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CDIO模式物理類專業(yè)工程教育論文

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CDIO模式物理類專業(yè)工程教育論文

1cdio模式概述以及應(yīng)用情況

1.1CDIO教育模式概述

20世界80、90年代,高校工程專業(yè)所培養(yǎng)的畢業(yè)生難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)的需要,使工業(yè)界逐漸意識(shí)到高等教育脫離實(shí)踐這一問題,直接教育已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)今社會(huì)教育的發(fā)展需要。迫于這種形勢(shì),2001年由美國(guó)麻省理工學(xué)院聯(lián)合其他三所著名高校,共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實(shí)施體系CDIO。CDIO教育模式旨在培養(yǎng)具有知識(shí)體系健全、雙基扎實(shí)、工程業(yè)務(wù)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(yīng)用情況

在國(guó)外,根據(jù)不同學(xué)科領(lǐng)域的要求,CDIO工程教育模式已被廣泛應(yīng)用且形成了一些特色CDIO教育模式。CDIO工程教育模式首先應(yīng)用于麻省理工學(xué)院等4所高校的機(jī)械系、電氣系。緊接著得到其他發(fā)達(dá)國(guó)家的認(rèn)可,并且根據(jù)自己的情況開發(fā)出適合自己的具有特色的CDIO工程教育模式,以培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),工程能力過硬的現(xiàn)代工程師,提高國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)能力。在國(guó)內(nèi),CDIO工程教育模式也得到了廣泛的應(yīng)用,2001年由北京交通大學(xué)主辦,清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、汕頭大學(xué)、北京石油化工學(xué)院等高校協(xié)辦的“2011北京CDIO區(qū)域性國(guó)際會(huì)議”稱中國(guó)共57所高校開展CDIO工程教育模式試點(diǎn)工作,且已取得較好的成果。例如:汕頭大學(xué)已根據(jù)自身教學(xué)情況以及資源,提出一種以工程設(shè)計(jì)為導(dǎo)向,以培養(yǎng)個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)調(diào)控能力為主要目標(biāo)的EIP-CDIO工程教育理念。汕頭大學(xué)這種教育模式并不是發(fā)達(dá)國(guó)家CDIO教學(xué)模式的復(fù)制,而是吸取原有CDIO教育模式的經(jīng)驗(yàn)精華之后,創(chuàng)立的屬于汕頭大學(xué)自己的工程師人才培養(yǎng)的教育模式,具有自己的特色,更符合自身教育教學(xué)實(shí)踐情況。同時(shí),CDIO工程教育模式也被應(yīng)用于具體專業(yè),例如:大連東軟信息學(xué)院基于TOPCARES-CDIO工程教育理念,對(duì)專業(yè)設(shè)置驅(qū)動(dòng)因素和影響因素進(jìn)行分析,綜合比較已有專業(yè)設(shè)置模型,應(yīng)用魚骨圖的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),引入模塊化理念,突破固定維度限制,設(shè)計(jì)出魚骨型專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置模型?;仡檱?guó)際工程教育改革背景,從哈爾濱理工大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式改革出發(fā),結(jié)合校情,基于我校的物理專業(yè)的現(xiàn)況,以國(guó)外先進(jìn)的CDIO教育模式為指導(dǎo),借鑒國(guó)內(nèi)的CDIO實(shí)踐措施,建立起自己的CDIO工程教育模式勢(shì)在必行。

