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CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径
来源:现代教育管理     发布时间:2013年08月22日    点击数:

 

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林克平大学等 4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划,并成立了以 CDIO命名的国际合作组织。以产品生命周期的四个环节——构思、设计、实施和运行代表四个教育和实践训练环节,为学生提供实践和理论课程之间有机知识关联的教学情景,鼓励学生以主动的方式学习工程。其主要目标是培养学生掌握基础工程技术知识和动手操作能力,在新产品的开发过程中引导创新。 CDIO工程教育模式引入我国后,在不断学习与探索中认识到仅凭CDIO教学大纲中的教学理念进行改革,对于学生系统能力的评估与改进、开发学生潜力和提高工程能力是远远不够的。为此,我们借鉴中南大学软件学院构建的CDIO—CMM (Conceive Design Implement Operate———Capability Maturity Model) 能力成熟度模型,在新的工程教育理念下对工科院校人才培养进行研究与探索。

一、CDIO—CMM能力成熟度模型内涵与特点

1. CDIO—CMM结构内涵

CDIO—CMM能力成熟度模型由外部结构与内部结构组成。外部结构包括反映学生CDIO工程能力实际不断增长、循序渐进的等级要求,即为初始级、基础级、专业级和应用研究级。各等级之间相互联系、相互依赖、互为基础,在共同促进学生各项能力提高的过程中发挥重要作用。内部结构是指除初始级之外,每一个等级都以课程为单元进行教学与学习活动,并规定了若干个关键课程域,包括一系列关键课程教学实践活动, 按照教学活动加以组织。每个关键课程域包含四种教学活动类型,即制定课程教学规范、明确课程教学条件、实施课程教学和评估教学结果。当一个课程域的所有关键课程都按要求实施时, 就可实现所规定的CDIO的学习目标,进而达到循序渐进、循环迭代增量式培养学生CDIO工程能力的目的。

2. CDIO—CMM等级关联的特点

在注重知识、能力、素质有机结合的同时,通过能力成熟度等级更加注重CDIO工程能力的循序渐进提高的过程。在初始级要求学生掌握相关的科学基础知识,为进行后续的学习与研究打下坚实的理论基础;基础级要求学生在理论基础上,进行工程推理、实验、协作交流与解决问题的实践活动,借此巩固前期所掌握的理论知识与实践经验;专业级要求学生进行团队协作, 在企业与社会环境下构思、设计、实施、运行系统;应用研究级是将所研究的成果运用于企业与生产实践, 在实践环境中研究、改进与检验成果,以达到增进与提高学生工程实践能力的目的。它们之间是一种层层递进、紧密衔接、互为基础、迭代增量的关系。

二、CDIO—CMM与传统工科人才培养的区别

CDIO—CMM与传统人才培养的区别主要是由指导思想与人才培养目标所决定。CDIO—CMM的指导思想是:掌握技术基础知识;领导新产品、过程和系统的建造与运行;理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响的同时,使学生的工程能力由初始级逐渐过渡到应用研究级。基于CDIO—CMM理念下的人才培养目标是:培养适合当今及未来社会、企业生产发展需要的,既拥有工程知识,又具有丰富的自然科学、人文社科与经济管理方面知识;既有综合、现实的工程实践能力和解决实际工程项目能力,又具有团队协作精神;既具备良好品德,又具备必要的社会公德和职业道德,并具有社会意识和敏锐性的高级工程技术人才。

因此,CDIO—CMM与传统人才培养的区别在于:传统的培养模式主要以课程和专业为中心,通过精心设计的课程集合来完成学生知识的积累与能力培养,并围绕专业开展教学和研究活动,是以即将从事某专业研究、设计所需要的知识与能力为中心;重理论轻实践的课程教学体系,仅依靠传统的专业理论、知识和技能对学生进行培养,而完全忽视与企业和社会的沟通与互动。在教学过程中,缺乏对学生的实践训练,没有深入企业和社会了解相关专业在其中的运行与需求状况;从师资队伍结构而言,工科院校教师大多具有高学历、高级职称,但工程背景知识薄弱,缺乏工程素养和实践动手能力,并与企业实践相脱节。

三、实施CDIO—CMM在中国面临的问题

1. CDIO—CMM实施项目与案例较少

CDIO—CMM在实施过程中需要很强的实践性,需要有相关项目、案例的支撑,这样才能够有效增强学生动手能力和实际解决问题的能力,并促进学生工程思维的养成与提高。同时,也需要教师具有先进的教育理念,时刻关注与社会经济发展密切相关的研究前沿。但在目前高等院校普遍存在的重学术、轻实践的大环境下,在产学研合作过程中用于课堂教学实践的项目与案例难以满足CDIO—CMM的需要。

