CDIO模式物理類專業工程教育論文

　　1CDIO模式概述以及應用情況

　　1.1CDIO教育模式概述

　　20世界80、90年代，高校工程專業所培養的畢業生難以適應現實工業生產的需要，使工業界逐漸意識到高等教育脫離實踐這一問題，直接教育已經遠遠滿足不了現今社會教育的發展需要。迫于這種形勢，2001年由美國麻省理工學院聯合其他三所著名高校，共同開發的一種全新工程教育理念和實施體系CDIO。CDIO教育模式旨在培養具有知識體系健全、雙基扎實、工程業務水平高以及道德高尚的“新一代”卓越工程師。

　　1.2CDIO教育模式的應用情況

　　在國外，根據不同學科領域的要求，CDIO工程教育模式已被廣泛應用且形成了一些特色CDIO教育模式。CDIO工程教育模式首先應用于麻省理工學院等4所高校的機械系、電氣系。緊接著得到其他發達國家的認可，并且根據自己的情況開發出適合自己的具有特色的CDIO工程教育模式，以培養科學基礎知識扎實，工程能力過硬的現代工程師，提高國家科技競爭能力。在國內，CDIO工程教育模式也得到了廣泛的應用，2001年由北京交通大學主辦，清華大學、北京航空航天大學、汕頭大學、北京石油化工學院等高校協辦的“2011北京CDIO區域性國際會議”稱中國共57所高校開展CDIO工程教育模式試點工作，且已取得較好的成果。例如:汕頭大學已根據自身教學情況以及資源，提出一種以工程設計為導向，以培養個人能力、團隊能力和系統調控能力為主要目標的EIP-CDIO工程教育理念。汕頭大學這種教育模式并不是發達國家CDIO教學模式的復制，而是吸取原有CDIO教育模式的經驗精華之后，創立的屬于汕頭大學自己的工程師人才培養的教育模式，具有自己的特色，更符合自身教育教學實踐情況。同時，CDIO工程教育模式也被應用于具體專業，例如:大連東軟信息學院基于TOPCAＲES-CDIO工程教育理念，對專業設置驅動因素和影響因素進行分析，綜合比較已有專業設置模型，應用魚骨圖的設計結構，引入模塊化理念，突破固定維度限制，設計出魚骨型專業培養方案設置模型。回顧國際工程教育改革背景，從哈爾濱理工大學工程教育與人才培養模式改革出發，結合校情，基于我校的物理專業的現況，以國外先進的CDIO教育模式為指導，借鑒國內的CDIO實踐措施，建立起自己的CDIO工程教育模式勢在必行。

　　2物理類專業現階段的教育教學情況分析

　　第一、在大學物理類教學中，過分強調教師的教學量，進而忽視了其科研與辦學的能力，這樣就阻礙了大學在教學質量、科研成果和學校規劃方面的發展。第二、學校的發展未能與社會同步，學校培養的人才不能滿足社會的需求，更不能適應社會的發展。在校四年學習過程中，過多的學習科學理論知識，而忽略了實踐環節，致使培養出來的學生缺乏工程實踐能力以及創新能力;而這與社會需求的高素質的工程性人才是相悖的。第三、過分強調自然科學知識的學習，而忽略了人文科學的重要作用，致使培養來的學生丟失了傳統文化，喪失倫理道德，成為“有才無德”之人，危害他人、危害社會。然而，CDIO工程教育模式要遠遠優于傳統的教育模式，它擁有一套完備的教學框架，有自己的教學的大綱以及教學宗旨。首先，以德為本，培養具有高尚職業道德的人;其次，以學生自學為主，幫助學生掌握專業基礎知識以及精湛的技藝，幫助學生開拓自己的創新能力以及認識自己潛在的價值;在此基礎上，在人才培養中將教育過程與實際工程領域具體情境結合，培養“德才兼備”的新一代高水平工程師。因此，我校物理類專業可依據經典CDIO工程教育模式，構思適合自身情況的教育模式以及培養方案，以彌補現階段教育教學中的不足，提高教學質量，促進學科發展，適應社會發展。

　　3構思基于CDIO模式的物理類專業教學培養方案

　　3.1科學理論基礎的學習以及考核制度

　　根據大學生教學大綱指示，為完成大學生自學能力的培養任務，有關學生科學基礎知識的學習當實施以“學生自主學習為主，老師答疑解惑為輔”的主觀能動性學習模式。第一階段:首先由教師對相關學科的知識點進行歸納、總結，并制定學習計劃，然后將學習知識點以及學習計劃分發到學生手中，由學生自行完成基礎知識的學習過程(記憶、理解)，最后由教師編輯題庫，對學生進行基礎知識的考核，考核結果分為優、良、中，不合格4個級別，不合格者則不得進入下一學習階段。第二階段:首先由教師劃分制定不同的知識模塊，完成由同學選擇自己喜愛的知識模塊進行系統研究，挖掘知識深度，再由同學針對已學習的知識模塊進行答辯，展示自己的學習成果，重點講述自己對知識點的理解以及相關知識的聯系性，最后由老師對其的答辯進行點評，提出今后的學習研究重點，并且給予答辯評價，并且此過程為循環過程，要求每個同學依次掌握不同的模塊。第三階段:基于第一以及第二階段的學習成果，教師評定出學生的學習成績(優、良、不合格3個級別)，成績為優、良者方可參加相關的科技競賽、科研項目，并且科技競賽與科研項目的成績可以轉換成一定的學分，對于在科技競賽以及科研項目中表現突出的同學，學校可以對其進行精英式培養，作為學校、社會以及國家的儲備人才，為進一步培養優秀人才，奠定基礎。第四階段:僅僅經過以上3個階段的培養，只能在專業技術方面對一個人有一定的提高;然而，這并不能使一個人在德行方面有所提高或蛻變。因此，對于基于CDIO模式物理專業人才的培養還需要新階段的鍛煉與培養，并且這個階段勢在必行。基于本校的特殊情況，應采取以下方案，來對學生的德行方面進行一個積極的考量與培養:首先由學生在年終進行自我評價，尤其是德行方面的表現進行逐一評價;接下來有輔導員、班主任以及一名任課老師給出相關的綜合評價，最后由專家評論組對學生的德行給予中肯符合實際的評價。同時，將這次的評價結果告知學生，以便學生明確以后努力的方向，彌補不足，完善自己。

