任务驱动的CDIO理念在工程教育认证中的探索应用

刘开伟，丁　益，吴修胜，王爱国，徐海燕，孙道胜

（安徽建筑大学　材料与化学工程学院，安徽　合肥　230022）

国际工程教育认证制度是以学生的“学习结果”为导向的认证标准，将“毕业生素质”作为质量准则，通过非官方的专业认证机构对高校的工科专业进行教育质量评估[1].目前，工程教育认证制度已经得到我国高校的广泛认可，中国工程教育专业认证协会颁布了2015年认证的通用标准中对毕业生素质提出了12个具体的毕业要求，即工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习.毕业生如何在本科学习过程中具有这些良好的毕业素质，成为高等教育者面前的一个重要课题.

安徽建筑大学无机非金属材料工程是学校重点建设的专业之一，分别于2008年和2009年获得安徽省特色专业和国家级特色专业，也是我校实施CDIO工程教育试点专业之一，同时结合新时期国家“五位一体”高等教育评估制度[2]，我校的无机非金属材料工程在2016年6月接受了全国工程教育专业认证现场考查专家组的现场考查.我校无机非金属材料专业共开设了《材料科学与工程综合实践》《水泥基材料设计与控制》《建筑节能维护体系选择与评价》和《材料工程设计》四个CDIO项目，系统地培养学生方案设计、创新思考、团队协作和沟通等能力，本文以《材料科学与工程综合实践》CDIO项目为例，浅谈基于任务驱动的CDIO项目理念的课程改革改革探索对无机非金属材料工程专业认证毕业目标达成的贡献[3].

1　教学方式

1.1　任务驱动式教学

任务驱动主要是基于实践成面的教学方式，核心是“能力锻炼”和“做中学、学中做”.专业知识在专业领域的实践可以有效地加强实践技能和对知识的归纳、总结.任务驱动的CDIO就是一个项目导向型的教学系统.《材料科学与工程综合实践》项目要求所有学生自由组队，以4-6人为小组选择一名导师完成一种材料的设计，如“彩色微晶玻璃的设计与制备”“低温共烧陶瓷的设计与制备”“压敏陶瓷的设计与制备”等.学生在项目任务的驱动下，围绕一个个小任务，不断地去整合知识体系、重铸知识结构、挖掘不同课程知识的内在联系、进行主动探索或互动协作，会进入一个主动、积极、创造性的求学过程.教师在整个项目中则主要是分解项目体系、引导知识体系的构建、监督实践过程、跟踪评价，系统推进学生的能力达成[4].

1.3　学习结果能力化

传统的课程要求学生完成卷面考试或者完成实验的总结报告，教学主要瞄准各个知识点，而该CDIO则是要求学生在项目实施结束后每人提交个人能力报告，报告内容需要学生自我证明在项目完成后具有一定的文献检索和阅读、自主学习、材料的设计、方案的设计、认识材料与环境的关系、数据分析、动手能力、团队合作以及课程知识点的实际运用这九个能力.该CDIO不需要学生的实验一定获得成功，而是以项目任务为载体，学生在项目过程中通过持续瞄准预期的学习结果可有效驱动整个工程专业认证的毕业目标达成，完成能力化[5,6].

2　课程内容

2.1　课程内容工程化

项目中4-6人的团队合作模式明显提升了学生认识个人与团队之间的关系，同时项目设计紧密结合课程知识体系和学生的兴趣，对目前社会上热门的工程材料进行设计和制备，如低温共烧陶瓷、压敏陶瓷、微晶玻璃等.项目的工程化可以大大激发学生对材料问题的分析，学生会主动查阅资料，学习课程理论知识，带着问题坐进课堂，能够让学生真正地体会到“学中做、做中学”，让专业知识工程化、易懂化，可以提高学生识别、分析和解决工程问题的兴趣和能力.

