新工科背景下CDIO工程教育模式研究

張振浩 李文彪

[摘 要]現階段我國工程教育過于注重理論教學，嚴重忽略了培養學生的知識應用能力和創新能力，導致學生能力不能滿足企業需求。該文從“新工科”及人才需求特點出發，通過對比傳統教育模式和CDIO教育模式，闡明了CDIO教育模式在培養具有全局觀、專業技術知識及職業技能的創新型人才方面的優越性，進一步指出了“新工科”背景下CDIO教育模式研究與實踐的進展，實現了從理論探討到教學體系開發、從學生能力到師生能力及從改革本身到教學方法的三大轉變，并歸納了不足、指明了今后發展方向。

[關鍵詞]CDIO教育模式;創新型人才;新工科;土木工程

[基金項目]2017年度湖南省教育廳普通高校教改研究項目“基于CDIO模式的土木工程（建筑工程）專業本科生關鍵能力培養的教學改革研究”（湘教通〔2017〕452號）

[作者簡介]張振浩（1980—），男，廣西欽州人，博士，長沙理工大學土木工程學院副教授，主要從事結構可靠度研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0289-02[收稿日期] 2020-01-31

一、引言

近年來，“中國創新”理念逐漸成為我國未來發展的重大戰略目標之一。“中國制造”與“中國創新”結合，使我國工科產業得到前所未有的發展機遇，以新形式、新技術、新產能為代表特點的“新工科”產業對工程人才提出了新要求。新工科的重點在于“新”，一方面代表對原有工科的繼承，另一方面代表學科新技術的探索，要在理論充分發展的基礎上孕育新的學科，建立新的教育理念，培養出能創新、會實踐、講基礎、促發展的新型工科人才[1]。在我國高等工程教育領域，這個問題尤為重要。CDIO工程模式是近年歐美工程教育的新模式，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）四個環節，也是“實踐中學習”和“基于項目教育和學習”（Project baseded education and learning）的集中概括和抽象表達[2，3]。該模式主要培養學生的工程基礎知識，個人能力，人際團隊能力和工程系統能力四個層面，培養學生的工程大局觀，加深學生對課程體系的理解，達到培養高素質、重實踐、綜合性和創造性高級人才的目的。

二、新工科及人才需求特點

“新工科”是指培養適應新時代、新經濟、新產業發展需求人才的工程技術學科，是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向[4]。這一概念自2016年提出以來，教育部組織高校進行深入研討，形成了“復旦共識”和“天大行動”。新工科以新經濟、新產業為背景，以樹立創新型、綜合化、全周期工程教育為理念，以構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業新結構為內容，以探索實施工科人才培養新模式為措施，以打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”、完善中國特色工程教育的“新體系”、實施工程教育強國為目標，是高等工程教育改革的重大戰略抉擇。新時代對人才需求提出了全新挑戰，需要高校積極調整人才培養模式，尋求更適應產業需求、更激發學生潛力的教育模式，全面推進新工科建設。

三、CDIO教育模式與傳統教育模式的對比

隨著社會發展，工程中所用到的設備和技術越來越復雜，學生要掌握更多的知識以適應行業發展，更要增強運用知識解決實際問題的能力。傳統教育模式過于強調理論導向，學生解題、考試能力較強，但是解決實際問題的能力和創新能力卻只減不增，而且學生不知道課程之間的聯結關系，不知道先修課程的學習成果會影響對后續課程的理解。傳統應試教育模式使得學生在安排學習時間的決策上，被動受到同學和教師的影響，哪一門考試嚴格，哪一門花的時間就多，只學老師講的，絕不學多余的知識。這種態度使學生不能有效地達到學習的整體目標。這很大程度上限制了我國工程教育良性發展，學生與社會對專業型的人才需求也有一定脫節[5]。

CDIO工程教育模式與工程教育專業的培養目標相結合，不僅注重理論知識的學習，在實踐型人才的培養方面也獨具特色，側重于培養具有全局觀、專業技術知識及職業技能的創新人才，培養學生主動發掘課程之間的關系并找到貫穿全部課程的學習策略，而且力求以工程實例為背景，讓學生在現代化教學手段和實踐環境中取得豐富的工程分析能力和主動學習的經驗，促進學生知識、能力和素質一體化成長[6]。CDIO教育理念因其獨特的能力培養體系得到了廣泛認同，目前已經有近百所高校在機械類、電氣類、醫學類等專業展開了試點研究，按CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎。

