CDIO高等工程教育分析范文

一、CDIO高等工程教育模式

1.CDIO的内涵

CDIO代表着构思(Conceive)、设计(De-sign)、实施(Implement)与运行(Operate),它作为当前高等工程教育的一种人才培养理念,其名称的灵感来源于产品/系统的生命周期过程,[1]体现了现代工业产品从构思研发到运行改良乃至终结废弃的生命全过程。基于当前工程教育中存在的重理论轻实践的现状,CDIO高等工程教育模式以构思、设计、实施及运作全过程为载体来培养学生的工程能力,该能力不仅包含个人的学术知识,还包含学生的终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。①

2.CDIO的特点

CDIO在当前得到了国际高等工程教育的共识,这种人才培养模式的理念主要体现在以下四个方面:

(1)具有国际先进性。为了应对全球化带来的机遇和挑战,CDIO国际组织动用大量的教育专家制定了一整套全面的、以能力培养为目标的实施计划和教学大纲,[2]以国际化的教育理念和框架培养具有国际竞争力的人才。

(2)具有实践可操作性。在CDIO的教育理念中,各层次素质的培养是融于总体培养框架之内,以团队项目为纽带综合地进行培养和发展,这不同于以往按单门课程的要求简单地进行整合。CDIO的教学大纲要求学生掌握基础知识技能、系统项目工程能力、适应团队合作以及系统开发环境的能力,这与培养世界工程师的目标是相一致的。由于该新模式中部分教学大纲的编制直接与波音公司对工程师素质要求和ABET/EC2000的要求相对应,所以CDIO工程教育模式的实践将会取得显著的效果,具有较强的可操作性。

(3)具有全面系统性。最能反映这一特点的是CDIO教学大纲,它是以能力培养为目标,列出了现代工程师所必备的各个层次的素质要求。这种能力培养涵概了四大类,它们分别为理论知识、个人的职业技能和职业道德、人际交流以及项目的构思、设计、实现和运作能力,其中这四类能力又可具体化为17组能力,再细化为73条技能,力求以科学的培养模式全面系统地提高学生的综合素质。汕头大学工学院所有专业2006年的培养计划是根据CDIO教学大纲制定的,是将核心课程的教育同专业与系统的整体认识统一起来,结合学生的自我更新能力、人际交流能力以及大系统的掌握、运行和调控能力对其进行系统培养。

(4)具有普遍适应性。CDIO的具体目标就是为工程教育创造出一个合理、完整的、通用的、可概括性的教学目标,重点将个人的、社会的和系统的制造技术和基本原理相结合,使之适合工程学的所有领域。[1]汕头大学工学院CDIO改革就是面向于学院的所有专业。

二、汕头大学工学院CDIO改革

1.改革的背景

我国现行的工程教育模式脱胎于前苏联的专业教育,该模式与现代工业实践对高级工程人才的要求不相适应,其存在的问题主要有以下几点:一是教育学术化。近二十年来,随着我国改革开放的不断深入及产业模式的不断升级,社会对工程技术人才的需求日益加剧,特别是具有很强实践能力的工程技术人才。但是,当前工程教育却把自己委身于科学教育,走学术化的道路。在课程设置上技术性和实践性的内容继续削减,而学术性和理论性的内容不断增加。二是重理论轻实践。学科教育与工业实践脱节是我国当前高等教育面临的一个重大问题,有报告显示,我国2005年毕业的约60万工程类毕业生中不足10%的人能适应国际化公司的工作,[3]产生这种现象的原因之一在于我国当前的工程教育重理论轻实践,学生接受到项目和团队工作的实际训练较少。与之相比,欧美等国的学生在校期间通过团队方式解决实际问题的机会较多。[2]三是专业设置口径窄。长期以来,专业的定向型培养体制及学生重授课轻自学的思想造成了学生的知识面窄,专业口径狭窄使得学生的学习能力、自主性和创造性难以得到充分的发挥,培养出来的学生缺乏很强的适应性和竞争力。四是工程教育缺乏系统规划。作为高等教育中的一大门类,“工程”是一个范围广阔的主修领域,除了提供以传统的土、机、电、化、管(工业工程)及其衍生的若干工程分支领域为对象的工程教育计划,还提供计算机科学、生物技术、环境科学等相关新兴学科的教育计划。现行的工程教育不仅要加强管理、系统思维和团队协同合作与交流、职业道德和法律、创造性工作和工程设计等能力培养方面的规划统筹,还要把工程教育置身于全球经济背景中进行系统规划。

