基于CDIO模式的生物工程实践创新教育体系的建立

张蕾蕾　常雅宁　李鹏飞　徐昭远

摘要：为了培养适应时代需求的卓越人才，生物工程实验教学示范中心基于CDIO模式，在大工程理念、学生主体理念、张扬个性理念、一体化理念和开放式理念的基础上进行人才培养，同时，根据CDIO模式，建立了具有专业特色的生物工程实践创新教育体系，并在人才培养过程中取得了一些成果。

关键词：CDIO模式；生物工程；实践创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0115-02

一、引言

CDIO模式是由麻省理工学院所创导的工程教育新模式，意义分别是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运行（Operate）[1-3]，目标是培养工科学生具备在现代工程环境下生存和成长的知识、能力和素质。CDIO“做中学”的理念和方法[4，5]强调学生在真实的工作环境中学习科学知识的同时，培养个人能力、交往能力以及对产品、过程和系统的建造能力，最终成为适应时代需求的卓越人才。

工科人才培养是目前高等教育的一个重要方面，尤其是工科学生的实验教学更是培养学生实践创新能力的一个重要手段[6]。随着社会的不断发展和工程技术的不断进步，亟需对高校的工科类教育进行一系列改革，开拓实验室建设和人才培养的新途径[7]。华东理工大学生物工程实验教学中心基于CDIO模式构建了生物工程实践创新教育体系，目标是培养更多的创新型卓越人才。

二、基于CDIO模式进行人才培养的理念

1.大工程的理念——建立体验式实践教学环境。生物工程实验教学示范中心依托学科强大的科研背景设置多条模拟生产装置：酸奶生产线、啤酒生产线、生物炼制微型工厂、香兰素生产线、符合GMP要求的中试药物车间、双螺杆挤压机均与实际工业化生产相似，给予学生真实生产环境下生物产品制造的真实体验，弥补了学校和工作岗位之间的断层。以一种系统宏观的视角来培养工程人才，使学生将来能在现代组织管理模式和市场运行机制下实现对产品、过程和系统的构思、设计、实施和运行。

2.学生主体的理念——建立基于主动学习的实践教学。贯彻CDIO的理念，就是要树立“以学生为主体”的教育、教学观念，正确处理“教”和“学”的关系，实现教与学一体化，让学生体会做中学的精髓，我们设计了完全开放的实验教学。该开放实验包括以下几点要素：实验内容完全开放；资源共享完全开放；日程安排完全开放；实验评定完全开放。这种教学模式以同时获得知识和培养能力为目标，同时培养了学生自身能力、团队合作能力及建造产品和系统的能力。该实验设计让学生参与到教育活动中来，学生自己教育自己，自己管理自己，充分发挥学生在教育内容的设计，教学活动的组织，教学效果的考核、评估方面的作用。

3.张扬个性的理念——实施激发学生创新欲望的实践教学。自由是大学教育不可或缺的精神，贯彻CDIO的理念就是要遵循高等教育的内在逻辑，尊重高等教育的核心价值[8]。

本中心注重科研成果向教学实验转化：保证每年一定比例的教学实验是新鲜“出炉”的，提供菜单式的服务，学生可以根据自己的兴趣爱好组织自己的实验课程菜单，给学生最大的自由度。

实验教学中心开设的趣味微生物大赛和人类癌症易感基因大赛已举办了七届，每次都吸引上千名学生参与。大赛的宗旨是“只要你有兴趣，就可以参与”，强调学生的兴趣发展。

除此之外我们还开设了不同层次的创新项目，期望加强学生创新实践能力，挖掘学生的创新潜能。创新项目的选题可来自教师，也可来自学生，项目分校级优秀生项目、校级、市级、国家级创新项目共四层次，该计划将学生分成3～4人一组，在老师指导下历时一年完成，并撰写论文，进行论文评审。

