基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践

徐红升　张瑞玲　林春杰　甘文丽

摘要：目前，我国部分高校学生缺少创新思维与动手能力，针对这一瓶颈问题而研发出来的CDIO工程教育模式。CDIO的创新型工程人才培养模式能够综合开发学生的各项专业技能与素质培养，设置的一套全新教学模式，在培养创新人才方面效果显著。

关键词：CDIO；创新；人才培养模式；实践

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）01-0111-03

目前，我国大部分高校学生缺少创新思维与动手能力，针对这一瓶颈问题而研发出来的CDIO工程教育模式，这种新型教学理念能够综合开发学生的各项专业技能与素质培养。经过在多所高校实验结果表明，工程人才培養模式有着极强的活力和良好的成果。

如何才能培养中国的创新型人才呢？对此也实行了多项政策，为提高学生的自主创新能力，为国家培养建设型人才，我国确立了 2020 年建设成创新型国家的目标，这将成为中国教育界的一次重要的改革和创新[1]。构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）将这一理念融合而形成的CDIO创新型工程人才培养模式是一项全新的教学理念，它延续了欧洲先进的教育优势，并提出要将此模式运用到高校的教学和实践当中。遵循一系列的标准规则，CDIO不再只是一纸空谈，它有着严格的实行过程，非常准确的成果检验，这极大地提高了其操作的可能性。CDIO 工程教育模式为中国传统教学模式注入了一道新鲜的血液，将教学变成创新的重要途径。

1 当前高校创新型工程人才培养存在的主要问题和应对策略

1.1存在问题

由于目前我国传统教学模式下的学生缺乏创新与实践能力，无法满足社会的需要，导致工程性与创新性人才的稀缺[2]，具体原因如下：

1） 受传统教学模式的限制，中国高校在培养人才时大部分都是按照应试教育的方法来进行人才考核的。学生的创新与动手能力受到外界的限制，不由自主地将学习限定于课本知识的吸收。虽然创新教育早已开展了一定的时间，但并未在全国范围内普及。在很大程度上只是思想上的宣传并未形成实际行动，工程创新型人才稀缺。

2） 科学技术在不断的进步，新的知识与创新此起彼伏。但在很多高校里面，教学一直使用的是老教材，新的时代与旧的教育模式之间的矛盾日益增长。而学生也在这种灌输式教学影响下，不知道接受新鲜的科学知识，不懂得自我的创新与行动。这样束缚了学生的思维，约束了他们的个性，并且在老师和学生之间形成了一种沟壑，缺少应有交流与共享。

3） 工程教育应以实践为主，现如今由于实践经费提高等原因，使得原本就少的实践课程到最后只是参观和浏览。工程教育的本质应该是为社会和企业提供可操作的实践性人才，但学生却不能在接受教育的同时也完成相应的动手操作，和企业联系不强，没有足够的实习时间，即使出去实习，也只是参观学习。使得工程教育只是一纸空谈，得不到本质的提高。

4） 现如今，高等学校的教师往往有着相当高的学历和深厚的专业理论知识，但由于大多数教师都是直接从高等院校毕业就直接从事教育事业，没有参加过工程项目的实际操作。这使得他们在从事教育的时候，由于没有丰富的实践知识，也就无法让学生在学习的过程中学到可操作的本领。一味的使用课本上的知识，循环教育的结果就是能够在实践中操作的工程师越来越少。

1.2创新型工程人才培养策略

在当代高校培养创新型人才，仍是一个巨大的问题。因此，针对应用型工程人才的培养模式综合研究仍是研究热点，也是与国际工程教育接轨所亟待研究的课题[3]。

1） 培育利于创新教育的氛围与环境

大学是培养人才聚集的重要地点，所以要培养创新型人才，学校的外界氛围是关键。创造适合创新型工程人才实现动手操作能力的学习环境，对敢于创新的学生实施奖励政策，并且为优秀的突出性人才提供实践基地，为其发挥培养适合地区经济发展的工程应用人才，为地方经济服务。

