基于CDIO与OBE教育理念的文科专业工程化教学改革思考与探索实践

摘要：探讨如何将CDIO（以工程实践为导向的教育模式）和OBE（基于产出导向的教育模式）二者融合引入文科专业教学中，并以会展经济与管理专业“Python数据采集与分析”课程为实例进行具体讨论。分析了传统文科专业教学中存在的若干问题，如知识体系框架的相对固化和知识端到能力端的转换渠道不畅通等，结合CDIO和OBE，以“Python数据采集与分析”课程单元教学为例，探索如何通过整合实践项目、工程设计、团队合作等元素来提升学生的综合能力和解决问题的能力，为文科专业工程化教学改革，提高文科专业学生的创新工程实践能力提供基本的借鉴。关键词：CDIO；OBE；文科专业教育；教学改革近年来，随着信息社会向“互联网+智能”时代迈进，大数据应用得以广泛推广，以数据思维与数据分析能力为基本特征的数字素养已成为现代社会中不可或缺的重要技能。传统文科专业教育遵循固有的文科逻辑，按照文科学生人才培养的范式，缺乏现代社会对“互联网+智能”所需能力的训练，导致学生在面对复杂的信息和社会问题时缺乏实际操作和解决问题的能力。国内高校，如清华大学、中南大学、四川大学等早在20世纪末就开始对文科类学生进行工程训练实践教学[1]。2024年2月，中南民族大学经济学院组织该校2023级经济学大类3000多名本科生开展激光加工、智能制造、3D打印、虚拟仿真等工程训练教学活动，是该校文科类专业学生首次参加此类实践教学活动[2]。笔者通过实地走访交流调研，了解到一些工科背景的院校，如沈阳理工大学、沈阳工业大学等，在人才培养方案的制定中，已考虑到要与学校的办学定位相结合，与“新文科”的建设需要相结合，与互联网时代倡导的数字产业化、产业数字化相结合，在传统的文科类专业如工商管理、会计、工程管理等中，植入一些工科元素，融入一些与大数据智能化相关的一些元素，这里面最典型的就是开发出Python程序设计类课程，并与学校的行业背景、专业背景相融合，从而凸显人才培养方案与专业建设和课程教学的鲜明时代特征。如何将数据科学的理念、思维和能力矩阵植入到文科专业的教学中，真正实现学科专业的跨界、交叉、融合，打通学科壁垒，提升学生的数智实践能力和综合素质，成为当前教育改革亟须解决的问题。本文主要探讨如何融合CDIO（以工程实践为导向的教育模式）与OBE（基于产出导向的教育模式），以促进文科专业教学的创新和改善，并以重庆文理学院会展经济与管理专业开设的“Python数据采集与分析”课程为例进行思考和探索，以期对文科专业工程化教学改革提供一点思路和借鉴。一、传统文科专业教学中存在的若干问题严孟帅等指出，相对于理、工等其他专业而言，文科专业在课程体系更新、教材建设、教学内容改革等方面较为滞后。文科与科技现代社会、其他学科的融合程度也较低[3]。文科专业在发展过程中，对产业变化、新技术、新方法、新工具的敏感度不如理、工等学科，传统文科专业的教学相应也存在一些问题，主要表现在以下几个方面。（一）知识体系框架的相对固化在以往的人才培养方案中，所开设课程延续的是传统的知识逻辑。在教学内容、考核方式的设计上，要求学生背诵记忆的内容较多，即使有案例分析、综合应用等训练，但未达到真正的实际应用场景要求，缺乏深层次的批判思维的训练。传统文科专业课程教学往往只注重自身学科的知识和技能培养，缺乏与其他学科的交叉融合，导致学生解决现实问题的能力有限，难以应对复杂多变的社会挑战。（二）知识端到能力端的转换渠道不畅通通过大学四年的学习，学生已基本建构知识体系，但应用知识解决实际问题的能力还有所欠缺，且将知识转换成能力的意识也不够。在课程学时安排与教学大纲编制中，强调知识学习居多，对能力训练重视不够，对知识如何转换为能力的思考不足。教学中，往往以教师为中心，学生大多被动接受知识，缺乏互动、合作和参与的机会，学生的兴趣和积极性难以激发，从而影响课程教学效果和学习动力。由于缺少这种知识端到能力端的转换训练，使得学生缺乏相应的思维、能力、技术的训练过程，学生毕业后对于专业的认知仍停留在知识层面，不能有效转化为面对实际工作场景解决实际工作问题的综合能力。（三）文科逻辑与其他学科逻辑的交流融通不够文科学生发散性思维特征较为明显，但在遇到一些较为复杂的应用场景时，缺少有关整体、系统、逻辑、层次、风险等的思考，这是因为深度思考的能力训练在教学中比较缺乏。学生学习了大量的概念和理论，但往往无法将其应用到解决实际问题的过程中，使得他们的学习体验和能力培养存在断层。工程教育专业认证中强调的解决复杂工程问题的能力，也应在文科专业人才培养中得到相应重视。将文科逻辑与工程逻辑、工科专业的训练逻辑结合起来，有助于培养文科专业学生解决复杂问题的复合创新应用能力。