CDIO工程教育模式下工科高校教师培养发展研究

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1、CDIO工程教育模式下工科高校教师培养发展研宄摘要：高等工程教育质量是工程技术人才培 养的决定性力量。在传统的高等工程教育模式无法满 足新时代要求的背景下，CDIO工程教育模式应运而 生。CDIO工程教育模式对高等院校教师的能力和素 质提出了新的要求。为了应对新的要求，中国工科院 校师资队伍亟待调整。关键词：CDIO工程教育工科高校师资培养 一、背景工程技术是经济和社会发展的原动力，其发展水 平主要取决于国家工程科技人才队伍。谁能够培养出 一支强大的工程科技人才队伍，谁就能够在激烈的国 际竞争中赢得主动。但是对比工程技术的日新月异， 工程人才队伍和工程教育质量的发展相对滞后。传统 工程教育契合

2、的是制造经济时代的工程，无法满足知 识经济时代对工程人才的需求，更无法培养出具备整 合、设计和创新的系统性人才。因此，工科院校如何 才能培养出具备较高的专业知识、能力和素质的创新 型工科毕业生，已经成为全球高等工程教育改革的难占和执占。y、 I y、y、o2000年，由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技 术学院、瑞典林克平大学和瑞典皇家技术学院4所工 程大学组成跨国研宄团队，经过四年的探索，合作创 立一个新型工程教育模式_CIDOo目前己经有包括 丹麦、芬兰、南非、新加坡、中国等二十多个国家参 与CDIO合作计划。中国汕头大学于2005年率先开始 学习研讨CDIO教育模式，标志着CDIO教育在中

3、国 改革的开端。经过十年的发展，CDIO在中国已经积 累丰富的成果，推动高等工程教育的发展。高校教师高等工程教育的实施者和载体。CDIO能否在中国良性发展，高校教师在其中扮演着重要/N色。因此高等工程教育改革必须建立一支与CDIO素 质要求相适应的高校教师队伍。但是中国高等教育大 众化，目前承担高等工程教育的教师普遍存在实践经 验缺乏、工程教学能力不足、工程创新能力偏弱等问 题。因此，建立一支能与CDIO教育模式相匹配的师 资队伍是能够培养出合格的工程人才和中国工程教育 改革成功的关键。本文通过梳理CDIO在中国的发 进而提出CDIO理念下高校工科教师角色和定位的转 变，最后从教师本身和高校两

4、个角度提出建设高校工 科教师队伍的对策。二、CDIO理念及其对高校工科教师的要求（一）CDIO 理念CDIO以工程项目（包括产品、生产流程和系统） 从研发到运行的生命周期为载体，贯穿项目从构思 （Conceive）设计（Design）实施（Implement） 运作（Operate）的全过程。在构思阶段，现代工程师 需要发现客户需求，并综合考虑材料、工艺和经营策 略，提出设计构思；在设计阶段，现代工程师需要提 出产品的生产计划、产品草图和生产流程；在实施阶 段需要具备对构思和设计进行操作的能力。CDIO包 含12条标准，见下表。（二）CDIO对教师的要求CDIO的12条标准明确提出对高校教师要

5、求的是 标准9和标准10。但实际上这两条标准与对学生综合 培养目标和多种培养方法的要求紧密联系，不能割裂 出来单独考虑。1. 教师需要具备综合能力，以培养学生在专业知 识、自身能力、团队合作和产品与系统建造四个方面 的综合素质。标准9提出，要提高教师能力，以支持 教师能够胜任培养学生在专业知识、自身能力、团队 合作和产品与系统建造等方面的综合素质。在标准2 和标准5中，CDIO提出学生培养的目标是提高学生 的专业知识、自身能力、团队合作和产品与系统建造 四个方面的能力。教师是学生培养的承载者，教师只 有首先具备这样的综合素质，才能在学生培养中提供 示范和榜样。要求高校工科教师熟悉工程现场运行方

