基于CDIO工程教育理念的“新工科”人才培養模式研究

王 剛 Wang Gang

(武漢理工大學，湖北武漢 430070）

CDIO工程教育理念是近年來國際工程教育改革的顯著成果，CDIO代表構思（Conceiv e）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）[1]。它有一套較為完善的教育體系，注重專業理論知識與實踐動手能力之間的關系、個人綜合能力及素養、主動學習能力以及職業道德的培養，具有詳細且科學的培養目標，對理念的實施具有全面的指引。在知識全球化背景下，CDIO教育理念具有應用的可行性和必要性，對我國目前處于新工科建設背景下，人才培養模式的改革也將具有重要指導意義。

1 CDIO工程教育理念的特性

CDIO的核心理念是構建一個“構思-設計-實施-運行”的工程教育背景環境，以實際項目的研發到運行的生命周期為載體，在實際操作中讓學生以主動的、實踐的、與課程有機聯系的方式進行學習，以此來培養學生較強的自學才能，知識分析、靈活運用、解決問題的能力，協作交流以及團隊合作能力，使學生在交叉復合型人才素養與能力方面得到有序的全面提升[2]。

1.1 全面性和系統性

CDIO的核心內容，從宏觀視角來看，以四大能力及要素為培養目標：專業技術知識、個人職業技能和職業道德、人際交往能力以及項目的構思、設計實踐以及運作能力。這四類能力又被細分為一級和二級若干技能要求[3]。這些核心內容及細分能力與要求，使CDIO指導教育改革變得具象化、可操作、可更新、可監控、可評估。

1.2 普適性和多樣性

CDIO教育理念的改革，打破了學科之間的壁壘，這種模式下培養的人才不局限于某一領域的桎梏，而是集學科知識、專業技能、綜合素養為一體的復合型創新創造人才。從中觀視角看CDIO理念，其教育理念可以適用于高校的工程教育專業及教學環節。各專業可以通過屬地化特征再創新該理念，并建立具有本地區本專業特色的CDIO人才培養模式。

1.3 國際性和先進性

CDIO理念繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念。目前已有麻省理工學院、瑞典皇家工學院、斯坦福大學、阿斯頓大學等幾十所世界著名大學參與，并取得了良好效果，充分體現了此教育理念的先進性和國際性，同時也是培養具有國際競爭力人才的有效途徑。

2 “新工科”人才培養模式改革的必要性

2017年2月以來，教育部大力推進新工科建設，國內關于新工科的研究與討論空前活躍，各大高校積極實踐探索具有中國特色的新工科人才培養模式。新工科建設的關鍵一步是培養滿足國家戰略和新興產業發展需求，且具有全球視野、創新精神和實踐能力的復合型人才，因此打造符合這一要求的人才培養模式就顯得至關重要。

2.1 人才培養模式改革

常規人才培養重成績，輕能力；重智育，輕德育；重理論，輕實踐。新工科背景下的人才培養模式與常規人才培養模式不同，需要具備以下特征。

2.1.1 戰略性、系統性特征

新工科建設發展是為了把握行業未來發展方向，預測未來對科技人才的需求，以全球視野預測前沿技術研發，提前謀劃、建設和發展學科新體系，掌握未來產業發展的主動權，為我國經濟社會持續發展提供人才戰略儲備。因此，新工科人才培養模式應服務于國家戰略，滿足產業發展需求，面向未來和世界發展，具有戰略性、系統性的高瞻遠矚。

2.1.2 創新性、開放性特征

清華大學林健教授在他的文章中指出面向未來社會的全新人才需求，新工科專業應包含三方面涵義：新興、新型和新生[4]，即全新未出現過的新學科，傳統的正在轉型、改造和升級的舊有學科，以及交叉融合不同學科而帶來的復合學科。這是新經濟發展模式下產業創新和其具有的超強跨界滲透能力帶來的必然改變，因此新型的知識體系、課程體系、師資團隊、教育教學新模式的構建需要創新性與跨學科、跨工種、跨國界的開放性。

圖1 高校新工科建設與發展的“五新”

