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CDIOCDIO 工程教育理念下的工程教育理念下的人才一体化培养体系探索人才一体化培养体系探索

信息科学技术学院 吴丽华 2013 年 10 月 29 日

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背景背景

提高质量是高等教育的生命线。 深化改革，提高质量，走以质量提升为核心的内涵式发展道路。 —— 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（ 2010-2050 ）》

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背景背景 特别强调创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制，强化实践教学环节，支持学生参与科学研究，支持与境外高水平教育、科研机构建立联合研发基地。

——《国家中长期教育改革和发展规划纲要（ 2010-2050） 》

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课程教学改革面临的挑战课程教学改革面临的挑战

学科内容学习和能力培养间存在冲突； 教师不愿意减少教学内容覆盖面； 师生不愿意改变惯有的教学方式； 教师缺乏实施相应改革的专业能力。

25% 就读于美国 14 所名校的中国留学生被劝退，他们共同特点都是曾经的高分考生。 ——《重庆时报》 2013年 6 月 4 日

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人才培养目标要求人才培养目标要求

工程教育专业认证通用标准中，人才培养涉及两个阶段的目标要求：

■ 毕业要求 学生毕业时，所应该掌握知识和能力的具体描述。

■ 培养目标 毕业后 5 年左右，可达到的职业和专业成就的总体描述。

因此， 2013 新人才培养方案应有科学体系、有前瞻性，并能适应社会经济发展。

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主要内容主要内容

一体化培养体系基本框架 学生能力评估模型与方法 一体化教学过程构建实施 学生能力评估过程的组织

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主要内容主要内容

一体化培养体系基本框架 学生能力评估模型与方法 一体化教学过程构建实施 学生能力评估过程的组织

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一体化培养体系理念一体化培养体系理念

人才培养是一个系统工程，为达到培养目标要求，需要从全局着手，统筹考虑现代教育环境中的每个培养环节与要素，构建一个规范完善、相互协调、彼此促进、可持续优化的人才培养体系。

采用“自顶向下”的设计理念： ■ 整体考虑人才培养过程中的每个要素； ■ 有计划地构建各培养环节的培养过程； ■ 充分考虑各环节特点及之间互补关系； ■ 基于要素评估结果，实施全局持续优化。

