CDIO教学模式下大学生软能力培养研究——以高等数学教学为例①

边文莉,沈陆娟,蔡建平

(浙江水利水电专科学校 基础部,浙江 杭州 310018)

21世纪科技日新月异,经济发展迅猛,市场需求不断变化,导致人才供需结构、社会就业模式等都发生重大变化。现代企业对高技能人才的需求不断增加,也对高等职业教育的培养目标、人才培养模式提出了新的要求。除专业技术知识外,职业能力和态度、团队工作和交流能力、批判性思维能力、综合思考解决问题的意识能力等软能力都成为企业考量员工的新标准。可见,高等职业教育与产业对技师的能力要求之间还存在认知上的差距,迫切需要寻求合适的工程教学模式,并基于此,培养学生的专业技术知识和软能力,利于其职业生涯的发展。

一、对CDIO工程教学模式的认识

CDIO教学模式是由美国的麻省理工学院、瑞典查尔摩斯工业大学、瑞典林雪平大学、瑞典的皇家理工学院四所大学共同创立的工程教育改革模式[1],是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)四个单词的缩写,体现了杜威的“做中学”思想和基于项目的教育与学习(PBL)理念。CDIO教学模式终极目标是为学生提供一种在实际系统背景下,体验产品构思—设计—实施—运行的全过程,使学生能够掌握深厚的技术基础知识,领导新产品和新系统的运行,理解工程技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响,在一定程度上较好地解决工程教育中理论与实践脱节的问题。我国清华大学工业工程系,汕头大学等高校最早加入了CDIO全球工程教育改革组织,正式采纳该组织以CDIO四阶段的工程内容为学生能力培养的目标,并以层次化的架构来组织师生的学习活动。目前国内已有57所高校在机械类、电气类等专业开展工程教育模式试点[2]。国内个别高职高专学校也进行了CDIO教学模式的尝试,如浙江水利水电专科学校倡导了SWH-CDIO教学模式,体现水利行业特色下的工程教育,培养学生就业核心能力,开发软能力,造就复合型技能人才;苏州工业园区职业技术学院形成了具有其自身特色的TCDIO课程体系,注重“硬技能”和“软技能”的共同培养,这些院校发起研究和实施以来取得了一些成果。

二、软能力的培养

人才培养目标主要是培养学生的两种能力,即“软能力”和“硬能力”。硬能力一般指的是学生的知识、经验、专业技能等比较容易评估的素质,而软能力概念的提出源自国外,Boyatzis(1982)and Stevens and Campion(1994)认为,软能力包括四个组成部分:组织能力、交流能力、管理能力、认识能力。

《中国就业战略报告2008-2010》指出,软能力可分为三个层次,即应用层、修炼层、天赋层。应用层软能力包括团队意识、沟通能力、人际能力、分析能力等。修炼层软能力是通过长期积累和修炼形成的心理能力,包括自信心、责任心、成就动机、服务意识、抗压能力等。天赋层软能力是基于先天生理差异而形成的一些深层次的技能,如直觉、美感、个性特质、性格等[3]。

软能力与硬能力不同,需要靠长期的领会,通过自身不断实践习得,是一种潜意识,也是一种习惯养成,并不只依赖教育或告知,被动接受就可获得。为此,“学生软能力导论”课程作为先导课,让学生认识和理解软能力的内涵以及重要性是完全必要的,且是至关重要的,但仅仅靠一门课程培养和造就学生的软能力还是远远不够的。培养学生的软能力是项系统工程,不仅是整个在校受教育过程中每个教育工作者都要有培养学生软能力的意识,同时还需在每个教学环节中渗透学生软能力的培养,甚至可扩展至终身教育的范畴,伴随其职业生涯发展的一生。

培养大学生的软能力,使其通过较长时间的努力获得提高,需讲究方式方法,遵循其教育教学原则:引导学生坚定理想信念、帮助学生改进思维方式、创造丰富的便利条件、改变传统的教学理念和教学方法,在理论课堂上,充分发挥学生的主动性,展开讨论,如何解决矛盾,掌握倾听,述说技巧,交流、演讲技巧等。建立良好的激励机制,建立科学的心理危机预警干涉机制。

三、CDIO教学模式下软能力的培养

CDIO教学模式强调学生通过四环节的教学,主动获取知识,注重知识和能力的关联,突出培养学生的硬能力和软能力。在课程开发中,借鉴基于问题的课程开发模式,设计工作过程系统化的集成课程(或称一体化课程),强调围绕学科组织教学,将技能与项目相互交织于学科间;课程组织方面,以学生的能力习得规律、职业发展规律为依据,以CDIO项目为整个教学过程的载体,突出模块化组合设计、分学段精心安排、项目化案例化教学实施、小组合作团队完成等特点,展现了其不可替代的工程教育独特优势。

国外很多国家都通过该模式完成其教学目标,如新加坡理工学院工程教育中非常强调的软体就是我国所倡导的软能力,在CDIO教学模式中广泛体现。例如,CDIO设计课程中有一堂化学测量课,教师让学生组合模拟工地上实测情况,用对讲机相互进行测量情况交流。在教学过程中,教师设计让一个学生的测量位置位于对讲机的盲点,学生在面对这种情况时,会出现各种不同的应对处理,教师再加以引导,让学生通过亲身经历理解团队合作的重要性,以及如何进行有效的交流而不是抱怨,以此培养学生团队合作能力[4]。

