CDIO人才培養(yǎng)模式在實踐教學(xué)過程中的應(yīng)用

張亮　董浩存　陳澤宇

摘 要： 高校工程教育中實踐教學(xué)作用突出，本次教學(xué)改革以CDIO理念為導(dǎo)向，在實踐教學(xué)中采用團隊任務(wù)驅(qū)動形式對教學(xué)方式方法、考核方式形式等進行初步實踐和探索。從結(jié)果看，這種教學(xué)模式可以有效地提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力及團隊協(xié)作能力，對教師基本個人能力的提升益處良多。

關(guān)鍵詞： CDIO 實踐教學(xué) 高校工程教育 創(chuàng)新 團隊協(xié)作

教育學(xué)家陶行知先生認為“行是知之始，知是行之成”，強調(diào)“知行合一”。在大學(xué)教育中，“知”可以簡單理解為理論知識的學(xué)習(xí)，“行”則是實踐教學(xué)，只有理論和實踐的完美結(jié)合才是人才培養(yǎng)的真正捷徑。而我國高校傳統(tǒng)教育中重理論、輕實踐，導(dǎo)致學(xué)生動手能力弱，創(chuàng)新能力弱，更難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這一點在工程教育中尤為明顯，學(xué)生的研發(fā)和設(shè)計能力弱，創(chuàng)新意識不足，我國很多高尖端領(lǐng)域的人才匱乏就是最好的證明。因此急需要改變高等教育傳統(tǒng)的教學(xué)理念和手段，找到并實施一種適應(yīng)時代發(fā)展需要的教學(xué)方法及理念。

CDIO工程教育模式是由國際知名大學(xué)及教育機構(gòu)提出的一種現(xiàn)代工程教育理念，它以產(chǎn)品構(gòu)思、研發(fā)到運行的工程周期為載體，促使學(xué)生采用主動的實踐與教學(xué)之間有機聯(lián)系的方式進行工程實踐與學(xué)習(xí)。CDIO著重強調(diào)學(xué)生的個人能力、工程基礎(chǔ)知識、工程系統(tǒng)能力和人際團隊能力等方面的能力培養(yǎng)，對工程人才培養(yǎng)模式的實施和檢驗進行了系統(tǒng)的、全面的指導(dǎo)，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義。CDIO教育理念代表了新時期工程教育的發(fā)展趨勢，但實質(zhì)上這種教育理念是“知行合一”的另一種表達方式。CDIO在中國的實踐和普及，為我國實行“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”打下了良好的基礎(chǔ)，使中國高校的工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性，已逐步被國內(nèi)多所高校認可和推廣。本次教學(xué)改革嘗試立足于企業(yè)和市場需求，在CDIO的工程教育理念下對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行全新的設(shè)計，希望探索出一套符合實踐教學(xué)需要的教學(xué)模式和改革方案。

1.任務(wù)（項目）驅(qū)動教學(xué)

在實踐教學(xué)過程中，學(xué)生需要完成的任務(wù)可以是產(chǎn)品設(shè)計或項目開發(fā)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)是采用一個完整的產(chǎn)品開發(fā)流程或項目實施過程而進行的教學(xué)活動，并將理論課所學(xué)知識用于其中。教學(xué)過程將采用分組教學(xué)、互動教學(xué)、啟發(fā)教學(xué)等多種方式，在教師指導(dǎo)下由學(xué)生共同完成任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)主要階段包括：學(xué)生明確設(shè)計任務(wù)及目標(biāo)，收集相關(guān)資訊信息；完成產(chǎn)品或項目的前期規(guī)劃及決策；組織實施完成設(shè)計任務(wù)；階段檢查及成果評估和終期考核。在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生擔(dān)負著計劃制訂者、決策者及實施者，而教師僅從旁輔助，擔(dān)負著學(xué)生的顧問指導(dǎo)，除了講解必要的理論知識，還為教學(xué)提供情境及教學(xué)資源和輔助條件。需要注意的是在關(guān)鍵的實踐節(jié)點及日程安排上教師應(yīng)該重點管理，并在任務(wù)實施過程中，及時關(guān)注學(xué)生工作進度并進行相應(yīng)的階段檢查，從而達到督促學(xué)生、消除學(xué)生惰性的目的。在教學(xué)過程中教師應(yīng)該有針對性地講解相關(guān)問題和基本知識，適當(dāng)?shù)靥嵝褜W(xué)生先做什么，后做什么，避免學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生面對實際問題毫無頭緒、無從下手，進而減少學(xué)生學(xué)習(xí)的盲目性，從而少走彎路。

