工程教育專業認證與CDIO兩種工程教育模式比較研究及教學方法改革的思考

唐文獻　朱永梅　蘇世杰　張建齊　繼陽　陳赟　莊宏　殷寶吉

摘要：為和諧工程教育專業認證和“卓越工程師培養計劃”兩種人才培養模式的培養方案與計劃，以“機械設計制造及其自動化”專業為背景，從教育理念、培養標準和過程、學習成果要求等方面，開展工程教育專業認證與CDIO工程教育模式的比較研究，并給出CDIO項目式教學設計方法及實施路徑，支撐畢業要求指標點達成的核心課程學習。

關鍵詞：專業認證；卓越計劃；CDIO模式；培養標準；畢業要求；教學方法改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0214-02

一、引言

CDIO工程教育模式改變了中國工程教育的思維模式[1]。我國實施“卓越工程師培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）以來，各高校工科專業全面采用了CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了明顯成效。工程教育專業認證的內涵表現在以生為本、成果導向和持續改進3個方面[2]，它要求教學資源配置和教學過程等都圍繞學生畢業能力達成這一核心任務展開，并強調建立專業持續改進機制和文化。

目前，實施“卓越計劃”的專業，在開展工程教育專業認證時，其培養方案和培養計劃存在一致性不夠的問題。因此，本文以江蘇科技大學“機械設計制造及其自動化”工程教育專業認證和“卓越計劃”實施為背景，通過對CDIO工程教育模式與工程教育專業認證模式的比較研究，探討CDIO項目式教學方法應用于工程教育專業認證核心課程教學的路徑設計。

二、工程教育專業認證與CDIO工程教育模式的比較分析

1.教育理念。針對如何提高工程人才的培養質量，系統地解決培養什么樣的工程人才，以及如何培養和評價這樣的人才質量等問題，由Spady等人，于1981年提出的成果導向教育（OBE）模式[3]，給出了明確的答案。

OBE模式的主要思想是圍繞所有學生畢業時必須能夠做到的，去組織一切教育元素，包括清晰地確定學生能做到什么，如何組織課程、教學和考評，以確保最終取得所期望的學習成果。工程教育專業認證和CDIO工程教育模式，均吸納了OBE教育思想，在工程人才培養的要求上是一致的，對“培養什么樣的學生、怎樣培養學生和學習結果如何”的關注點也相同。

2.培養標準與過程。CDIO工程教育模式，針對培養什么樣的工程人才、如何培養以及學習結果如何等問題，制定了愿景、能力大綱、課程大綱和12條標準等核心文件，要求為學生提供一種強調工程基礎的、建立在真實世界的產品和系統的“構思—設計—實現—運行”（CDIO）過程的背景環境。教學過程是以產品研發的整個生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。

工程教育專業認證的依據是認證標準。通用標準包括合理的培養目標、明確的畢業（出口）要求等7個部分，而專業補充標準規定了相應專業在課程體系、師資隊伍和支持條件方面的特殊要求。工程教育專業認證要求按照成果（畢業要求）導向的教育理念和行業認可的既定質量標準要求，實施教學全過程，并通過合理的評價與反饋，形成內外結合、持續改進的質量控制體系和文化。

這兩種模式，均圍繞“預期學習產出”來組織開展教學活動，實現教育范式由“內容為本”向“學生為本”的轉變。

3.學習成果。CDIO能力大綱將工程師必須具備的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力，以逐級細化的方式表達出來（具有分級指標）。工程教育專業認證標準“1.3畢業要求”具體描述了學生畢業時應該掌握的知識和能力，包括技能和素養。

通過對工程教育專業認證（畢業要求或學習成果細化到畢業要求指標點）與CDIO工程教育模式的學習成果比較研究，工程教育專業認證標準中的“畢業要求”和CDIO工程教育模式中的能力大綱要求，是完全一致的，不同在于描述細節上的差異。

三、工程教育專業認證中引入CDIO項目式教學方法的建議與思考

工程教育專業認證中，實施CDIO項目式教學方法，需要解決三個關鍵問題，包括支撐畢業要求達成的核心課程模塊構建、CDIO模式對專業認證中的學習成果達成的支撐度（貢獻度）以及CDIO項目式教學方法的設計與實施策略。

