基于CDIO理念下的高校实践教学体系的构建

谢爱娟，陶宇炜，罗士平，周国平，曹剑瑜

(1.常州大学 石油化工学院，江苏 常州213164;2.常州大学 信息化建设与管理中心，江苏 常州213164)

CDIO是国际高等工程教育领域中先进的、系统的教育理念和人才培养模式，是以构思(Conceive)—设计(Design)—实现(Implement)—运作(Operate)为培养主线，综合考虑了专业基础知识、职业技能以及个人与团队协作的人际交往技能，乃至在整个社会环境下企业进行CDIO的实践过程［1］81;是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习，培养学生的工程实践能力［2］。实践教学既是理论知识的巩固与延伸，又是学生创新意识培养的重要环节，既是对学生进行职业素质训练的理想课程，又是每一个优秀工程技术人员不可缺少的学习历程。因此，本文将CDIO工程教育理念引入实践教学，构建了多过程、多层次、多模式、多元化的实践教学新体系，完善了基于CDIO理念的实践教学课程及内容，从而培养学生的创新意识和CDIO工程实践能力［3］98。

一、树立“做中学”原则下的CDIO教育理念

CDIO强调学生综合能力的发展，包括创新思维、工程实践能力和个人与团队合作的职业素养，它是“做中学”的集中概括和具体应用［4］。“做中学”充分体现了学与做、知与行的统一［5］1。CDIO教育理念的先进性在于其既能保证大多数学生系统地获取实践教学的基础知识及基本技能，又能使优秀学生更好地发挥自己的个性和特长;既能充分激发与挖掘学生对实验的兴趣和潜力，又能培养学生的实践能力和创新意识，同时也有利于培养学生综合运用所学知识来解决工程中遇到的实际问题，并能培养学生的团队合作精神。

二、基于CDIO教育理念的实践教学体系构建

(一)实践课程体系

CDIO工程教育并不只是单一的理论知识或是直观的操作技能的培养，而是着重关注学生综合能力的提高。因此，课程设置应按照工程项目的整体要求进行教、学、做，以专业目标为主线对课程进行系统设置，突出课程之间的相关性［5］4。因此，须设立CDIO系列课程和现有课程的互补，强调实践环节和课程内容的互动性。把相互关联的系列课程按照CDIO标准建成群模块，以实际工程项目为纽带进行［6］182整体规划，构建基于CDIO教育理念并且以项目设计为目标的新型实践课程体系。注重多学科工程应用知识和现代化技术发展的融合，培养学生擅于“构思—设计—实施—操作”的实践能力［7］。以常州大学应用化学专业为例，实践课程体系主要由三级项目构成(图1)，一级项目包括本专业的核心实践课程和设计，从基础设计、专业设计到工程设计，经历一个完整的CDIO过程，贯穿于整个本科段教学［6］182;二级项目是基于课程群模块的综合性设计，包含具体实践课程和实训拓展项目，有效地把相关课程结合在一起，使学生能够掌握全面的知识群而不是孤立的知识点;三级项目为现存的具体实验课程和基于CDIO理念的实践项目的互补［10］，在扎实的基础知识依托下，根据课程教学自身的特点和需求，设立一些简单的、规模小的实践项目来加深学生对课程内容的理解与应用［6］182。

图1 基于CDIO工程教育模式的应用化学专业实践教学课程设置鱼骨图

(二)实践内容体系

将CDIO融入实践教学之中，形成“夯实基础、注重综合、强化实践、努力创新”的工程实践教学新模式，构建“一个目标、两个实践主体、三个实践过程、四个实践层次［3］98、多种教学模式”的CDIO实践教学新体系。

1.树立CDIO工程教育目标

通过调整实践课程体系，改进实践教学方法，充实实践教学内容，培养基础理论教学与专业技能训练相结合的实践教学新理念，促进学生基本技能、个人与团队协作以及系统工程四个层面的协调发展，全面体现学生工程开发能力和职业素质培养并重的思路，从而形成融理论知识、工程实践及创新意识为一体的CDIO工程教育目标［3］99。

2.坚持教师和学生主体并重

CDIO工程教育模式要求教师以学生为中心，引导学生积极思考、不断探索、努力创新。教师要特别强调相关知识和能力在实践中的相互联系;教学中应安排丰富多彩的设计性、综合性、实践性实验，提供更多的动手实践机会，让学生亲自动手，强调发现—分析—解决问题的能力培养［9］。

3.强化基础实践、专业实践、综合实践三过程

在基础实践过程中，通过传统的实验方法，使学生熟悉实验室常用玻璃仪器以及常规电子设备的使用，掌握最基本的实验操作技能;专业实践突出科学方法和动手能力的结合，提高学生综合运用实验技能分析解决问题的能力;综合实践则是基本技能和专业技能基础上的升华，在这一环节，应拓宽实习渠道，扩大校内外实训实习基地的建设，以此锻炼学生的CDIO能力［3］100。