4.一体化的理念——开设多要素、多层次整合的综合实验。一体化就是强调科学整合，有机结合，相互补充，相得益彰[9]。我们的实验开设注重三个层面的整合，即构成要素整合、结构层次和研究思路与方法的整合。该层次实验设计，融合了多门学科的知识，给学生整体的理念，而不是将思维固定在一个点或一个面上。比如分子生物学细胞实验，整体思路是交给学生一个基因，最后学生交给老师的是一个产品，并通过细胞实验检验产品的活性。该实验融合了分子生物学、发酵、分离及细胞多学科的知识，该层次实验教会学生带着问题进实验室，再次体会“做中学”的乐趣。

5.开放式的理念——重视校企合作，加强学生的国际化视野。打破学科、专业、地域、校企之间的界限，全方位最大限度地整合教育教学资源，开放式地制定人才培养方案，开放式地建设师资队伍，开放式地组织教育教学活动，开放式地进行教学评价[10]。中心重视校企合作，立足国内，走向世界，拓展学生的国际化视野，探索人才培养新模式。目前，一批在国内有相当实力、研究内容与教学目标相适应的企业、研究机构成为学生主要的教学科研实习基地。

三、CDIO模式的成效

近三年取得的效益和成果如下：

1.每届均有330名学生参与培养计划的实施，三年内获得国家级“大学生创新性实验”项目9项，上海市级“大学生创新性实验”项目8项，校级“大学生创新性实验”项目9项，校级优秀生计划187项。四层次创新项目中，学生参与人次近七百人次。每年均有超过40%学生进入研究生阶段继续深造。

2.每次实验大赛均有近千名本学院和外学院的学生参与，两项实验大赛已成为我校品牌实验大赛。每年给近500名学生开设认知实验，深受新生好评。

3.本科生发表英文SCI科研论文11篇，发表中文论文18篇，其中2篇本科生为第一作者；本科生参与申请的国家发明专利6项；学生获得市级以上与实验相关的奖项7项。

4.每年派送国际交流生约30人，接收国际交流生20多人。

5.中心与相关企业、科学院所建立了16个校外实训基地，三个校内实训基地。项目依托的生物工程学院获得国家首批卓越工程师计划专业综合试点改革单位称号。

四、结束语

通过运用CDIO模式进行人才培养，学生受益颇多。教师们也深刻意识到CDIO模式在培养生物工程创新实践人才中的重要性，只有将科学知识与实际工作环境密切结合起来，根据生物工程类学科特点适时调整实验内容，才能调动学生学习的积极性，提高学生的实验技能，培养工科学生的创新能力，以更好地适应社会的需求。

在这个亟需创新型工科人才的时代，教育理念与当今的教育大潮流仍存在着一定差距。要提高学生的创新能力，必须解放思想，与时俱进，吸收大量国内外先进的教育理念，运用于生物工程类人才的培养，不断提高学生的实践创新能力，更好地为社会服务。

参考文献：

[1]张平.基于CDIO模式的软件工程专业实践教学改革研究[J].无线互联科技，2012，（11）.

[2]刘翔，王蕾，夏旭辉，等.基于CDIO模式的高校工程训练教学平台改革实践[J].教育教学论坛，2012，（36）.

[3]李伟，丁善婷.完善实验实践教学环节提高工科学生创新能力[J].教育教学论坛，2011，（29）.

[4]胡青春，郑志军，宋珂.提高机械类专业学生工程实践能力探索[J].实验技术与管理，2013，30（4）.

[5]朱向庆，胡均万，曾辉，等.CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理，2012，29（11）.

[6]陈庆发，刘运香，韦才寿，等.基于CDIO模式的创新性实验教学设备研制[J].实验科学与技术，2012，10（5）.

[7]梁艳，曾碧卿，熊伟平.基于CDIO模式的计算机网络技术专业课程群建设[J].中国科技信息，2012，（21）.

[8]杨嵘均.论创新教育的自由诉求与核心[J].南京师大学报：社会科学版，2012，（3）.

[9]徐力生，张霞，李治芳，等.开设药学学科一体化综合性实验的探讨[J].药学教育，2010，26（2）.

10]朱瑞.基于开放式教育视角的大学生创业教育体系初探[J].科教文汇，2012，（16）.endprint