基于CDIO模式培养大学生创新能力工程实践基地构建

柴钰?赵明

【摘 要】 本文在分析传统实践场所对培养学生创新能力局限性基础上，阐述了CDIO教学模式的特点，认为CDIO模式的工程实践基地是培养大学生创新能力的最佳路径选择，并探讨了构建方案：学科竞赛和创新班是CDIO工程实践基地教学模式新尝试；对传统实践场所进行整合是CDIO工程实践基地的基础；改编传统理论课堂教材、转变传统教学管理方式应改编以适应CDIO工程实践基地建设的需要。

【关键词】 CDIO模式；大学生；创新能力；实践基地；构建

一、问题的背景

传统的实践场所包括实验室、实习工厂、实习单位等，实验室的建立模式主要是按课程设置；教学模式主要是演示性的，学习模式主要是验证性的；管理模式主要是封闭性的；其次，社会上的实习单位这些年来不太愿意接受各高校的学生来实习，原因是安全无法保证，影响生产，干扰管理工作，既使接受高校学生来实习也是让学生走马观花式地参观一下，真正让学生亲自动手进行实践的机会很少。以往这种利用相互独立，分散式的实践场所培养学生动手能力及至目前提倡的培养学生创新能力的方式己不能适应目前的要求，需要建立一种新型的培养学生创新能力的场所，而目前在国际上不少大学采用的CDIO教学模式能够比较好地解决以往这种不适应的教学模式，从而可以促进学生创新创业能力的培养。

二、CDIO教学模式的特点

CDIO模式强调学生的学习过程应从问题开始，通过不断地解决遇到的问题而提升自己的学习能力进而提高自身的创新能力。

CDIO中的C（conceive——构思），d（design——设计），I（implement——实施），O（operate——运行）。

这个教育模式是以产品，过程和系统的构思，设计，实施，运行全生命周期为背景的教育理念为载体，以CDIO教学大纲和标准为基础，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力，包括个人的科学和技术知识，终身学习能力、交流和团队工作能力，以及在社会及企业环境下建造产品和系统的能力。此模式符合工程人才的培养规律。[1]这种教学模式恰恰是培养学生创新精神和实践能力所必需的。

三、构建CDIO模式工程实践基地的必要性

传统的实践基地，诸如实验室，实习工厂等的模式主要是依附专业或课程而设置的，学生进入基地的主要任务是对自己所学过的知识进行一种验证性的“操作”，学生学习的被动性较强，这主要是教学制度制订的习惯性思维导致的结果，主要是认为工程实践基地是配合课堂教学而设置，这样的结果必然导致学生的创新能力和实践能力的培养效果不尽人意。

根据CDIO教学模式的特点，建立一种区别于传统意义上的新型工程实践基地能够较好地解决培养大学生死读书的做法。

传统的实践场所主要是为学科专业的学习而配套的，学生学习的经验主要是在课堂教学中完成的，从教学内容上来说主要是让学生大量掌握严密的理论知识体系，从教学方式上来说主要是老师在课堂上对教材上的知识照本宣科，从学生学习的方式上来说，主要是上课记笔记，下课背笔记，考试抄笔记，去实践场所实习也仅仅是验证笔记。可以说教学活动主要是在教室以理论教学为主的模式来完成。那么新型工程实践教学基地的建立将打破这种以课堂教学为主的教学模式，将以往的实践基地是从属于理论课堂教学的模式中解脱出来，从而达到与课堂理论教学平等的地位。学生从以往的实践基地是为了验证课堂理论教学转变为通过新型工程实践基地来掌握知识。传统的实践场所的缺陷主要是容易造成一种“被动实践”，而CDIO模式的实践提倡的是一种“主动实践”，特别是在培养大学生创新能力方面更应注重的是主动实践，这就是CDIO工程实践基地与传统的实践场所的主要区别。华中科技大学校长李培根指出：“我们学生解决实际问题的能力以及创新能力不足。产生这个差距的原因是多方面的，但“被动实践”一定是其中的重要原因。何谓被动实践？即实践的对象、方法、程序等关键要素都是由教师制定的，学生在教师规定的框架中，沿着既定的路线去完成实践任务。看一看中国高等教育中的实践环节，不难发现，绝大多数都是被动实践，其害处还不仅仅是窒息学生的创新思维，而且这种实践给学生留下的印象也难以深刻，自然日后也就影响学生处理实际问题的能力。很多学校正在纷纷建设实训基地，加强实验室建设等，学生的实践活动条件正在迅速得到改善。硬件条件的改善的确不是一件太难的事，但仅仅停留在此，则是远远不够。”[3]