4.突出基础技能、综合实验、创新设计、工程实践四层次

基础技能培养层主要通过基础化学实验、参与技能大赛、高级工、分析技师的培训来规范学生分析操作技能，培养实事求是的科学态度［10］，强调基本技能及个人能力的培养;综合实验能力培养层主要由开放实验、课程设计、化工设计大赛等完成［6］182，强调综合设计能力及人际协调能力的培养;创新设计能力培养层主要通过参与横向课题与科技创新项目等方式完成，鼓励学生“自选项目、自主设计、自己动手、自由探索”［1］83，强调创新能力的培养;工程实践能力培养层主要是让学生通过专业综合实践、毕业实习等方式参与企业产品过程开发，拓宽工程学科知识，强调产品、过程与系统构建技能及职业情操的培养。

5.运用多种教学模式

课内开展多样化的教学方式，包括问题式、启发式、探究式等研究性实践教学模式，课外鼓励多样化的自主创新模式和工程实践教学模式。这种工程教育模式将不同年级和不同专业的学生按照兴趣组建成一个项目小组，学生根据自己的专长和爱好承担相应的实践模块，在教师的指导下自主进行实验，强调“以学生为中心”、“以系统为对象”、“以产品为目标”的教学模式［7］，从而形成纵横交错的、立体式的、多元化的实践教学新模式。

图2 CDIO理念下多元化实践教学体系框图

(三)实践保障体系

1.实践教学师资队伍建设

一方面教师自身应不断学习、不断实践;另一方面，学校应有计划地安排中青年教师到企业参加实践培训，也可聘请实践经验丰富的企业工程师定期来指导学生实践［6］182，从而建立一批理论知识雄厚、实践经验丰富、勇于探索、德才兼备、训练有素的高素质师资队伍［11］。

2.校企联合实践教学基地建设

学校应以全程开放为准则，建立开放实验室，作为学生进行自主创新的基础平台;以培养学生的工程能力为目标，建立CDIO主题实验室;倡导走“产学研用”相结合的方法道路，增添科研训练开放性实验等实践项目［12］，积极开展学校与企业以及科研单位之间的合作，并形成长期稳定的合作关系［1］83，努力构建校企双赢的利益机制［13］。

3.实践教学经费保障

学校相关部门应制订切实可行的实践教学经费使用计划，整合实践教学多方资源，开源节流;同时拓宽实践教学经费的渠道，增加校内外实习基地的资金投入;各相关部门根据实践教学课程计划及目标，制订各环节的新增和维护费用的预决算，专款专用;及时落实并保障学生工程项目、创新设计项目以及各类竞赛的经费，保证CDIO实践教学目标的实现［6］183。

(四)多元化CDIO能力评价体系的构建

CDIO能力评估是以学生为主的综合性评价，涉及整个实践环节，从理论知识与基本技能、实践过程与学习方法、创新能力与情感态度多个角度进行全方位评价，尤其注重学生CDIO工程能力培养效果。评价方式多样化并相互融合，如形成性与过程性评价相结合，兼有发展性和总结性评价，以及书面考试与实践应用并重等。评价主体多元化涉及教师、企业工程师、管理者和学生等。各评价主体按照各项指标的得分、各部分所占权重给出客观评分，保证评价的权威、客观、公正和有效。如学生基本技能的评价按照安全教育5%、笔试10%、实验85%等给出最终成绩;综合实验按照实验方案20%、实验过程20%、数据处理20%、思考讨论20%、综合实验报告20%等给出综合成绩;创新设计综合考虑设计过程、设计报告、设计作品、答辩情况、专利、论文发表以及竞赛获奖等给出成绩;工程实践通过出勤率10%、设计方案30%、过程评估30%、实践报告30%等综合给出成绩。评价体系要体现可行性原则，选取的指标不宜过于繁琐并能易于操作;所有评价指标所需信息要易于采集并真实可靠［14］。

三、实践与效果

目前，CDIO教育模式已渗透到常州大学各个实践教学环节。以化工专业为例，实践教学强化实践活动4年不断线，除了一、二年级运用基础化学实验夯实基本技能外，对于化工设计环节，第4、5、6学期分别学习换热器设计、化工塔设计和反应器设计，第7学期先通过仿真模拟后再下厂实习，第8学期则是毕业设计(论文)的学习。实践结果表明，经过该CDIO实践教学体系的培养，学生已具有了基本的CDIO工程实践能力，并在历年的“挑战杯”、化工设计大赛等比赛中荣获了金奖、银杯奖、特等奖等各种奖项。

四、结语

在近期许多高校都将CDIO工程教育开展得如火如荼的背景下，结合常州大学多年实践教学经验和现有优势资源，构建了基于CDIO教育理念的实践教学体系、实践教学保障体系以及学生的CDIO能力评价体系，突出了“知识—能力—素质”的协调发展、“目标—过程—效果”一体化的人才培养模式，其目的是为了培养学生的CDIO工程实践能力、开发创新能力和团队协作精神［6］183。CDIO实践教学体系的建立和实施是一个系统工程，需要处理好理论和实践的平衡和衔接，协调有效的过程和结果的评估方法以确保对实践效果的检验。CDIO工程教学模式经过长期不断地探索、修正和完善，必将为高校的实践教学带来更深远的意义。

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