基于CDIO理念的环境工程CAD课程教学改革探索

张阳洋 陶星名 张志学

［DOI］10.3969/j.issn.1672-0407.2023.23.049

［摘 要］本文针对高职环境工程CAD课程中教学模式和考核形式所存在的不足，以CDIO工程教育理念为指导，探索了课程教学改革的形式；并根据课程特点建立课程项目和任务，从课前、课中、课后三个阶段推进线上线下混合式的教学流程，并建立多元开放的全过程课程评价体系，从而促进课程教学质量的提升。

［关键词］CDIO；环境工程CAD；课程改革

［中图分类号］G64文献标志码：A

随着工程科学的迅速发展，培养工程技术技能人才已成为中国式现代化建设的刚性需求。党的二十大报告提出了具有新时代中国特色的人才强国战略，明确了努力培养大国工匠和高技能人才是加快建设国家战略人才力量的重要途径^［1］。职业教育是培养技术技能人才、促进就业创业创新、推动中国制造和服务实现高质量发展的重要基础。新职教法强调了要為全面建设社会主义现代化国家提供有力人才和技能支撑，推动着高等职业院校在工程教育方面实现进一步的发展^［2］。

1 相关概述

1.1 CDIO工程教育模式概述

近年来，CDIO工程教育模式已成为国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），注重根据工程项目引出学习内容，强调“做中学”“产学结合”等理念，致力于培养能引领未来产业界发展的高水平工程类人才^［3］。与传统的授课形式单一、考核形式固化的教育模式相比，CDIO模式聚焦激发学生在工程教育中的主动性，提高学生的参与度，实现理论知识与实际工作内容的结合，培养符合社会需求的工程类人才。CDIO模式把实践作为重要内容，有效解决了工程人才实践能力培养重视度不够的问题；培养环节环环相扣，让学生能全面整体地掌握工程知识，系统地认知项目全过程，有效提升教学实施的逻辑性^［4］。经过多年的发展和实践，CDIO模式已得到了广泛的认可，按其模式培养的学生技能水平高，知识结构合理，能满足社会与企业的需求。

1.2 环境工程CAD课程概述

环境工程CAD是高职院校环境监测技术专业的一门工程类专业基础课程，主要培养学生应用计算机辅助绘图（CAD）技术进行环境工程图纸设计、绘制、编辑、出图的能力。课程从技能型人才课程培养模式出发，将知识、能力、素质教育融为一体，以学生为主体，注重加强学生的创新思维的培养。本课程的后续课程为大气污染控制与设备运行、水污染控制与设备运行等专业核心课程，为进一步深入学习研究打下基础。

1.3 CDIO教学模式应用于环境工程CAD课程教学的意义

采用CDIO教育模式，从构思、设计、实现和运作四个方面设计授课模式、建立教学流程，探索考核方式，以项目化的形式进行混合式教学。课前利用丰富的网络资源满足学生的预习需求；课中根据学生前测情况有导向性地进行教学和讨论，加强师生、生生互动；课后及时巩固相关知识，能显著增强学生的学习热情，帮助学生丰富知识储备、提升技能水平，同时提高教师的教学质量和教学效果。

2 环境工程CAD课程教学现状分析

2.1 学情分析

以笔者所在学校为例，环境工程CAD课程开设在大一下学期。经问卷调查统计，2022—2023年度下学期的授课班级中83 %的学生在高中参与了信息技术与通用技术会考，其中19 %取得了A-B档的成绩，77 %取得了C-D档的成绩，信息知识基础一般。另外，部分学生数理化应用能力和英语能力有待加强，对实际的工程项目缺乏整体的了解，职业意识相对薄弱。学生热衷于团队合作，适应理事一体化教学方法，并在情境教学中有较好的表现，这为环境工程CAD课程中实施CDIO教育模式提供了条件。

2.2 教学模式分析

环境工程CAD教学主要在校内机房开展，教师使用教师机进行理论知识的讲解和演示操作，学生使用学生机进行观看和学习。在教师演示完后，学生再进行实操训练。CAD中的知识点和操作命令较多，部分基础相对薄弱的学生容易遗忘教师讲授的内容，无法跟上教学进度，从而失去学习的兴趣。另外，学生以完成教师的同步操作为主，学习状态较为被动。因平时作业主要在课堂上完成，课后若不加练习，容易遗忘知识点。探究如何提升学生的积极主动性和创造力是课堂改革的重中之重。

2.3 考核形式分析

目前，环境工程CAD课程采用“平时成绩（40 %）+期末上机测试（60 %）”的考核方式，存在着一定的弊端。平时作业以完成课堂布置的绘图内容为主，学生中存在着相互拷贝、抄袭的现象，使教师在评分时作出错误判断。期末为上机测试，缺乏对理论知识的考查，无法了解学生对制图规范和制图标准的掌握情况；且期末考试分数占比较多，导致部分学生存在着应试的心态，不注重平时的学习和积累。因此，需探究采用多元化、多样化的考核形式，让教师全面而真实地检验每个学生的学习成效。

