認為工程實踐基地是配合課堂教學而設置，這樣的結果必然導致學生的創新能力和實踐能力的培養效果不盡人意。

根據CDIO教學模式的特點，建立一種區別于傳統意義上的新型工程實踐基地能夠較好地解決培養大學生死讀書的做法。

傳統的實踐場所主要是為學科專業的學習而配套的，學生學習的經驗主要是在課堂教學中完成的，從教學內容上來說主要是讓學生大量掌握嚴密的理論知識體系，從教學方式上來說主要是老師在課堂上對教材上的知識照本宣科，從學生學習的方式上來說，主要是上課記筆記，下課背筆記，考試抄筆記，去實踐場所實習也僅僅是驗證筆記。可以說教學活動主要是在教室以理論教學為主的模式來完成。那么新型工程實踐教學基地的建立將打破這種以課堂教學為主的教學模式，將以往的實踐基地是從屬于理論課堂教學的模式中解脫出來，從而達到與課堂理論教學平等的地位。學生從以往的實踐基地是為了驗證課堂理論教學轉變為通過新型工程實踐基地來掌握知識。傳統的實踐場所的缺陷主要是容易造成一種“被動實踐”，而CDIO模式的實踐提倡的是一種“主動實踐”，特別是在培養大學生創新能力方面更應注重的是主動實踐，這就是CDIO工程實踐基地與傳統的實踐場所的主要區別。華中科技大學校長李培根指出：“我們學生解決實際問題的能力以及創新能力不足。產生這個差距的原因是多方面的，但“被動實踐”一定是其中的重要原因。何謂被動實踐？即實踐的對象、方法、程序等關鍵要素都是由教師制定的，學生在教師規定的框架中，沿著既定的路線去完成實踐任務。看一看中國高等教育中的實踐環節，不難發現，絕大多數都是被動實踐，其害處還不僅僅是窒息學生的創新思維，而且這種實踐給學生留下的印象也難以深刻，自然日后也就影響學生處理實際問題的能力。很多學校正在紛紛建設實訓基地，加強實驗室建設等，學生的實踐活動條件正在迅速得到改善。硬件條件的改善的確不是一件太難的事，但僅僅停留在此，則是遠遠不夠。”[3]

四、傳統實踐場所對培養學生創新能力的局限性

1、科研性質實驗室的局限性

大學中都有圍繞著老師科研題目而建的一些實驗室，一般來說做為本科生較少有機會到這些實驗室中進行學習，大部分是研究生按照導師的工作安排在實驗中完成科研任務，既使個別優秀的本科生能進到這種類型的實驗室也主要是給老師做些輔助性的，簡單的，事務性的工作，很少能學到什么知識，特別是不能按自己的意愿和能力來進行“發揮”性的學習與工作，學生真正上手做的機會并不多。

2、課程性質實驗室的局限性

傳統意義上的課程實驗室的特點主要是對知識的結論進行一種驗證性的和演示性的操作，學生在這種實踐場所中雖然較科研性的實驗室親自上手的機會多，也能結合自己所學的專業知識來學習一些理論，但畢竟這種實驗主要還是完成老師布置下的作業，完成這些題目的程序是老師設計好的，學生只需要按部就班地去完成就行，學生自己無法按自己所掌握的知識去設計這個過程。

3、校辦實習工廠的局限性

大部分工科院校都有校辦實習工廠，這是歷史延續下來的做法，主要作用也是為解決培養學生實踐的能力，如有些院校的金工實習都是放在校辦實習工廠，學生進廠后在工人師傅的指導下在車床上做一個鐵的小榔頭，學生在這種環境中熟悉一下工廠的車、鉗、鉆、銑、铇的生產程序，這種對學生實踐能力的培養是幾十年前延續下來的，這種模式更適合培養技術工人，不完全適合培養大學生或工程師，因為這種模式培養大學生時在能力培養方面太窄，正如有種觀點認為的那樣：“一個反面例子就是把CDIO作為工程教育的內容引入，使學生圍繞具象的工程項目學習和掌握有關知識，而不注重能力和素質的培養，就如同我國50、60年代許多工科專業以行業典型產品做專業內容，課程體系都是圍繞典型產品的設計，制造，運行的知識，也圍繞典型產品從事工程實踐活動”，[2]如學習無線電專業的學生實踐時就要動手做一個收音機。

