基于CDIO理念的实验教学改革实践与探索

徐善永　黄友锐　凌六一　唐超礼　韩涛

【摘 要】针对传统的高校实验教学模式存在的单一性、教条式和缺乏创新性等诸多问题，引入CDIO教育理念，提出一种基于CDIO理念的实验教学改革及创新人才培养模式，采用分类别、分层次、分阶段的进行的实验、实践教学项目，对学生进行系统地、全方位的知识体系覆盖，建立全面的实验教学体系和人才培养模式，深化实验教学培养模式，加强学生的创新思维能力。

【关键词】CDIO教育理念；实验教学；改革

随着我们国家和世界经济的发展，现在我国高等教育人才培养模式已经严重滞后市场经济发展需求。随着国家中长期教育改革和发展国家纲要的《关于实施高等学校创新能力提升计划的意见》等文件出台，国家已认识到深化改革现代高等教育人才培养模式的重要性和紧迫性，我校也展开了以“工程实践创新能力”为导向[1]，培养学生工程实践能力、提高学生创新能力为主的实验实践教育教学改革，针对传统实验教学存在的实验内容单一、教条式和缺乏创新性等诸多缺点，我们引入了CDIO实验教育理念[2]，并根据CDIO的实践教学方法进行实验教学改革，建立一种全新的创新人才培养模式。

1 CDIO教育理念

CDIO是麻省理工学院创立的工程教育模式，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operation），它改变了传统的教育教学模式，是现代工程教育教学的最新研究成果，它是为学生将想法变成现实的一种工程性的教育方法，即让学生从产品构思-设计-实施-运作，来完成产品从无到有的一系列的实现过程。通过实施项目来达到教学目的，将理论与实际紧密结合，培养学生的学习兴趣的同时提升学生实践能力和创新能力。

2 原有实验教学中存在的问题

随着中国高等教育越来越普及，现在的大学生的综合能力越来越落后于社会的发展需要，对于如何提高大学生的综合创新实践能力，如何正确认识创新实践教育在高校教育中的地位，寻找出适应社会发展要求的人才教育培养模式是当前教育改革亟待解决的问题[3]。高等学校的实验实践教学是提升学生创新实践能力最为直接有效的方法，但传统的实验实践教学模式存在着许多不足之处。

2.1 传统实验教学不成体系

传统的实验教学观念认为实验教学从属于理论教学，是理论教学的辅助手段，没有独立的实验教学教学体系，各门实验课程相互独立，不成体系，缺乏连贯性。实验教学的考核影响力不够，大多实验课程的考核结果只当成理论课程的平时分其中的参考标准之一，引起不了学生的重视，同时也打击实验课程老师的积极性。

2.2 实验教学模式和内容单一

由于传统的实验教学课程大都从属于理论课程，实验教学学时很少，实验项目多为理论验证性的，缺乏综和性、设计性的实验教学项目。实验教学模式大都采用“灌输式”的教学模式，学生只是遵照老师要求，机械性使用仪器、接线和测量数据，对于实验目的如何，有没有更优的方法就无从谈起。

2.3 为学而学，缺乏主动性

学生只是被动的按照老师要求完成实验教学任务，学生缺乏主动性、限制了学生思维，直接导致学习兴趣的缺失，从而抑制了对学生的创新能力和实践能力的培养。

3 基于CDIO理念的实验教学改革与实践

针对上述中原有实验教学中存在各种问题，根据我校的实际情况，结合CDIO教育思维，以实验教学改革为导向，以服务学生课程实践、培养学生创新实践能力，提高学生实践动手能力为主，探索开放式实验教学改革及CDIO创新人才培养模式。

3.1 实验教学模式的改革

如图1所示，根据CDIO教育思维[4]，建立多元化分层次的实验教学模式。其内容有建立多元化的开放时间、多元化的开放教学内容、多元化的开放教育模式，改变单一的实验教学方式，探究适应创新教育要求的创新实验教学方法。采用分类别、分层次、分阶段的进行的实验、实践教学项目，对学生进行系统地、全方位的知识体系覆盖，建设出先进的、全面的实验工程教育教学体系和创新应用型人才培养模式，以此来提升学生的学习兴趣和实践动手能力。

图1 多元化分层次实验教学模式

3.2 实验课程内容的改革

CDIO教学思维最大特点是让学生在“做中学”，主要体现在工程实践应用，理论与实战相结合，让学生所学习到的理论知识应用到具体的工程实践中，并通过工程项目验证所学的理论知识，加强理论知识的学习。基于CDIO教学思维法的实验课程内容要完全融合到具体的工程实践应用中[5-6]，通过设计具体的工程项目，来取代原来单一的、验证性的实验教学内容，让学生在具体的工程项目中，把学科知识与具体的工程实践项目结合起来，通过项目的设计、实施、应用等环节，提升学生的项目开发能力和理论分析能力。以实验教学为基础，以工程项目为依托，实现实验课程内容的多元化；以研究设计型实验为核心，建立基于CDIO理念的实验教学模式。因此，设置实验课程内容时，在实验课程与理论课保持有机联系的基础上，建立基于工程项目应用的实验教学课程，实现跨学科、多门类实验内容的交汇融合，培养学生的创新能力。

3.3 创新型人才的培养

创新教育是以培养具有创新精神和创新能力的创新型人才为培养目标，正好与CDIO教育模式的培养目标相契合[7]。基于CDIO理念培养创新型工程应用人才满足当前社会发展需求，也是高等教育改革的一个趋势。关键在于发挥和提高学生的主观能动性，这样学生才会有兴趣和动力，才会有创造力，思路才能打开，才会有创新。采用“以工程项目为主线、教师为主导、学生为主体”的创新型人才培养模式，要求学生根据项目要求，在教师的指导下，自主完成实验的各个环节，在开始实验前，学生必须根据项目要求，先行考虑很多实际因素，如资料查找、实验方案设计、实验平台搭建、仪器调试、实验结果记录与处理等；教师仅负责提供咨询、监督、管理和考核等方面的工作。这样才能充分发挥学生主动性，提升学习兴趣，培养学生的探索（下转第57页）（上接第29页）精神、科研意识以及独立思考能力、团队协作能力和创新实践能力。

4 结论

通过应用实践，基于CDIO理念实验教学模式，使学生的学习兴趣得到极大的提高，学生的动手能力、电路分析能力和表达能力和团队协作能力得到提升，增强了学生的科技创新能力，有利于创新人才的培养。

【参考文献】

[1]顾佩华.从CDIO到EIP-CDIO汕头大学工程教育与人才培养模式探讨[J].高等工程教育研究，2008，12（1）：12-19.

[2]曹海平，管图华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013，1（32）：140-142.

[3]王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践—成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[4]陈春林.基于 CDIO 教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化，2010（1）：30-34.

[5]郝宁眉.基于创新性教学模式之电工电子学实习改革与实践[J].价值工程，2011（10）：9-10.

[6]代峰燕.基于CDIO理念的测控专业综合训练改革探索[J].实验室研究与探索，2011（5）：88-90.

[7]顾佩华.重新认识工程教育：国际 CDIO 培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[责任编辑：杨玉洁]