CDIO教育模式在土木工程教学中的应用

【摘 要】本文为解决当前土木工程教育中存在的一些问题，介绍了CDIO工程教学模式。在此基础上，探讨了CDIO模式与儒家传统的教育方法的相同之处。为CDIO工程教育模式在土木工程教学中的应用，文中提出了若干实施的措施。

【关键词】CDIO教育模式；土木工程；学问思辨行；创新人才培养

当前的高校工程教育与教学实践过程中，很多人学习把主要关注点放在“学”上，忽略了其余一些重要环节，这造成学生中普遍存在的一些奇怪现象，比如“老师不教我就不会”。21世纪更趋激烈的国际竞争，其根本是人才的竞争，人才问题是关系国家事业发展的关键问题。为了适应未来的发展，工科高校的合格毕业生必须具有更强的素质。实现这个目标，一方面是在技术和理论教育层面；另一方面要教育未来的工程师们，要求他们能够在新的产品和系统的研发当中去学习与创新。达到此目标的手段，可以在现有的教学体系内引入新的理念、模式与方法来实现，CDIO教育模式就是一个非常好的选择。

CDIO教育模式，是美国麻省理工学院（MTI）等多所高校经过4年的探案研究和实践而创立的工程教育模式，并成立了相应的国际合作组织。来自世界五大洲的50多所大学成为其成员，更多的大学也在申请加入，谋求共同研究、探索、实践与分享国际工程教育改革领域的这一新成果。CDIO模式，对于解决目前工科学生中较为常见的问题——偏于理论，几乎没有受到项目和团队工作的实际训练，提供的有效的解决途径。

本文就CDIO教育模式在土木工程教学中的应用展开探讨，借鉴美国CDI0工程教育改革的成功经验，并结合我国的具体国情，让学生全面了解和参与工程实践到运行流程的各个阶段之中，增强工程科技人才的竞争力与创造力。

一、 CDIO工程教育模式

（一） CDIO工程教育模式简介

CDIO代表构思-设计-实现-运行（conceive-design-implement-operate ），是由麻省理工学院等四所大学通过几年的研究、探索和实践建立的一种先进的工程教育模式。[1]它以产品从构思、研发、运行到废弃和再利用的全生命过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力，包括个人的科学和技术知识、终身学习能力、交流和团队工作能力和在社会、企业环境下构建产品、过程和系统的能力。此模式符合工程人才培养的规律。实施CDIO工程教育模式需要学习和研究两个重要文件：CDIO大纲和标准。

CDIO大纲（syllabus ）覆盖了一个现代工程师应具有的科学和技术知识、能力和素质。大纲分为四个层面，包括：（1）技术知识和推理能力，（2）个人能力、职业能力和态度，（3）人际交往能力，团队工作和交流，（4）在企业和社会环境下构思-设计-实现-运行系统方面的能力。CDIO大纲为课程体系和课程内容设计提供了具体要求。

CDIO的12条标准是一个对实施CDIO工程教育模式的指引和评价系统，它包括工程教育的背景环境、课程计划的设计与实施、学生的学习经验和能力、教师的工程实践和教学能力、学习方法、实验条件以及评价标准。

CDIO理念不但继承并发展了美国多年以来的工程教育改革的基本理念，而且将工程科学、工程学科知识和工程实践能力整合为一体的工程教育方法。可以说CD10模式具有一定的普适性和可操作性，它既能运用于对精英化的高水平创新人才的培养，也适用于大众化工程专业的教育，完全符合我国高等学校特别是工科类院校的工程师等高级人才的培养需要，对解决当前工程教育领域中存在问题也具有突出的指导意义。

（二） CDIO工程教育模式与儒家传统的“学问思辨行”比较、浅析

CDIO模式的理念及过程——“构思-设计-实现-运行”，与中国传统的儒家学说的治学方法有共通之处，可以说CDIO是“学问思辨行”中后几个步骤的具体化。

儒家经典《中庸》曰：“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。有弗学，学之弗能弗措也；有弗问，问之弗知弗措也；有弗思，思之弗得弗措也；有弗辨，辨之弗明弗措也；有弗行，行之弗笃弗措也。”这就是儒家治学的根本方法，简单来说就是学问思辨行，翻译一下就是指做学问必须广泛的学习、反复地推敲、缜密地思考、明晰地分辨、一心一意坚持不懈地践行，最终做到“知行合一”。

比较CDIO工程教育模式与儒家传统的“学问思辨行”，两者本质上都要求教师必须千方百计激发学生学习兴趣，学习者须博学、审问、慎思、质疑、探究，并在大胆的实践中眼手脑并用，不断分析、认真辨别和判断，勤于积累和总结，以提高学习效率。CDIO模式中，更加强调将学生置于团队的环境中，以具体的实际工程与项目引导学生去更深入的学习、疑问、思考与实践。两者都强调，知与行的充分合而为一，在知中行、行中学和知。

因此，CDIO模式与中国的传统的治学理念是统一与协调，但各有侧重。

（三） CDIO工程教育模式对我国当前的工程教育的重要意义

学生者、未来的工程师们，他们要学会从具体到抽象而不是反过来。在学生学习过程中是从具体到抽象，做研究是从抽象到具体，两者的思路是不一样的，了解到学生学习过程这个特点后，教师就能够提供一个双重影响的真实的学习活动。所以这些学习活动可以给予学生在开始时就有一个非常真实、具体的、直观的学习体验，此后他们渐渐迈向抽象的过程当中，这些体验可以帮助他们更好地理解抽象的东西。这种学习体验在学生各种能力培养与形成过程中扮演了重要的角色，起到至关重要的作用。

创新能力是一个人全面发展的综合能力的重要组成部分，是学生创造新事物与价值的能力，是具有发展性、创见性和开拓性的能力。当前，对于工科大学生，社会既要求其既能在工程组织中了解工程过程、开发工程产品，又能成为一个完整的、成熟的、有思想的行业精英。CDIO大纲正是基于这一工程基本原理：即大学毕业生能在现代的基于团队的环境中构思、设计、实现、运行复杂的、具有附加值的工程系统。为能开发复杂的、具有附加值的工程系统，学生必须掌握适当的技术知识和推理的基本原理；为能在现代的、基于团队的工程环境中工作，学生必须提高自身沟通能力；为能真正创建、运行产品和系统，学生必须懂得在具体实践和社会背景中构思、设计、实现、运行系统。