2物理類專業(yè)現(xiàn)階段的教育教學(xué)情況分析

第一、在大學(xué)物理類教學(xué)中,過分強(qiáng)調(diào)教師的教學(xué)量,進(jìn)而忽視了其科研與辦學(xué)的能力,這樣就阻礙了大學(xué)在教學(xué)質(zhì)量、科研成果和學(xué)校規(guī)劃方面的發(fā)展。第二、學(xué)校的發(fā)展未能與社會(huì)同步,學(xué)校培養(yǎng)的人才不能滿足社會(huì)的需求,更不能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。在校四年學(xué)習(xí)過程中,過多的學(xué)習(xí)科學(xué)理論知識(shí),而忽略了實(shí)踐環(huán)節(jié),致使培養(yǎng)出來的學(xué)生缺乏工程實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力;而這與社會(huì)需求的高素質(zhì)的工程性人才是相悖的。第三、過分強(qiáng)調(diào)自然科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),而忽略了人文科學(xué)的重要作用,致使培養(yǎng)來的學(xué)生丟失了傳統(tǒng)文化,喪失倫理道德,成為“有才無德”之人,危害他人、危害社會(huì)。然而,CDIO工程教育模式要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的教育模式,它擁有一套完備的教學(xué)框架,有自己的教學(xué)的大綱以及教學(xué)宗旨。首先,以德為本,培養(yǎng)具有高尚職業(yè)道德的人;其次,以學(xué)生自學(xué)為主,幫助學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以及精湛的技藝,幫助學(xué)生開拓自己的創(chuàng)新能力以及認(rèn)識(shí)自己潛在的價(jià)值;在此基礎(chǔ)上,在人才培養(yǎng)中將教育過程與實(shí)際工程領(lǐng)域具體情境結(jié)合,培養(yǎng)“德才兼?zhèn)洹钡男乱淮咚焦こ處?。因此,我校物理類專業(yè)可依據(jù)經(jīng)典CDIO工程教育模式,構(gòu)思適合自身情況的教育模式以及培養(yǎng)方案,以彌補(bǔ)現(xiàn)階段教育教學(xué)中的不足,提高教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)學(xué)科發(fā)展,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展。

3構(gòu)思基于CDIO模式的物理類專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)方案

3.1科學(xué)理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)以及考核制度

根據(jù)大學(xué)生教學(xué)大綱指示,為完成大學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)任務(wù),有關(guān)學(xué)生科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)當(dāng)實(shí)施以“學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,老師答疑解惑為輔”的主觀能動(dòng)性學(xué)習(xí)模式。第一階段:首先由教師對(duì)相關(guān)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納、總結(jié),并制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,然后將學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)以及學(xué)習(xí)計(jì)劃分發(fā)到學(xué)生手中,由學(xué)生自行完成基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程(記憶、理解),最后由教師編輯題庫,對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的考核,考核結(jié)果分為優(yōu)、良、中,不合格4個(gè)級(jí)別,不合格者則不得進(jìn)入下一學(xué)習(xí)階段。第二階段:首先由教師劃分制定不同的知識(shí)模塊,完成由同學(xué)選擇自己喜愛的知識(shí)模塊進(jìn)行系統(tǒng)研究,挖掘知識(shí)深度,再由同學(xué)針對(duì)已學(xué)習(xí)的知識(shí)模塊進(jìn)行答辯,展示自己的學(xué)習(xí)成果,重點(diǎn)講述自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解以及相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系性,最后由老師對(duì)其的答辯進(jìn)行點(diǎn)評(píng),提出今后的學(xué)習(xí)研究重點(diǎn),并且給予答辯評(píng)價(jià),并且此過程為循環(huán)過程,要求每個(gè)同學(xué)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(xué)習(xí)成果,教師評(píng)定出學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)(優(yōu)、良、不合格3個(gè)級(jí)別),成績(jī)?yōu)閮?yōu)、良者方可參加相關(guān)的科技競(jìng)賽、科研項(xiàng)目,并且科技競(jìng)賽與科研項(xiàng)目的成績(jī)可以轉(zhuǎn)換成一定的學(xué)分,對(duì)于在科技競(jìng)賽以及科研項(xiàng)目中表現(xiàn)突出的同學(xué),學(xué)??梢詫?duì)其進(jìn)行精英式培養(yǎng),作為學(xué)校、社會(huì)以及國(guó)家的儲(chǔ)備人才,為進(jìn)一步培養(yǎng)優(yōu)秀人才,奠定基礎(chǔ)。第四階段:僅僅經(jīng)過以上3個(gè)階段的培養(yǎng),只能在專業(yè)技術(shù)方面對(duì)一個(gè)人有一定的提高;然而,這并不能使一個(gè)人在德行方面有所提高或蛻變。因此,對(duì)于基于CDIO模式物理專業(yè)人才的培養(yǎng)還需要新階段的鍛煉與培養(yǎng),并且這個(gè)階段勢(shì)在必行?;诒拘5奶厥馇闆r,應(yīng)采取以下方案,來對(duì)學(xué)生的德行方面進(jìn)行一個(gè)積極的考量與培養(yǎng):首先由學(xué)生在年終進(jìn)行自我評(píng)價(jià),尤其是德行方面的表現(xiàn)進(jìn)行逐一評(píng)價(jià);接下來有輔導(dǎo)員、班主任以及一名任課老師給出相關(guān)的綜合評(píng)價(jià),最后由專家評(píng)論組對(duì)學(xué)生的德行給予中肯符合實(shí)際的評(píng)價(jià)。同時(shí),將這次的評(píng)價(jià)結(jié)果告知學(xué)生,以便學(xué)生明確以后努力的方向,彌補(bǔ)不足,完善自己。