2.改革内容

基于我国高等工程教育存在的问题和CDIO模式的优越性,我国建设创新型国家对人才的需求,以及汕头大学的国际化的路线方针政策。2005年,汕头大学工学院开始进行CDIO试点课程改革,并在2006级学生中开始全面实施CDIO改革,其改革的主要内容有:

(1)制定了以设计为导向的CDIO培养方案设计是工程实践的精髓,功能、技术、经济以及环境、社会乃至历史的要求和约束均在设计过程中得到反映和体现。通过设计过程,学生可将所学知识和所需知识有机地融合在一起,综合全面地完善自己。①汕头大学工学院现有计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程、机械设计制造以及自动化和土木工程专业五个专业。在CDIO改革中,每个专业都必须有精心规划的构思、设计、实施及运行项目为导引,让学生产生对核心专业课程学习的兴趣,进而对本专业形成一个清醒的全面认识。每个专业培养计划以鱼骨图的形式表达,以计算机科学与技术专业为例。②CDIO项目按照规模和范围可以划分为三级:一级为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目;二级为包含一组相关核心课程和能力要求的项目;三级为单门课程内为增强课程能力与理解而设的项目。其中三级项目的设立与否及其设立形式根据各门课程的大纲需要来确定。每个专业至少有两次一级项目,一次在一、二年级时设立,它以介绍本专业的核心内容和调动学生的学习兴趣为目,另一次在毕业前夕设立,它以毕业实习和毕业设计为目的,其中每个一级项目均作为一门课程单独计分;二级项目一般为三至五个,这些项目通常作为载体,用来加强本专业相关核心课程的学习与应用。

(2)建立了模块化课程体系按照CDIO教学大纲的能力要求,并参考MIT等院校课程设置,再进一步结合学校培养应用型人才的定位,工学院各系建立了符合国际工程师认证的、以“通识课程、基础课程、专业课程、特色课程”有机结合的模块化课程体系。在该课程体系中,通识课程模块包括学校通识科学课程和工学通识课程,汕头大学要求各专业的学生在毕业前需顺利修完至少12个学分的通识教育课程,该课程包括数学与自然科学、哲学与社会科学以及语言、文学和艺术三类,各位学生可以根据自己的兴趣选修。专业课程模块包括专业基础课程和专业课程。除了通识课程和专业课程模块,该课程体系还包括特色课程模块即选修实践环节,它由很多的设计项目组成。这个模块通常以设计实施综合项目为载体,结合本专业核心课程的教学,让学生带着解决工程问题的追求进行课程学习,在团队合作的环境下,使学生的个人能力、人际交往能力、CDIO系统组织及开发能力全面得到训练和提高。例如,计算机科学与技术专业的一个设计项目为《软件算法综合设计》,它是以一组核心课程诸如包含程序设计与基础、汇编、离散数学及数据结构的学习为基础,再将其置于一个设计项目中。这种理论分析与实际应用相结合的教学方式,一方面培养了学生的专业理论应用能力,让学生学会如何把所学的专业知识同实际工程应用紧密联系。另一方面通过动手设计和实验,学生对典型工业产品的结构、设计和制造过程有一个基本的、完整的体验和认识,这不仅培养了学生的实践能力,还使学生的工程意识和组织能力得以增强。