4、校外實習單位的局限性

自從取消行業部門辦大學以來，特別是實行市場經濟以來，各院校組織大學生到校外工廠，企業等實習單位進行實習己名存實亡，學生即使到這些單位實習大部分也是走馬觀花式地參觀一下，真正能夠按教學計劃進行實踐能力培養并達到要求的相差甚遠。

以上我們看到了傳統的實踐基地對培養學生創新能力的局限性，那么CDIO工程實踐基地的建立就是將以上傳統的實踐場所中所表現出的缺陷進行調整，特別是在強調培養大學生創新能力的今天，建立這種CDIO模式的新型工程實踐基地就顯得尤為重要，它是將課程實驗室、校辦工廠、校外實習單位的功能整合在一起。

傳統的實踐場所諸如上面談到的四種形式注重的是硬件的建設及被動形式下的教學，我們這里構建的CDIO模式的工程實踐場所的主要功能是引導學生進行主動實踐，這就不僅僅是硬件的建設，而是從教學方法，教材，教學管理，學習方法等方面進行一系列的重新構建。

五、CDIO模式的工程實踐基地的教學設計

1、學科競賽和創新班是CDIO工程實踐基地教學模式新嘗試

各類學科競賽及為培養學生創新能力的“創新班”模式是符合CDIO教學模式的，在CDIO工程實踐基地采用這種學習方法是可以很好地培養學生的創新能力和實踐能力。在這種模式的工程實踐基地里，學生學習時分成若干小組，人數3～5人不等，指導老師采用個性化指導學生，避免了傳統的實踐基地上大課的習慣做法，學生學習的過程實現了CDIO的全過程，學生學習的動力和效果明顯增強，因為學科競賽或“創新班”的學習是采用一種“問題為導向”的模式，也即PBL模式，這種模式是CDIO實踐基地應采用的一種模式的新嘗試。

2、對傳統實踐場所進行整合是CDIO工程實踐基地的基礎

傳統的理論課堂教學注重知識的嚴密性和系統性，而傳統的實踐基地注重對知識的驗證性和演示性，對培養大學生創新能力所要求的主動性體現的不夠，只有將這兩方面結合起來，按CDIO模式的特點來重新規劃培養方式才能收到良好的效果。這就要求在CDIO工程實踐基地里讓學生主動構建知識形成的過程。CDIO工程實踐基地的功能應涵蓋傳統的實踐場所的那些功能，即將校辦實習工廠，課程（專業）實驗室，校外的實習單位等整合為一體，從而規避傳統的實習場所特別是校外單位實習場所的實習效果越來越不盡人意的現象，這就要求我們改變思維，重新建立實習場所，而CDIO工程實踐場所就是一種不錯的選擇。

3、傳統理論課堂教材應改編為適合CDIO工程實踐基地教材

許多大學使用的教材偏重于理論性，講究知識體系的嚴謹性，學生在學習過程中大部分是對教材的死記硬背，沒有辦法靈活運用知識，沒有辦法構建知識的形成過程，對于培養大學生的創新能力和實踐能力來說這是遠遠不夠的，CDIO工程實踐基地中就要有能適應這種教學方式的教材，這種教材不追求知識體系的理論性、嚴密性，而是注重知識的構建過程。

4、傳統的教學管理應適應CDIO工程實踐基地的教學模式

傳統的大學教學管理更注重的是課堂教學的管理模式，老師統一上大課，統一安排考試；而CDIO工程實踐基地的管理更應注重開放式的，學生分為小組為單元組織形式，老師上課和分組指導相結合，考試形式可為多樣性，既有理論課的考試，也有小報告，小論文等。就方式而言，可組織學生管理小組，由學生參與管理，可鍛煉學生們的組織管理能力。

