任務驅動的CDIO理念在工程教育認證中的探索應用

劉開偉，丁　益，吳修勝，王愛國，徐海燕，孫道勝

（安徽建筑大學　材料與化學工程學院，安徽　合肥　230022）

國際工程教育認證制度是以學生的“學習結果”為導向的認證標準，將“畢業生素質”作為質量準則，通過非官方的專業認證機構對高校的工科專業進行教育質量評估[1].目前，工程教育認證制度已經得到我國高校的廣泛認可，中國工程教育專業認證協會頒布了2015年認證的通用標準中對畢業生素質提出了12個具體的畢業要求，即工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習.畢業生如何在本科學習過程中具有這些良好的畢業素質，成為高等教育者面前的一個重要課題.

安徽建筑大學無機非金屬材料工程是學校重點建設的專業之一，分別于2008年和2009年獲得安徽省特色專業和國家級特色專業，也是我校實施CDIO工程教育試點專業之一，同時結合新時期國家“五位一體”高等教育評估制度[2]，我校的無機非金屬材料工程在2016年6月接受了全國工程教育專業認證現場考查專家組的現場考查.我校無機非金屬材料專業共開設了《材料科學與工程綜合實踐》《水泥基材料設計與控制》《建筑節能維護體系選擇與評價》和《材料工程設計》四個CDIO項目，系統地培養學生方案設計、創新思考、團隊協作和溝通等能力，本文以《材料科學與工程綜合實踐》CDIO項目為例，淺談基于任務驅動的CDIO項目理念的課程改革改革探索對無機非金屬材料工程專業認證畢業目標達成的貢獻[3].

1　教學方式

1.1　任務驅動式教學

任務驅動主要是基于實踐成面的教學方式，核心是“能力鍛煉”和“做中學、學中做”.專業知識在專業領域的實踐可以有效地加強實踐技能和對知識的歸納、總結.任務驅動的CDIO就是一個項目導向型的教學系統.《材料科學與工程綜合實踐》項目要求所有學生自由組隊，以4-6人為小組選擇一名導師完成一種材料的設計，如“彩色微晶玻璃的設計與制備”“低溫共燒陶瓷的設計與制備”“壓敏陶瓷的設計與制備”等.學生在項目任務的驅動下，圍繞一個個小任務，不斷地去整合知識體系、重鑄知識結構、挖掘不同課程知識的內在聯系、進行主動探索或互動協作，會進入一個主動、積極、創造性的求學過程.教師在整個項目中則主要是分解項目體系、引導知識體系的構建、監督實踐過程、跟蹤評價，系統推進學生的能力達成[4].

1.3　學習結果能力化

傳統的課程要求學生完成卷面考試或者完成實驗的總結報告，教學主要瞄準各個知識點，而該CDIO則是要求學生在項目實施結束后每人提交個人能力報告，報告內容需要學生自我證明在項目完成后具有一定的文獻檢索和閱讀、自主學習、材料的設計、方案的設計、認識材料與環境的關系、數據分析、動手能力、團隊合作以及課程知識點的實際運用這九個能力.該CDIO不需要學生的實驗一定獲得成功，而是以項目任務為載體，學生在項目過程中通過持續瞄準預期的學習結果可有效驅動整個工程專業認證的畢業目標達成，完成能力化[5,6].

2　課程內容

2.1　課程內容工程化

項目中4-6人的團隊合作模式明顯提升了學生認識個人與團隊之間的關系，同時項目設計緊密結合課程知識體系和學生的興趣，對目前社會上熱門的工程材料進行設計和制備，如低溫共燒陶瓷、壓敏陶瓷、微晶玻璃等.項目的工程化可以大大激發學生對材料問題的分析，學生會主動查閱資料，學習課程理論知識，帶著問題坐進課堂，能夠讓學生真正地體會到“學中做、做中學”，讓專業知識工程化、易懂化，可以提高學生識別、分析和解決工程問題的興趣和能力.

