基于CDIO理念的OBE教学模式研究

摘  要：新工科人才是推动国家和社会经济发展与技术进步创新的重要力量，不断地加强和完善对工程学科人才的培养是高校教育中必不可少的一环。该文首先对国内传统教育模式的弊端进行总结和分析；随后，提出贯穿构思、设计、实现和运作四环节的CDIO理念的OBE教学模式，该项模式的优势在于可以提高学生的综合素质；最后，探讨将CDIO教育理念贯穿到OBE教学的三种方式。依托上述方式，期望培养出更加符合当今社会人才需求的新工科人才，为社会的发展做出自己力所能及的贡献，加快实现民族事业的崛起，为实现中国梦添砖加瓦。

关键词：CDIO教育理念；OBE教学模式；新工科人才；线上教学；复合型人才

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）24-0025-04

Abstract： New engineering talents are an important force to promote national and social economic development and technological progress and innovation. It is essential to strengthen and perfect the training of engineering talents in higher education. Firstly， this paper points out and analyzes the disadvantages of traditional education. Then， the OBE teaching model with CDIO concept is proposed， which runs through the four links of conception， design， implementation and operation. This model can improve the comprehensive quality of students. Finally， it discusses three ways to integrate CDIO education concept into OBE teaching， hoping to train students more comprehensively and have the ability to complete practical activities. At the same time， it is also expected that the engineering talents cultivated can meet the talent needs of society， make their own contributions to the development of society， accelerate the rise of national cause， and contribute to the realization of the Chinese dream.

Keywords： CDIO education concept; OBE teaching model; new engineering talents; online teaching; inter-disciplinary talent

基金项目：海南省教育厅高等学校科学研究项目（重点项目）“基于学科竞赛平台的电子信息类专业创新实践教学研究”（HNJG_2018-13）；大连海事大学校级教改项目一般项目“‘六创融合’背景下通信工程专业创新教育课程群建设改革与探索”（2020Y105）；大连理工大学研究生教改基金资助项目“《高级计算机网络》中的‘思政元素’挖掘与融入思政教学方法研究”（JG_2019069）

第一作者简介：孙璐（1990-），女，汉族，辽宁大连人，博士，副教授。研究方向为无线通信。

*通信作者：林彬（1977-），女，汉族，辽宁大连人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为通信网络。

步入二十一世纪代表着中国的发展掀开了新篇章，通过不断地奋斗、前进，只为实现承载着全国人民共同期望的伟大中国梦。我国经济飞速发展，已经跃居世界前列，但强国背后离不开创新型科学技术的支撑，二十一世纪作为一个科技快速发展的新阶段，亟需着力发展科学技术，占领科技创新高地，掌握前沿科学技术核心，避免由于没有核心技术而在产品上被“卡脖子”、丧失话语权，经济贸易战中美国对中国企业的制裁就是最好的例子。科学技术的发展需要大量的人才来支撑，“治国经邦，人才为急”[1]，人才对于实现民族振兴，科技进步的重要性不言而喻，世界各国对科技人才的竞争也日趋激烈，人才已经成为一个国家在国际上赢得话语权的战略资源。据统计[2]，我国不断加大人才培养方面的经费投入，具体数据如图1所示。

在激烈竞争科技人才的大环境下，国内的教学模式却略显单一，就教育目的而言更偏向应试教育。在这种教学模式中，教师为课堂教学活动的主体，主导整个授课过程，这种教育模式侧重简单高效的教学，忽视了对学生主观能动性的培养。

通过学习获得产出成果的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），也叫作成果导向教育[3]，该项教育模式最早兴起于基础教育阶段，在澳大利亚和美国的教育界中都有提及。20世纪80年代初，OBE在美国教育界中是一个十分受人重视的专业词语。美国学者斯派帝对此发表了自己的看法，他认为OBE实现了教育模式的转变，并出版专著——《基于产出的教育模式：争议与答案》，他在此书中把OBE理解为“教育系统要让学生得到能够在未来生活中实现实质性成功的能力”[4]。在OBE教育模式中，学生学到了什么和最终是否成功比怎么学、什么时候学更加重要。也就是说在OBE模式中，不管教师使用何种方法教学，不管使用何种课堂模式，它只强调在这堂课结束的时候学生是否成功地掌握了教学内容，学生通过某阶段的学习所获得的成果是否达到期望的教学目标要求。在OBE教学模式中，教育者已经清晰地设想了学生通过某一阶段获得的能力在毕业时应达到什么水平，但是如何去实现这些预期目标呢？21世纪初，麻省理工学院联合其他几所大学探索多年，创造性地确立了CDIO工程教育理念。CDIO的含义是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），这四个环节[5]恰好包含了一个产品从无到有、从有灵感到立项研发再到产品能够落地实现运行的完整周期过程，整个过程让学生切身地参与其中，体会其中具体步骤流程，让学生直接参与实践应用，而不再是枯燥的理论学习。学生在经过了CDIO一整套流程的教学之后，其工程方面的基础知识、沟通能力、团队中成员之间的协作能力及工程系统能力都将会得到大幅提升[6]。

一  当前教学模式现状及问题分析

（一）  忽略学生非认知能力的培养

认知能力是指人的头脑对信息进行加工、存储、提取的能力，即平时所谈到的智力。接触客观世界，从外界获得海量的知识，主要依靠人类自身的智力水平，即认知能力。传统教育模式简单直接，老师在讲台上授课，学生在台下学习，这种教学的主要目的就是让学生能够掌握课本上所传授的知识，比较偏重记忆力。这种教学模式忽视对学生的性格培养，从而导致许多学生在与人沟通、团队协作的能力上相对薄弱[6]，进而影响学生在社会中的发展。