在實踐教學(xué)過程中，將以真實的產(chǎn)品開發(fā)案例貫穿整個教學(xué)過程，防止理論教學(xué)與實際問題相脫節(jié)。如果產(chǎn)品設(shè)計或項目開發(fā)難度大，可將設(shè)計任務(wù)進行肢解，形成幾個獨立又具有聯(lián)系的小項目供學(xué)生選擇，并針對每個設(shè)計任務(wù)或項目講解常見的設(shè)計方法、開發(fā)流程，適當(dāng)?shù)靥岢鼋ㄗh及要求。這種對任務(wù)進行解構(gòu)和分離，分任務(wù)、分模塊地安排教學(xué)的設(shè)計思想符合CDIO的任務(wù)教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動的實踐教學(xué)體系改革思路。

2.團隊驅(qū)動的實踐教學(xué)

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師講授占據(jù)教學(xué)過程的大部分時間，課堂上師生交流互動較少，從而禁錮學(xué)生的求知欲望及創(chuàng)造性，忽視學(xué)生團隊協(xié)作能力和溝通能力培養(yǎng)。而在解決工程實際問題中，任務(wù)團隊內(nèi)部的有效交流與溝通是提高工程質(zhì)量、縮短開發(fā)周期的重要手段。團隊內(nèi)部交流諸如語言溝通、書面交流、圖表交流、電子及多媒體交流等，這些在傳統(tǒng)教學(xué)過程中難以實現(xiàn)，因此以團隊合作共同完成任務(wù)是教學(xué)改革里重要的一環(huán)。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，任務(wù)團隊的每個成員可能承擔(dān)一個或多個不同任務(wù)，這應(yīng)該充分考慮每個學(xué)生的興趣與特長。學(xué)生通過共同完成一個產(chǎn)品設(shè)計或項目實施不僅可以提高其人際交往能力及協(xié)作能力，而且可以深度挖掘?qū)W生的領(lǐng)導(dǎo)潛質(zhì)和組織規(guī)劃能力，從而增強學(xué)生自信心及學(xué)習(xí)愿望，對學(xué)生的未來職業(yè)規(guī)劃都有不小的助力。因此在教學(xué)過程中，要求三五人組成一個任務(wù)小組，完成相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計等工作。需要注意的是在每個任務(wù)開發(fā)過程中，需按照真實的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)流程實施計劃：以小組為單位深入市場調(diào)研，進行項目挖掘，項目確定后，進行市場調(diào)研、需求評估。通過此流程，學(xué)生不僅能夠?qū)ψ约簩⒁O(shè)計的產(chǎn)品用途、前景及開發(fā)手段有了更為清晰的認識和了解，而且能夠?qū)I(yè)課知識及應(yīng)用有更深的體會，進而促進學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)，較好地解決理論教學(xué)與實際問題脫節(jié)、知識陳舊不能滿足市場要求等問題。

在產(chǎn)品設(shè)計或項目開發(fā)流程中，首先要解決項目源的問題，主要途徑包括：

2.1校外橫向課題及項目合作

加強與社會企事業(yè)單位的橫向聯(lián)系，充分考慮學(xué)生的理論與實踐能力，挑選一些難度適中、工作量適中、有代表性的項目開發(fā)或產(chǎn)品設(shè)計類題目讓學(xué)生參與其中。這種方式對學(xué)生能力要求較高，但能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，深度挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛能，也能有效地解決理論知識陳舊、高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)相佐的問題。