2.2　課程內容一體化

該CDIO項目的實施是與《無機材料科學基礎》《材料物理性能》和《現代測試方法》三門理論課程的學習同時進行的，這三門課程作為無機非金屬材料工程專業的主干專業基礎課程，在教學的過程中內容繁雜，各課程、各章節自成體系，彼此相對較為獨立，學生學習枯燥無味.而該CDIO項目為載體整個項目過程中包含的材料的設計—材料制備-物理性能測試與分析—微觀結構測試與分析，可以綜合、連貫地幫助掌握這三門課程的理論知識，讓學生感性、直接地建立材料組成—材料結構—材料性能的內在聯系，打破了傳統各課程之間的界限，整合共性，突出個性，讓各專業課程無界化，從而使學生具有扎實的工程理論知識.

3　學生角色

傳統的教學課堂始終圍繞“以教師為中心”[7]，從根本上忽視了學生的主體位置，學生是被動的學習者，學生只會將重心放在老師希望學生掌握的知識點上，只是強調對知識的掌握，對所學的知識能在哪里得到應用一片茫然.該CDIO項目則所有的舉措都是為了培養CDIO能力，直接的由教師中心變為學生中心.學生是整個項目實施的主體，學生需要在項目過程中參加答辯、提交個人報告和總結報告，接受同學、指導老師和評委老師的評分，因此在任務驅動下學生會即使進行自我查閱文獻、設計實驗、團隊協調、實驗安排、數據的分析等，側重于發展學生的高階能力，讓學生具備主動學習、終身學習的能力，同時也加強了學生與學生、老師與學生之間的互動.

4　考核方式

傳統的考核方式主要是間隙的總結性評價，強調單元知識的學習，而該CDIO理念下的考核方式則是持續的達成性的評價[8].學生的成績一共由組內互評（20分）、組間互評（10分）、指導老師評分（40分）、答辯成績（30分）得分四個部分組成，其中答辯成績分為四次，根據項目的實施分為文獻調研、方案設計、方案實施和項目總結四個階段，每次由四位評委老師的平均分組成.四個部分的所有成績的打分依據都是不同的能力要求，如指導老師的打分分為八個部分，如能否識別和判斷材料設計、材料生產及應用過程中的關鍵環節和參數，并提出問題的解決方案；能否運用材料科學與工程學科的基礎理論，根據對象特征，設計可行的實驗方案；能否選擇或搭建實驗裝置，采用科學的實驗方法，安全的開展實驗；能否正確的采集、整理實驗數據對實驗結果能夠進行分析解釋；能否利用圖書館和計算機通過網絡進行文獻檢索和資料查；能否理解工程活動中運用的相關技術、資源和工具的局限性；能否與團隊其他成員有效溝通，聽取并綜合團隊其他成員的意見與建議，做出合理決策；是否具備自主學習的知識基礎，了解拓展知識和能力途徑.其他部分的打分也是同樣有相應的能力要求，因此根據項目實施的特點，通過持續跟蹤式的能力評價方式可以有效地對目標達成情況進行要求和考核，有效地從本質上滿足工程專業認證的內涵要求.

5　結束語

實踐表明，在以“學習結果”為導向的認證標準下，引入任務式CDIO理念，應用項目導向的任務驅動教學方法，結合能力評估的考核方式可以從本質上滿足工程專業認證的內涵要求，是對應用科學回歸本位的一次嘗試，對培養市場需要、認可的人才具有積極的意義.

參考文獻：

〔1〕Xiong Guangjing,Lu Xiaohua.A CDIO curriculum development in a civil engineering programme[J].World Transactions on Engineering and Technology Education,2007,6(2):341-344.

〔2〕陶勇芳,商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究,2006(11):81-83.

〔3〕張全爭,田長安,魯紅典,等.卓越工程師教育培養計劃下教學體系的構建——以合肥學院無機非金屬材料工程專業為例[J].赤峰學院學報(哲學社會科學版),2016,37(12):247-249.

〔4〕葛金龍,王傳虎.《無機材料科學基礎》教學改革探討與實踐[J].赤峰學院學報(自然版),2011,27(4):259-260.

〔5〕張璇,李彤.結合CDIO教育理念與案例教學進行教學探索與實踐 [J].教育與教學研究,2008(24):155-157.

〔6〕高英力.基于CDIO理念的土木工程材料教學模式探索與實踐[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版）,2010,11(3):89-90.

〔7〕謝清明.論CDIO培養模式的教育理論基礎[J].教育與職業,2010(26):184-185.

〔8〕王存文,韓高軍,雷家彬.高等工程教育如何回歸工程實踐—以省屬工科類高校為例[J].高等工程教育研究,2012(4):34-39.