（二）  教学课程理论性过强

课堂上许多课程包括专业课都存在理论性过强的问题[7]，对于包含许多公式、概念的课程，课本上只存在极少量的事例分析，教师在教学过程中通常只关注知识点的讲解，而对专业课内容的实际应用讲解较少。如果教学模式相对传统，教学过程以老师为教学主体，学生坐在讲台下面相对被动地接受知识，再加上单调无趣的理论性课程内容，难免会造成学生对此类课程失去热情、学习兴趣下降、成绩提升困难，教师教学质量明显下降的问题。

（三）  教学内容存在滞后性

当今社会，科学技术突飞猛进、日新月异，各个技术领域都朝着不断完善的方向发展，而教学内容常常还停留在几年前，教材更新不及时，教授内容通常为本领域的基础知识，无法让学生接触认识到当下飞速发展的技术革新。大学教育的一个重要目标就是解决学生的就业问题，而这种相对滞后的专业教学内容培养出来的人才常常与社会的行业需求脱节[7]，毕业后很难做到与相关从事行业的快速衔接，快速地进入工作状态，不利于学校专业人才培养质量的提升。

（四）  全线上教学存在的问题

2020年，全球都笼罩在一场突如其来的新冠病毒感染疫情中，学生不能正常开学，全国都开启了线上教学模式[8]。教师面对电脑授课，学生在家使用手机、平板等电子设备听课，教师与学生缺少面对面交流的机会。教师讲完一个知识点之后不能像在教室一样，通过学生的学习状态获取到当时的教学效果反馈，只能通过弹幕来了解教学情况，这种获取反馈的方式相对耗时，并且也不能确保全部学生参与。更重要的是，使用全线上教学对于自制力稍差的同学来说，获得的教学效果甚至可能比传统教学模式更差。

综上所述，传统教育属于比较偏重认知能力方面的培养，这样培养出来的人才在走出校园、走进社会时，常常因实践环节薄弱，缺乏交流沟通能力而不能很快地与公司业务接轨[9]。贯穿着CDIO教育理念的OBE教学模式更加符合当今社会的工科人才培养方式，做到对学生的认知能力与性格等非认知能力兼顾的培养[10]。

二  基于CDIO理念的OBE教学模式探索

在探索革新教学模式之前，首先应该思考一个问题——当今社会工科行业的人才需求是什么样的？企业内部的人才构成需要符合企业自身生产和发展的方向，一个企业对于人才的需求是涵盖多个专业、多个方向、多种类型的[11]，企业招揽英才加入公司是为了设计方案、解决项目问题、创造营收的。因此，学生毕业后走出学校、走进社会，就业能力是社会企业招揽英才最看重的。贝弗里奇是一位英国的学者，就业能力的最初概念就是由他在1909年提出的，他认为就业能力是多种能力的复合体，如图2所示[12]，其主要作用是用来获得工作并且能够稳定工作的。

传统教学模式下，高校所培养的内容主要是知识部分的获取与记忆，而关于技能方面的培养稍显薄弱，即学生的实践动手能力较弱，而且关于性格、品质等才干方面的培养就更加被忽视，导致很大一部分学生性格内向，不敢与人沟通，因而在团队合作中存在交流困难，团队协作能力较差等问题。

（一）  翻转课堂

在相对传统的教学过程中，以老师作为主体，以教师在讲台上讲述知识为主，学生坐在讲台下面相对被动地接受知识，而翻转课堂[13]的含义就是教师和学生互换一下身份角色，课堂上以学生为主体，将课堂上的大部分学习时间交给学生，使学生的学习更具有主动性、积极性。

下面简述翻转课堂的一个课改模式：课上前半部分时间，由教师讲解本节课的教学目标，然后学生在教师的指导下进行自主学习。自主学习结束之后由教师简单引导学生主动地讲述教材内容，并给出时间让全班同学提出自己的疑问或不理解的知识点。接下来再由其他已经理解此知识点的学生进行讲解，并且允许学生们发散思维，提供多种思路，最后老师再进行收尾总结，达到课前制定的教学目标。

上述的这种翻转课堂教改模式，也属于OBE教学模式的范畴，并且也是以成果为课堂导向，贯穿CDIO教育中构思、设计、实现和运作四项步骤的理念，教师在教学结束后达到这堂课的教学目标，学生掌握相应的教学内容。贯穿CDIO教育理念的翻转课堂可以积极调动学生积极性，使其主动地参与到学习过程中，把课堂还给学生，教师为辅，让学生切身参与到获取教材知识的过程中。这样做的好处显而易见，如果只是记忆课本知识，那必然只会形成一种短暂的记忆，很容易忘记，而只有让学生切身参与到其中，学生有了亲身经历的切实感受，才会使记忆更加牢固，而且课程设计还有利于促使学生发散思维、展开想象，产生自己的解题思路，这样对于知识的获取可谓益处多多。

（二）  丰富课堂内容，优化教师授课水平

针对传统教育模式中的“输出型”教学模式，授课者可以尝试着对授课内容做出一些改变，改变单调乏味的印象。对于工科类教育，应该对基础理论知识的教授过程稍加丰富，可以加一些有关某项理论如何出现、如何产生出来的故事，例如，如果单纯地讲解牛顿定律可能会比较单调，但是如果从牛顿是如何发现牛顿定律的故事开始引入，或者联系当前热门的前沿技术应用，讲一下在该项应用中牛顿定律是如何起作用的，必定可以提高学生听课的兴趣，调动学生学习的积极性[14]。对于理论性较强的课程，教师应将情感融入教学当中，要像和朋友交流一样教授知识，不能表现出倦乏感，应该饱含热情。