3 基于CDIO理念的环境工程CAD课程教学改革思路

3.1 重构项目化课程教学体系

CDIO模式强调“做中学”“产学结合”，强调将学科学习和工程职业训练融合在一起。在此理念的指导下，针对环境工程CAD课程知识点多而广泛的特点，将其知识点由浅入深地分为基础知识、进阶知识、综合知识和拓展知识4个部分，围绕企业制图工程师具体岗位的职场能力要求，对应建立5大教学项目，实践12项工作任务，具体见表1。

基础知识包括CAD二维基本绘图和修改命令，主要将认知零部件及水处理工程流程图绘制项目作为讲解实例，结合基本制图知识和相关命令组织教学，有较强的启发性，帮助学生打下良好的基础。进阶知识包括CAD二维高级绘图和修改命令，主要将废气处理工艺布置图绘制项目作为项目案例，融入高级绘图知识，进行由浅入深的教学，帮助学生提升绘图水平。综合知识包括CAD制图必备操作，主要将城市污水处理厂工程图设计项目作为综合应用案例。在教师的引导下，学生真正成为学习的主体，以小组为单位，各自承担不同的角色，通过互动讨论、实地考察、资料查阅、设计制图、审核修改等环节参与工程项目的全过程，共同完成全套的工程图纸，实现“做中学”，培养团队合作精神，提升综合知识应用能力。拓展知识包括CAD三维编辑命令，因受课时的限制，主要以学生在智慧职教平台上自学为主，学生需要利用课余时间完成学习、讨论和测试，教师再进行统一答疑，进一步拓展学生的知识体系。

在此教学体系下，学习内容循序渐进，促使学生的能力逐步提高，为日后专业核心课程的学习奠定扎实的基础，为毕业后的零距离上岗做前期准备。

3.2 基于CDIO教学模式推进教学流程

遵循CDIO的一体化教学设计理念，从构思、设计、实现、运作四个方面推进教学流程，围绕课前、课中、课后各环节建立课程内容。

课前，教师对课程进行构思和设计，将相应教学资源上传至线上平台，学生结合线上教学资源和自主查阅资料完成预习，进行课前测试和互动讨论，教师在网络平台上关注学生的实時学习情况，根据学生的反馈进一步挖掘难点，完善课程内容。

课中，教师完成知识教授和实践操作教学后，根据前测中的反馈和课堂中学生的表现进行情景设计，发布任务，学生通过生生互动、师生互动完成任务，最后教师引导学生共同归纳本堂课的主要内容，总结课堂。

课后，教师在线上布置任务，通过线上答疑和线下辅导来帮助学生提升能力，并综合评价学生在整堂课中的表现；学生完成课后任务，在线进行互动讨论，并对课堂进行评价。

通过基于CDIO模式的线上线下相结合的教学流程，教师能有针对性地进行教学、互动、讨论、答疑，学生的学习自主性明显提高，能够更好地掌握知识技能，同时课堂教学效果和教学质量得以提升。

3.3 建立全过程评价体系

CDIO标准要求在对学生进行考核时，整体考查学生的基本能力、人际能力、实操能力和理论知识掌握能力，了解学生在何种程度上达到专业目标。基于此标准对环境工程CAD的课程考核形式进行改革，建立“过程性评价（50 %）+阶段性测试（50 %）”的全过程课程评价体系，以多元化、多样化的考核形式，对每个学生的学习成效进行全面、真实的综合评定。

过程性评价主要评估学生在学习中各环节的综合表现。课前包括线上的预习和前测，课中包括课堂考勤、个人表现及在团队合作中的表现、随堂练习和笔记的完成情况，课后包括课后作业和在线上的互动讨论表现。阶段性测试安排在期中、期末等阶段，包括理论测试、上机测试和团队任务，检验学生对基础知识、进阶知识、综合知识和拓展知识的掌握程度。各项指标的权重设置见图1。

3 结语

本文基于CDIO理念，重构了课程教学体系，围绕基础知识、进阶知识、综合知识和拓展知识建立教学项目和工作任务，实现递进式教学；从构思、设计、实现、运作四个方面推进教学流程，在课程实施各阶段有序地建立教学内容，提高学生的学习自主性，提升课堂教学质量；建立多元化、多样化的全过程评价体系，全面检验学生的学习成效，充分体现了“以学生为中心、学生主体与教师主导相结合、教学做一体化”的教学理念。为全面提高环境工程CAD课程的教学质量，今后仍需在课程实践中不断完善各环节教学工作，以培养适应环境工程行业需求的应用型人才。

参考文献

［1］中共中央关于认真学习宣传贯彻党的二十大精神的决定［N］. 人民日报，2022-10-31（001）.

［2］俞启定，邢晖，曹晔，等. 新修订的职业教育法系列解读［J］. 教育与职业，2022（12）：9-19.

［3］叶民，孔寒冰，张炜. 新工科：从理念到行动［J］. 高等工程教育研究，2018（1）：24-31.

［4］顾佩华，包能胜，康全礼，等. CDIO在中国（上）［J］. 高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

［作者简介］张阳洋，女，浙江杭州人，杭州万向职业技术学院，中级工程师，硕士，研究方向：环境监测技术教学。

陶星名，女，浙江湖州人，杭州万向职业技术学院，副教授，硕士，研究方向：环境监测和高职教学改革。

张志学，男，湖南安仁人，杭州万向职业技术学院，讲师，硕士，研究方向：环境监测技术教学。