6、 式和管理模式，了解先进工程设备和技术的实际使用， 掌握应对实际工程问题的有效方式。但是目前我国工科教育中，很多教师的工程实践 和工程应用经验不足，研宄领域“窄而精”，自身缺乏 “系统整合”的能力。截至2010年，全国普通高等学 校共有专职教师140.6万余人，35岁及以下的教师占 46.1%, 40岁以下的教师占62.66%，高等院校老师构 成趋于年轻化，而这些年轻老师是在中国传统教学模 式下培养出来的，工程实践能力薄弱，亟待加强和提 高工程实践能力，才能适应CDIO教学模式的发展要 求。2. 教师需要掌握多种教学方法，具备良好的教学 组织能力，特别是项目设计开发能力。标准10提出要 提高教

7、师在综合学习经验、运用主动学习、体验式学 习方法及评估学生的学习方面的能力，实际上是对教 师在教学方法的能力上提出更高要求。这一要求与标 准7、标准8和标准11密切相关，是这三个标准得以 实现的基础。在CDIO教学模式下，教师扮演的是设 计者的角色，他不仅是一体化教学课程的设计者，还 是工程实践场所的设计者。而目前中国高等工程教育 在教学方法上仍然植根于应用科学，学生很难将学校 课程与未来的职业联系在一起。教师主导课堂，填鸭 式的教学方法导致课堂内容重理论而轻实践，同时抑 制学生自主学习的能力和动力。考核方式单一又进一 步强化重理论而轻实践的导向。学生缺乏系统性思维， 往往依据单一课程知识进行

8、产品设计，仍然是“狭窄 的技术教育”。三、CDIO工程教育模式下中国高校教师角色转 变（一）由课堂主导者变为课堂引导者 CDIO标准第8条要求学生主动学习。学生应当面临工程问题中能够主动发现问题，并提出解决问题 的方法。而中国传统教学方式多依赖于课堂讲授，注 重教师对知识的总结、梳理和传授。在传统教学方式 下，教师是课堂的“主导者”。学生仅限于被动地接受 教师整理后的知识，是课堂的被动“接受者”。这样造 成两种结果：一是使学生缺乏学习的主动性；二是使 学生的学习水平更多地依赖于教师能力。在CDIO工 程教育理念下，高校工科教师的角色应当从课堂的主 导者变为课堂的引导者，在课堂中变“以教师为中心

9、” 为“以学生为中心”，让学生在工程实际环境中系统地学习学科基础知识，培养学生的学习能力，团队合作 意识，以及系统建造能力。总之，在CDIO教育理念 下，教师角色从主导变引导，从传授变探讨，从教学 分离到教学融合。（二）由知识传授者变为项目设计者CDIO教育理念下高等工程教育的重心从理论知 识传授转向理论知识与工程实践能力并重。这一转变 对教师的角色提出新的要求，要求教师从知识的传授 者变为工程项目的设计者，可以说是从“单一教师” 转变为“高校教师+项目经理”。在CDIO教师模式下 的教师，需要设计全流程的产品项目，并在其中充当 项目经理角色，让学生亲自动手和全程参与，以提高 学生的动手能力和

10、工程应用能力。教师在课堂中根据 CDIO的培养目标，制订合理的教学计划，培养学生 的自身能力、团队合作和系统建构能力。变“单一课 程”为“课程网络”，将工程构思、设计、实施和运作 四个过程纳入“课程网络”。教师要设计课程实施的承 载空间，即把“工程实践”搬进大学课堂。（三）由知识评价者变为综合学习效果评估者教师在传统的学生评价中担当“法官”，根据唯一正确的答案在书面考试中判定学生对知识的掌握情 况，是学生知识水平的评价者。并且往往这种评价仅 仅出现在课程结束时，而在课程学习中对于学生的掌 握情况，教师并不知晓。CDIO下教师对学生的评价 发生两个改变：一是变期末评价为学习前、学习中、 学习后不

11、同时期评价，使得评价贯穿学习的全过程； 二是变单一知识评价为综合能力评价，即由“理论知 识考核”变为“理论知识+能力+素质”。CDIO模式下 的评估不是为了 “判断”学生对知识的掌握程度，而 是通过收集学生学习效果反馈，不断改进课程设计和 教学方法。四、国外高校培养符合CDIO角色要求教师的经 验“他山之石，可以攻玉”，适时地总结和借鉴国外 一些高校在培养高校工科教师方面的经验，可以使我 们“站在巨人的肩膀上”，帮助CDIO更好地中国本土 化。下面总结了英国、美国、德国三个国家对教师的 培养经验。（一）英国皇家理工学院的“访问教授”计划英国皇家理工学院从1989年开始就着手实施“访问教授计划”