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培养体系要素培养体系要素

水平型要素 垂直型要素

实施性要素 教育理念、教育制度培养模式、管理模式

教学模式、评估模式规划模式

资源性要素 基础设施、校园文化 师资队伍、课程体系

实施性要素：对人才培养实施有重要影响的单元 资源性要素：为人才培养提供基础与保障的单元

水平型要素：全局要素，涉及多个子过程，变化较慢 垂直型要素：局部要素，涉及单个子过程，变化较快

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培养体系架构培养体系架构

培养过程可控与可调性 培养目标实现的连续性

设计原则：

整体框架： 规划为先导 评估为手段 能力为目标

教 学

评

技能理论技术工程

规划过程

教学过程

评估过程

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培养体系主要内容培养体系主要内容

一体化 培养方案组织与优化 一体化 课堂教学过程的组织 一体化 实践过程构建与实施 一体化 课外研学组织与实施 一体化 师资队伍建设与优化

丛 书 名：工程教育丛书 作 者：胡志刚，任胜兵　编著 出 版 社：高等教育出版社 出版时间： 2013-1-1

丛 书 名：工程教育丛书 作 者：胡志刚，任胜兵　编著 出 版 社：高等教育出版社 出版时间： 2013-1-1

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培养方案组织培养方案组织

■ 以 CDIO 培养模式为指导，制定以能力培养为目标的培养方案；

■ 突出课程之间、以及知识与能力之间的关联关系，形成以能力培养为主线的课程系列；

■ 以课程系列为关键域，构建培养方案体系框架；■ 构建多层次实践环节，注重培养人际交往能力，以及产品、过程和系统的设计与实施能力。

设计主要原则：

CDIO （ Conceive 、 Design 、 Implement 、 Operate) （构思、设计、实施、运作）工程教育理念

CDIO 创新实践示范中心（学生创新、创业项目）

CDIO （ Conceive 、 Design 、 Implement 、 Operate) （构思、设计、实施、运作）工程教育理念

CDIO 创新实践示范中心（学生创新、创业项目）

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培养方案组织（培养方案组织（ 22 ））

培养方案整体架构

课程分 4 个模块 ( 公共课程、大类课程、专业课程、实践环节 ) ， 设置 13 个系列，作为能力评估时成熟度等级的关键域。

公共课程 大类课程 专业课程 实践环节

基础级 外语系列人文素质系列

数学系列计算理论系列计算系统系列开发工具系列

基础设计系列

专业级 工程技术系列工程管理系列 专业设计系列

应用研究级 创新创业系列 工程实践系列科研训练系列

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主要内容主要内容

一体化培养体系基本框架 学生能力评估模型与方法 一体化教学过程构建实施 学生能力评估过程的组织

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能力成熟度评估模型能力成熟度评估模型

借鉴 CMM (Capability Maturity Model) 评估体系，对教学过程能力成熟度进行评估 。

学生能力培养，需要针对性建立一套系统的能力评估与改进体系。

学生与教师是人才培养过程中两个重要主体，为跟踪、评价培养效果，分别构建了学生、教师及教学团队能力成熟度模型，并建立了一整套评估机制与方法。

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示例：学生能力成熟度模型示例：学生能力成熟度模型 S-CMMS-CMM

