基于CDIO教育理念的舰船总体课程群建设

牟金磊，梁玥，彭飞，王展智

(海军工程大学 a.舰船与海洋学院 b.教务处,武汉 430033)

一、引言

学科建设、专业建设和课程建设，是高校教学建设中的三大基本内容[1]。课程建设是高校教学工作的核心内容，直接影响专业人才培养质量。目前，一些高校人才培养方案中课程之间相互独立，只注重了内容上的先后次序，却忽视了其内在联系与相互配合，使得学生不能从全面的、综合的角度来整合知识，难以获得对学科的整体认识[2]。部分军队院校专业课程建设中上述问题也比较突出，与信息时代复合型创新型军队专业人才培养要求不相适应[3]。

课程群建设是20世纪90年代以来高校课程体系建设实践中出现的一种新的理念和模式。1990年, 北京理工大学基于“在课程建设中应当以教学计划的整体优化为目标”，提出要注重“课群”(课程群的早期称谓)的研究与建设。之后，一些高校陆续开展了课程群建设的实践，取得了一定的建设成果[3-9]。课程群是为完善同一施教对象的认知结构，而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[10]。课程群建设不是几门课程内容的简单叠加，而是要打破课程之间的壁垒，构建内容精、概念清的优质教学资源，形成内容联系紧密、层次清晰、循序渐进、特色鲜明的有机整体[11]。但是目前很多课程群建设缺少系统的理论指导，教学过程仍遵循传统的观念、方法，没能体现整体化优势，组建的课程群效益不明显。

本文针对军队院校专业课程建设中存在的问题，以CDIO教育理念为指导，基于建构主义教育理论，以船舶与海洋工程专业舰船总体课程群的建设为例，结合实践探索专业课程群建设的思路与方法。

二、军校专业课程建设中存在的问题

由于军队院校的特殊性，多数专业的招生规模较小，在基础课程教学阶段多采用合班模式授课，进入专业课程教学阶段后则采用分专业授课或几个方向相近专业合班授课。军校专业课程建设在享受“小班化”教学优势的同时，在课程建设方面仍存在一些问题：

一是课程建设总体指导思想不够清晰，整体规划和设计不足。专业课程的设置方案是在人才培养方案论证过程中确定的，各门专业课程内容有机叠加组成一个完整的知识体系，专业课程的开设顺序通常也符合学生的认知逻辑。但是由于课程建设总体指导思想不够清晰，各课程授课教师或教学团队各自专注于本门课程的建设，教师之间互动和交流较少，基于专业人才培养目标和人才规格对专业课程进行整体规划和设计不足，课程建设中更多关注的是“点”的建设而缺少对“面”的思考，未能很好地体现各专业课程间的内在逻辑关联和相互贯通，因此难以取得整体大于部分之和的效益。

二是课程建设过程中教师各自为战，未形成团队合力。受招生规模限制，军队院校很多专业课程每年只有一个班次开设。多年来很多课程没有形成教学团队，专业课授课任务及课程建设一般都由一名教师承担。课程教学计划的制订、教材的编写、教学改革和教学条件建设等主要由任课教师独立完成，少数有教学团队的，其他成员也不承担教学任务，对课程建设只能提供一些支持和建议。各门课程教师为提高教学效果从教学内容、教学设计到教学评价等各个方面均开展了课程教学改革。但是这些改革措施大多需要学生在课外额外投入学习时间，各自分散的改革措施使学生的学习压力不断增大，影响教改效果的有效持续。只有教师在课程建设和改革中互相配合形成合力，共同厘清各课程之间的逻辑关系，避免课程教学内容之间的重复，[12]在突出专业课程的整体性的基础上，实现各门课程的关联与融合，使课程体系中的专业知识融会贯通，才能真正提高课程建设与改革的效率，同时也减轻学生的学业负担。

三、基于CDIO教育理念的课程群设计方法

课程群的建设要以课程之间的逻辑联系为纽带，打破原有课程间的僵化界限，将课程内容重新规划，以“点”带“面”相互衔接，强化课程间的有机联系，突出课程专业知识核心，构建整体化、全局化的课程体系。为更好地实现课程群建设目标，避免盲目性，需要以现代教育思想和理论为指导。CDIO教育理念和建构主义学习理论适用于多数高等教育工科专业。

1.CDIO教育理念

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)，其核心思想是工程化、实践化，集中展现在“做中学”和“基于项目的教育和学习”的新理念[13]。构思(Conceive)是开始，是一个呈现着系统性的、有中心及层次的、物化的整体性思维活动，这一阶段需要透彻了解总体需求，进行头脑风暴，在此基础之上尽可能多地联想相关的概念和技术；设计(Design)是第二步，主要是根据上一步联想的事物进行设计，更多地满足总体需求；实现(Implement)是指将第二步的设计落实到具体方案上面，深度推动方案的运行过程；运作(Operate)是最后一步，是推动方案完成后的进一步优化升级，实现方案的最佳预想价值。该教育理念的实质是以工程项目从研发到运行的全周期为载体，让学生在实践教学过程中学会学习。

