CDIO工程教育模式下工科高校教师培养发展研究
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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点和热点。
2000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究团队，经过四年的探索，合作创立一个新型工程教育模式――CIDO。目前已经有包括丹麦、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角色。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在中国的发展，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，研究领域“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”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”。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，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究项目或者作为业界的顾问，通过“企业挂职”、“临时工作岗位”、“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。
高等工科院校应该积极创造条件，加强对高校教师发展的引导，为高校教师适应CDIO的教学要求创造条件。高校应该从以下方面，为高校教师的发展路径提供思路。
1.把好“入口”。高等工科院校应该加强对引入教师的环节控制，提高引入教师的工程实践背景的入职门槛。研究表明，中国高校的博士出身的大学教师大多数没有工程实践背景，理论型的博士占据多数。所以，在引进人才的时候考虑工程实践背景作为一项重要指标，可以避免人才引进后的二次培养问题，也能很快适应CDIO的教学要求。
2.扩充兼职队伍。高校可以扩大兼职教师的比例，将企业内部有工程实践背景的工程师招入高校兼职教师队伍，增强师资队伍的多元化，保证CDIO教学模式的顺利普及。在以大工程观为背景的现代高等工程教育中教师的工程实践能力是欠缺的，而企业的资深工程师因为其丰富的工程实践经验可以完全胜任CDIO教学模式下的课程讲授，这样做不仅使学生受益匪浅，而且培训高校教师，为高校和企业的合作搭建交流合作的大平台。
3.强化培训。要加强现有的教师的培训机制，增加中间培养环节，提供工程实践平台的具体环境，逐步完善企业实践的常态化机制。高等工程院校可以为青年教师的能力提升创造条件，鼓励教师到企业参加培训、到国外参加培训，最后回到学校为学生服务。
4.强化考核和转变考核规则相结合。在CDIO教学模式的逐步普及的背景之下，经过培训之后，还不能胜任教学要求的要实施淘汰机制，建立新的教师队伍，以增强教师自身的危机感，使其努力提高自身能力。在考核标准上要进行改革，改变单纯看文章、看纵向课题的标准，将实践经历和实践能力纳入考核范畴，引导教师不断同时提高自身理论知识和实践能力。
总之，工程技术正以前所未有的姿态进行跨越式发展。工程教育必须紧跟时代步伐才能够为工程技术发展提供源源不断的动力。中国作为走在工业化道路上快速发展的国家，培养合格的工程技术人才是中国高等工程教育承担的历史责任。CDIO的出现和发展为中国高等工程教育改革提供了新的方向和方法。高等工程院校教师要主动适应这一变化，不断提高自身素质和能力，不断提高自身的理论和实践动手能力，真正成为理论和实践的双面手，成为学生学业生涯中的人生导师和引路人。
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基金项目：南京工程学院青年基金“基于CDIO模式下师资队伍建设的研究”（QKJB201416）；南京工程学院校级高等教育研究课题“工程应用型本科教师工程能力的培养与评价研究”（2015YB29）；江苏省高校哲学社会科学研究项目“基于多元学术观的大学教师发展研究”（2015SJB236）；教育部人文社会科学研究专项（工程科技人才培养研究）“基于CDIO和项目教学法培养‘卓越计划’工科人才的范式与实证研究”（13JDGC017）。