2） 改革教学内容和教学方法

学校的教育应和社会实践联系在一起，根据企业的需求来调整教学方法和课程，进而使得教学及时的与该专业的社会动态相结合，用发展的方式培养先进型人才，采用启发式教学模式，启发学生进行独立地思考与钻研，满足学生的认知需求。

3） 强化实践教学环节

学校作为培养人才的基地，应当为学生的实践提供机遇。例如：积极组织大学生参加社会企业活动，与一线的工作人员进行密切接触，在交流和实践的过程中培养学生的动手操作能力。鼓励学生参与教师的科研项目，从中锻炼所学知识。作为导师，应该积极主动为学生在项目开发方面提供有价值的建议，从而启发学生的创新能力。

4） 培养一批理论与实践紧密结合高素质的教师队伍

在创新型人才的培养过程中，教师的作用是尤为重要的。建设一支有着丰富的理论知识，同时具备相应的实践能力才是培养创新人才的关键。但大多数学校老师缺乏实际操作和创新能力。针对这一弱点，学校可以从企业中引进先进的技术型人才为学生指导教学，同时可以根据企业的项目情况培训教师。选派学校教师参与工程实践，从企业或者工厂中学习到相应的应用能力。同时，不断改进教学理念，培养创新思维也是必不可缺的。

2 CDIO 大纲与创新能力的切合

技术知识与科学基础是CDIO 大纲的首要重点，也是核心和关键。在当前的社会背景下，创新研发有着相当的重要性和战略意义，必须使学生认识到这一点。CDIO 大纲作为新一代的教学理念，对能力目标与创新型人才的素质有着很高的契合性。其中包括：基础科学知识；核心工程基础知识；高级工程基础知识。从中可知，技术和推理是工程教育的首要目标和方向，也是前提和基础。对于工程推理和解决问题；实验中探寻知识；系统思维，这是大纲的第二部分，它提出了职业技能和特质的重要性，使学生能够了解企业生产过程，全面提升工程综合素质，使学生通过项目实战，激发学生创造性思维，提升学生发现问题、解决问题的能力；建立科学的评价体系，引入“第三方（企业/用人单位）”评价机制，通过学校、企业、学生对学生工程实践能力进行综合评价[4]。

工程类专业的实践教学是增强学生感性认识，培养学生动手能力、实践能力和解决问题能力的重要教学环节。为保证并不断提高实践教学的质量和效果，按照学科交叉渗透、理论实践融合、资源优化共享的实践教学理念，采取分阶段、递进式的实践教学体系。创造力是新型产品和系统的重要体现，而创造力的核心含义则是相对与其他产品的新颖度，以及可以使用的价值。在教学方法改革中，根据专业、课程的性质与特点，恰当地使用多媒体教学课件，使其与现代教学方法相辅相成。既可以用多媒体的魅力提升教学效果，又可以节省大量的板书时间，使启发式、互动式等现代教学方法得以实施。

引进企业实训内容和机制，构建與企业联合的规模化实训体系并实施CDIO教学框架。其核心是成立新型教学指导委员会，教学指导委员会由企业、学校、学生三方面组成，对大规模实训的组织、实施等进行指导。 在CDIO大纲中的构思、设计、实施、运行、团队工作和交流这几章可以得知，一个新的思维与团队的交流共享，从而产生更加具有价值的结论的重要性。使学生在学习知识的同时，学生的自主学习能力、表达能力、团队协作能力、系统实践能力得到提升，具备社会所需求的能力与态度，符合社会对工程应用人才的需求标准，能够培养出高质量的满足市场需求的IT应用型人才。