3.2科學(xué)理論學(xué)習(xí)與科技競(jìng)賽相結(jié)合

在夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)與基礎(chǔ)能力之后,教師組織學(xué)生參加一些對(duì)理論分析、計(jì)算能力要求比較高的競(jìng)賽,比如:哈爾濱理工大學(xué)學(xué)術(shù)物理競(jìng)賽,全國(guó)大學(xué)生“高教杯”數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等。通過這類比賽來培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,更重要的是在比賽過程中,可以將學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理論知識(shí)應(yīng)用其中,使同學(xué)們對(duì)課本中的理論知識(shí)有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。并且通過競(jìng)賽可以帶動(dòng)、檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),讓同學(xué)體驗(yàn)到用知識(shí)解決實(shí)際問題、解釋現(xiàn)象的快樂,這樣能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的學(xué)術(shù)修養(yǎng)。在我校近期舉行的《哈爾濱理工大學(xué)首屆物理學(xué)術(shù)競(jìng)賽》中,參賽隊(duì)員在比賽過程中得到鍛煉,掌握設(shè)計(jì)出一套適合自己的解決問題的方法。最后,由教師結(jié)合比賽過程中學(xué)生的表現(xiàn)以及學(xué)生的比賽結(jié)果基于一定的評(píng)價(jià)分別為(優(yōu)、良、中、差)。此評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)入學(xué)生的期末總評(píng)成績(jī)。

3.3科學(xué)理論學(xué)習(xí)與科研項(xiàng)目相結(jié)合

在進(jìn)行上述2個(gè)環(huán)節(jié)之后,接下來的環(huán)節(jié)要注重科學(xué)理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用以及交叉學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用,根據(jù)哈爾濱理工大學(xué)的現(xiàn)況,采用工程項(xiàng)目育人還是可行的。首先由教師進(jìn)行交流、討論,針對(duì)學(xué)科特點(diǎn)以及知識(shí)進(jìn)行構(gòu)思,設(shè)計(jì)出覆蓋知識(shí)面廣、切實(shí)可行的不同類型的工程項(xiàng)目;接下來由同學(xué)們進(jìn)行自由組隊(duì),進(jìn)行選題;然后,開展團(tuán)隊(duì)合作,對(duì)工程問題提出解決方法,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證亦或制作出作品;最后由專家在組織答辯,學(xué)生的作品以及研究方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。比如,我校近期開展的《哈爾濱理工大學(xué)首屆物理實(shí)驗(yàn)演示儀器競(jìng)賽》,這個(gè)活動(dòng)激發(fā)大學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的興趣,培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、科學(xué)的研究方法、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的能力,并且對(duì)于改進(jìn)我校的實(shí)驗(yàn)演示儀器作出了貢獻(xiàn)。