四、CDIO教学模式下软能力的培养——以高数教学为例

高等数学是工科院校学生的一门公共基础课,传统数学教学强调的是知识的系统性,逻辑的严密性,计算的准确性,结论的反思性。在CDIO教学模式下,倡导学生软能力的培养,高等数学的内涵也发生了根本的变化,突出数学的实践性和应用性,培养学生的问题意识和应用数学知识解决实际问题的能力,提高职业核心竞争能力。CDIO课程体系凸现了“项目制”为主线、“模块化”课程教学、“学段制”实施、“柔性化”管理和“情境化”教学这些特点[5],为此,对高等数学教学进行了全面改革,结合CDIO课程的特点,四个运行环节,进行如下构思。

(一)柔性化管理,学生自主选课,课程合理布局,模块化教学

根据课程建设的理念和CDIO课程“柔性化”管理的特点,采取学生自主选课组织形式,学生通过各种途径,了解授课教师的特点,针对自己进行学情分析,选择适合自己的教师进行授课,突破了专业的限制,利于不同专业学生进行交流与合作。

为了达到学生按需学习且学有所用,按专业采用分层次模块化教学,分基础模块,微积分内容,约45学时;专业选修模块,工程数学内容(涵盖线性代数、概率统计、微分方程、拉氏变换等子模块),约45学时,公共选修模块(主要是数学建模竞赛培训,32学时理论和数学实验,针对自考和微积分竞赛而形成的强化数学内容),由此,组合形成了三种类型的数学课程(高等数学A、高等数学B、高等数学C),专业不同,内容和侧重点均不同,这是新的课程结构体系(如图1)。作为设计课程条件,根据教学目标制定了相应的课程标准和教学实施策略,建立一个可持续发展的教学模式。

图1 课程结构体系

(二)高等数学教学营造真实的教学情境,培养学生软能力

设计教育产品是产品开发的过程,假如学生具有良好的学习态度,并投入足够的精力来学习,是可达到理想目标的,但恰恰学生缺乏学习动力,处于被动学习,另外也被动地受到同学和老师的影响,所以设计高等数学课程时,宗旨都在于群体或个人能力的培养,而不是仅仅传授几千年延续下来单一的数学知识[6]。由此,精心设计了高等数学能力训练体系,通过案例教学和问题情境教学等方法,培养学生的硬能力和软能力,以适应与之相对应的课程体系,培养学生的综合素质。

案例是课程的教学载体,是理论研究或工程管理等领域已有的成果,其承载知识、技能与素养的学习,是实施项目教学的前提,是培养高技能人才的重要基础[7]。按照“案例引入→启发讨论→数学知识链接→能力训练”方式进行案例教学。利用专业方面涉及的生动案例,创设问题情境,积极发动学生加入教学过程中,充分利用每个学生的能力,把他们都认为有能力有责任的学习主体,教师在实施设计方案的过程中,致力开发学生的素质和潜力,在运行的过程中激励学生主动发掘新知识,通过小组合作,让学生彼此间能更有效的传达知识,学习成果反映在教学过程中而不是总结性评价上,增加了学生的自信心,突出其成就动机。

为提高学生的兴趣,对适合多媒体教学的内容,进行多媒体教学,多媒体技术支持下的课堂教学能提高学生的理解能力和应用数学方法的意识与兴趣;增加课堂上的教学信息量,提高课堂教学效率;使抽象的数学教学过程变得生动活泼;能够培养学生注重并致力于解决问题的学习方式等益处。同时灵活运用情境认知教学、启发讨论式、探究式教学等模式,革新传统教学方式,作为主模式的有益辅助,为各个任课教师灵活掌握。

(三)推行项目教学法,确保理实结合模式的实施

一体化课程,围绕学科知识构架课程计划,并与能力及项目相互交叉,突破传统课程的弊端,建立主题内容间的联系或学科间的联系,如图2[1]所示。

一体化课程以具体的项目为载体,以计算机信息技术为平台,达到联系实际、注重应用的教学目的,其核心是培养数学的应用能力,其最佳途径是数学建模学习。在数学课上适当的章节加入各领域数学小模型的讲解,把数学与工程实际、社会现象等多方面、多角度的联系,使学生了解数学与科学,数学与社会的全方位的密切联系,让学生认识到数学的学习与研究最终将服务于实践、解决实际问题。在实验课中,由教师于数学实验室中给予学生适当指导,对一些数学小模型,让学生自己提出问题,给出假设,建立模型,借助数学软件求解模型,并对问题给出合理的答案和解释,在此过程中培养他们学习数学的兴趣和动力,提高分折和解决实际问题的能力,高职数学的教学就是以此为目的来培养学生的工程思维能力和创新能力,搭建学习专业知识的平台。