从现代的工程实践中不断地总结经验，从而得出的CDIO 大纲。融合了不同专业的信息，适用于各个工科学业，可以形成一种特定的模式。拥有者庞大的知识体系，以及对技能的全面解释和对未来发展前景的预测等等。在教育的工程中，让先进的工程师带领团队，对学生进行工程系统的构思、设计、实施、运行，让学生在理论的基础上进行实践，为其提供更多的工作上的经验，使学生成为新产品或系统创造和执行过程中的领导者，也使得他们意识到自己工作的重要性。

3 CDIO 与创新教育融合体系的构建

当前的教育需要一股新的力量来改变其陈旧思维套路，而CDIO则正是创新教育的集中表现。CDIO的准则就是创新源于实践，始于问题，将其引入教学之中，不仅能够对学生的动手操作能力与创新能力的提高，也是为社会提供可用人才。

3.1 基于CDIO 进行课程体系改革

在专业课程体系改革方面，坚持课程体系和教学资源建设以市场为导向、学生为根本、学科知识为基础、专业技能为重点；在企业和社会环境中构思、设计、执行和使用各种系统的能力。正是针对目前毕业生所共有的问题而提出的，操作能力不强，创新能力弱，职业素质差等多项问题，其中还包括了现代企业对所需人才的要求。实践表明，CDIO大纲所蕴含的知识要远远超过已有的课程计划，工程师的职业道德问题，基础理论知识以及个人能力的全面培养，而且考虑到学生自身的接受能力，将全部专业核心课程有机结合起来，避免相关课程之间的重复，使得学生可以通过联想方法将所学知识有机结合，效果显著。

3.2 建构CDIO模式的实践教学体系

根据学生的认知规律，从多维度、多层次体现人才培养的复合性、层次性。构建基础技能实训——专业技能实训——综合、设计实训——科技创新实训层次递进的实践教学体系，实现基础知识、专业技能、综合设计能力、科技创新能力的层层递进螺旋上升。所以，该体系将规划和设计有机地结合在一起，探索一系列为工程教育量身定做的合理课程，为教学提供了可依据的方案[5]。实践教学体系体现了学生认知的层次递进，能力训练、素质培养主线贯穿于各个层次，体现了人才培养的复合特性。在培养的过程中，将核心课程教育与专业的整体知识统一起来，集中培养学生的能力。并且项目还能够训练学生对知识的更新与应用，对团队关系的把握与交流，对系统的掌握和应用，对综合素质的调整和提高。至于对项目课程的安排和设置，需要认真考虑，这则是有一项关键所在。

整个培养计划是以1级项目为主线，2级项目为支撑，3级项目与核心课程为基础，将核心课程教育与对应的专业整体统一起来，并结合项目训练对学生的综合学习知识能力、团队交流合作能力、工程项目能力、创新创意创业能力进行整体培养。构建一整套的课程体系来训练学生的构思、设计、实现和运作一个工程系统，主要培养学生的复杂系统应用能力、团队协作能力、项目完整生命周期掌控能力；然后，根据专业的中心教育课程，为磨练学生的计算、设计能力，以及了解企业的运作，了解社会的需求为目的。完成之后，接下来则是实际问题。根据以往所学到的知识，通过熟练运用，掌握在实际中所遇到的问题。培养了学生的实际操作能力通过这些项目的培训，激发了学生对本专业的兴趣，有利于实现应用与创新，并且对今后工作的方向也有了初步的认识和接触。使得学生的动手能力不断增强，创新意识得到提升。兴趣向来是一个行业发展的关键，学生产生了兴趣，也就会更加努力的为这一行业创造价值。

3.3构建一套完整的教学新模式

创新是CDIO教学模式的主要核心，将其融入教育中，并结合着深厚的教学基础，通过不断强化社会实践，从而达到创新这一模式体系。从人才培养的正常规律，做到从实验到实践这一跨域式发展训练。使得学生既不会因为突然接触到复杂的工程而显得无力，又会在循序渐进的发展中慢慢掌握实践能力，从而提升了自己的创新能力。根据每个同学的特点，从而制定的不同的个性化培养方案，具有较强的针对性。并通过课内、课外两个渠道，丰富学习模式，采用改革传统教学评价方式，建立科学的评价体系，引入“第三方（企业/用人单位）”评价机制，通过学校、企业、学生对学生工程实践能力进行综合评价，使教学评价与企业用人标准接轨。

