工程教育专业认证与CDIO两种工程教育模式比较研究及教学方法改革的思考

唐文献　朱永梅　苏世杰　张建齐　继阳　陈赟　庄宏　殷宝吉

摘要：为和谐工程教育专业认证和“卓越工程师培养计划”两种人才培养模式的培养方案与计划，以“机械设计制造及其自动化”专业为背景，从教育理念、培养标准和过程、学习成果要求等方面，开展工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的比较研究，并给出CDIO项目式教学设计方法及实施路径，支撑毕业要求指标点达成的核心课程学习。

关键词：专业认证；卓越计划；CDIO模式；培养标准；毕业要求；教学方法改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）49-0214-02

一、引言

CDIO工程教育模式改变了中国工程教育的思维模式[1]。我国实施“卓越工程师培养计划”（简称“卓越计划”）以来，各高校工科专业全面采用了CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了明显成效。工程教育专业认证的内涵表现在以生为本、成果导向和持续改进3个方面[2]，它要求教学资源配置和教学过程等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化。

目前，实施“卓越计划”的专业，在开展工程教育专业认证时，其培养方案和培养计划存在一致性不够的问题。因此，本文以江苏科技大学“机械设计制造及其自动化”工程教育专业认证和“卓越计划”实施为背景，通过对CDIO工程教育模式与工程教育专业认证模式的比较研究，探讨CDIO项目式教学方法应用于工程教育专业认证核心课程教学的路径设计。

二、工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的比较分析

1.教育理念。针对如何提高工程人才的培养质量，系统地解决培养什么样的工程人才，以及如何培养和评价这样的人才质量等问题，由Spady等人，于1981年提出的成果导向教育（OBE）模式[3]，给出了明确的答案。

OBE模式的主要思想是围绕所有学生毕业时必须能够做到的，去组织一切教育元素，包括清晰地确定学生能做到什么，如何组织课程、教学和考评，以确保最终取得所期望的学习成果。工程教育专业认证和CDIO工程教育模式，均吸纳了OBE教育思想，在工程人才培养的要求上是一致的，对“培养什么样的学生、怎样培养学生和学习结果如何”的关注点也相同。

2.培养标准与过程。CDIO工程教育模式，针对培养什么样的工程人才、如何培养以及学习结果如何等问题，制定了愿景、能力大纲、课程大纲和12条标准等核心文件，要求为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的“构思—设计—实现—运行”（CDIO）过程的背景环境。教学过程是以产品研发的整个生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

工程教育专业认证的依据是认证标准。通用标准包括合理的培养目标、明确的毕业（出口）要求等7个部分，而专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。工程教育专业认证要求按照成果（毕业要求）导向的教育理念和行业认可的既定质量标准要求，实施教学全过程，并通过合理的评价与反馈，形成内外结合、持续改进的质量控制体系和文化。

这两种模式，均围绕“预期学习产出”来组织开展教学活动，实现教育范式由“内容为本”向“学生为本”的转变。

3.学习成果。CDIO能力大纲将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力，以逐级细化的方式表达出来（具有分级指标）。工程教育专业认证标准“1.3毕业要求”具体描述了学生毕业时应该掌握的知识和能力，包括技能和素养。

通过对工程教育专业认证（毕业要求或学习成果细化到毕业要求指标点）与CDIO工程教育模式的学习成果比较研究，工程教育专业认证标准中的“毕业要求”和CDIO工程教育模式中的能力大纲要求，是完全一致的，不同在于描述细节上的差异。

三、工程教育专业认证中引入CDIO项目式教学方法的建议与思考

工程教育专业认证中，实施CDIO项目式教学方法，需要解决三个关键问题，包括支撑毕业要求达成的核心课程模块构建、CDIO模式对专业认证中的学习成果达成的支撑度（贡献度）以及CDIO项目式教学方法的设计与实施策略。

1.支撑毕业要求达成的核心课程模块优化。参与工程教育专业认证的专业，已具有确定的人才培养目标和毕业要求，同时，按照工程教育专业认证标准要求和毕业要求，构建了相应的课程体系。但与“卓越计划”专业人才培养方案的实施上，还存在许多教学执行计划的矛盾和教学要求的不一致性。

因此，要深入研究CDIO工程教育模式的标准要求，对工程教育专业认证标准的支撑和覆盖效应，并以此为基础，对支撑工程教育专业认证毕业要求指标点对应的课程，根据支撑能力的强弱，进行核心课程模块梳理与优化，为核心课程开展CDIO项目式教学改革，提供实施依据。

2.深入研讨专业认证毕业要求与CDIO模式能力大纲要求的一致性。CDIO模式对专业认证中的学习成果达成的支撑度（贡献度），实质上是反映工程教育专业认证的毕业要求和CDIO工程教育模式的能力大纲要求的一致性。因此，要对专业认证毕业要求与CDIO模式能力大纲要求，进行深入分析和研究，并结合核心课程教学需要，开展CDIO项目式教学方法研究。

3.工程教育专业认证教育中应用CDIO项目式教学方法的设计与实施。以江苏科技大学机械设计制造及其自动化专业实施工程教育专业认证和“卓越计划”为背景，按照专业基础、专业和实践环节等课程群，组成3个核心课程模块，并针对每一个模块，选择2—4门主干课程作为核心课程，进行CDIO项目式教学方法设计。（1）构建基本环境。CDIO工程教育模式的能力培养大纲，要求以综合的培养方式，使学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力等四个层面上达到预定目标。因此，本专业可以根据不同的课程模块，选择合适的产品对象，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，从专业基础核心课程、专业核心课程、课程设计（综合训练），最后到毕业设计，让学生以主动的、实践的和课程之间有机联系的方式，学习工程知识，锻炼实践技能和提高创新能力。（2）确定学习目标。按照课程对毕业要求指标点的支撑，制定各自课程的CDIO学习目标，并根据课程内容需要，选择性地将工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具（技术）等12条毕业要求，融入到所对应课程教学全过程的不同阶段。（3）制定评价标准。根据各自CDIO项目的不同，确定学习成果的评价依据，如试卷、作业、报告、答辩等，然后制定评价标准。对于实践环节，可以按照实验、课程设计、毕业设计等，进行分类制定评价依据和标准。（4）设计教学项目。设计CDIO教学项目时，结合船舶、海工机械装备行业背景，选择錨机、吊机等典型船舶或海工产品为对象，并抽取典型零件或部件，分别作为对应核心课程学习、课程设计以及毕业设计等教学项目的对象。精心组织教学过程，包括过程组织与管理、学习成果评价以及质量反馈与改进等。

四、结论

工程教育专业认证与CDIO工程教育模式的比较研究表明，这两种模式，在教育理念、培养标准和过程以及学习成果等方面，具有高度的一致性，因此，在工程教育专业认证教育中，采用CDIO项目式教学方法，可以有力支撑工程教育专业认证毕业要求的达成。

给出了CDIO项目式教学方法的设计思路与建议，启发所支撑的工程教育专业认证毕业要求指标点课程的CDIO项目设计与实施，不仅有利于达到课程教学目标，也能够促进人才培养质量达到工程教育专业认证的要求，理论和实践指导意义重大。

参考文献：

[1]顾佩华，胡文龙，陆小华，等.从CDIO在中国到中国的CDIO：发展路径、产生的影响及其原因研究[J].中国高等教育研究，2017，（1）：24-41.

[2]陈涛，邵云飞.《华盛顿协议》：内涵阐释与中国实践[J].重庆高教研究，2018，（1）：56-64.

[3]Spady，W.Choosing Outcomes of Significance [J].Educational Leadership，1994，（51） 6：18–22.