(四)数学建模培训采用“学段制”,开展项目汇报活动,采取小组合作方式实训

CDIO课程结构可选择如下几种:(1)方块型结构:一个教师负责一门整合后的课程,或两个及以上教师以密切合作的关系共同授课,使各分配到的内容和时间结合于一个课程中;(2)连接或合并型结构:在每个学期开始时两个教师各自独立教学,过一段时间后再将两门课程合并起来,并继续教学工作(如图3)[1]。这是两种最适合开展CDIO教学的结构,其余还有顺序型、总线型、同步型结构等。

图2 一体化课程

图3 课程结构

鉴于此,数学建模课程采用方块型结构,即一门将数学、经济、工程等专业整合后的课程由两个及以上的教师以密切合作的关系共同授课。为了便于学期培训的实施,以学段作为教学的组织单元,每个学段七周,一学期有两个学段,并在各学段结束后安排一周进行学段总结性评价和项目报告。第一学段主要是结合多媒体技术进行模型理论教学,奠定学生的数学理论基础和开阔视野,通识类教学后,使学生了解数学模型的概况和发展、特点和解决途径。第二学段则选拔学生进行数学实验和建模实训,先进行软件培训,再给出具体项目,要求学生三人一组合作完成模型的建立,最后要求学生写出模型报告,并进行论述与答辩。通过项目的建模、报告、提交整个过程,培养了学生运用所学知识,创新性地解决问题的能力,培养学生知识与能力的关联能力。同时让学生从数学建模实训的过程中,提高合作与交流能力,体会协作精神、团队精神在职业生涯中的重要性。

(五)重视教学资源建设,培养学生的自主学习能力

分析学生的特点,发现学生大学学习对教师的依赖性减弱,对数学课程学习的兴趣减弱,自我意识不断增强,出现逆反的学习习惯,部分学生对数学学习还存在焦虑心理,但获取知识的手段丰富。由此,在设计数学教学时,更注重学生的自主学习,教学资源建设必不可少。美国迈阿密-戴德学院(Miami Dade College)是一所在集成教育(STEM)方面成绩出色的社区学院,其倡导的实时教学(Just-in-time Teaching)、基于问题的教学等都体现了网络教学资源建设的重要性[8],其借助网络平台的良好生生、师生课外互动,以问题为载体并借助数学软件、媒体技术、网络的课堂教学模式,都成功的培养了学生的主人翁心态,突出了成就感,起到激励作用。一以贯之,引导学生通过亲身经历,动口、动脑、动手参与数学活动,发挥主观能动性,主动探索新知,引导学生分组讨论,合作交流,共同探讨问题,引导学生善于发现、提出问题,提供开放作业供课外探究,阐述观点。当然,教学资源还包括教材、教学参考资料、试题库、精品课程网站、上网课程网站等,需要有条不紊地开展建设。

五、结语

CDIO教学模式下学生软能力的培养,是一个全新的教学理论,特别是高等数学教学对学生的软能力培养更是一个新课题,我们只是在这方面进行了一些探索性的研究。一个人的职业生涯发展主要取决于个体的软能力。在当前就业压力日益增大的情况下,高校如何培养软、硬能力都过硬的学生,是摆在学校及教育工作者面前的严峻课题[9]。目前从试点情况看,理论与实训相结合、集中与分组讨论进行高等数学教学,取得了明显的成果。以学生未来工作和专业课学习需求为主线,淡化原有的数学体系,以专业案例为背景,引入问题情境,强调应用能力的培养和训练,实现数学教学与现实需求的“零”对接,加强专业的针对性,实现不同专业教授不同教学内容,不同的学生通过不同途径达到学习目的,突出过程性评价的重要性。进一步提高学生用数学思想和方法解决较难的实际问题、熟练运用计算机进行复杂运算的能力,搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力,分析和解决问题的能力,交流与合作的能力,同时培养他们吃苦耐芳,磨砺坚强的意志,树立克服困难的信心、乐于探索、勤于动手、分工合作,充分发挥团队精神,这些都是我们力图要实现的目标。

[1]顾佩华,沈民奋,陆小华,译.Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach,Edwardf.Crawley,Johan Malmqvist,soren ostluna,Doris.Brodeur,2009,(4):81-83.

[2]刘忠志.应用型本科高等数学教学与“CDIO”教学改革探索[J].湖南科技学院学报,2011,(6):1-4.

[3]万玉凤.《中国就业战略报告 2008-2010》建议:大力提升大学生就业软能力[N].中国教育报,2010-06-18(2).

[4]刘小红.论职业教育中软能力的内涵与培养[J].重庆电力高等专科学校学报,2011,(4):2-3.

[5]徐兵,孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究,2009,(2):36-37.

[6]顾学雍.联想理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究,2009,(1):11-23.

[7]徐兵,孙海泉.CDIO在高职制造类专业中的实践与探索[J].高等工程教育研究,2010,(1):32-35.

[8]沈陆娟.倡导运用技术成功学习数学——美国大学数学教学的设计及其启示[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2011,(5):91.

[9]杨永娟,等.一种有效提升”软能力”的课程实践——《团队协作与交流实践》课程的实践与思考[J].苏州市职业大学学报,2008,(4):84-86.