2.实施运行成本较高

相对于传统人才培养而言,CDIO—CMM的实施与运行对实验室、图书资料、案例、项目和素材等各个方面提出了更高的要求,并需要必博娱乐,比博娱乐网址更大的人力、物力与财力的支持,而目前各高校对所开展的相关工作的实质性激励政策还不尽人意,有待于进一步加强, 以引起高层领导者的重视, 为CDIO—CMM创造有力的运行环境,促进其高效实施。

3.考核评价方式单一

CDIO—CMM强调通过多种方式评价学生,包括学生互评、自我评价、教师评价相结合,将过程性评价与终结性评价相融合, 注重过程的实施与运用。而当前的评价方式主要由最终考试成绩决定,以完成某个特定的任务来评定结果,重结果、轻过程。这种考核方式不仅僵化了学生的思维能力,而且阻碍了学生的学习主动性和积极性,使学生的相互交流能力和团结协作精神得不到有效发挥,难以适应未来社会的发展需要。

4.师资队伍结构亟待加强

从师资队伍结构而言,工科院校教师大多具有高学历、高级职称,但工程背景知识薄弱,缺乏工程素养和实践动手能力,并与企业实践相脱节。注重学科知识的研究与运用,而缺乏与企业和社会的沟通与交流, 致使所培养的人才也存在实践经验欠缺、动手能力差的缺点。因此,我们亟待改变师资队伍结构,着重培养既具有教师素质又具有工程师资格的“双师型”教师队伍。

四、基于CDIO—CMM理念的人才培养途径

我们认为以下四个元素可以分别解决上述四个问题,即加强校企合作可以解决第一、二个问题,更新教师理念和健全评估与反馈机制可以解决第三个问题,而改革课程体系与教学方式将解决第四个问题。

1. 加强校企合作——CDIO—CMM实现的最佳平台

在工科院校人才培养过程中,理论与实践相结合是十分重要的。在理论层面,要进一步加强人文社科、企业管理与文化训练的比重,突出专业特色与职业素养;在实践方面,应采取实践、实习、实训的方式,并以课内和课外实习、实训基地模式创设问题情境等,以达到CDIO—CMM实现的最佳效果。

那么上述这些条件需要企业的协助才能有效实现,加强校企合作平台,与相关企业建立长期的人才培养合作机制,充分发挥企业的信息优势、技术优势和设施设备优势,同时,企业能够在许多方面为高校提供明确的人才培养方向和定位,实现企业与高校的对接。校企合作既提供了CDIO—CMM实现的最佳平台,又使其理论与实践能够充分融合,极具现实意义,大大提高了人才培养的效率与质量。

2.更新教师理念——CDIO—CMM实现的前提

CDIO教学大纲中要求教师不仅要具有广博而扎实的业务能力、深厚的专业知识、较强的工程素质以及探索意识和创新精神,而且要求教师具有高尚的职业道德、精湛的职业技能, 即我们所说的EIP—CDIO模式(Ethics,Integrity,Professionalism——Conceive Design Implement Ope-rate)。EIP—CDIO虽然是对人才培养模式的阐述与要求,同时也是对教师所应具有的各项素质的论述。

在CDIO—CMM的实施与运行过程中, 要求教师更新教学理念,从以往的教师中心地位转变为兴趣的激发者、课堂的组织者、学习的助动者和教学的训练者,即SOFT教师角色。那么,教师所采取的相应的教学模式也应与CDIO—CMM的能力培养目标相对应,应采取质疑、激活、反馈和评估的教学模式,即WARE教学模式。

3.健全评估与反馈机制——CDIO—CMM实现的关键

基于CDIO—CMM理念下的人才培养模式,其评估与反馈的结果无疑是通过人才培养的效果体现出来的。因此,应建立能够充分体现学生工程能力成熟度等级标准的评估与反馈系统进行全面的考核与反馈,以找出在实施与运行人才培养模式过程中的优点和不足,以便在以后的工作中进行改进。根据CDIO—CMM能力成熟度模型以及不同等级之间的关系,需要建立工程能力成熟度评估反馈系统结构。