對傳統的實踐場所進行整合后的CDIO工程實踐場所對學生能力的培養有著很好的效果，正像有些專家認為的那樣：“這些經驗學習是CDIO教學模式的核心內容。學生發現設計-實現的經驗可以激發他們的學習興趣和能力。這一經驗不僅培養了學生的創造力，而且加強了他們有自信心。CDIO工程實踐場所的好處是使新的工程教育方法得到了實施，強化了學生的學習動機，進一步促進了學生與教師之間的互動”。[4]

六、CDIO模式的工程實踐基地是培養大學生創新能力的路徑選擇

培養大學生的創新能力和實踐能力既是現實的要求也是歷史的必然，但鑒于我國大學歷史的習慣和幾十年大學發展的特點，這個問題一直無法很好地解決，往往是口號提得多，落在實處的少，課堂教學仍沿襲“滿堂灌”的教學方法，單純的課堂教學從目前來看很難在培養大學生的創新能力和實踐能力方面有所作為，而傳統的實踐教學由于種種客觀條件的限制在培養大學生的創新能力方面也有它的局限性。

通過什么路徑來實現培養大學生的創新能力？就是應構建CDIO模式的工程實踐基地，這種基地的實質是將以往的理論教學和實踐教學這種二元論統一在一起，徹底解決以往的實踐教學依附于理論教學體系的格局，解決以往既提倡實踐教學又提倡理論教學體系“兩張皮”式的現象。特別是在CDIO工程實踐基地里提倡學生進行題目的設計性，綜合性而非傳統實踐場所的演示性，驗證性的模式，要想培養大學生創新能力就必須將以往的理論教學和實踐教學這種二元論進行歸一化，而要做到這一點就需要借助CDIO模式的工程實踐基地來實現這一目的。諾貝爾獎獲得者楊振寧教授曾談到他自己在中國和美國所受教育的特點：“中國教育重視演繹法，即從給定的原理，概念，定義中推導出結論；而美國教育則強調歸納法，即從現象通過分析得出結論并上升到理論”。[5]這里所講的歸納法實際上就是一種實踐性教學和理論教學體系歸一化的具體體現，也就是對知識的實踐過程。德國著名古典哲學家康德揭示了人類認識的能動本性，他說：“即使是感性認識，即使是對外部感覺材料的被動地‘接受也只有通過主體運用自己的直觀形式主動進行規范或整理才有可能。”[6]美國教育界的一種普通的觀點是：“所有真正的學習都是主動的，不是被動的，它需要運用頭腦，不僅僅要靠記憶。它是一個發現的過程，在這個過程中，學生要承擔主要的角色。而不是教師”。[7]CDIO模式恰恰能滿足上述觀點的特點，在CDIO工程實踐基地里要有符合這一特點的教學目標，教學制度，教學方法，學習效果評價方法，教材，管理方法等。可以認為，CDIO模式的工程實踐基地是培養大學生創新能力的可行的路徑選擇。

【注 釋】

[1][4] 顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認識工程教育-國際CDIO 培養模式與方法.高等教育出版社，2009.

[2] 查建中，徐文勝，顧學雍.從能力大綱到集成化課程體系設計的CDIO模式-北京交通大學創新教育實驗區系列報告之一.高等工程教育研究，2013.2.

[3] 李培根.主動實踐：培養大學生創新能力的關鍵.中國高等教育，2006.11.

[5] 楊振寧.讀書教學四十年.香港：香港三聯書店，1985.

[6] 楊祖陶，鄧曉芒.康德《純粹理性批判》指要.長沙：湖南教育出版社，1996.

[7] 蔣菜.從一門課程的比較看中美大學本科教育的差異.比較教育研究，2005.8.