新工科背景下CDIO工程教育模式研究

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　　[摘 要]现阶段我国工程教育过于注重理论教學，严重忽略了培养学生的知识应用能力和创新能力，导致学生能力不能满足企业需求。该文从“新工科”及人才需求特点出发，通过对比传统教育模式和CDIO教育模式，阐明了CDIO教育模式在培养具有全局观、专业技术知识及职业技能的创新型人才方面的优越性，进一步指出了“新工科”背景下CDIO教育模式研究与实践的进展，实现了从理论探讨到教学体系开发、从学生能力到师生能力及从改革本身到教学方法的三大转变，并归纳了不足、指明了今后发展方向。
　　[关键词]CDIO教育模式;创新型人才;新工科;土木工程
　　[基金项目]2017年度湖南省教育厅普通高校教改研究项目“基于CDIO模式的土木工程（建筑工程）专业本科生关键能力培养的教学改革研究”（湘教通〔2017〕452号）
　　[作者简介]张振浩（1980—），男，广西钦州人，博士，长沙理工大学土木工程学院副教授，主要从事结构可靠度研究。
　　[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）33-0289-02 [收稿日期] 2020-01-31
　　一、引言
　　近年来，“中国创新”理念逐渐成为我国未来发展的重大战略目标之一。“中国制造”与“中国创新”结合，使我国工科产业得到前所未有的发展机遇，以新形式、新技术、新产能为代表特点的“新工科”产业对工程人才提出了新要求。新工科的重点在于“新”，一方面代表对原有工科的继承，另一方面代表学科新技术的探索，要在理论充分发展的基础上孕育新的学科，建立新的教育理念，培养出能创新、会实践、讲基础、促发展的新型工科人才[1]。在我国高等工程教育领域，这个问题尤为重要。CDIO工程模式是近年欧美工程教育的新模式，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）四个环节，也是“实践中学习”和“基于项目教育和学习”（Project baseded education and learning）的集中概括和抽象表达[2，3]。该模式主要培养学生的工程基础知识，个人能力，人际团队能力和工程系统能力四个层面，培养学生的工程大局观，加深学生对课程体系的理解，达到培养高素质、重实践、综合性和创造性高级人才的目的。
　　二、新工科及人才需求特点
　　“新工科”是指培养适应新时代、新经济、新产业发展需求人才的工程技术学科，是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[4]。这一概念自2016年提出以来，教育部组织高校进行深入研讨，形成了“复旦共识”和“天大行动”。新工科以新经济、新产业为背景，以树立创新型、综合化、全周期工程教育为理念，以构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业新结构为内容，以探索实施工科人才培养新模式为措施，以打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”、完善中国特色工程教育的“新体系”、实施工程教育强国为目标，是高等工程教育改革的重大战略抉择。新时代对人才需求提出了全新挑战，需要高校积极调整人才培养模式，寻求更适应产业需求、更激发学生潜力的教育模式，全面推进新工科建设。
　　三、CDIO教育模式与传统教育模式的对比
　　随着社会发展，工程中所用到的设备和技术越来越复杂，学生要掌握更多的知识以适应行业发展，更要增强运用知识解决实际问题的能力。传统教育模式过于强调理论导向，学生解题、考试能力较强，但是解决实际问题的能力和创新能力却只减不增，而且学生不知道课程之间的联结关系，不知道先修课程的学习成果会影响对后续课程的理解。传统应试教育模式使得学生在安排学习时间的决策上，被动受到同学和教师的影响，哪一门考试严格，哪一门花的时间就多，只学老师讲的，绝不学多余的知识。这种态度使学生不能有效地达到学习的整体目标。这很大程度上限制了我国工程教育良性发展，学生与社会对专业型的人才需求也有一定脱节[5]。