3.4 以学生为中心的观念，搭建立体化育人环境

1） 在新的教学体系下，老师不再站在讲台上滔滔不绝地为学生灌输知识。而是将课堂交给学生，做到教学以学生为中心，目的在于使学生掌握自主学习的过程。老师并不需要亲自上台，通过学生自己对课本的理解和认识，使学生走上讲台，将自己的理解实现共享，这时老师便作为帮助的角色对学生理解有误的地方进行讨论交流。

2） 对于工程学来说，新型的科研成果对学习有着很大的帮助。所以，将科研成果编写出书引入教学，可以根据CDIO的教学理念，实现从理论到实践的过程。或将科研成果直接通过实验的形式展现出来，使得学生可以近距离的感受科学的魅力，激发创造能力。

3） 学生在学习的过程中，可以通过学习与实践相结合的手段，例如学习和研究的结合，课内和课外的结合，校内和校外的结合，使得学生学习成果得到充分验证。

4） 理论与实践的结合不仅体现在学生身上，教师也同样适用。从外界企业聘请有着先进工作经验的工程师与校内教师合作，一同指导学生的学习，理论与实践的完美结合，事半功倍。

3.5构建“多元化”和“多主体”的学校，企业与学生评价有机结合

1） 学生自评、互评

对学生学习效果的考核改变“一考定全局”的传统终结性评价模式，增加项目报告、设计评估、公开项目答辩等形式，学生评价在创新素质培育的指标导向的影响下，在德、智、体等方面全面发展的前提下，不再是以考试为评价人才的主要手段，以死记硬背为学习的主要方法这一僵硬的选拔模式，而是将思维、知识、能力、德性等方面的要素纳入评价体系，以创新的模式来判断人才。考试的多元化，选拔人才的多元化，从而引导学生在成长成才的过程中也实现了全面发展，成为新型人才。

2） 教师与企业综合评价

建立校企结合的教学指导委员会（见附件），引入第三方（IT企业）评价机制，构建科学的教学评价体系，通过学校、企业、社会包括学生自己对学生工程实践能力进行综合评价，使教学评价与企业用人标准接轨。为突出教師在思想道德、职业技能、教学内容、教学方法、教学改革、科研成果和项目特色等方面的真实水平和综合表现，从而形成的以学校、学生、社会企业等相结合的教师综合评价系统，是为了更好的提高教师的综合教学水平。通过这一评价系统，教师的创新实践能力得到了很好的检验，突出了教师的创新能力，为今后的教学发展能够顺利而提供了有效保障。

4 总结

CDIO 工程教育模式是培养创新型工程人才的有效途径，它通过理论与实践相结合的教学模式，使得学生不再只专注于课本知识。每个学生都有自己相对应的任务，在规定的范围内接受检验和考察，这样的方式不仅能够激发学生的兴趣，还可以提高他们的动手能力，提高了学校效率。在此系统下所构建的良好校园氛围，也培养了学生的人际交往能力，团队协作能力，自我创新能力等多方面综合素质，为今后学生走向社会，成为企业实用型人才打下了坚定的基础。

参考文献：

[1] Edward F. Crawley. The CDIO Syllabus：A Statement of Coals for Undergraduate Engineering Education， 2008.7.1.

[2] 康全礼，陆小华. CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008（4）.

[3] 陈文杰，任立军，等.基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育，2009（35）.

[4] 段庆茹，阚连宝，吴国忠.CDIO教育模式中国化研究述评[J].黑龙江高教研究，2012（10）：33-37.

[5] 金伟祖，潘璐，黄杰. CDIO教育理念在课程项目设计中的运用[J].计算机教育，2010（11）：120-123.