四、传统实践场所对培养学生创新能力的局限性

1、科研性质实验室的局限性

大学中都有围绕着老师科研题目而建的一些实验室，一般来说做为本科生较少有机会到这些实验室中进行学习，大部分是研究生按照导师的工作安排在实验中完成科研任务，既使个别优秀的本科生能进到这种类型的实验室也主要是给老师做些辅助性的，简单的，事务性的工作，很少能学到什么知识，特别是不能按自己的意愿和能力来进行“发挥”性的学习与工作，学生真正上手做的机会并不多。

2、课程性质实验室的局限性

传统意义上的课程实验室的特点主要是对知识的结论进行一种验证性的和演示性的操作，学生在这种实践场所中虽然较科研性的实验室亲自上手的机会多，也能结合自己所学的专业知识来学习一些理论，但毕竟这种实验主要还是完成老师布置下的作业，完成这些题目的程序是老师设计好的，学生只需要按部就班地去完成就行，学生自己无法按自己所掌握的知识去设计这个过程。

3、校办实习工厂的局限性

大部分工科院校都有校办实习工厂，这是历史延续下来的做法，主要作用也是为解决培养学生实践的能力，如有些院校的金工实习都是放在校办实习工厂，学生进厂后在工人师傅的指导下在车床上做一个铁的小榔头，学生在这种环境中熟悉一下工厂的车、钳、钻、铣、铇的生产程序，这种对学生实践能力的培养是几十年前延续下来的，这种模式更适合培养技术工人，不完全适合培养大学生或工程师，因为这种模式培养大学生时在能力培养方面太窄，正如有种观点认为的那样：“一个反面例子就是把CDIO作为工程教育的内容引入，使学生围绕具象的工程项目学习和掌握有关知识，而不注重能力和素质的培养，就如同我国50、60年代许多工科专业以行业典型产品做专业内容，课程体系都是围绕典型产品的设计，制造，运行的知识，也围绕典型产品从事工程实践活动”，[2]如学习无线电专业的学生实践时就要动手做一个收音机。

4、校外实习单位的局限性

自从取消行业部门办大学以来，特别是实行市场经济以来，各院校组织大学生到校外工厂，企业等实习单位进行实习己名存实亡，学生即使到这些单位实习大部分也是走马观花式地参观一下，真正能够按教学计划进行实践能力培养并达到要求的相差甚远。

以上我们看到了传统的实践基地对培养学生创新能力的局限性，那么CDIO工程实践基地的建立就是将以上传统的实践场所中所表现出的缺陷进行调整，特别是在强调培养大学生创新能力的今天，建立这种CDIO模式的新型工程实践基地就显得尤为重要，它是将课程实验室、校办工厂、校外实习单位的功能整合在一起。

传统的实践场所诸如上面谈到的四种形式注重的是硬件的建设及被动形式下的教学，我们这里构建的CDIO模式的工程实践场所的主要功能是引导学生进行主动实践，这就不仅仅是硬件的建设，而是从教学方法，教材，教学管理，学习方法等方面进行一系列的重新构建。

五、CDIO模式的工程实践基地的教学设计

1、学科竞赛和创新班是CDIO工程实践基地教学模式新尝试

各类学科竞赛及为培养学生创新能力的“创新班”模式是符合CDIO教学模式的，在CDIO工程实践基地采用这种学习方法是可以很好地培养学生的创新能力和实践能力。在这种模式的工程实践基地里，学生学习时分成若干小组，人数3～5人不等，指导老师采用个性化指导学生，避免了传统的实践基地上大课的习惯做法，学生学习的过程实现了CDIO的全过程，学生学习的动力和效果明显增强，因为学科竞赛或“创新班”的学习是采用一种“问题为导向”的模式，也即PBL模式，这种模式是CDIO实践基地应采用的一种模式的新尝试。

2、对传统实践场所进行整合是CDIO工程实践基地的基础

传统的理论课堂教学注重知识的严密性和系统性，而传统的实践基地注重对知识的验证性和演示性，对培养大学生创新能力所要求的主动性体现的不够，只有将这两方面结合起来，按CDIO模式的特点来重新规划培养方式才能收到良好的效果。这就要求在CDIO工程实践基地里让学生主动构建知识形成的过程。CDIO工程实践基地的功能应涵盖传统的实践场所的那些功能，即将校办实习工厂，课程（专业）实验室，校外的实习单位等整合为一体，从而规避传统的实习场所特别是校外单位实习场所的实习效果越来越不尽人意的现象，这就要求我们改变思维，重新建立实习场所，而CDIO工程实践场所就是一种不错的选择。