　　CDIO工程教育模式与工程教育专业的培养目标相结合，不仅注重理论知识的学习，在实践型人才的培养方面也独具特色，侧重于培养具有全局观、专业技术知识及职业技能的创新人才，培养学生主动发掘课程之间的关系并找到贯穿全部课程的学习策略，而且力求以工程实例为背景，让学生在现代化教学手段和实践环境中取得丰富的工程分析能力和主动学习的经验，促进学生知识、能力和素质一体化成长[6]。CDIO教育理念因其独特的能力培养体系得到了广泛认同，目前已经有近百所高校在机械类、电气类、医学类等专业展开了试点研究，按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。
　　四、新工科背景下CDIO教育模式研究
　　当前对CDIO工程教育模式的研究已经逐步深入，以土木工程专业为例，主要体现在以下几个方面。
　　1.从改革本身到教学方法的转变。CDIO教育模式研究由前些年的关注CDIO改革本身转变到当前的注重教学方法改革。在新工科背景下各大高校在专业课的基础上，增加了实验课程与实践课程，使学生在多样的教学活动中加强与教师之间的交流。教师也在教学过程中尊重、刺激学生的创新思维，鼓励学生不断进行自主探究与学习，对学生的创新思维进行引导，对学生不合理的创新点予以纠正，保障学生具有足够的动力进行创新思维能力的锻炼。
　　2.从学生能力到师生能力的转变。传统工科教育多关注于学生的学习能力而相对忽略了教师的能力。高等教师队伍教学观念与教学方法陈旧，是影响我国人才创新能力的主要原因。提高教师工程实践能力和教学能力是CDIO标准的基本要求，也是CDIO模式得以持续改进的根本动力所在。许多高校基于CDIO教育模式开始进行土木工程教学质量评估体系建设，新评估体系在考查教师专业知识素养与应用能力的同时，也考查教师的思想道德、职业技能以及教学能力，确保了教师队伍整体素质可以满足学生的发展需求，做到了师资队伍建设与专业人才培养目标及社会需求相统一，从而培养出合格的、具有创新能力的学生。 　　3.从理论探讨到教学体系开发的转变。当前CDIO研究并不局限于CDIO理论探讨，而是形成了从课程体系建构到课程内容开发的一体化课程设计特色。各大高校结合自身条件和专业特点对培养目标进行了具体细化，“千人一面”的教育同质化问题明显减少。通过开展研究型教学、项目型教学、开放型教学以及实践型教学活动构建了独具特色的教学体系。将对学生工程能力的培养作为新的教学目标，根据土木工程专业的教学特点开展交叉学科综合实训活动，使学生在掌握更多专业知识的同时积极参与到教学活动中，在多样的教学活动中不断发现新问题，并针对新问题进行自主分析研究、提出解决方案，激发学生的学习兴趣与学习效率，突出在学中做、在做中学。
　　虽然当前CDIO模式研究与实践取得了不少成果，但总体上存在以下不足：（1）CDIO理论研究仍不充分;（2）较少关注国外CDIO改革前沿;（3）将CDIO弱化为基于项目问题学习;（4）学生评价关注力度不足。
　　五、结语
　　为进一步提高我国高等教育质量，培养新工科背景下所要求的创新型人才，我国基于CDIO模式的工程教育改革仍需进一步开展并完善，新的工程教学应将学生放在教育主体地位，在培养学生专业基础知识素养同时，注重对学生的创新性思维能力与操作应用能力的培养，从而为我国现代工科行业培养出更多的创新型人才。
　　参考文献
　　[1]李菲.新工科背景下本科专业人才工程实践能力培养的探索与实践[J].当代教育实践与教学研究，2020（09）：187-188.
　　[2]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究， 2009（05）：86-87.
　　[3]雷环，汤威颐，Edward F.Crawley.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才—CDIO工程教育改革的人才理念和培养模式[J].高等工程教育研究，2009（05）：29-35.
　　[4]鐘登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究， 2017（03）：1-6.
　　[5]许江波，骆永震，包含，等.论CDIO理念下的工程类高校教育模式改革[J].大学教育，2020（01）：57-59.
　　[6]张煜敏，刘振华，崔莹.土木工程专业基于CDIO工程教育模式的优化改革[J].教育教学论坛，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
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