2.2學(xué)生根據(jù)自身能力及興趣愛好自主選擇研究方向及產(chǎn)品設(shè)計

為了充分調(diào)動學(xué)生的興趣愛好，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，可以根據(jù)學(xué)生個人興趣及能力，允許其自主選擇研究對象或設(shè)計內(nèi)容。但需要注意學(xué)生自主選擇的課題的現(xiàn)實性、可完成性，也可以將其與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目聯(lián)系在一起進行。

當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計目標(biāo)確定后，接下來就是任務(wù)實施階段，學(xué)生需要按照制定好的日程完成任務(wù)目標(biāo)。在項目開發(fā)或產(chǎn)品設(shè)計過程中教師要擔(dān)負起項目顧問及項目監(jiān)理等角色，積極配合學(xué)生、幫助學(xué)生、指導(dǎo)學(xué)生并監(jiān)督學(xué)生完成相應(yīng)工作，嚴格控制任務(wù)的實施過程及進度，確保各個小組或團隊工作的順利進行。

3.教學(xué)方法改革

研究表明：在教學(xué)過程中當(dāng)學(xué)生以“聽”為主時，記憶保持率為20%；當(dāng)學(xué)生以觀摩的形式學(xué)習(xí)時，記憶保持率為30%；當(dāng)學(xué)生邊“聽”邊“看”時，記憶保持率在50%；當(dāng)學(xué)生采用“聽”、“看”、“做”的時候，記憶率可以高達90%，這驗證了“知行合一”理論的正確性。而在當(dāng)下高校教育中，教學(xué)中往往以教師教為重，輕視學(xué)生的學(xué)；理論知識傳授中大都為注入式教學(xué)，教學(xué)過程中學(xué)生被動地接受知識，這忽視對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動。隨著社會的發(fā)展、科技的進步及知識的更新?lián)Q代，教育及教學(xué)理念和水平要不斷提高，滿足新時期的新要求，因此新穎多變的教學(xué)方式及方法層出不窮。教學(xué)方法的發(fā)展變化是通過不斷改革實現(xiàn)的，現(xiàn)代教學(xué)方法的改革是對傳統(tǒng)教學(xué)方法的揚棄，繼承好的方面，放棄不合時宜的。因此在實踐教學(xué)的課程改革中尋找一種或多種較為適應(yīng)的教學(xué)方法是時代的迫切需要。而CDIO工程教育模式的科學(xué)性及進步性已得到驗證及證實，它將為教學(xué)方法的改革提供必要的理論支撐。在本次實踐教學(xué)改革環(huán)節(jié)中，將綜合運用多種教學(xué)手段實現(xiàn)教學(xué)方法的改善與革新。

3.1分組教學(xué)

在整個教學(xué)過程中采取任務(wù)組的形式。全班學(xué)生根據(jù)自身特點自由組合成若干個任務(wù)組，一般任務(wù)組人數(shù)控制在四五人，每組選出一個任務(wù)組長，若干組員。組長的任務(wù)包括：任務(wù)前期規(guī)劃；完成任務(wù)確定、人員確定與分工（充分發(fā)揮每個學(xué)生的興趣愛好與特長）；制定時間分配、工作計劃表等；在任務(wù)實施過程中及時了解每個組員的設(shè)計進度情況，完成組員之間或不同小組之間的溝通與交流，促進同學(xué)之間相互學(xué)習(xí)、交流；在項目評估中客觀評價組內(nèi)每個成員的工作表完成情況。組員則擔(dān)負著產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計及推廣、產(chǎn)品調(diào)研、產(chǎn)品試制等一個或多個不同的任務(wù)及角色，在組長的帶領(lǐng)下完成其配額任務(wù)。