3、传统理论课堂教材应改编为适合CDIO工程实践基地教材

许多大学使用的教材偏重于理论性，讲究知识体系的严谨性，学生在学习过程中大部分是对教材的死记硬背，没有办法灵活运用知识，没有办法构建知识的形成过程，对于培养大学生的创新能力和实践能力来说这是远远不够的，CDIO工程实践基地中就要有能适应这种教学方式的教材，这种教材不追求知识体系的理论性、严密性，而是注重知识的构建过程。

4、传统的教学管理应适应CDIO工程实践基地的教学模式

传统的大学教学管理更注重的是课堂教学的管理模式，老师统一上大课，统一安排考试；而CDIO工程实践基地的管理更应注重开放式的，学生分为小组为单元组织形式，老师上课和分组指导相结合，考试形式可为多样性，既有理论课的考试，也有小报告，小论文等。就方式而言，可组织学生管理小组，由学生参与管理，可锻炼学生们的组织管理能力。

对传统的实践场所进行整合后的CDIO工程实践场所对学生能力的培养有着很好的效果，正像有些专家认为的那样：“这些经验学习是CDIO教学模式的核心内容。学生发现设计-实现的经验可以激发他们的学习兴趣和能力。这一经验不仅培养了学生的创造力，而且加强了他们有自信心。CDIO工程实践场所的好处是使新的工程教育方法得到了实施，强化了学生的学习动机，进一步促进了学生与教师之间的互动”。[4]

六、CDIO模式的工程实践基地是培养大学生创新能力的路径选择

培养大学生的创新能力和实践能力既是现实的要求也是历史的必然，但鉴于我国大学历史的习惯和几十年大学发展的特点，这个问题一直无法很好地解决，往往是口号提得多，落在实处的少，课堂教学仍沿袭“满堂灌”的教学方法，单纯的课堂教学从目前来看很难在培养大学生的创新能力和实践能力方面有所作为，而传统的实践教学由于种种客观条件的限制在培养大学生的创新能力方面也有它的局限性。

通过什么路径来实现培养大学生的创新能力？就是应构建CDIO模式的工程实践基地，这种基地的实质是将以往的理论教学和实践教学这种二元论统一在一起，彻底解决以往的实践教学依附于理论教学体系的格局，解决以往既提倡实践教学又提倡理论教学体系“两张皮”式的现象。特别是在CDIO工程实践基地里提倡学生进行题目的设计性，综合性而非传统实践场所的演示性，验证性的模式，要想培养大学生创新能力就必须将以往的理论教学和实践教学这种二元论进行归一化，而要做到这一点就需要借助CDIO模式的工程实践基地来实现这一目的。诺贝尔奖获得者杨振宁教授曾谈到他自己在中国和美国所受教育的特点：“中国教育重视演绎法，即从给定的原理，概念，定义中推导出结论；而美国教育则强调归纳法，即从现象通过分析得出结论并上升到理论”。[5]这里所讲的归纳法实际上就是一种实践性教学和理论教学体系归一化的具体体现，也就是对知识的实践过程。德国著名古典哲学家康德揭示了人类认识的能动本性，他说：“即使是感性认识，即使是对外部感觉材料的被动地‘接受也只有通过主体运用自己的直观形式主动进行规范或整理才有可能。”[6]美国教育界的一种普通的观点是：“所有真正的学习都是主动的，不是被动的，它需要运用头脑，不仅仅要靠记忆。它是一个发现的过程，在这个过程中，学生要承担主要的角色。而不是教师”。[7]CDIO模式恰恰能满足上述观点的特点，在CDIO工程实践基地里要有符合这一特点的教学目标，教学制度，教学方法，学习效果评价方法，教材，管理方法等。可以认为，CDIO模式的工程实践基地是培养大学生创新能力的可行的路径选择。

【注 释】

[1][4] 顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育-国际CDIO 培养模式与方法.高等教育出版社，2009.

[2] 查建中，徐文胜，顾学雍.从能力大纲到集成化课程体系设计的CDIO模式-北京交通大学创新教育实验区系列报告之一.高等工程教育研究，2013.2.

[3] 李培根.主动实践：培养大学生创新能力的关键.中国高等教育，2006.11.

[5] 杨振宁.读书教学四十年.香港：香港三联书店，1985.

[6] 杨祖陶，邓晓芒.康德《纯粹理性批判》指要.长沙：湖南教育出版社，1996.

[7] 蒋菜.从一门课程的比较看中美大学本科教育的差异.比较教育研究，2005.8.