2.建构主义学习理论

建构主义学习理论强调“以学生为中心，让学生主动探索、主动发现知识、主动建构知识”[14]。在建构主义理论中，课程的设计应以学生为中心，使学生在课堂上积极探索和发现知识，通过信息技术等多种手段创造学习情境，在教师的指导下帮助学生建构新知识。建构主义既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的引导作用。教师是知识建构的帮助者和促进者，而不是知识的传授者和灌输者，学生是信息处理的主体，是知识的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和灌输对象[15]。

3.基于CDIO教育理念的课程群建设模型

在CDIO教育理念中，最核心的思路是“做中学”和“基于项目的教育和学习”，让学生在“做”的过程中实现“学”的目标。在课程群建设中，需要设计“两条主线”，即一条“项目主线”和一条“课程主线”。其中项目主线是按项目的实践进度顺序进行安排，主要承担实践教学任务；课程主线是按照课程内容的先后顺序进行设置，主要承担理论教学任务。课程群建设的关键环节是项目流程与课程设计内容相互对应。图1展示了基于CDIO教育理念的课程群建设模型。

图1 基于CDIO教育理念的课程群建设模型

该模型横轴反映了项目和课程的前后关系，纵轴反映了项目进度与课程设置之间的对应关系。整个模型完整地展示了CDIO理念贯穿课程群的两条主线，是实践教学与理论知识紧密联系的一体化课程群。两条主线中前者涉及多学科甚至多专业的内容，需由粗到细、由表及里；后者更依赖学科知识体系，是由浅入深、由低到高不断精进的过程。前者必然涉及知识广度的“面”，后者体现知识体系的“线”。该模型主要由以下两点组成：

(1)根据工程实际流程设计项目

按照一般工程设计项目的规律来设计教学项目：首先，从必要性、可行性等方面对项目进行需求分析，确定项目的设计目标，明确主要指标等；其次，对项目进行总体构思，确定总体技术方案和实现路径；第三，对设计的方案进行工程化的表达；第四，对设计方案进行评估、优化，对前序环节进行迭代；最后，确定总的设计方案。

(2)基于CDIO理念设计课程

基于CDIO理念对课程群内各专业课程的内容和顺序进行优化调整，主要起着支撑教学项目实施的作用。根据模型结构可以看出，支撑需求分析的主要包括专业导论课程和专业理论课程，支撑总体构思的主要是专业理论课程，支撑设计表达的主要是专业技能课，支撑项目优化评估环节的可以设置综合实践课，总结实践一般可结合毕业设计开展。

四、舰船总体课程群建设实践

1.舰船课程群两条主线的设计

在船舶与海洋工程专业舰船总体课程群建设过程中，注重总体指导思想，按照CDIO教育理念设计了两条主线。根据学生毕业任职岗位面比较宽、知识和能力需求具有多样性等特点，舰船总体课程群“项目主线”主要以一艘舰艇总体研制的全过程为背景，让学生在舰船总体课程群的教学过程中完整地完成一个舰艇总体设计实践过程，在实践中将所学的舰船总体知识进行理解、吸收和运用，实现在“做中学”的效果，在满足岗位任职知识需求的前提下兼顾长远发展的能力需求。

与“项目主线”相对应的设计“课程主线”，舰船总体课程群依次设置舰船导论、舰艇总体技术、船体制图、舰船CAD/CAM和毕业设计5门课程。“舰船导论”作为专业导论课，主要介绍舰船总体专业相关的基本概念、基础知识、研究方向等，让学生预先对专业方向、课程形成一个框架，理解舰船总体与舰船分系统、舰船分系统与分系统之间的关系，具备从总体角度分析和解决问题的思维能力，培养学生对专业和课程的认识和感情。“舰艇总体技术”作为专业理论课是整个课程群的核心，主要以舰艇总体设计为主线介绍各类舰艇总体基础知识，主要介绍舰艇设计的原则、流程、方法和要求等理论知识，让学生熟悉舰艇设计的流程，具备阅读舰艇概念设计、初步设计资料的基本素质，具有进行舰艇方案设计、审查舰艇设计方案的能力。在专业技能课环节设置“船体制图”，使学生系统地了解舰船图样表达的主要内容，掌握船体图样特有的表达方式、绘图技巧和读图方法，熟悉与船体制图有关的国家标准和行业标准，满足舰船设计、制造、维修和管理过程中对于船体图样的识读要求。在专业实践课环节设置“舰船CAD/CAM”，主要学习舰船辅助设计制造CAD/CAM的基本概念、基本功能、工作过程，使学生了解舰船技术发展的新技术、新趋势等知识，使学生具备使用CAD/CAM完成典型舰船设计、建造过程的初步能力，具备从事舰船总体应用研究工作的基本素质。综合实践课主要依托“毕业设计”，这是实现CDIO教学理念的关键环节，涵盖整个专业课程群教学的实践环节，为各门专业课程教学提供应用场景。学生综合运用各项专业知识解决一项实际工程问题这个培养过程，承担着“培养学生综合应用所学知识、独立解决实际问题能力”的重要使命，是岗位任职能力生成的“最后一公里”。

