韓 雁，馮興杰，梁志星，張 婧

（中國民航大學(xué)教務(wù)處，天津 300300）

針對20世紀(jì)下半葉國際工程教育面臨的挑戰(zhàn)和問題，20世紀(jì)末美歐進(jìn)行了有組織的改革行動，開始強調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，工程教育得以回歸工程本身。CDIO改革模式正是一個多國參與的改革實踐，由麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)聯(lián)合探索研究創(chuàng)立，是近年來國際工程教育改革的最新成果。有學(xué)者認(rèn)為，CDIO模式的誕生是對當(dāng)前工程教育“理論”與“實踐”爭議問題的一種解決方式[1]。

1 概述

1.1 CDIO模式內(nèi)涵

創(chuàng)始人Edward F.Crawley等人指出，“CDIO工程教育改革通過培養(yǎng)學(xué)生成為全面的工程師去應(yīng)對挑戰(zhàn)，使學(xué)生知道如何在現(xiàn)代團(tuán)隊環(huán)境下構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）復(fù)雜、高附加值的工程產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)，主要通過CDIO教學(xué)大綱和標(biāo)準(zhǔn)來描述”[2]。

從其內(nèi)涵來看，CDIO模式正是將企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程映射至高校人才培養(yǎng)的全過程，如圖1所示。企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程包括：用戶產(chǎn)生需求，企業(yè)分析需求提出產(chǎn)品設(shè)計方案，并根據(jù)用戶的意見修改方案并將方案轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，經(jīng)過不斷調(diào)試最終將產(chǎn)品量產(chǎn)并提供服務(wù)支持等；CDIO模式下的教學(xué)過程包括：教師提出明確的任務(wù)目標(biāo)，學(xué)生對目標(biāo)進(jìn)行分析研究，并設(shè)計實施方案，將方案或圖紙轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品或系統(tǒng)，并經(jīng)過不斷的調(diào)試、修改形成一個產(chǎn)品或系統(tǒng)，形成一體化教學(xué)體系。

圖1 CDIO工程教育模式的內(nèi)涵Fig.1 Connotation of model of CDIO engineering education

1.2 國內(nèi)外CDIO模式改革實踐

麻省理工學(xué)院Edward F.Crawley等人作為CDIO模式的創(chuàng)始人，對其理論及實踐都做了大量的開創(chuàng)性研究工作[3]，并在2007年出版專著，對CDIO培養(yǎng)模式做了系統(tǒng)性的闡述和論證[2]；2011年Edward F.Crawley等人又公布了CDIO教學(xué)大綱（2.0）[4]。CDIO模式自誕生至今，已在多國得以推廣應(yīng)用。2001年CDIO模式已在麻省理工學(xué)院等著名大學(xué)推廣，2002年丹麥技術(shù)大學(xué)加入合作，2003年加拿大、英國都加入進(jìn)來[5]。2005年，瑞典高等工程教育界將CDIO標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到瑞典國家教育評估中，并通過對利益相關(guān)者的調(diào)查，不斷對CDIO標(biāo)準(zhǔn)加以修正[6]。Alcion Benedict Popp等人通過對CDIO教學(xué)大綱和澳大利亞工程師資格認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及悉尼大學(xué)課程計劃進(jìn)行對比和評估，最終形成一套新的規(guī)則框架[7]。Johan Malmqvist等人2010年對查爾姆斯理工大學(xué)機械工程專業(yè)CDIO項目改革實踐取得成功的關(guān)鍵因素進(jìn)行了探討[8]。

CDIO模式在中國的創(chuàng)新與實踐。汕頭大學(xué)提出EIP-CDIO工程教育理念及人才培養(yǎng)模式[9]；大連東軟信息學(xué)院構(gòu)建了TOPCARES-CDIO應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式[10]；蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院提出T-CDIO理念[11]；黑龍江科技學(xué)院提出“MPE-CDIO”理念[12]；劉春等人提出的A-H-CDIO人才培養(yǎng)新模式[13]。此外，成都信息工程學(xué)院電子信息類專業(yè)[14]、南京大學(xué)工程管理學(xué)院工程類本科專業(yè)[15]、北京石油化工學(xué)院“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革[16]等廣泛應(yīng)用了CDIO模式。

2 研究對象及研究方法

CDIO模式來自于歐美，改革涉及到整個工程教育改革的各個環(huán)節(jié)，對于不同國家、不同層次、不同具體情況的學(xué)校可能會有積極的借鑒意義。近年來，中國高等工程教育受到蘇聯(lián)模式的影響，工程教育過于科學(xué)化，教師工程實踐能力普遍較弱，高校實踐條件緊張，因此國內(nèi)高校在引入CDIO模式的過程中可能存在一定問題，但目前尚無學(xué)者對此情況進(jìn)行分析研究。

