CDIO教学大纲及特点

CDIO教学大纲及特点汕头大学沈民奋教授三个核心问题：当代社会需要培养什么样的工科毕业生？工科毕业生应掌握怎样的知识(Knowledge,Skill,Attitude)、能力和态度？其水平应达到什么样的程度？换句话说，工程教育所希望得到的教学效果(LearningOutcome)是什么呢？由此提出CDIO教学大纲（Syllabus）。近代工程教育告诉我们：工程教育有其本身的要求，作为大学的教育工作者，我们有责任向学生传授广泛的学科知识。工程师必须具备广泛的个人能力、人际沟通能力以及产品、过程及系统的构建能力，这些能力保证学生在实际的社会和企业背景环境(Context)下的团队工作中发挥重要作用。CDIO工程教育模式（Initiative）为我们提供了一种新的教育方法，有助于解决工程教育普遍存在的问题，并可满足学生和社会的需求。其特点是：第一次全面描述了现代工程师所需的知识、能力及态度的完整内容，即我们希望获得的教学效果。CDIO教学大纲的发展过程：1教学大纲（Syllabus）——工程教育所需的重要文件，也是对教学效果（LearningOutcome）的全面描述。2制定过程——通过列出一整套工科毕业生应具备的各种知识、能力与态度，由此获得现代工程教育改革的解决方案。3主要特点——这些知识和能力的主题内容(Topics)具有通用化的特点，可用于各个工程领域；而且非常详细，可为制定课程计划和评估教学效果真正发挥作用。再考虑前面提到的一个核心问题：工科毕业生应掌握怎样的知识、能力和态度？可由在校生、教师、职工、校友及工业界等与工程教育的直接相关者（Stakehold）对一系列教学效果提出他们的需求。所以，需要有完整的学习效果，另外，还要请工程教育的直接相关者参与并明确对学生所要求的知识与能力。

工程知识和能力早在19世纪到20世纪中期，工科教育本来就是基于工程实践的。到了20世纪后半叶，工程教育与工程实践相互脱节的情况越来越严重，工程科学逐渐成为工科院校的主流文化，工程教育经历了从工程实践到工程科学的发展过程。后来工程界体会到这些问题的严重性，第一次提出开发新的方法：将工程科学与工程实践进行优化整合。所以，我们必须对现代工程实践的需求进行深入的研究。过去十年，国外许多大学和企业一直在努力，希望尽快缩小工程教育与工程实践之间的距离，不少大的现代企业（如Boeing公司）就公布了他们所期望的毕业生的个人品质（Attributes），同时，工业界也希望对工程师的资格能够形成新的共识。

也许有人会问：这些要求是否只适用于美国？或只适用于某一工程领域？还是只适用于过去的十年？例如，世界化学工程委员会根据工科毕业生所需具备的重要能力，列出了2004年工程毕业生的明显不足之处，如下表。工科毕业生在能力方面存在的明显不足之处———————————————————————————————工作中最重要的能力教育在能力培养方面最大的不足之处———————————————————————————————在团队中有效地工作商业途径分析信息管理能力有效沟通项目管理方法搜集信息保证质量的方法自学有效进行沟通的能力市场原则的知识道德和职业责任如果与Boeing公司的列表及美国工程与技术认证委员会——ABETEC2000标准进行比较，并与五十年来的其他资料相比较。可以发现：许多大的现代企业，他们对年轻工程师所需的品质有着惊人的相似之处。企业界要求工程师所需具备的知识、能力和态度主要包括：1-了解工程基础、工程设计和工程制造过程；2-具有工程实践的背景；3-具有批判性思维和创造性思维、沟通能力与团队工作能力。鉴于这些共性，美国专业团体开始修定认证标准，其他工业化国家也发起了类似的工程教育改革。尽管这些出发点都是好的，但大部分改革并没有对最初人们所期待的教育产生根本性的影响。

Boeing公司的列出的工程师所需理想的特质良好理解工程科学基础数学（包括统计学），物理和生命科学信息技术（远多于计算机扫盲）良好理解设计和制造的过程具有多学科、系统视角对工程实践的背景环境的基本了解经济（包括企业实践）历史环境顾客和社会的需求良好的交流能力书写、口头、图表、倾听高职业道德标准批判性和创造性的思维-无论是独立还是合作环境下适应性，即适应快速或重大变化的能力和自信好奇心和终身学习能力深刻理解团队合作的重要性呼唤合理而详细的教学大纲以上列出的能力需求，是一个工程师所需的品质，但仍不够合理和详细。基于此，需要重新对现有的需求进行规范，由此创立CDIO培养模式（Initiative）。努力的起点就是——重新对工程教育的现有能力需求进行系统的论述，结论是：每个工科毕业生都应具备——在团队合作的现代工程环境背景中，能够构思、设计、实现和运行复杂的具有附加值的工程产品、过程及系统。换句话说：需要把构思－设计－实现－运行（CDIO）作为工程教育的环境背景（Context,notContent），由此获得一系列详细而合理的教学目标和教学效果。1---CDIO教学大纲，就是要建立一个清晰、完整、系统和详细的工程教育目标，使工科老师能够理解并予以实现，这些目标已成为我们合理设计课程计划和进行评估的重要基础。2---根据工程师的职能而制定的CDIO大纲，实际上并没有弱化工程科学或工程研究的作用。恰恰相反，工程科学已成为工程教育的重要基础，而且工程研究还为工程教育带来了新的知识。我们的培养目标是：通过CDIO培养过程使绝大多数的学生成为合格的工程师，其实，这一点在MIT表现得非常突出，值得借鉴。3----无论学生最后成为工程师还是工程研究人员，都必须让他们在学校的4年里经历系统及产品的CDIO全过程实践，这对于增强他们的工作阅历和背景是极为重要的。CDIO教学大纲CDIO教学大纲提出了一系列关于知识、能力及态度的主题内容，这些内容与当代工程实践标准是一致的。其特点是：(1)包含所有的能力需求内容….(2)由多个领域的专家评审通过….教学大纲的主要价值：可用于各种不同的工科专业，并可作为一个通用模型，指导我们获得所期待的教学效果和培养目标。前面已经提及：要把知识、能力和态度作为工程教育的结果。那么，教学效果就应该纳入到CDIO教学大纲中。这些教学效果必须在工科专业计划中具体说明：当工科学生毕业时，应掌握什么？他们能做什么？这些问题应该在大纲中得到全面的体现。

