LM-CDIO工程教育模式在高等职业教育中的应用

2019-03-07胡建国乡碧云

顺德职业技术学院学报 2019年1期

胡建国，乡碧云

（顺德职业技术学院智能制造学院，广东佛山 528333）

高等职业教育是中国高等教育的重要组成部分，其培养目标是为中国的经济发展提供技术技能型人才。高等职业教育的“高等性”和“职业性”要求在人才培养过程中要体现较高的技术含量和较强的实践能力，强调“高等性”是以区分于中等职业教育，强调“职业性”是以区别于普通高等教育。如何实现高等职业教育的培养目标，培养满足中国经济转型急需的“高等”、“职业”人才是关键。当前中国的高等职业教育正在两个方面进行探索。一是利用多媒体、互联网等信息技术［1］改变传统教学资源的展现形式和存在方式，属于教育技术层面的改革；二是采用工学交替、项目驱动等行动导向教学法［2］培养学生的实践能力，属于教育理念层面的改革。前者通过对传统封闭、固定教学资源实现流动和分散，大幅减弱了学习者在学习时空上的约束，后者通过行动体验式教学激发学习兴趣，培养实践能力。

同时，在高等职业教育中，有两个问题一直是人们讨论的热点，一是“理论”与“实践”问题，二是“通才”与“专才”问题。对于高等职业教育，由于其“职业性”要求，偏重“实践”是必然的，但是对于不断更新的理论知识，学生应该掌握多少，教师如何将其融入到行动导向的实践教学中，需要根据具体课程在教学法上进行探讨。也由于“职业性”要求，高等职业教育往往围绕具体岗位或相关岗位群，其专业口径更窄，偏重“专才”培养，而容易忽视策划、协调、自学等个人能力的培养。

如何借助先进教育信息技术，利用现代职业教育教学法，创新人才培养模式，以解决上述两大问题，对实现高等职业教育的人才培养目标具有重要意义。本文在对CDIO（Conceive- Design- Implement-Operate）工程教育模式［3］进行分析的基础上，引入学习地图（Learning Map，LP）概念［4］，提出改进的LM-CDIO工程教育模式，并在高等职业教育的毕业设计综合课程中进行应用。

1 CDIO工程教育模式

二战以来美国的高等教育从注重实践能力偏向强调科学理论基础，到上个世纪80到90年代美国各界认识到忽视工程教育存在的负面效果，开始讨论工程教育的再平衡问题，在此背景下MIT等四所大学创立了CDIO工程教育理念，其中CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），该理念强调将学习置于工程项目开发情境（Context）中，认为一门CDIO课程应该包括产品、工艺或系统的“构思-设计-实施-运行”整个生命周期，在整个工程项目生命周期中让学生进行知识的学习和能力的培养。CDIO工程教育模式的四个步骤，见图1。即工程项目的开发流程，将工程项目的开发流程作为理念名称并贯穿到课程学习中，实现工程教育向“实践”方向的再平衡与回归。

图1 CDIO工程教育模式的四个步骤及其内容

CDIO标准还规定了CDIO课程的教学大纲应包括四个方面的学习成果（Learning Outcomes）：专业理论知识，工程开发技能，个人能力和社会能力，见图2。其中，专业理论知识和工程开发技能属于“专才”范畴，个人能力和社会能力属于“通才”范畴。可见，CDIO工程教育模式通过规范学习成果以达到培养“专才”与“通才”的兼顾与平衡。

图2 CDIO工程教育模式的四个学习成果及内容

CDIO工程教育模式以工程项目全生命周期开发为载体，注重“实践”技能的训练，兼顾“通才”能力的培养，并要求在集成课程（Integrated Curriculum）中实现个人能力、社会能力、工程开发技能以及专业理论知识的交叉集成与相互支持。该人才培养模式基本可解决上述提到的“两个问题”，但并未提出如何将“通才”能力（个人能力和社会能力）与“实践”技能（工程开发技能）、工程开发技能与专业理论知识集成的具体教学法，也未将教育理念与教育技术结合起来。

2 从CDIO到 LM-CDIO

应该学哪些专业理论知识？专业理论知识与工程开发技能如何集成学习？在CDIO四个步骤中如何培养学生的个人能力和社会能力？这是在CDIO工程教育模式的实际应用过程中需要考虑的问题。为此，本文在CDIO工程教育模式的四个步骤中，通过学习地图实现专业理论知识与工程开发技能的交叉集成，并在学习地图中强调个人能力和社会能力培养的插入点，见图3。在C“构思”阶段，在进行“开发技术方案”实践前，学生需要掌握相应的“专业理论知识”，可通过链接“教学资源库A”进行学习，依此类推，直至工程项目和CDIO课程结束；在“分析客户需求”实践中，可以培养学生的系统思考和人际沟通等个人与社会能力。

图3 LM-CDIO工程教育模式示意图

以工程开发过程为主线，将实践活动与理论知识如三明治般交叉集成，根据实践工作的需要确定要学习的理论知识，学生进入基于多媒体和互联网技术开发的教学资源库，链接相应的教学资源进行主动学习，并在工程实践和知识学习过程中锻炼个人能力和社会能力，这种将教育理念与教育技术相结合的改进的LM-CDIO工程教学模式，可以更好地解决“理论”与“实践”以及“通才”与“专才”两个问题。

3 LM-CDIO在高职毕业设计课程中的应用

毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节，可以综合应用学生所学的各种理论知识和专业技能，进一步提高学生的工程应用能力，以及个人与社会能力。本文基于CDIO理念，以来源于企业的冲压加工送料机械手开发项目作为情境载体，将LM-CDIO工程教育模式在机电一体化技术专业的毕业设计课程中进行有效的实践。

下面以设计（Design）阶段为例，介绍LM-CDIO工程教育模式的实际应用情况。首先，组建3～5人的项目小组，要求小组进行组员分工；接着，下发企业委托单，项目小组在构思（Conceive）阶段与企业沟通以分析客户需求，并采用头脑风暴方式开发总体技术方案；然后，项目小组进入设计（Design）阶段，在该阶段由教师提供的基于LM-CDIO理念的学习地图，见图4。图中设计工作被细分为“送料运动设计”、“机械结构设计”和“控制系统设计”三个子环节，并给出完成每个子环节需要应用的专业理论知识和对应的教学资源，以及设计阶段完成后项目小组需要提交的设计成果；最后，项目小组还要完成实施和运行阶段的工作任务。

图4 在设计（Design）阶段的学习地图

在该工程项目过程中，项目小组根据企业委托单，依据学习地图，利用各种教学资源，在指定的工作空间和规定的时间内完成工程开发任务，在项目驱动下进行自主学习，在工程实践中学习理论知识并锻炼个人与社会能力，教师的任务主要是进度的把控、适度的指导、适时的提示和精湛的点评。项目小组在设计阶段得到的机械结构和在实施阶段得到的物理样机分别如图5（a）和5（b）所示，该物理样机最终在华南某企业成功运行，该项目的成功开发和应用不仅培养了学生的工程开发技能，更增强了学生从事机电系统开发的信心。

实践表明，基于LM-CDIO的学习地图为学生指明了开发流程、工作任务、所需专业技术及其学习资源，不仅实现了“实践”与“理论”的交叉集成、“教学方法”与“教学资源”的相互支持，而且实现了“专业技能”与“个人能力和社会能力”的综合培养。