陳 柳，姜 華，薛韓玲，張 進(jìn)，紀(jì)海維，張 瑩

（西安科技大學(xué)能源學(xué)院，陜西 西安 710054）

新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新戰(zhàn)略迫切需要培養(yǎng)大批創(chuàng)新型工程科技人才[1]。工程教育需要不斷變化和發(fā)展，以滿足社會(huì)和行業(yè)的需求。工科專業(yè)建設(shè)要以創(chuàng)新型、綜合化、全周期的工程教育理念為指導(dǎo)，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的全面發(fā)展人才[2]。實(shí)踐教學(xué)通過理論與工程實(shí)際的緊密聯(lián)系來提高學(xué)生的科學(xué)邏輯和發(fā)散思維能力，這是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程問題能力、提高學(xué)生綜合工程能力的重要過程。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高校必須重視專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，認(rèn)真研究專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，積極進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革和探索。

近些年，各院校在搭建實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)、創(chuàng)建實(shí)踐教學(xué)體系、改革實(shí)踐內(nèi)容及考核方法對工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了一系列改革。吉林大學(xué)創(chuàng)建了虛實(shí)結(jié)合智能汽車實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)開展了相關(guān)理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)、工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)踐等一系列活動(dòng)[3]。張干清等[4]提出一體化工科實(shí)踐教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)基本能力、專項(xiàng)能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的逐級(jí)遞增培養(yǎng)。沈陽工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)及科技創(chuàng)新中設(shè)置了虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)，建立了采用筆試、口試、答辯、機(jī)考、操作、報(bào)告等多種形式的多元化考核方式[5]。

1 CDIO工程教育模式

構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作（Conceiving-Designing-Implementing-Operating，CDIO）工程教育模式由麻省理工學(xué)院等創(chuàng)立，其核心是以實(shí)際項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生體驗(yàn)真正的工程師所經(jīng)歷的問題，引導(dǎo)學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，將知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合，使理論、實(shí)踐、創(chuàng)新融為一體[6]。CDIO教學(xué)大綱壓縮版如表1所示。

表1 CDIO教學(xué)大綱（壓縮版）

CDIO方法適合工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)框架，是一種實(shí)踐教育與理論教育相結(jié)合的獨(dú)特模式，CDIO教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示。CDIO是以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，結(jié)合理論知識(shí)，在實(shí)踐中進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)。它不僅是在做中學(xué)習(xí)，而且是學(xué)習(xí)知識(shí)與知識(shí)應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。

圖1 CDIO教學(xué)系統(tǒng)圖[7]

CDIO系統(tǒng)讓學(xué)生從實(shí)踐課程中學(xué)習(xí)工程。CDIO教學(xué)系統(tǒng)精髓是“做中學(xué)”，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，注重團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)的培養(yǎng)，有助于加強(qiáng)和改進(jìn)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)。

2 工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

校內(nèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)（認(rèn)知實(shí)踐、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)）、校外專業(yè)實(shí)踐教學(xué)（認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)）和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐構(gòu)成工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，各專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)相互依賴、相互影響及相互作用。工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容相互銜接并循序漸進(jìn)，構(gòu)建層層深入、階梯式循序漸進(jìn)的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，加深學(xué)生對理論和實(shí)踐知識(shí)的掌握，保障學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)非常重要，真正將理論、實(shí)踐、創(chuàng)新融為一體。此外，階梯式專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)體系的建立能體現(xiàn)工科專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)性，有助于幫助學(xué)生建立專業(yè)知識(shí)框架。

OBE（Outcomes-Based Education）工程教育理念已得到了工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可，并始終貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。在工科專業(yè)教學(xué)中，一方面，畢業(yè)學(xué)生必須掌握的技術(shù)知識(shí)越來越多；另一方面，學(xué)生必須提升綜合素質(zhì)，在工程團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用。這種矛盾可以應(yīng)用專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革來解決。改革時(shí)首先需要全面了解當(dāng)代工程師所需要的技能，然后在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行設(shè)計(jì)和教育以滿足這些要求。