初始级

基础级

专业级

应用研究级

第 1,2学年

第 3 学年

第 4 学年

具有较好的英语与数学基础，但对专业了解不全，基于项目的学习是无序的 。

掌握了专业学科理论基础知识，能有目的地选择专业课程学习，能根据课程需要进行基于小规模项目的学习，学习过程是稳定的。

系统地掌握了专业知识，熟悉基于项目的专业学习过程，能综合运用专业知识分析和解决一般实际项目问题，学习过程是独立自主的 。

有专业实践经验，能发现项目中存在的问题并进行研究，能根据项目需要自发学习新知识，优化自身的知识体系与专业技能。

能力成熟度等级 特征

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学生能力成熟度模型内部结构学生能力成熟度模型内部结构

学生能力

成熟级别

知识面

课程模块

关键域

关键实践

标示 具有

体现 包含

描述

每个关键域应达到一定的要求，才表明实现了该关键域。每个关键域由若干关键课程构成。

每个关键域应达到一定的要求，才表明实现了该关键域。每个关键域由若干关键课程构成。

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基于能力评估的人才培养模式基于能力评估的人才培养模式

培养过程管理

基于项目的学习过程

项目 学生能力

构思 设计 实施 运行

引导监督 数据

培养方案

能力评估

培养效果

改进 输入

优化

输入 输入

CDIOCDIO 过程过程

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一体化课程计划设计过程模型一体化课程计划设计过程模型

大学教师企业领导新老校友调查

培养目标

已有条件

能力数据整理

能力评估

课程计划基准

设计课程系列

设计教学课程

课程计划实施

S-CMM模型

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学生能力评估要点学生能力评估要点

培养重点 主要能力观测点

一年级 专业技能 ■ 系统实现能力■ 科学思维能力

二年级 专业理论■ 系统设计能力■ 系统思维能力■ 外语交流能力

三年级 技术方法■ 系统构思能力■ 团队合作能力■ 规范掌控能力■ 技术改进能力

四年级 工程实施■ 系统演化能力■ 工程思维能力■ 工程沟通能力■ 组织管理能力

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学生能力评估与改进模型学生能力评估与改进模型

准 备准 备

高素质 高素质 人才人才

实施情况

培养过程实施 培养过程实施 评估规范

能力缺陷

改进建议

S-CMMS-CMM培养过程

人才人才需求需求

评 估评 估

总 结 总 结

反馈与调整 反馈与调整

大学大学新生新生

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主要内容主要内容

一体化培养体系基本框架 学生能力评估模型与方法 一体化教学过程构建实施 学生能力评估过程的组织

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面向能力培养的课程教学面向能力培养的课程教学

基本思路： 将能力学习效果融合到课程中，通过应用、反馈和反思的循环获得新的理论内容。

在设计学生学习活动时，区分肤浅学习和深入学习内容，通过理论与实践结合，激发其学习积极性、增强信心，为胜任工作奠定基础。

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课程学习预期效果构建课程学习预期效果构建

预期学习效果的具体要求： 描述学生在课程学习后能做什么，包括知识、能力、素养。 学生须达到的理解水平和能力水平。 应该可以通过可观测的表现来评价。

如何设计任务？ 采用哪些手段？ 如何有效评估？

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课程教学方法课程教学方法 使学生直接参与思考和解决问题的活动。提高学习动力，达到预期效果，形成终生学习习惯。 Muddy卡片 授课疑点卡，通过收集课堂反馈测定学生理解方面的不足。 概念问题 通过设计多项选择题收集学生反馈，了解学生是否理解知识并纠正误解。 选题可有多个正确答案，学生可当场回答或讨论。 自选讲题 提前制定或学生自选 Topic ，主动或随机选择学生介绍。 基于项目的学习、仿真、案例学习。

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课程考评方法课程考评方法

采用多种方法结合 口头考核 随堂考核 自选讲题 附加练习 学生互评

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主要内容主要内容

一体化培养体系基本框架 学生能力评估模型与方法 一体化教学过程构建实施 学生能力评估过程的组织

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学生能力成熟度评估实践学生能力成熟度评估实践

学院测评：课程考核结果分析； 问卷调查，理论考试，实践能力考核。 企业测评：学生解决实际问题能力及其综合素质的评估。

学生能力成熟度评估方式：学院测评与企业测评相结合

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学生能力评估过程组织学生能力评估过程组织

评估对象：各年级随机抽取 10%学生（约 20人）评估内容：按照各年级主要能力观察点分别考察评估方式：■ 课程考核与平时记录相结合 ■ 教师评价与学生评价相结合 ■ 基础理论与实践能力相结合 ■ 课程学习与课外研学相结合 ■ 学院测评与企业测评相结合

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能力评估实践：能力评估实践： 20122012 届毕业生届毕业生

70

85

7570

80

65 6560

6560 60

5055

0

10

20

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40

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70

80

90

100

系统实现

科学思维

系统设计

系统思维

外语交流

系统构思

技术改进

团队合作

规范掌控

系统演化

工程思维

组织管理

工程沟通

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评估结果分析评估结果分析 主要成因

培养方案 ■课程间互补性不强 ■大型实践环节偏少■课外培养环节欠规范 ■面向能力的课程系列不清晰

师资队伍 ■工程教育理念理解不深 ■工程实践经验相对欠缺■基于项目教学准备不充分 ■聘任企业教师数量不足

教学环节 ■重理论轻实践 ■课程实践内容滞后■案例组织系统性不够 ■课程间案例关联性弱

实践环节 ■实践教学系统性不强 ■实践教学层次不明显■创新训练平台不完善 ■实际企业环境了解不够

课外环节 ■内容安排缺乏系统性 ■内容组织缺乏针对性■创新创业氛围不浓厚 ■创新团队活动不深入

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基于评估结果的持续优化基于评估结果的持续优化主要优化措施：

调整培养方案，优化课程设置； 构建面向能力培养的课程系列； 组织教师系统学习工程教育理念与方法； 组织教师参加工程教育方法与课程培训； 一体化构建课程系列内容与案例； 强化基于项目的教学过程实施； 构建多层次的大型项目实践环节； 建立创新项目训练环境与平台； 设置课外研学学分，系统规划课外实践环节； 积极引导、规范组织创新团队系列活动。

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　 《工程人才一体化培养体系探索与实践》 本书共有 8 章： 第 1 章简要介绍了一体化培养体系的背景与构建思想；第 2 章详细介绍了一体化培养体系的基本框架和实施要素；第 3 章介绍了基于 CMM的能力成熟度评估、改进机制与方法；第 4 章结合案例阐述了基于能力评估的一体化培养方案构建与优化方法；

第 5 章主要介绍面向课程教学过程的一体化课程内容组织、一体化教学手段应用等内容；第 6 章详细介绍了一体化实践过程组织、平台建设、评价机制与方法；

第 7 章探讨了一体化课外研学活动的组织设计思路；第8 章阐述了一体化师资队伍设计理念，并分别介绍了教师个体能力的评估与提升，以及教学团队能力评估与持续改进的实施方法。

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