（四）与新技术，尤其是大数据、智能化的结合不够紧密樊丽明等提出，要以数字化时代要求，构建教学新内容，以数字技术手段塑造教学新形态，提升文科专业学生适应数字时代要求的能力和水平[4]。随着新一代数字技术的迅猛发展，一些新产业、新模式、新业态的产生，人工智能、大数据、各种互联网的应用，大语言模型衍生的ChatGPT、文生视频Sora等的快速发展，使知识体系加速重构，知识更新不断加快，对知识复合、学科交叉、具备创新实践能力及解决复杂现实问题能力的新型人才的需求也更加迫切。常见的如短视频的内容创作与营销、PPT的制作与创意表达、小程序的开发、微信公众号的运营与开发等新技术、新方法、新手段在传统文科专业教学体系中鲜有涉及。二、CDIO与OBE的融合CDIO与OBE作为两种创新教育理念，正逐渐受到文科专业教学的重视，并应用到教学中。（一）CDIO工程教育理念CDIO发端于工程教育与工程人才培养，强调在企业和社会环境中，以产品研发到产品运行的全生命周期为载体，完成构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）的过程。CDIO看重的不是某个具体专业的专门知识，也不是个人的能力，而是教育的环境和过程[5]。这种教育理念让学生在教育过程中就能接触到真正的工程实践，通过运用自然科学、技术科学、人文社会科学的知识，将所要处理的问题对象抽象为一个工程对象，从工程的方法分析该工程对象的特点、输入和输出、处理及其他相关信息，然后围绕目标进行任务分解，并结合市场需求和现实条件加以综合创新[6]。笔者将CDIO的12条标准归纳为4个要素，如图1所示，分别为培养目标、培养环节、培养成果、质量保障，符合OBE理念，即做到学生中心、产出导向、持续改进[7]。其中，培养环节强调CDIO基本环境和工程实践场所，对于文科专业教育而言，可以通过建设现代产业学院等方式，将产业学院建在园区、企业，为学生工程能力培养提供一个真实的工程实践场所；也可以在教学设计中，通过问题描述、项目导引、场景设置等方式来创设一个虚拟的工程实践场所。（二）CDIO与OBEOBE强调以学生的学习成果为导向，通过明确的学习目标和评估标准，提高学生的学习动机和能力发展。对比分析CDIO的四个要素与OBE的核心理念，可以发现，二者在理念上一致，都强调目标与保障，OBE可以用在所有专业教学中，每一门课程、每一个专业都有建设目标和学习目标，只不过CDIO强调的是工程教育的环境和过程，更多地应用在工科的专业和课程中。将CDIO的应用范围加以拓展，与文科专业建设和课程教学结合起来，采用工程的理念、方法开展文科教学，更符合当前新文科建设的发展需要。但并不是所有的文科课程都适合借鉴CDIO，不可盲目地追求这种强硬的融合方式，CDIO是方法、是工具、是对文科专业建设赋能的一种方式，但不能冲淡文科专业或课程的原本味道。（三）文科专业教学中的CDIO与OBE融合CDIO与OBE，可以使文科专业教学更具实践性。杨素娟应用CDIO，以学生为中心，对“财务管理”课程教学进行改革创新，运用体验式、主动式教学来改进教学内容，提高学生分析问题、解决问题的能力[8]。唐岭基于CDIO对双创背景下“饭店管理”课程进行教学模式新设计，以提高学生的综合能力及创新创业能力[9]。传统的文科教学往往以理论知识为主，缺乏实践操作的环节。然而现实生活中，学生需要将所学知识灵活应用到具体问题中去。融合CDIO与OBE，可以引入实践项目和案例分析，让学生参与并解决实际问题。例如，在会展经济与管理专业的“场馆运营管理”这门课程中，可以设计以小组为完成单位的项目式教学，要求学生调研、分析典型大型场馆运营的成功案例或事件，并提出自己的见解和建议。这样的实践教学能够培养学生的实际操作能力和问题解决能力。融合CDIO与OBE，可以促进文科专业教学的跨学科融合。文科专业涉及广泛的学科领域，如历史、文学、美术学、哲学、设计学等，而传统的单一学科教学容易导致知识的碎片化和孤立性。融合CDIO与OBE，可以搭建跨学科的教学框架，将不同学科的知识进行整合，让学生从多个视角去理解和分析问题。例如，在“新媒体营销”课程中，可以引入传媒学、心理学等相关学科的知识，以使学生全面了解社会问题的复杂性和多维度。融合CDIO与OBE，可以培养学生的创新能力和创业精神。在当今社会，创新和创业能力被认为是成功的重要因素。传统的文科教学往往侧重于知识传授，缺乏对学生创新思维和创业意识的培养。融合CDIO与OBE，可以引入项目驱动、赛训结合的方式，鼓励学生在实践中提出新的创意和解决方案。例如，在“文案创作”课程中，可以组织学生进行写作比赛或作品展览，激发学生的创作热情和创新能力。