本文選取中國民航大學(xué)CDIO試點班學(xué)生作為研究對象。中航大于2009年啟動CDIO改革項目工作，并對汕頭大學(xué)、成都信息工程學(xué)院進(jìn)行調(diào)研，啟動相應(yīng)的改革工作；2010年3月被批準(zhǔn)成為教育部CDIO工程教育模式研究與實踐課題組第二批試點高校成員（全國共39所），并在電子信息工程專業(yè)2010級新生中選取80人組成兩個試點班，分別由航空自動化學(xué)院和電子信息工程學(xué)院獨立開展CDIO試點改革工作。

本次研究主要選取CDIO試點班一年級和二年級作為研究對象，通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及滿意度進(jìn)行調(diào)查分析，明確CDIO工程教育改革實踐過程取得的成績和存在的問題。調(diào)查問卷共計20道題，題型包括基本信息和選擇兩種類型，在問題內(nèi)容設(shè)計上著重對學(xué)生的改革參與度、以及學(xué)生對課程、教師和教材等方面的滿意度進(jìn)行調(diào)查。問卷通過電子郵件的方式發(fā)放，隨機選擇一、二年級四個試點班發(fā)放140份，回收117份，有效問卷108份。統(tǒng)計方法主要采用SPSS13.0及Excel對問卷進(jìn)行定量描述性統(tǒng)計。

3 CDIO模式下教學(xué)效果調(diào)查與分析

教師和學(xué)生是參與CDIO改革的核心主體。教學(xué)效果分兩個層面：①“學(xué)生學(xué)的效果”，學(xué)生在教學(xué)中占主體地位，其參與教學(xué)的積極主動性及學(xué)習(xí)效果是衡量改革成敗的重要標(biāo)志之一；②“教師教的效果”，教師在教學(xué)中占主導(dǎo)地位，“CDIO模式的順利開展和推廣必須首先對工程專業(yè)教師隊伍進(jìn)行改革，更新教師觀念，提升教師能力，調(diào)整角色、重新定位”[17]，因此，教師在教學(xué)投入、教學(xué)能力及方法、教材、考核方式等方面都應(yīng)當(dāng)主動求變，以適應(yīng)CDIO一體化教學(xué)要求。

3.1 學(xué)生參與度及效果

3.1.1 CDIO模式下學(xué)生參與程度和主動性

調(diào)查結(jié)果顯示，只有接近一半的試點班學(xué)生對CDIO模式及培養(yǎng)目標(biāo)較為了解，8.3%、5.5%的學(xué)生分別對CDIO和培養(yǎng)目標(biāo)非常了解，尚有11.1%的學(xué)生對CDIO模式不了解或非常不了解，6.4%的學(xué)生對本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)較不了解，如表1所示。學(xué)生對CDIO模式有較高的了解意愿，56.8%的學(xué)生愿意或較愿意主動了解CDIO教學(xué)模式，40.4%的學(xué)生非常愿意了解CDIO模式，僅有3名學(xué)生較不愿意了解。學(xué)生對CDIO模式的了解渠道主要包括老師（79.63%）、學(xué)生座談會（63.89%）及年級主任（53.70%），學(xué)生間的交流傳遞較少，僅有25.93%（學(xué)長學(xué)姐）和17.59%（同屆同學(xué)），值得關(guān)注的是有少量學(xué)生（15.74%）主動通過網(wǎng)絡(luò)等其他渠道去了解CDIO模式，如表2所示。

表1 學(xué)生對CDIO及培養(yǎng)目標(biāo)了解程度Tab.1 Students′understanding on CDIO and cultivating goals of CDIO

表2 學(xué)生對CDIO模式的了解途徑Tab.2 Way of students′understanding on CDIO model

從學(xué)生參與度及了解途徑來看，學(xué)校CDIO文化環(huán)境及氛圍尚未完全形成，在一定程度上可能會影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這與推行試點改革時間較短有一定的關(guān)聯(lián)，學(xué)校要積極創(chuàng)設(shè)CDIO文化環(huán)境氛圍，形成學(xué)生群體之間的交流平臺，達(dá)到潛移默化的效果。

3.1.2 學(xué)生主動性學(xué)習(xí)程度考察

CDIO模式強調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，這有助于學(xué)生學(xué)到更多東西，提高學(xué)習(xí)動力，從而達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)效果，形成終生學(xué)習(xí)的習(xí)慣[2]。假設(shè)理想狀態(tài)下試點班學(xué)生每周可利用學(xué)習(xí)時間6天，理論上用于學(xué)習(xí)總時間10小時/天；學(xué)校實際安排教學(xué)任務(wù)每周平均38小時（含理論實踐課36學(xué)時及試點班項目設(shè)計課2學(xué)時），學(xué)生上課時間6.33小時/天，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生做作業(yè)時間平均花費約2小時/天，則理論上學(xué)生主動性學(xué)習(xí)時間（不包括課下做作業(yè)）最多為1.67小時/天。

調(diào)查問卷將學(xué)生主動性學(xué)習(xí)描述為“預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、查閱資料、做實驗等”內(nèi)容，結(jié)果顯示學(xué)生每天主動性學(xué)習(xí)的時間主要集中在1～2小時，其中1小時35.8%，1.5小時9.2%，2小時24.8%，學(xué)生主動學(xué)習(xí)時間均值（Mean）為1.493小時/天，與理論時間差距0.187小時，總體而言學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間已經(jīng)接近極限值，在自主學(xué)習(xí)程度試點班學(xué)生成績顯著。