(3)大类招生和大类培养针对我国高等工程教育领域存在的专业设置口径窄分科细问题,汕头大学工学院大胆地进行改革,实行大类招生和大类培养,厚基础宽口径地培养人才。工学院按工程类招生,学生在入学时不分专业,在低年级阶段共同学习公共基础课和工程类专业基础课,在高年级阶段根据个人的特长和兴趣进行专业分配和培养。学习期间,学院还鼓励学生辅修商学、法学相关专业的课程,以拓宽学生在管理和法律方面的知识面,这有助于学生领导才能的培养。(4)EIP-CDIO培养模式结合我国工程教育的实际,工学院创造性地提出了EIP-CDIO培养模式。EIP是指讲道德(Ethics)、讲正直(Integrity)和专业化(Professionalism),这与CDIO大纲第二部分第五点中关于职业行为以及道德、正直、责任感和负责任的理念是一致的。作为CDIO改革的一个创新,EIP-CDIO注重职业道德与诚信、与构思—设计—实现—运作进行有机结合,并以培养高级工程专业人才为目标。工学院除了要求每位学生选修人文、社会和艺术等课程,还必修一门《工程师的职业道德与责任》。学院举办了《世界工程师论坛》系列活动,通过邀请工程大师讲学来传播世界先进教育理念及先进的工程技术,开阔了学生的眼界,培养了学生的创新思维。此外,学院还通过校内学生课外科技创新基地、校外学生创业实践基地、学生课外科研立项、学生科技节以及学生成长沙龙等活动,实现老师与学生的倾心交流,共同提高学生的人文素养和道德品质。在CDIO高等工程教育中,所有课程的实验大都采用“提出问题———分析问题———解决问题”形式,以提高学生分析问题和解决问题的能力。

3.EIP-CDIO改革前后的比较

EIP-CDIO改革前后在学生能力培养、课程体系、教学模式、教学实践特点[4]以及职业道德方面均存在着较大的区别。在学生能力培养上,改革之前注重学生个人专业基础与技能的培养,而近年来除了注重培养学生个人专业基础与技能,还注重发展学生的自学与创新能力,CDIO改革则进一步强调学生的沟通与协作能力以及适应与调控大系统能力的培养。在课程体系上,由先前的厚基础窄口径到近年来的厚基础宽口径,CDIO改革的课程设置口径更宽,诸如土木工程系由最先仅有的建筑工程专业发展到如今的整个土木工程大系统。在教学模式上,改革之前是授课多研讨少且个人设计独立项目,CDIO改革是减少了授课时间,增加了自学和研讨课时间,此外还增加了团队设计大综合项目。在教学实践特点上,由以前验证性项目多到近年来设计和综合性项目增多,CDIO改革基于问题的综合设计与开发项目增多。在职业道德上,CDIO加强了对工程师的职业道德教育。综上可知,汕头大学CDIO改革注重培养对学生个人发展能力、团队合作能力以及适应调控大系统能力。通过增加讨论课所占总课时的比重,学生的自主性增强,表达能力和自学能力也得到提升。通过增加设计项目训练,学生的协作能力和适应调控能力得到锻炼。此外,通过不断拓宽专业口径,学生的工程科学知识也进一步得到拓展。可见,EIP-COIO是以育人为中心,以设计为导向,以提升学生综合能力为目标,始终贯穿理论联系实际,实行整体化的一种知识教育理念。

三、CDIO改革对我国高等工程教育的借鉴意义

随着现代科技与社会经济的不断发展,工程技术在现代工业和日常生活中得到越来越广泛的应用,工程的内涵也慢慢发生着变化。麻省理工学院把“现代工程”界定为关于科学知识和技术的开发和应用,以便在物质、经济、人才、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种有创造性的专业。可以说现代工程已不是一个孤立的系统,作为科学技术活动向社会各领域的延伸,它涉及社会、经济、市场、环境、生态甚至伦理和道德等领域。通过CDIO高等工程教育改革,汕头大学工学院的专业结构更趋综合化,专业设置口径得以拓宽,课程综合化程度得以提高,这种整体化的知识教育增强了学生的综合能力,提高了学生的国际竞争力。因此在高等工程教育中树立整体化知识教育观念对提高我国高等工程教育水平具有重大意义。培养具备综合素质的现代工程师必须“硬技术”和“软技能”两手都要抓,两手都要硬。所谓“硬技术”,包括宽泛、扎实、跨学科的技术知识,科学的方法知识,系统和问题导向的思维方式。所谓“软技能”包括实际能力、团队合作能力、领导管理技能和行为、跨文化理解力、学习能力以及“终生学习”的习惯。[5](P251)这两种要求与CDIO改革的目标是一致的,CDIO改革不仅注重学生基础知识的学习,更强调学生理论应用能力、团队合作能力以及适应调控大系统能力的培养,汕头大学EIP-CDIO还将职业道德与诚信教育纳入高等工程教育的范畴,强调培养学生良好的职业道德、人文精神、高度的责任感以及健全的人格,这对我国培养高级工程技术人员具有指导意义。