1.支撐畢業要求達成的核心課程模塊優化。參與工程教育專業認證的專業，已具有確定的人才培養目標和畢業要求，同時，按照工程教育專業認證標準要求和畢業要求，構建了相應的課程體系。但與“卓越計劃”專業人才培養方案的實施上，還存在許多教學執行計劃的矛盾和教學要求的不一致性。

因此，要深入研究CDIO工程教育模式的標準要求，對工程教育專業認證標準的支撐和覆蓋效應，并以此為基礎，對支撐工程教育專業認證畢業要求指標點對應的課程，根據支撐能力的強弱，進行核心課程模塊梳理與優化，為核心課程開展CDIO項目式教學改革，提供實施依據。

2.深入研討專業認證畢業要求與CDIO模式能力大綱要求的一致性。CDIO模式對專業認證中的學習成果達成的支撐度（貢獻度），實質上是反映工程教育專業認證的畢業要求和CDIO工程教育模式的能力大綱要求的一致性。因此，要對專業認證畢業要求與CDIO模式能力大綱要求，進行深入分析和研究，并結合核心課程教學需要，開展CDIO項目式教學方法研究。

3.工程教育專業認證教育中應用CDIO項目式教學方法的設計與實施。以江蘇科技大學機械設計制造及其自動化專業實施工程教育專業認證和“卓越計劃”為背景，按照專業基礎、專業和實踐環節等課程群，組成3個核心課程模塊，并針對每一個模塊，選擇2—4門主干課程作為核心課程，進行CDIO項目式教學方法設計。（1）構建基本環境。CDIO工程教育模式的能力培養大綱，要求以綜合的培養方式，使學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力等四個層面上達到預定目標。因此，本專業可以根據不同的課程模塊，選擇合適的產品對象，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，從專業基礎核心課程、專業核心課程、課程設計（綜合訓練），最后到畢業設計，讓學生以主動的、實踐的和課程之間有機聯系的方式，學習工程知識，鍛煉實踐技能和提高創新能力。（2）確定學習目標。按照課程對畢業要求指標點的支撐，制定各自課程的CDIO學習目標，并根據課程內容需要，選擇性地將工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具（技術）等12條畢業要求，融入到所對應課程教學全過程的不同階段。（3）制定評價標準。根據各自CDIO項目的不同，確定學習成果的評價依據，如試卷、作業、報告、答辯等，然后制定評價標準。對于實踐環節，可以按照實驗、課程設計、畢業設計等，進行分類制定評價依據和標準。（4）設計教學項目。設計CDIO教學項目時，結合船舶、海工機械裝備行業背景，選擇錨機、吊機等典型船舶或海工產品為對象，并抽取典型零件或部件，分別作為對應核心課程學習、課程設計以及畢業設計等教學項目的對象。精心組織教學過程，包括過程組織與管理、學習成果評價以及質量反饋與改進等。

四、結論

工程教育專業認證與CDIO工程教育模式的比較研究表明，這兩種模式，在教育理念、培養標準和過程以及學習成果等方面，具有高度的一致性，因此，在工程教育專業認證教育中，采用CDIO項目式教學方法，可以有力支撐工程教育專業認證畢業要求的達成。

給出了CDIO項目式教學方法的設計思路與建議，啟發所支撐的工程教育專業認證畢業要求指標點課程的CDIO項目設計與實施，不僅有利于達到課程教學目標，也能夠促進人才培養質量達到工程教育專業認證的要求，理論和實踐指導意義重大。

參考文獻：

[1]顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國到中國的CDIO：發展路徑、產生的影響及其原因研究[J].中國高等教育研究，2017，（1）：24-41.

[2]陳濤，邵云飛.《華盛頓協議》：內涵闡釋與中國實踐[J].重慶高教研究，2018，（1）：56-64.

[3]Spady，W.Choosing Outcomes of Significance [J].Educational Leadership，1994，（51） 6：18–22.