3.4橫向?qū)W習(xí)要與縱向?qū)W習(xí)相結(jié)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(yè)教學(xué)培養(yǎng)方案以及實(shí)施方法,本節(jié)將從一個(gè)高的層次來看待CDIO工程教育模式。CDIO工程教育模式的學(xué)習(xí)不僅僅是單一方面的橫向?qū)W習(xí)與縱向?qū)W習(xí),而是二者的有機(jī)結(jié)合??v向?qū)W習(xí),能夠解決一個(gè)問題的“然”與“所以然”,能夠讓學(xué)生深刻的理解一個(gè)問題的來龍去脈,但是對(duì)于與這個(gè)問題相聯(lián)系的事物卻沒有詳細(xì)的了解,從而限制了人思考的角度,沒有全局的意識(shí);然而橫向?qū)W習(xí),能夠擬補(bǔ)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(xué)知識(shí)。這樣,基于橫向與縱向?qū)W習(xí)的CDIO工程教育模式,不僅僅培養(yǎng)了具有較高等技術(shù)的工程師,更是培養(yǎng)了有思想的較高素質(zhì)工程師。

3.5校內(nèi)學(xué)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合

綜上提出的4個(gè)方面,僅僅是依托于學(xué)校固有的教學(xué)資源,開展的培養(yǎng)提高學(xué)生能力的項(xiàng)目,然而這些項(xiàng)目卻與實(shí)際的社會(huì)生產(chǎn)創(chuàng)造需求脫軌;雖然它們能夠在某種程度上提高學(xué)生的專業(yè)、道德水平,甚至說是綜合素質(zhì),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(bǔ)這一差距,還應(yīng)進(jìn)行以下三方面的改進(jìn):第一、學(xué)校除了在充分利用現(xiàn)有固定可見教學(xué)資源的基礎(chǔ)之上,還應(yīng)該發(fā)揮學(xué)校各種潛在的能力,挖掘一定的社會(huì)資源,比如:在專業(yè)技能培養(yǎng)方面,應(yīng)注重與科技公司,生產(chǎn)工廠等建立聯(lián)系;在社會(huì)公德、道德培養(yǎng)方面,應(yīng)注重與一些敬老、養(yǎng)老院或者與志愿者相關(guān)的部門單位建立關(guān)系等。第二、學(xué)校在挖掘這些潛在的資源之后,應(yīng)將學(xué)生定期派遣到對(duì)應(yīng)單位,進(jìn)行短期、長(zhǎng)期等時(shí)間不等的培養(yǎng)與教育,與這些單位共聯(lián)合,對(duì)進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)作出努力。在培養(yǎng)過程中,所涉及的培養(yǎng)內(nèi)容,無需拘泥于形式,可以是實(shí)踐操作、工程技能培訓(xùn)、講座、交談會(huì)、茶話會(huì)、素質(zhì)拓展以及其他的健康向上、豐富多彩的活動(dòng)。第三、在完成以上相關(guān)活動(dòng)后,每位同學(xué)都需要進(jìn)行答辯報(bào)告,對(duì)自己進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià),包括表現(xiàn)突出以及不足兩方面,以及自己在整個(gè)培訓(xùn)過程中自己的收獲;除此之外,學(xué)校與相關(guān)參與單位應(yīng)該組成專家評(píng)審團(tuán),根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn),給出客觀可行的綜合評(píng)價(jià),主要包括專業(yè)技能的提高以及道德修養(yǎng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng),給學(xué)生提出合理、公正、客觀努力方向,使得學(xué)生想優(yōu)秀、甚至是杰出的工程師買進(jìn)一步。

4結(jié)語

對(duì)于本校物理類專業(yè)而言,CDIO工程教育理念機(jī)具借鑒意義,能夠促進(jìn)物理類專業(yè)教育模式的改革,對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才有著深遠(yuǎn)意義。在調(diào)研CDIO工程教育模式在國(guó)內(nèi)、外的應(yīng)用情況之后,客觀分析本校物理類專業(yè)現(xiàn)存問題,努力提出基于CDIO工程教育模式的物理類專業(yè)培養(yǎng)方案。為哈爾濱理工大學(xué)以CDIO工程教育模式為理念的相關(guān)專業(yè)提供參考,更是為CDIO工程教育模式的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者:遲慶國(guó) 單位:哈爾濱理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院