教学大纲除了对技术学科知识（第1部分）的教学效果进行说明外，还特别强调个人能力(Personal)、人际协调能力(Interpersonal)、产品、过程及系统构建能力等方面的教学效果。个人的学习效果（第2部分）主要集中在学生个人的认知与感情的发展上，包括工程推理和解决问题能力、实验能力与知识探索能力、系统思维能力、创造性思维能力、批判性思维能力以及职业道德等方面。人际协调能力的学习效果（第3部分）主要集中在个人与团体之间的互动(Interact)上，如团队工作能力、领导能力和沟通能力等。产品、过程和系统的构建能力(BuildingSkill)（第4部分）则强调在企业、商业和社会环境中，对产品、过程和系统进行构思、设计、实现与运行的能力。

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＋〓〓〓工程推理和解决问题(2.1)个人技能与态度(2.4)职业技能与道德(2.5)多学科团队协作(3.1)交流(3.2)外语交流(3.3)外部和社会环境(4.1)实践与认知发现(2.2)系统思维(2.3)构思与操控系统(4.3)设计(4.4)实现(4.5)运作(4.6)企业和商业环境(4.2)研究员系统设计师设备/过程设计师或开发人员产品/过程支持或操作工程师企业工程师或管理人员当然嫌，不种可能汤有一感个刚永刚毕鸡业的俊工程州师就抄能成手为这西五个前职业笔类型简的专井家，提而且侍实际拦上，赛他们依可能脑对任贯何一宏类职休业都翼不行拔。现代森工程务实践疏的基安本特豪征就对是个乌人的城角色宿要随姓时间靠而进讨行改丘变和甘不断婚进步警。刚鄙毕业造的工译程师且应能狱够与词其他海不同伞职业叹类型蛾的人苗打交穿道，融并要巧培养纺成通洋才，姑以应岩对这养些职援业类烈型中严的一积个或耽多个兴不同想组合谁的职与业要励求。现代系工程甲主旋排律-创新把和可鸦持续熟性（Co曲nt嫂em与po性ra为ry削t务he像me分s衣in浊e朵ng巷in丢ee拨ri茧ng居--历-i朗nn垄ov夕at伍io稼n债an较d华su懒st膏ai敌na史bi扶li贝ty）根据拜工程序师所代需的桶知识板和能编力而告制定逗的长漆期和嫂稳定葵的CD潜IO教学煌大纲恒。同喉时，雄当代善主题姑凸显唱了工爸程本绑身和梯工程挤教育候的重辨要性备。现母在，扬创新羞和可期持续夸发展姿的概床念也蓝属于怨当代围主题妙这一挪范畴拔。这弟些主外题在寄更高六级的系大纲尖标题虹中并旗不明巡寿显，欢但我昨们相使信支侄持这拿些主器题的左知识丙和能育力实煮际上嫌已经劣在大魂纲中垂表现觉出来井了。可持醉续发遍展19妄87年联笋合国来世界匠环境钥与发香展委汽员会遍所发宜表的灾布特等兰报阔告书瓶中经致常使膊用的内关于可持移续发略展的挪定义：“灰人类斩有能同力实岔现可肌持续咳发展——既满湖足当拍代人封的需罪求，略又不碰对后蜡代的值需求瞧构成址危害求。”实际猾上，CD祥IO大纲判的4.贷4.栏6“多目曾标设抖计”膛部分妙就明扮确地立参考涝了可趋持续器性这暴一定棒义，揉大纲曲中关咳于环播境的山可持隙续发炭展设桶计就盈包括市了产贡品、墨过程挥和系扩统设若计这例一目俭标。皇家渣工程尾院还枝将可持下续性蛾解释为：对以悄技术悉为核筑心、盆以社南会为贯核心燥以及亚以生坊态为介核心抹的这也三方传面内答容进偏行建习设性秃的融孟合。袖如果从这姜三方许面的黎角度盯来看CD期IO大纲奶，可以辨发现：大孤纲用4个第乎三层低的主满题内霜容讨熔论了紧适当英发展傅和合误理使妙用技杯术方束面的鹊问题饱，并忽用5个第次三层酿的主亦题内扣容讨回论了甜各种极不同返的环壳境问今题，确最后飞用9个第拒三层揉的主佩题内材容提逃出了遮关于景工程门师在皆设计撞过程唱中应篇考虑幸社会枪及社变会问税题的蚀责任渡和工软程社庭会规走则等浓不同册方面臣的问量题。皇家扯工程遍院的孔报告粒制定唇了工垦程可施持续料发展渴的12条指磁导原里则。值下表汪将这12个原胁则与CD剂IO大纲帮中最苦相近欲的主原题进骂行了宽对比授。几服乎在闹任何军情况贸下，筒大纲册所列吴的能叼力和居知识闯都与耀这些刃原则东或由乌这些蛙原则庸的推鸦广结里果有赵关系居