3.1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)效果考察

CDIO模式要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握專業(yè)理論知識、實踐能力、設(shè)計能力、團(tuán)隊合作能力、交流能力、英語能力、發(fā)現(xiàn)及解決問題能力、責(zé)任意識等核心知識、能力和素質(zhì)，因此在改革過程中有必要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以此衡量CDIO模式實施效果。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)（如圖2所示），學(xué)生提高程度較高或非常高的方面包括責(zé)任意識（84.4%）、團(tuán)隊合作能力（77.1%）、發(fā)現(xiàn)及解決問題能力（67.9%）、交流能力（63.3%）；學(xué)生在專業(yè)理論知識、設(shè)計能力提高的效果表現(xiàn)一般；實踐能力、英語能力等提高程度都較為不理想，實踐能力提高程度一般及以下為85.3%，英語能力一般及以下為71.3%，因為一二年級學(xué)生主要進(jìn)行基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，CDIO項目式教學(xué)尚未完全展開，因此學(xué)生的工程實踐能力在接下來的兩年里必然會有所提升，而大學(xué)英語的教學(xué)效果在高校普遍存在問題，對于試點班的英語改革是一項值得思考和重視的問題。

3.2 教師參與度及教學(xué)效果調(diào)查

教師是教學(xué)改革的重要主體，從某種意義上說，教師參與程度及教學(xué)效果決定著CDIO模式的成敗。通過學(xué)生對教師投入、教學(xué)能力及方法、教材、考核方式等方面的評價進(jìn)行調(diào)查，可以反映出教師教學(xué)效果及存在問題，如圖3所示。

在教師教學(xué)參與度方面，試點班學(xué)生對教師在教學(xué)過程中的時間和精力投入較為滿意，認(rèn)為教師較投入的占41.3%，非常投入的占52.3%，顯示出教師在教學(xué)過程中付出的時間和精力得到學(xué)生認(rèn)可；在教師能力方面，約60%的學(xué)生對教師能力較為認(rèn)可，表明學(xué)校在教師遴選方面較為成功，但約80%的學(xué)生認(rèn)為教師的方法存在問題而需要改進(jìn)，這與教師觀念的轉(zhuǎn)變及教師在CDIO教學(xué)模式的理解層次有一定關(guān)系，同時學(xué)生在適應(yīng)新的教學(xué)方法方面可能也存在問題。約45%的學(xué)生對教材表示滿意，12.8%的學(xué)生認(rèn)為教材較需改進(jìn)，11.9%的學(xué)生認(rèn)為在教材選用方面非常需要改進(jìn)。

教師考試考核方式。從調(diào)查結(jié)果看：①學(xué)生對考試考核方式的認(rèn)可度較低，僅有26.6%的學(xué)生認(rèn)為考試考核方式不需改進(jìn)或完全不需改進(jìn)；②在考核方式上，課堂測驗（79.63%）、期末考試（63.89%）等傳統(tǒng)方式依然是教師的主要選擇，教師采用課堂提問（25.93%）、小組作業(yè)（17.59%）、其他（15.74%）等新型評價方式較少，但是有教師通過學(xué)生自我評價（53.70%）方式檢驗學(xué)習(xí)效果。考試考核是CDIO改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過考核可準(zhǔn)確檢驗學(xué)生對知識能力的掌握情況，幫助監(jiān)控教學(xué)進(jìn)程，并改進(jìn)過程中存在的問題，因此教師應(yīng)深入理解CDIO模式下的考核評價體系。

4 結(jié)語

綜上，CDIO模式相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式有著較強的積極意義，一方面學(xué)生逐漸轉(zhuǎn)變角色，積極參與到教學(xué)改革中，在主動性學(xué)習(xí)上有較好表現(xiàn)，并根據(jù)自身評價覺察到多種能力的提升，包括CDIO模式要求的責(zé)任意識、團(tuán)隊合作能力、發(fā)現(xiàn)及解決問題能力、交流能力等；另一方面教師的能力和投入都得到了學(xué)生的認(rèn)可，顯示出教師較強的責(zé)任意識，教師也適應(yīng)改革思路，如采用多種考核評價手段。但從調(diào)查來看，改革進(jìn)程中存在的一些問題應(yīng)引起各方重視，如學(xué)生對實踐能力和英語能力的提高，對教師采用的教學(xué)方式方法、教材及考核方式尚未達(dá)到較好的滿意度，一方面表明教師可能在短時間內(nèi)難以完全改變傳統(tǒng)思維，學(xué)校應(yīng)當(dāng)給予必要的培訓(xùn)，提高教師創(chuàng)新能力、設(shè)計能力及系統(tǒng)建構(gòu)能力；另一方面原因可能在于一二年級尚未進(jìn)入專業(yè)課程，改革效果尚未完全顯示出來。

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