CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系构建和实施＊

陈 柳，姜 华，薛韩玲，张 进，纪海维，张 莹

（西安科技大学能源学院，陕西 西安 710054）

新经济、新产业、新战略迫切需要培养大批创新型工程科技人才[1]。工程教育需要不断变化和发展，以满足社会和行业的需求。工科专业建设要以创新型、综合化、全周期的工程教育理念为指导，培养科学基础厚、工程实践能力强、综合素质高的全面发展人才[2]。实践教学通过理论与工程实际的紧密联系来提高学生的科学逻辑和发散思维能力，这是培养学生分析和解决工程问题能力、提高学生综合工程能力的重要过程。要实现这一目标，高校必须重视专业实践教学，认真研究专业实践教学体系，积极进行专业实践教学体系改革和探索。

近些年，各院校在搭建实践创新平台、创建实践教学体系、改革实践内容及考核方法对工科专业实践教学进行了一系列改革。吉林大学创建了虚实结合智能汽车实践教学平台，应用实践教学平台开展了相关理论学习、实践教学、工程设计及应用实践等一系列活动[3]。张干清等[4]提出一体化工科实践教学模式，实现基本能力、专项能力、综合能力和创新能力的逐级递增培养。沈阳工业大学土木工程专业在实验、实习、设计及科技创新中设置了虚拟仿真模拟实验，建立了采用笔试、口试、答辩、机考、操作、报告等多种形式的多元化考核方式[5]。

1 CDIO工程教育模式

构思-设计-实现-运作（Conceiving-Designing-Implementing-Operating，CDIO）工程教育模式由麻省理工学院等创立，其核心是以实际项目为载体，让学生体验真正的工程师所经历的问题，引导学生以主动、实践的方式进行学习，将知识、能力、素质的培养紧密结合，使理论、实践、创新融为一体[6]。CDIO教学大纲压缩版如表1所示。

表1 CDIO教学大纲（压缩版）

CDIO方法适合工科专业实践教学框架，是一种实践教育与理论教育相结合的独特模式，CDIO教学系统如图1所示。CDIO是以实际工程项目为载体，结合理论知识，在实践中进行自适应学习。它不仅是在做中学习，而且是学习知识与知识应用的有机结合。

图1 CDIO教学系统图[7]

CDIO系统让学生从实践课程中学习工程。CDIO教学系统精髓是“做中学”，强调实践，鼓励学生主动学习，注重团队合作意识的培养，有助于加强和改进专业实践教学。

2 工科专业CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系构建

校内专业实践教学（认知实践、专业课实验、课程设计、毕业设计）、校外专业实践教学（认识实习、生产实习、毕业实习）和创新创业实践构成工科专业实践教学体系，各专业实践环节相互依赖、相互影响及相互作用。工科专业实践教学内容相互衔接并循序渐进，构建层层深入、阶梯式循序渐进的专业实践教学体系，加深学生对理论和实践知识的掌握，保障学生实践能力和创新能力培养非常重要，真正将理论、实践、创新融为一体。此外，阶梯式专业实践环节体系的建立能体现工科专业知识的系统性，有助于帮助学生建立专业知识框架。

OBE（Outcomes-Based Education）工程教育理念已得到了工程教育认证标准的认可，并始终贯穿于工程教育认证标准。在工科专业教学中，一方面，毕业学生必须掌握的技术知识越来越多；另一方面，学生必须提升综合素质，在工程团队中发挥作用。这种矛盾可以应用专业实践教学体系改革来解决。改革时首先需要全面了解当代工程师所需要的技能，然后在专业实践教学中进行设计和教育以满足这些要求。

为构建专业实践教学体系，提高专业实践教学质量，培养学生的专业能力和综合素质，将CDIO和OBE进行有机融合，提出工科专业CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系，以最大提升学生专业知识和综合素质为目标，同时兼顾专业知识实践训练、工程伦理、职业道德培养及职业技能提升，建立专业实践阶梯式教学培养目标，打造“4年专业实践不断线”全过程专业实践培养过程，实现专业实践能力和综合素质培养阶梯式推进。

3 工科专业CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系实施

3.1 确定基于OBE理念的实践教学内容

以建筑环境及能源应用工程专业（建环专业）为例，实施了工科专业CDIO-OBE阶梯式专业实践教学。以OBE理念将工程需求转化为学生不同层次的能力培养目标制定，并反推至各个实践教学内容，有机融合各实践教学环节。通过反向设计，基于OBE理念将工程需求转化为学生不同层次的能力培养目标。培养目标为知道、领会、应用和分析及评估和创造4个逐级递增能力。根据各实践教学的要求，将专业实践教学内容划分为3个方式，即基础实践、综合实践和创新实践。大一认知实践为基础实践，大二认识实习为基础实践和综合实践，大三的专业课实验、专业课课程设计及生产实习为综合实践和创新实践，大四的毕业实习和毕业设计（论文）为综合实践和创新实践。创新创业活动和学科竞赛为基础实践、综合实践和创新实践，以创新实践为主。

3.2 构建基于CDIO的实践主线

以社会和市场需求为基础，不仅要考虑毕业生的工程教育要求，还要关注学生在后续职业发展中的能力要求，以CDIO项目出发，构建实践主线，将原本零碎的实践内容连接成线、扩展成面，使学生的创新设计能力和综合素质在完整的实践教学过程中实现阶梯式的提升。应用正向实施，采用CDIO模型有机整合校内外专业实践教学。提炼出建筑环境营造和建筑能源应用实践主线。建筑环境营造和建筑能源应用实践教学内容关注高效低碳应用建筑能源为人们营造健康、舒适的建筑环境。

3.3 实施CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系

以子单元课题活动和项目为载体，循序渐进教学，由浅入深培养学生各项实践能力，适应不同层次的学生。建环专业实施的CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系如图2所示。

图2 建环专业CDIO-OBE阶梯式专业实践教学体系

建环专业实践教学包含认知实习、认识实习、专业课实验、专业课课程设计、生产实习、创新创业活动、学科竞赛、毕业实习及毕业论文（设计）等环节。建环专业CDIO-OBE阶梯式专业实践实施如表2所示，培养目标为知道、领会、应用和分析及评估和创造4个逐级递增能力。以专业能力和综合素质培养为核心，以子单元专项课题和工程项目为载体，培养学生工程实践能力也要由易到难、由浅到深。以校内外实习实训基地为保障，阶梯式逐级提升学生工程实践能力。

表2 建环专业CDIO-OBE阶梯式专业实践实施表

通过实施CDIO-OBE阶梯式专业实践，大大提高了学生的专业学习兴趣，阶梯式提高学生专业实践能力和综合素质。

4 结束语

工科专业CDIO-OBE阶梯式专业实践体系构建与实施的研究，将各实践环节有机融合，通盘考虑、统筹建设，作为一个系统工程整体布局，以学生能力最大提升为目标。这种专业实践模式能有效推动学生进行研究性、探索性、交流性学习，满足学生基础学习、综合学习和创新学习的需求，对学生专业能力、综合素质的培养及科学态度和创新品格的形成具有积极的意义，为提高教学质量、培养高素质工程应用型人才起到了积极作用。