4.改革课程体系与教学方式——CDIO—CMM实现的保障

(1)课程体系。基于CDIO—CMM能力成熟度模型各等级所具有的层次化、模块化与系统化的特点,并根据工程型本科院校的特色,以“基础扎实、专业面宽、重视实践、强化应用、拓展研究”为原则,实行课程的整体优化, 形成了一体化课程计划体系,即包括公共课程类、专业课程类与实践环节类等大类课程,其中,专业课程主要包括专业基础课、专业课、专业方向课。同时,还进行共性培养和个性培养。综合教育课、个性教育课、共性教育课和拓展教育课等分类课程的实施与培养,有利于不断提高学生的工程、应用能力。为此,建构了体现CDIO—CMM能力成熟度模型不同能力等级特征的、大类课程与分类课程相融合的“一平台两系列多模块”的一体化课程体系

(2)教学方法。根据CDIO教学大纲对学生能力的培养要求,主要以CDIO四个阶段性的工程内容为学生能力培养目标的理念,将工程教育视为一系列的服务性工程产品过程,最终提炼出以科系整体为单位进行考量的知识传播和创造模式的课程教学改革。在此基础上,CDIO—CMM理念下的教学模式应秉承CDIO四个阶段的培养目标,根据工程型本科院校重在培养、提高学生工程应用能力的特点以及《国家教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出的应用型人才需要不断优化知识结构、丰富社会实践、强化应用能力的要求,在不同等级、根据学生不同学习阶段的特点分别实施相应的教学方式、方法,以达到人才培养要求。

四、反思与展望

1.转变思想观念

任何一项改革的成功,首先都需要我们从思想观念入手,要求改革者转变过去陈旧、单一的工程教育人才培养观念,树立以产品为导向的工程价值观,认为“学校不仅是传授科学知识的地方,而且还是一个提供实践训练的场所”,不仅要培养知识型人才,而且更重要的是要培养出具有多方面知识与技能的复合型、创新拔尖型人才。这样,才能解决长期以来知识传授与能力培养的双重矛盾,最终达到知识与能力培养双赢的目的。

2.突出自身特色

在实践与运用CDIO—CMM人才培养模式的同时,也要思考学校自身特色的发展。尽管国际创新型人才培养模式给我们带来了新的生机、注入了新的力量,为我们提供了解决问题的崭新视角。但是,在学习与借鉴的同时,我们不要忽视学校自身经过多年积淀与发展而形成的学科和专业特色。作为工程型本科院校而言,在长期发展过程中,已经积累了许多非物质文化资源,形成了自己独特的品牌优势, 并且这种优势与特色在不断地渗透到各个方面,成为汇聚与识别学校特色的核心元素。因此,应在保持自身特色的同时实践CDIO—CMM人才培养模式。

3.培养目标定位

在借鉴与运用CDIO—CMM人才培养模式时,强调培养高级工程技术人才, 并在技术知识和推理、个人能力、职业能力和态度、人际交往能力和系统制造四个方面提出了工程人才的培养要求。但我们还必须理解与领会其真正的主旨与内涵,必须清楚是否所有学科专业都适合实施CDIO—CMM人才培养模式,适合在何种专业学科范围内进行实施与试点,并进行到何种程度,这都需要我们进行认真的思考。那么,我们首先应明确学校的人才培养目标。虽然都是工程型本科院校,但是每所学校的培养目标定位应是不同的,这就需要我们先根据学校实际,明确人才培养目标,初步形成一个未来为之努力的方向,之后,对CDIO—CMM人才培养模式进行引入、实施,以形成基于中国国情的、形成不同学校发展特色的国际创新型工程人才培养模式。

4.领导者的支持

我们在实践国际创新型人才培养模式,并在人才培养目标与要求、课程体系、教学方法、师资队伍和评估反馈系统进行研究与探索的同时,当然还要得到学校高层领导者的理解与大力支持。首先,应在学校相关政策上予以支持, 为CDIO—CMM人才培养模式的顺利实施创造有力的人文环境与学术氛围。其次,应在人力、物力与财力等方面给予支持, 因为CDIO—CMM人才培养模式的实施需要相关设备、实验室、实践基地以及师资、科研与教学经费等的支持,需要高层领导者能够充分认识到国际创新型人才培养的重要性,审时度势,分析其利弊,从学校发展的大局出发,为高等工程教育改革创造良好条件,以促进改革的顺利进行。

 

参考文献:

[1]陈冬松.将CDIO引入工科院校大学英语教学改革的研究与实践[J].安徽工业大学学报,2010,(2).

[2]Crawley,E.F.,Malmqvist,J.,魻stlund,S.,et al.Rethinking  Engineering

Education:The CDIO Approach[M].New York:Springer,2007.

[3]葛喜艳.国外应用型大学人才培养的特点及启示[J].现代教育管理,2010,(4).

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