　　3.2科學理論學習與科技競賽相結合

　　在夯實基礎知識與基礎能力之后，教師組織學生參加一些對理論分析、計算能力要求比較高的競賽，比如:哈爾濱理工大學學術物理競賽，全國大學生“高教杯”數學建模競賽等。通過這類比賽來培養學生的團隊協作能力，更重要的是在比賽過程中，可以將學習的數學、物理、化學等理論知識應用其中，使同學們對課本中的理論知識有一個新的認識。并且通過競賽可以帶動、檢驗基礎知識的學習，讓同學體驗到用知識解決實際問題、解釋現象的快樂，這樣能夠更好地激發學生的學習興趣，提高學生的學術修養。在我校近期舉行的《哈爾濱理工大學首屆物理學術競賽》中，參賽隊員在比賽過程中得到鍛煉，掌握設計出一套適合自己的解決問題的方法。最后，由教師結合比賽過程中學生的表現以及學生的比賽結果基于一定的評價分別為(優、良、中、差)。此評價結果計入學生的期末總評成績。

　　3.3科學理論學習與科研項目相結合

　　在進行上述2個環節之后，接下來的環節要注重科學理論知識的實踐應用以及交叉學科知識的運用，根據哈爾濱理工大學的現況，采用工程項目育人還是可行的。首先由教師進行交流、討論，針對學科特點以及知識進行構思，設計出覆蓋知識面廣、切實可行的不同類型的工程項目;接下來由同學們進行自由組隊，進行選題;然后，開展團隊合作，對工程問題提出解決方法，進行實驗驗證亦或制作出作品;最后由專家在組織答辯，學生的作品以及研究方法進行評價。比如，我校近期開展的《哈爾濱理工大學首屆物理實驗演示儀器競賽》，這個活動激發大學生對大學物理的興趣，培養大學生嚴謹的學習態度、科學的研究方法、綜合運用所學知識解決實際問題的能力和進行實驗研究的能力，并且對于改進我校的實驗演示儀器作出了貢獻。

　　3.4橫向學習要與縱向學習相結合

　　在3.1、3.2以及3.3中擬定了具體的基于CDIO模式的物理類專業教學培養方案以及實施方法，本節將從一個高的層次來看待CDIO工程教育模式。CDIO工程教育模式的學習不僅僅是單一方面的橫向學習與縱向學習，而是二者的有機結合。縱向學習，能夠解決一個問題的“然”與“所以然”，能夠讓學生深刻的理解一個問題的來龍去脈，但是對于與這個問題相聯系的事物卻沒有詳細的了解，從而限制了人思考的角度，沒有全局的意識;然而橫向學習，能夠擬補這一缺憾，從類比、相似以及反推的邏輯思維來闡釋同一類問題，這從通俗的層次傳授了方法論與邏輯學知識。這樣，基于橫向與縱向學習的CDIO工程教育模式，不僅僅培養了具有較高等技術的工程師，更是培養了有思想的較高素質工程師。

　　3.5校內學習與社會實踐學習相結合

　　綜上提出的4個方面，僅僅是依托于學校固有的教學資源，開展的培養提高學生能力的項目，然而這些項目卻與實際的社會生產創造需求脫軌;雖然它們能夠在某種程度上提高學生的專業、道德水平，甚至說是綜合素質，但是離高水平一流的工程師還有一定差別，有一段距離。為了彌補這一差距，還應進行以下三方面的改進:第一、學校除了在充分利用現有固定可見教學資源的基礎之上，還應該發揮學校各種潛在的能力，挖掘一定的社會資源，比如:在專業技能培養方面，應注重與科技公司，生產工廠等建立聯系;在社會公德、道德培養方面，應注重與一些敬老、養老院或者與志愿者相關的部門單位建立關系等。第二、學校在挖掘這些潛在的資源之后，應將學生定期派遣到對應單位，進行短期、長期等時間不等的培養與教育，與這些單位共聯合，對進一步提高學生的綜合素質作出努力。在培養過程中，所涉及的培養內容，無需拘泥于形式，可以是實踐操作、工程技能培訓、講座、交談會、茶話會、素質拓展以及其他的健康向上、豐富多彩的活動。第三、在完成以上相關活動后，每位同學都需要進行答辯報告，對自己進行客觀的評價，包括表現突出以及不足兩方面，以及自己在整個培訓過程中自己的收獲;除此之外，學校與相關參與單位應該組成專家評審團，根據學生的表現，給出客觀可行的綜合評價，主要包括專業技能的提高以及道德修養進行點評，給學生提出合理、公正、客觀努力方向，使得學生想優秀、甚至是杰出的工程師買進一步。

　　4結語

　　對于本校物理類專業而言，CDIO工程教育理念機具借鑒意義，能夠促進物理類專業教育模式的改革，對培養高素質工程人才有著深遠意義。在調研CDIO工程教育模式在國內、外的應用情況之后，客觀分析本校物理類專業現存問題，努力提出基于CDIO工程教育模式的物理類專業培養方案。為哈爾濱理工大學以CDIO工程教育模式為理念的相關專業提供參考，更是為CDIO工程教育模式的進一步發展奠定堅實基礎。