三、融合CDIO与OBE的“Python数据采集与分析”课程设计与实施明确课程目标和学习结果，以项目驱动为杠杆，结合实际案例和实践任务，激发学生的学习兴趣。在教学活动中，教师将扮演指导者和导师的角色，为学生提供必要的指导和支持。在课程设计和实施过程中，采用现代技术和资源，为学生提供丰富的学习资料和学习资源。（一）工程环境创设融合CDIO与OBE的教学改革设计与实施，要以CDIO提倡的工程环境创设为根本遵循，重在提炼课程单元训练目标和能力矩阵，设计合理的工程过程。这种环境和过程不管是真实的还是虚拟的，均须强调任务的高质量设计，可以选择一个真实的问题，也可以选择一个经过精心设计的综合实践项目，学生通过问题解决和项目实践，将理论知识和实际应用真正结合起来，并且是一种高阶、高层次的结合，它不是浅层次的验证性实验，而是一个综合性的、能通过项目训练和多维度实践，以实现巩固知识、训练思维、培养能力的工程目标。（二）课程单元的教学设计以旅游管理类会展经济与管理本科专业“Python数据采集与分析”课程为例，该课程以数字素养养成为总牵引，以训练计算思维与逻辑思维为总抓手，培养能基于具体应用场景创新运用所学知识，进行问题表达，并对问题进行抽象及模型建立，最终能解决复杂综合问题的学生。课程的教学实施将注重实践项目、团队精神、协作意识、创新思维和跨学科能力培养。表1是该课程某个教学单元的课程设计的详细描述，按工程环境创设、知识训练目标、能力目标、CDIO过程共分为9个环节（要素）。其中，前3个为环境创设，第4个为知识训练目标，第5个为能力目标，第6到9为CDIO过程。（三）课程单元教学实施描述以下是对该课程教学单元教学实施的一般描述。1.项目导向的教学设计在教学开始前，教师精心设计具有实践性的项目，结合社会问题或行业挑战，以激发学生的学习兴趣和动力。项目可以要求学生利用Python编程技术及各种库函数解决某个现实问题，从问题描述到设计思路，再到实现，最好都运行，以任务驱动全流程；项目也可以指导学生通过Python爬虫技术抓取某个领域的数据，并通过Python数据进行清洗与整理，以及可视化分析技术进行处理和解读。2.工程实践环节课程中注重将学习与实践相结合，引入工程实践环节。将学生分成几个小组，在指导下参与数据实践和分析项目，模拟真实的场景，从而提升学生的综合能力和解决问题的能力。这些实践项目可以鼓励学生主动思考、合作交流，培养团队合作精神。3.跨学科融合为了培养学生的跨学科能力，课程鼓励学生在数据采集和分析的基础上，结合自身的学科背景，探索更广阔的视角。例如，学生可以结合社会科学、经济学以及其他相关学科的知识，对数据进行深入分析和解读，以获得全面的结果。4.知识分享和讨论在教学过程中，教师鼓励学生之间进行知识分享和讨论，促进团队合作和学习成果的交流。学生可以通过小组讨论、报告和展示等形式，分享他们的项目进展、遇到的挑战和解决方案，这不仅可以增加学生对Python数据采集与分析技术的理解，还可以拓宽其视野和思维方式。5.学生评估和反馈教师要建立有效的学生评估机制，包括对学生实践项目的评估、小组合作能力的评估及对个人学习成果的评估。此外，教师还要提供定期的反馈，指导学生发现自身的优势和改进的空间，以促进个人和团队的成长。通过基于CDIO和OBE的课程教学实施，学生将在传统文科专业课程中感受到不一样的教学逻辑，能更深层次地调动大脑思维，且不仅仅限于理论思考层面，也能更多地进行动手解决实际问题的工程能力训练。学生HPaScTXFOuhDOgyKAjWFiQ==不仅能够掌握Python数据采集和分析的实际技能，还能培养综合能力、团队合作能力和跨学科思维，为未来面对复杂挑战做好准备。同时，也能提高他们自主学习的能力，培养他们解决问题的能力和创新意识。这种融合CDIO和OBE的教学设计与实施方法为文科专业课程带来了新的机遇和发展方向。四、教学改革效果评价与结论工程化的文科专业课程教学需要通过达成度评价与分析来评估这种教学设计与教学实施的有效性，主要从以下几个方面对教学改革效果进行评价。（一）学习成果评价通过小组项目报告、编写代码和数据分析报告等形式，评估学生在数据采集与分析方面的技能水平和应用能力，以及解决实际问题的能力。（二）能力培养评价在教学设计中，要注重培养学生的综合能力和跨学科思维，要对学生的团队合作能力、创新能力、问题解决能力等进行评估。通过结构化的评估方式，如小组合作评价、个人反思报告等，来评估学生在团队合作、创新和解决复杂问题时所表现出来的能力。（三）学习动力和参与度评价课程的教学实施注重激发学生的学习动力和主动参与，通过考查学生的学习动力、自主学习能力、积极参与课堂讨论等方面的表现，以及教师反馈、学生自我评估等方式，了解学生对课程的体验和参与度，并获取他们