為構(gòu)建專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，提高專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，將CDIO和OBE進(jìn)行有機(jī)融合，提出工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，以最大提升學(xué)生專業(yè)知識(shí)和綜合素質(zhì)為目標(biāo)，同時(shí)兼顧專業(yè)知識(shí)實(shí)踐訓(xùn)練、工程倫理、職業(yè)道德培養(yǎng)及職業(yè)技能提升，建立專業(yè)實(shí)踐階梯式教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，打造“4年專業(yè)實(shí)踐不斷線”全過程專業(yè)實(shí)踐培養(yǎng)過程，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)階梯式推進(jìn)。

3 工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)施

3.1 確定基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

以建筑環(huán)境及能源應(yīng)用工程專業(yè)（建環(huán)專業(yè)）為例，實(shí)施了工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)。以O(shè)BE理念將工程需求轉(zhuǎn)化為學(xué)生不同層次的能力培養(yǎng)目標(biāo)制定，并反推至各個(gè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，有機(jī)融合各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過反向設(shè)計(jì)，基于OBE理念將工程需求轉(zhuǎn)化為學(xué)生不同層次的能力培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)目標(biāo)為知道、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用和分析及評(píng)估和創(chuàng)造4個(gè)逐級(jí)遞增能力。根據(jù)各實(shí)踐教學(xué)的要求，將專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容劃分為3個(gè)方式，即基礎(chǔ)實(shí)踐、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐。大一認(rèn)知實(shí)踐為基礎(chǔ)實(shí)踐，大二認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)為基礎(chǔ)實(shí)踐和綜合實(shí)踐，大三的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課課程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)習(xí)為綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐，大四的畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）為綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)和學(xué)科競賽為基礎(chǔ)實(shí)踐、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐，以創(chuàng)新實(shí)踐為主。

3.2 構(gòu)建基于CDIO的實(shí)踐主線

以社會(huì)和市場需求為基礎(chǔ)，不僅要考慮畢業(yè)生的工程教育要求，還要關(guān)注學(xué)生在后續(xù)職業(yè)發(fā)展中的能力要求，以CDIO項(xiàng)目出發(fā)，構(gòu)建實(shí)踐主線，將原本零碎的實(shí)踐內(nèi)容連接成線、擴(kuò)展成面，使學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和綜合素質(zhì)在完整的實(shí)踐教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)階梯式的提升。應(yīng)用正向?qū)嵤捎肅DIO模型有機(jī)整合校內(nèi)外專業(yè)實(shí)踐教學(xué)。提煉出建筑環(huán)境營造和建筑能源應(yīng)用實(shí)踐主線。建筑環(huán)境營造和建筑能源應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容關(guān)注高效低碳應(yīng)用建筑能源為人們營造健康、舒適的建筑環(huán)境。

3.3 實(shí)施CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

以子單元課題活動(dòng)和項(xiàng)目為載體，循序漸進(jìn)教學(xué)，由淺入深培養(yǎng)學(xué)生各項(xiàng)實(shí)踐能力，適應(yīng)不同層次的學(xué)生。建環(huán)專業(yè)實(shí)施的CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系如圖2所示。

圖2 建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

建環(huán)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)包含認(rèn)知實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)、學(xué)科競賽、畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等環(huán)節(jié)。建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐實(shí)施如表2所示，培養(yǎng)目標(biāo)為知道、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用和分析及評(píng)估和創(chuàng)造4個(gè)逐級(jí)遞增能力。以專業(yè)能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以子單元專項(xiàng)課題和工程項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力也要由易到難、由淺到深。以校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地為保障，階梯式逐級(jí)提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。

表2 建環(huán)專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐實(shí)施表

通過實(shí)施CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐，大大提高了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，階梯式提高學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。

4 結(jié)束語

工科專業(yè)CDIO-OBE階梯式專業(yè)實(shí)踐體系構(gòu)建與實(shí)施的研究，將各實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)融合，通盤考慮、統(tǒng)籌建設(shè)，作為一個(gè)系統(tǒng)工程整體布局，以學(xué)生能力最大提升為目標(biāo)。這種專業(yè)實(shí)踐模式能有效推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究性、探索性、交流性學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、綜合學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的需求，對學(xué)生專業(yè)能力、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)及科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新品格的形成具有積極的意義，為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才起到了積極作用。