四、新工科背景下CDIO教育模式研究

當前對CDIO工程教育模式的研究已經逐步深入，以土木工程專業為例，主要體現在以下幾個方面。

1.從改革本身到教學方法的轉變。CDIO教育模式研究由前些年的關注CDIO改革本身轉變到當前的注重教學方法改革。在新工科背景下各大高校在專業課的基礎上，增加了實驗課程與實踐課程，使學生在多樣的教學活動中加強與教師之間的交流。教師也在教學過程中尊重、刺激學生的創新思維，鼓勵學生不斷進行自主探究與學習，對學生的創新思維進行引導，對學生不合理的創新點予以糾正，保障學生具有足夠的動力進行創新思維能力的鍛煉。

2.從學生能力到師生能力的轉變。傳統工科教育多關注于學生的學習能力而相對忽略了教師的能力。高等教師隊伍教學觀念與教學方法陳舊，是影響我國人才創新能力的主要原因。提高教師工程實踐能力和教學能力是CDIO標準的基本要求，也是CDIO模式得以持續改進的根本動力所在。許多高校基于CDIO教育模式開始進行土木工程教學質量評估體系建設，新評估體系在考查教師專業知識素養與應用能力的同時，也考查教師的思想道德、職業技能以及教學能力，確保了教師隊伍整體素質可以滿足學生的發展需求，做到了師資隊伍建設與專業人才培養目標及社會需求相統一，從而培養出合格的、具有創新能力的學生。

3.從理論探討到教學體系開發的轉變。當前CDIO研究并不局限于CDIO理論探討，而是形成了從課程體系建構到課程內容開發的一體化課程設計特色。各大高校結合自身條件和專業特點對培養目標進行了具體細化，“千人一面”的教育同質化問題明顯減少。通過開展研究型教學、項目型教學、開放型教學以及實踐型教學活動構建了獨具特色的教學體系。將對學生工程能力的培養作為新的教學目標，根據土木工程專業的教學特點開展交叉學科綜合實訓活動，使學生在掌握更多專業知識的同時積極參與到教學活動中，在多樣的教學活動中不斷發現新問題，并針對新問題進行自主分析研究、提出解決方案，激發學生的學習興趣與學習效率，突出在學中做、在做中學。

雖然當前CDIO模式研究與實踐取得了不少成果，但總體上存在以下不足：（1）CDIO理論研究仍不充分;（2）較少關注國外CDIO改革前沿;（3）將CDIO弱化為基于項目問題學習;（4）學生評價關注力度不足。

五、結語

為進一步提高我國高等教育質量，培養新工科背景下所要求的創新型人才，我國基于CDIO模式的工程教育改革仍需進一步開展并完善，新的工程教學應將學生放在教育主體地位，在培養學生專業基礎知識素養同時，注重對學生的創新性思維能力與操作應用能力的培養，從而為我國現代工科行業培養出更多的創新型人才。

參考文獻

[1]李菲.新工科背景下本科專業人才工程實踐能力培養的探索與實踐[J].當代教育實踐與教學研究，2020（09）：187-188.

[2]王剛.CDIO工程教育模式的解讀與思考[J].中國高教研究， 2009（05）：86-87.

[3]雷環，湯威頤，Edward F.Crawley.培養創新型、多層次、專業化的工程科技人才—CDIO工程教育改革的人才理念和培養模式[J].高等工程教育研究，2009（05）：29-35.

[4]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究， 2017（03）：1-6.

[5]許江波，駱永震，包含，等.論CDIO理念下的工程類高校教育模式改革[J].大學教育，2020（01）：57-59.

[6]張煜敏，劉振華，崔瑩.土木工程專業基于CDIO工程教育模式的優化改革[J].教育教學論壇，2017（23）：124-125.

Research on CDIO Education Model under Emerging Engineering Background

ZHANG Zhen-hao， LI Wen-biao

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha，

Hunan 410114， China）

Abstract： At present engineering education focuses on theoretical teaching and seriously ignores the students knowledge application and innovation ability， resulting in the inability of students to meet the needs of the industry. Based on the characteristics of emerging engineering and talent demand， this paper compares the traditional education and CDIO education model， expounds the advantages of CDIO model in training innovative talents with overall view， professional knowledge and vocational skills， and further points out the progress of CDIO model under the background of emerging engineering， and realizes the transformation from theoretical discussion to teaching system development， from students ability to teachers-students ability， and from reform itself to teaching method. At last， it summarizes the shortcomings and points out the future development direction.

Key words： CDIO education model; innovative talent; emerging engineering education; civil engineering