教師在任務(wù)實施過程中充當(dāng)顧問的角色，對學(xué)生提出要求和正確引導(dǎo)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提供學(xué)生解決問題的條件。采用分組教學(xué)不僅可以增強學(xué)生的團隊協(xié)作能力、團隊意識和集體榮譽感，而且可以深度挖掘?qū)W生的領(lǐng)袖意識和領(lǐng)導(dǎo)能力，對學(xué)生的人格塑造具有重要的作用。

3.2互動式教學(xué)

在產(chǎn)品或項目開發(fā)環(huán)節(jié)，將采用互動的教學(xué)方式。由教師定期組織學(xué)生進行階段工作匯報，總結(jié)歸納當(dāng)前階段任務(wù)的完成情況及出現(xiàn)的問題。通過學(xué)習(xí)小組內(nèi)部的交流討論，一方面拓寬學(xué)生眼界，改進設(shè)計手段及學(xué)習(xí)方法，另一方面促使學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，找到設(shè)計缺陷并加以解決。同時互動教學(xué)能充分提高學(xué)生的團隊意識，利用集體力量解決自身的問題，讓學(xué)生體會到團隊的力量，使其更好地融入團隊。對于組內(nèi)討論有爭議或短時間難以解決的問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，并擴大討論范圍，進行組外討論。組外討論采用學(xué)生自述、答辯、共同討論的形式進行，通過與其他小組進行交流討論強化學(xué)生的質(zhì)量意識和競爭精神，從而促進相互學(xué)習(xí)和共同進步。在此過程中指導(dǎo)教師需要及時檢查、指導(dǎo)、點評學(xué)生的工作表現(xiàn)，對完成較好的學(xué)生除了贊揚和肯定外，也要鼓勵其精益求精防止滋生自滿情緒；當(dāng)學(xué)生表現(xiàn)一般或設(shè)計存在問題時，教師要以正面引導(dǎo)為主，積極肯定設(shè)計中正確的部分，針對錯誤或缺陷要循序善誘，適當(dāng)?shù)靥崾窘鉀Q問題的方法和經(jīng)驗，鼓勵學(xué)生克服困難最終戰(zhàn)勝困難，解決問題，不能挫傷學(xué)生的設(shè)計積極性。

3.3啟發(fā)式教學(xué)

理論教學(xué)環(huán)節(jié)中對每個學(xué)生及團隊的設(shè)計任務(wù)有針對性地講解必要的基礎(chǔ)知識，重點問題、核心問題要講深講透，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。講授方式可以采用提問的形式，使得學(xué)生更加主動地豐富知識，啟發(fā)學(xué)生思考。在具體項目實施過程中，教師的指導(dǎo)不應(yīng)是告訴學(xué)生先做什么，后做什么，該怎樣做；不能從一開始就給出答案和解決辦法，這樣會挫傷學(xué)生的積極性、主動性，還會使學(xué)生產(chǎn)生依賴感。當(dāng)學(xué)生遇到困難時教師不是向?qū)W生直接提供問題的解決辦法，而是通過引導(dǎo)、提示、激勵等方式方法引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生或團隊，使學(xué)生通過自身或小組的共同努力對問題深入思考和研究、討論從而解決。當(dāng)難題解決后學(xué)生必將獲得極大的成就感，這種方式能夠激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣及愛好，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力及挑戰(zhàn)困難、克服困難的決心與勇氣。