12、。该计划基于实践教学的理念，倡导工程 技术由产业界向学术界进行转化，以便加强工业界和 学术界的联系，也帮助大学实现以真正动手能力教授 本科生的工程设计计划。具体来说是安排产业界高级 工程师到特定的大学访问，用业界最前沿的产业技术 和实践丰富本科课程，进而提高整个英国工科毕业生 和青年教师的工程实践能力。这个访问教授计划正是 CDIO教学模式概念在萌芽时期的雏形。（二）美国麻省理工学院的工程实践导向培养方 式美国麻省理工学院是CDIO工程教育改革的先行 者和倡导者，它的改革主要是从课程、教学、实践环 节和实验室建设四个方面进行。（1）在课程方面，要 求教师以培养学生兴趣为导向，通过创建具有挑战性

13、 的实验课程，培养学生在产品全生命周期中的综合能 力。要求教师结合通识课程和专业课程，搭建系统性 的课程体系框架。要求教师变课堂讲授为课程设计， 培养学生的沟通、团队合作和整合设计能力。（2）在 教学方面，要求教师在教学中运用多种主动学习和经 验学习方法，提高学生的自主学习能力和学习兴趣。 要求教师关注学生个体，针对不同学生采用不同教育 策略。要求教师采用更多元的评价方式，倡导对学生 的评价要高于知识本身。要求教师注重课程的反馈， 根据学生反馈及时调整教学计划和教育内容。（3）在 实践环节中，要求教师以设计为中心，将理论和实践 相结合。要求培养的学生独立处理从设计方案、成本估算、产品设计到产品

14、实施全生命周期的问题的能力。(4) 在实验室建设方面，要求教师不仅能够在课堂， 而且能够在实验室对学生进行全程指导。(三) 德国的政府学校共建的培养方式 德国的工业发达是世界各国都承认的一个事实，而这很大程度上归功于德国发达的高等工程教育及一 批工程实践经验丰富的师资。德国对工科教师培养的 经验表现在以下方面：(1)政府大力支持。德国教育 部门设立专门的“教师培训法”，通过立法确保教师可 以获得足够的培训。德国每年列出三四百个培训专题 让教师根据自身情况自主选择，提前制订培训计划。(2) 高等工程教师队伍多元化。不仅有专职教授，还 有很多兼职教授。“兼职教授”在德国高等教育师资中 占有很大比例

15、，他们多数来源于业界，具备丰富的实 践经验，承担着大量教学、科研及社会咨询等职责。 还有一点值得指出的是，在德国无论是专职还是兼职 教师，均有与企业合作的研宄项目或者作为业界的顾 问，通过“企业挂职”、“临时工作W位”、“校企合作 项目”等方式，与业界保持密切联系。五、中国高等工程教育教师应对CDIO要求的培 养路径选择在中国高等工程教育改革背景下，要使教师胜任 CDIO下的角色要求，需要各方面共同努力，建设一 支与CDIO要求相匹配的教师队伍。一方面需要教师 对自身的发展有要求，另一方面需要学校创造良好的 培养环境。（一）教师自身发展路径1. 高校工科教师，特别是青年教师，应当着重提 高自身

16、的工程实践能力。提升自身工程实践能力的方 式包括：到企业挂职锻炼、与企业合作开发项目、参 与企业的产品开发工作。在实践中深化对理论的认识， 达到CDIO对大学教师的“大学教师+工程师”的要求。2. 高校工科教师积极参与实验室建设。把课程项 目设计和实验室建设当做工作中重要的环节。通过指 导学生项目实践，熟悉产品的构思、设计、实施和建 构的全过程，具备指导工程实践的能力。3. 积极加入行业协会或参加行业内的培训项目。 通过参与行业协会，保持与业界密切的联系，了解业 界的最新动态。通过参加行业内的培训，可以掌握最 新的技术知识，预测行业未来发展动向，提高自身工 程应用能力。4. 加入企业的博士后流动站项目。通过进修企业 的博士后流动站，深化与企业的合作程度，丰富教师的研究经历，在中国不失为一条提高工程应用能力的 良好途径。（二）高等工科院校对教师的培养路径 高等工科