基于CDIO理念的舰船总体课程群，首先要求多名学生组成一个设计团队，在对舰艇设计还没有深度认识的背景下，从了解实际舰艇军事需求开始，结合课程施教和查阅相关资料逐个环节开展舰艇设计；在项目进行过程中，定期汇报和总结，并在相关课程学习完毕后，对阶段工作进行总结，最后小组成员共同完成一个舰艇设计方案。参与项目的过程使学生能了解到舰艇设计全周期，并将项目所需要的知识与课程串联起来，体现了理论实践相结合的综合能力，培养良好的职业交流与学习能力，对未来岗位任职需求能够有更清晰的认识，更好地对自己的学业进行合理规划。

2.舰船总体课程群教学实施

以CDIO教育理念为指导，一体化设计课程群的教学内容，将“项目主线”贯穿“课程主线”的全过程，教学实施过程主要有以下几个方面：

(1)在人才培养方案中开设“舰船导论”课程。作为课程群的第一门入门课程，为学生提供了解工程实践的总体框架，让学生对课程群计划的学习有总体的了解，对未来的职业实践有全面的认识，为后续开展实践教学和理论教学做好准备。

(2)整合各门课程的“小实践”，在课程群中设计一个“大实践”。以往各门课程都独立进行实践教学，不同课程之间的实践内容往往是没有关联的。可以将“大实践”定义为广义“毕业设计”，即将毕业设计教学工作前移，从大四上学期正式开始毕业设计，将毕业设计中项目实践的各个主要实践任务分解为每门课的实践教学，在保证教学效果的同时不增加学生的课外学习压力。同时各门课程的任课教师也要相互交流，打破单课教学的界限，以课程群为对象设计教学内容。

(3)项目实践与专业课程教学深度融合，项目实践进度与课程教学进度保持一致。在“舰艇总体技术”课程教学过程中，开始布置毕业设计任务，启动毕业设计工作，随着课程内容的推进，在课程结束时引导并督促学生完成选题、制定毕业设计任务书和撰写开题报告等相关工作，并将毕业设计的开题报告作为课程过程性考核成绩的重要组成部分；在“船体制图”课程教学中，学生自己绘制实践项目相关的型线图、结构图和总布置图；在“舰船CAD/CAM”教学中，学生利用先进的舰船设计软件，对自己实践项目的设计方案进行评估、优化；在毕业设计阶段，学生对实践项目进行深度的专题研究，并总结撰写毕业设计论文，完成整个实践项目。每门课程的理论教学内容和实践教学内容都是与实践项目紧密相关的，“项目”和“课程”在学生学习过程中深度融合。

(4)教学过程中培养学生自主学习建构知识与教师引导并重。“课程主线”可能是“项目主线”其中的一条强化和放大的“筋络”。课程所学还不足以满足项目所用，更需要学生自学补足所需知识，建构自身知识体系。由一定数量的学生组成的舰艇设计团队，基本由学生自行组织，指导教师仅起引导作用。在团队中，学生在教师指导下，对工作进行规划、分解，最后汇总到一起，完成整个舰艇设计过程。在该过程中，学生不是被动地接收知识，而是主动运用知识，充分锻炼了知识运用能力、组织规划能力和分工合作能力，促进了专业课程的学习。由于学生理论知识面有限、设计经验不足等，设计过程需要教师辅助、引导，并适时开展理论教学，完善学生的专业知识体系，同时不同课程教师由于在同一项目下开展教学，倒逼教师加强与课程群内其他教师之间的交流，有利于教学团队成员形成合力，提高整个课程群的建设水平。

3.舰船总体课程群实践效果

舰船总体课程群建设模式相继写入专业人才培养方案和相应的课程教学计划，并在船舶与海洋工程专业课程教学和毕业设计教学中进行了实践，有效地提升了人才培养效益。实践结果表明，学生综合素质稳定提高，课程综合设计报告、毕业设计、学科竞赛作品一脉相承，强化了学生自主学习能力，毕业设计论文优秀率达20%；以课程内容为背景参加学科竞赛，获全国特等奖6项、全国一等奖3项、省部级奖1项。

五、结语

从军队院校专业课程建设中存在的问题出发，基于CDIO教育理念和建构主义学习理论，在总体指导思想方面强化理论指导，建立了一套课程群的设计方法，并以舰船总体课程群为例从课程群项目设计、课程设置和课程实施等方面进行了探索。课程群的设计中强调使用“做中学”的模式，在教师方面打破课程界限，以课程群为对象建立教学团队；在学生方面，注重课程群整体筹划，减轻教改给学生带来的负担，取得了较好的教学效果。课程群建设需要教学团队中的每位教师思想统一、步调一致，需要学生深度参与，因此如何提高教师、学生的参与积极性是今后研究的重点。