2.1.3 網絡化、全球化特征

據CNNIC數據顯示，截至2019年6月，全球網民數量已達44.22億，其中中國網民規模8.54億、城鎮網民規模6.3億，占全球網民數量比重73.7%。在信息傳播的速度高速發展、途徑日益豐富的全球化背景下，未來社會對人才的需求將有極大變化，傳統高等教育的人才培養模式將受到來自于全球化、信息化的挑戰，也必須與時俱進，積極應對教學環境的變化以及教育對象對于知識體系接收方式的轉變，做到靈活性、綜合性及與時俱進。

2.2 新工科背景下引入CDIO工程教育理念的必要性

國家為加快高校新工科建設和發展提出了“五新”的新要求[5]（圖1）。作為能夠適應乃至引領未來工程需求的新工科人才，必須具備綜合的素養和能力。除了扎實的專業知識與技能，還需要具有引領、創造未來社會需求的驅動力和技能以及宏觀思維和批判性思維這類獨立思考能力。這些能力的培養需要一套相對穩定的教學管理制度、課程體系、教學內容和評估方式來實現，而CDIO教學理念符合新工科對高水平人才能力的培養需求，有利于實現理論和實踐之間的動態平衡，提升個人職業技能與道德，顯著提高學生的專業競爭力，不僅能真正實現產學研融合、校企融合，最關鍵的是CDIO具有普遍的適用性與可操作性[6]。

我國目前新工科背景下的人才培養模式仍然處在摸索階段，還存在培養模式混亂的現象，側重點各不相同，急需改革與重塑。

3 以CDIO推動新工科人才培養模式改革與創新

3.1 CDIO理念推動新工科人才培養模式改革背景

目前，在新工科改革教育背景下，學術界對人才培養模式的改革怎樣全面具體地實施，尚未統一共識，而各高校目前的人才培養模式與新工科人才培養模式的要求存在較大差距和問題。

從培養目標來看，舊有人才培養模式缺乏具體可實施的方法與標準；從課程體系與內容來看，缺乏實踐應用意識和職業素養提升的相關內容；從培養評估方面看，尚未制定客觀的評價標準，學生的綜合能力也無法進行實時監控以建立動態評價體系。CDIO與新工科人才培養計劃在基本目標、理念方向及具體內容上，具有高度的相關性和兼容性，因此，在推動新工科人才培養模式改革發展之時，我們可優先采用CDIO工程教育理念的改革方式來制定具有自身特色的人才培養模式[7]。

3.2 CDIO理念推動新工科人才培養模式改革方法

3.2.1 更新教學理念

首先，積極與國際教學理念接軌，立足國內發展規律，形成面向行業需求和具有可持續競爭力的教學理念[8]。

3.2.2 改革教學體系與內容

CDIO理念倡導工作項目的實施過程貫穿于教學體系和課程內容中，使學生明確教學目標，在項目完成過程中融入必要的專業知識與跨學科知識，同時提升個人職業技能與職業道德素養[9]。

3.2.3 提升師資力量

人才培養模式的改革也推動著師資力量的建設與改革。CDIO的教育理念打破了學科壁壘，旨在建設多學科融合的一流教師隊伍。這就要求教師個人能力、教學能力及綜合素養上的不斷提升和與時俱進，在教學過程中扮演好領路人的角色，教學相長[10]。

3.2.4 改革教學環境

CDIO要求構建跨學科的學習與研討環境，以項目為導向，項目實施全過程為載體，讓學生主動參與項目的制定、調研、分析、設計乃至實際操作全過程，為學生創造一個多維度、全周期的學習空間[11]。

3.2.5 明確學校、企業、政府在工程教育改革中的定位

新工科人才培養模式改革，不僅是教學體系、師資團隊、培養環境的改革，更需要使各專業利益相關者參與到學生的能力標準的評估中，根據CDIO的評估標準制定符合本專業的評估體系[12]。

以上提出的方法是基于CDIO理念的“新工科”人才培養模式改革的探索與研究，希望為以后相關學者做更深層面的研究提供參考意義。

4 結語

目前，新工科的人才培養模式仍存在諸多問題亟待解決，例如培養模式缺乏切實可行的實操標準；專業利益相關者缺乏深度聯合培養人才的持續動力；人才能力評估缺乏專業性與科學性等。而人才隊伍的建設是新工科建設比較核心的任務，亦是國家發展的動力與源泉，我們對基于CDIO工程教育理念的人才培養模式還應做更深刻的分析與全面的研究探索[13-14]。