1.3.2　CDIO教学大纲内容和结构

2001年，麻省理工学院航空航天学部的Crawley教授发布了第一版CDIO教学大纲——The CDIO Syllabus V1.0。CDIO教学大纲内容和结构的选择主要致力于三个目标： ①创建一个基本原理非常清楚的结构；②获得一个与其他资源相关的全面的高层目标集；③得到一个清晰、完整而且一致的标题集以便于实现和评估。

基于工程实践的需求，根据现代工程师职能，确定工程教育需要培养的是在现代团队式的环境中，具备构思-设计-实施-运作复杂增值的工程、过程和系统的能力的工程师，由此确定工程教育人才培养目标是掌握深厚的工程基础知识、具有引入新产品和新系统的创新能力，并能理解研究和技术发展的价值。通过对工程教育利益相关者——学生、工业界、大学教师和社会人员等的调查，并参考ABET推出的“工程认证标准EC2000”［18］以及波音公司提出的工程师品质标准［19］等，最后经过评估和同行审查完成CDIO教学大纲开发，图1-1说明了从需求到目标的CDIO大纲的制定过程，以及针对专业目标制定专业大纲的过程和将专业目标整合到课程计划的过程。

图1-1　CDIO大纲的开发及其一体化

CDIO教学大纲采用层次结构，第一层如图1-2所示，具体分为四个层面：技术知识和推理；个人能力、职业能力和态度；人际交往能力，包括团队工作和交流能力；在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统。第一层面取决于各专业具体要求。第二层面主要集中在学生个人的认知和情感能力的发展上，包括工程推理和解决问题能力、实验能力和知识探索能力、系统思维能力、批判性思维能力及职业道德等。第三层面主要集中在个人和团体之间的互动上，如团队工作能力、领导能力和交流能力等。第四层面强调产品、过程和系统建造能力。CDIO教学大纲包含对个人和专业能力的品质的培养，其核心是实践能力。

图1-2　CDIO教学大纲第一层

具备深厚的工程技术基础知识是工程教育的基本目标，故把“技术知识和推理”作为大纲的第一层面，大纲的其他三个层面阐述毕业生应具备的一般知识、能力和态度。第一层面按递进关系展开的第二层内容如图1-3所示，现代工程有赖于基础科学知识（1.1），核心工程基础知识（1.2）建立在科学核心之上，高级工程基础知识（1.3）是培养学生开启职业生涯所掌握的必备能力。

图1-3　CDIO教学大纲：技术知识和推理

图1-4给出了大纲“2个人能力、职业能力和态度”和“3人际交往能力：团队工作和交流”的第二层内容。“2.1工程推理和解决问题能力”“2.2实验与知识发现”和“2.3系统思维”是工程师使用最多的三种思维模式，也称为工程思维、科学思维和系统思维（第二层内容）。每种思维模式可以进一步细化为问题的表达、思维过程和问题的解决（第三层内容）；“2.4个人能力与态度”包括一般的性格特征，指一个人的进取心、坚定不移的决心、创造力、批评性思维、自知之明、好奇心、终身学习能力和时间管理能力等；“2.5职业能力和态度”包括工程实际中的职业计划和终身学习所需的职业操守、职业行为、职业能力、态度、职业操守和社会责任感等。

图1-4　CDIO教学大纲：个人能力、职业能力和态度；人际交往能力

人际交往能力分成三个互有重叠的子集：3.1多学科团队工作、3.2交流和3.3使用外语交流。团队工作是指形成技术团队，使之运作和成长，并领导该团队；交流能力则包括设计出交流策略和构架，并能使用包括书面交流、口头交流、图形描述和电子化手段等四种基本沟通模式。外语交流指的是传统的外语学习能力，并能够应用在特定的技术交流中。

图1-5给出大纲“4在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统”的框架。“4.1外部与社会环境”包括对社会与工程之间关系的认识以及对广泛的历史、文化和全球情况的了解等；“4.2企业和商业环境”包含了工程师理解企业文化和发展战略的能力，以及以企业家的方式发挥作用的能力；“4.3系统的构思与工程化”“4.4设计”“4.5实施”“4.6运行”包含开发一个产品、过程或系统的四个阶段对应能力。

图1-5　CDIO教学大纲：构思、设计、实施和运行系统

总之，大纲的第一层反映了应用型人才的职能——参与产品、过程和系统的建造；第二层对内容进行细化，反映当代应用型专业的实践和学术方面的内容；进一步细化的第三层和第四层，把高层的目标转换成可讲授和可评估的学习效果，这种细化有助于教师深刻理解教学大纲的内容和教学效果，并科学地将这些能力要求整合到课程计划中去，由此制定教学与评估的规划。表1-1列出了细化到第三层的CDIO教学大纲，完整的细化到第四层的CDIO教学大纲见附录1。

表1-1　细化到第三层的CDIO教学大纲

CDIO教学大纲列出了高职教育合理和详细的普适性培养目标，是CDIO模式对高职教育的主要贡献。针对CDIO大纲，需要特别强调三点：①根据职责制定培养大纲涵盖了应用型人才的不同职业类型——研究员、系统设计师、设备/工程设计师或开发人员、产品/工程支持或操作员、企业运营人员等所需的一般能力。当然，刚毕业的学生不可能成为某一类型的专家，更不可能成为各类型专家，但现代行业实践的特征要求个人的角色随时间而改变和进步，以应对这些职业类型中一个或多个组合的职业要求，无论学生要成为实际操作人员还是技术研究人员，让他们经历系统及产品构思、设计、实施和运行等教学过程，将会增加他们的工作阅历。②CDIO大纲是一个通用型大纲，具体到不同工程领域，需要对大纲中术语进行转换和解释，如术语“实施”，针对土木工程师，可改成“建造”，针对软件工程师，可改成“编程与测试”等。③CDIO大纲仅给出四层主题，并没有给出具体掌握程度。具体到专业层面的实施时，需要针对具体情况对CDIO大纲进行修正，并采用某种分类法给出每个主题的具体掌握程度。④CDIO大纲（包括CDIO标准）是一个极高的目标，体现了“取法其上，得乎其中”的理念。