2.2　课程内容一体化

该CDIO项目的实施是与《无机材料科学基础》《材料物理性能》和《现代测试方法》三门理论课程的学习同时进行的，这三门课程作为无机非金属材料工程专业的主干专业基础课程，在教学的过程中内容繁杂，各课程、各章节自成体系，彼此相对较为独立，学生学习枯燥无味.而该CDIO项目为载体整个项目过程中包含的材料的设计—材料制备-物理性能测试与分析—微观结构测试与分析，可以综合、连贯地帮助掌握这三门课程的理论知识，让学生感性、直接地建立材料组成—材料结构—材料性能的内在联系，打破了传统各课程之间的界限，整合共性，突出个性，让各专业课程无界化，从而使学生具有扎实的工程理论知识.

3　学生角色

传统的教学课堂始终围绕“以教师为中心”[7]，从根本上忽视了学生的主体位置，学生是被动的学习者，学生只会将重心放在老师希望学生掌握的知识点上，只是强调对知识的掌握，对所学的知识能在哪里得到应用一片茫然.该CDIO项目则所有的举措都是为了培养CDIO能力，直接的由教师中心变为学生中心.学生是整个项目实施的主体，学生需要在项目过程中参加答辩、提交个人报告和总结报告，接受同学、指导老师和评委老师的评分，因此在任务驱动下学生会即使进行自我查阅文献、设计实验、团队协调、实验安排、数据的分析等，侧重于发展学生的高阶能力，让学生具备主动学习、终身学习的能力，同时也加强了学生与学生、老师与学生之间的互动.

4　考核方式

传统的考核方式主要是间隙的总结性评价，强调单元知识的学习，而该CDIO理念下的考核方式则是持续的达成性的评价[8].学生的成绩一共由组内互评（20分）、组间互评（10分）、指导老师评分（40分）、答辩成绩（30分）得分四个部分组成，其中答辩成绩分为四次，根据项目的实施分为文献调研、方案设计、方案实施和项目总结四个阶段，每次由四位评委老师的平均分组成.四个部分的所有成绩的打分依据都是不同的能力要求，如指导老师的打分分为八个部分，如能否识别和判断材料设计、材料生产及应用过程中的关键环节和参数，并提出问题的解决方案；能否运用材料科学与工程学科的基础理论，根据对象特征，设计可行的实验方案；能否选择或搭建实验装置，采用科学的实验方法，安全的开展实验；能否正确的采集、整理实验数据对实验结果能够进行分析解释；能否利用图书馆和计算机通过网络进行文献检索和资料查；能否理解工程活动中运用的相关技术、资源和工具的局限性；能否与团队其他成员有效沟通，听取并综合团队其他成员的意见与建议，做出合理决策；是否具备自主学习的知识基础，了解拓展知识和能力途径.其他部分的打分也是同样有相应的能力要求，因此根据项目实施的特点，通过持续跟踪式的能力评价方式可以有效地对目标达成情况进行要求和考核，有效地从本质上满足工程专业认证的内涵要求.

5　结束语

实践表明，在以“学习结果”为导向的认证标准下，引入任务式CDIO理念，应用项目导向的任务驱动教学方法，结合能力评估的考核方式可以从本质上满足工程专业认证的内涵要求，是对应用科学回归本位的一次尝试，对培养市场需要、认可的人才具有积极的意义.

参考文献：

〔1〕Xiong Guangjing,Lu Xiaohua.A CDIO curriculum development in a civil engineering programme[J].World Transactions on Engineering and Technology Education,2007,6(2):341-344.

〔2〕陶勇芳,商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006(11):81-83.

〔3〕张全争,田长安,鲁红典,等.卓越工程师教育培养计划下教学体系的构建——以合肥学院无机非金属材料工程专业为例[J].赤峰学院学报(哲学社会科学版),2016,37(12):247-249.

〔4〕葛金龙,王传虎.《无机材料科学基础》教学改革探讨与实践[J].赤峰学院学报(自然版),2011,27(4):259-260.

〔5〕张璇,李彤.结合CDIO教育理念与案例教学进行教学探索与实践 [J].教育与教学研究,2008(24):155-157.

〔6〕高英力.基于CDIO理念的土木工程材料教学模式探索与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版）,2010,11(3):89-90.

〔7〕谢清明.论CDIO培养模式的教育理论基础[J].教育与职业,2010(26):184-185.

〔8〕王存文,韩高军,雷家彬.高等工程教育如何回归工程实践—以省属工科类高校为例[J].高等工程教育研究,2012(4):34-39.