3.4鼓勵自主創(chuàng)新

這種鼓勵創(chuàng)新不應(yīng)局限于口頭鼓勵和提倡，在后期的成果評定及評分中要重點關(guān)注。對于產(chǎn)品設(shè)計中采用的新知識、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料等應(yīng)給予積極肯定和推崇，并在成績方面給予關(guān)注和提高。同時積極開展課外教育，鼓勵學(xué)生參加社會實踐，鼓勵學(xué)生參加各種設(shè)計競賽和及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并承擔(dān)好項目申報及項目指導(dǎo)等工作。同時指導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進行網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)、網(wǎng)上交流及專題討論，利用網(wǎng)絡(luò)查找解決方案，提高學(xué)生的科研能力，活躍學(xué)術(shù)氛圍。

4.實踐教學(xué)考核方式改革

目前很多實踐教學(xué)的考核機制大都只針對最終交付的設(shè)計結(jié)果，簡單地以出勤率作為過程考核，并缺乏有效的反饋機制。實際上，考核的目的不是簡單地給出成績，其根本目標(biāo)是促進學(xué)生完善和提高。因此在任務(wù)評估過程中，學(xué)生通過成果展示、自我評價、相互評價等方式必將促進學(xué)生相互交流，使其對知識的理解，應(yīng)用的技能水平及表達能力得到充分提升。因此本實踐教學(xué)改革注重多元化的考核方式，通過設(shè)計成果考查學(xué)生的知識掌握和應(yīng)用情況；通過任務(wù)實施過程中的個人表現(xiàn)考查學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新意識。實踐教學(xué)考核體系包括三個部分：自我評價；相互評價；結(jié)題答辯。在自評過程中，首先由學(xué)生組長進行任務(wù)總結(jié)，每名組員自述在任務(wù)過程中的完成情況及表現(xiàn)，并為自己在任務(wù)過程中各方面能力的提升評分。在互評過程中，組內(nèi)成員要對合作伙伴的表現(xiàn)進行客觀評價，同時其他組同學(xué)將以評委的角度為其在工作中的表現(xiàn)評分。答辯中教師將在學(xué)生陳述后對其提問，按照學(xué)生的答辯表現(xiàn)和工作完成情況給予相應(yīng)的答辯成績。最后要求上交研究成果，內(nèi)容包括：設(shè)計任務(wù)書、產(chǎn)品設(shè)計日志、相應(yīng)的工程圖紙等。通過以上考核方式，不僅有利于學(xué)生各方面能力的提高，而且能客觀、有效地評價學(xué)生知識水平及應(yīng)用能力，還能對學(xué)生的各方面能力進行全面的評估考察，如下圖所示。同時這種考察機制還能夠從學(xué)生的角度得到將此次教學(xué)改革的成果反饋，有助于教學(xué)質(zhì)量的提高及教師教學(xué)能力的促進。

5.結(jié)語

本實踐教學(xué)改革以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，以團隊任務(wù)為核心，采用多種教學(xué)方法對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行新的探索。教學(xué)過程中注重實踐，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動作用，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力和團隊意識及團隊協(xié)作能力，塑造學(xué)生的獨立人格。改革中引入有效的考核機制，有效評價學(xué)生的實際工程能力及工作完成情況，從而有利于培養(yǎng)真正具有實際工程能力的創(chuàng)新型工程人才。

參考文獻：

[1]穆磊，陳建英，謝盈，等.CDIO理念在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程教學(xué)改革中的實踐探索——以《RFID原理與應(yīng)用》課程為例[J].軟件導(dǎo)刊，2017（01）：192-194.

[2]李穎.基于CDIO理念在《工程力學(xué)》教學(xué)實踐中的應(yīng)用[J].中國科技信息，2013（06）：174-176.

[3]陳瑞祥，姜平，周根榮，等.CDIO模式下嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)研究與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2013（18）：91-92.

[4]張蕾.基于CDIO工程教育理念的教學(xué)方法創(chuàng)新[J].電腦知識與技術(shù)，2016（27）：129-130.

基金任務(wù)：遼寧省本科教學(xué)改革任務(wù)“面對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《汽車實踐教學(xué)》研究型實踐教學(xué)教學(xué)模式改革研究與實踐”（UPRP20140439）。