CDIO工程教育理念內化路徑探究

吳寶華　張輝

摘 要：文章借助心理學中的強化理論與潛意識植入理論方法，從CDIO工程教育理念的內涵著眼，闡述了將CDIO工程教育理念植入潛意識的意義，并提出了潛意識理論與強化理論視域下CDIO理念內涵的路徑。

關鍵詞：潛意識；強化理論；CDIO教育理念；路徑

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）05-0061-02

工程教育理念是一種思維模式，建立在工程知識的積累過程，它的主要目的就是要激勵學生在潛意識里形成創新思維和工程理念，更好地解決實際問題。塑造和植入潛意識工程理念是工程教育理念的著眼點，提高學生的工程素質、培養其創新能力和實踐能力是工程教育理念的落腳點[1]。CDIO工程教育理念的提出為工程教育在高等院校的實施提供了行之有效的方法。通過CDIO教學模式的不斷探索與實踐，可以為社會培養優秀的工程技術人才，使他們具有較強的構思設計、開發實施、組織溝通和協調能力。

一、CDIO工程教育理念的內涵

工程教育以技術科學為學科基礎，培養能夠轉化科學技術為生產力的專門教育，培養學生初步具備成為工程師的基本素質和條件。工程教育理念是一種獨特的思維模式，是人們在長期對工程知識的積累過程中逐步形成的，能夠激發出學生的潛意識創新思維能力，引導學生多學科角度解決實際問題、獨立性學習和融入團隊。由美國麻省理工學院等四所大學提出的CDIO工程教育模式就是培養學生的思維能力、推理能力、解決問題的能力和團隊工作與交流能力[2]，將工程教育理念潛移默化地植入理論教學、實驗教學、企業實訓和科技創新活動中，使得學生在獲得知識的同時，其工程教育理念、工程素質和工程實踐能力都得到不同程度的鍛煉和提高。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）的簡稱，它主要是以產品研發到產品運行、維護和廢棄的全生命周期為載體，建立課程體系間的相互關聯，使學生自覺將課程與實踐有機結合，在構思、設計、實施和運行四個步驟達到預定目標。學習理論知識、掌握實踐技能、養成工程態度是工程教育理念的內涵。

CDIO工程教育模式的實施需要將工程教育理念要貫穿于人才培養全過程，在人才培養方案制訂時，要盡力搭建包含提高工程素質、滲透工程教育理念、培養創新能力三大模塊系統的教學體系，并在課程體系中增大實踐環節的分量，課程體系要保證學科知識結構的理論完整性、科學性和系統性，重視學科交叉，整合知識點，強化工程能力綜合實訓，實現理論知識和工程實踐的完美融合。

二、將CDIO工程教育理念植入潛意識的重要性

意識是人腦的產物，是主體對客觀的反映。人的意識主要包括三個層次，分別為顯意識、潛意識和下意識。潛意識位于顯意識和下意識中間的意識層次[3]。潛意識是沒有被直接察覺到的一種意識，它貫穿于人類意識發生與發展的全過程，既具有顯意識的社會屬性，又具有下意識的生物屬性，參與大腦整體思維功能的實現。弗洛伊德通過醫學實踐發現了潛意識的客觀存在及其神奇的創新功能。發現真理的認識過程總是離不開與潛意識相關的非邏輯思維因素，如幻想、直覺、想象、靈感等。很多的信息往往不是經過大腦的思維加工成為意識，而是以潛意識的存在形式，貯存在大腦的深層[4]。這些潛意識，它們在大腦之中潛藏并沉睡，是不容易被思維主體激活與發覺的。當潛意識受到某種外界的刺激，就會猛醒過來，不自覺地從大腦的深層，躍入大腦的表層從而轉化為意識。

潛意識處于心理結構的最底層，是一切原始欲望的策源地[5]，是一種潛在的動力深藏于我們的深層意識當中，也是心理系統最根本的動力，一旦被挖掘，它產生的影響將勢不可擋。因此，如果能將CDIO工程教育理念植入學生的潛意識之中，使學生在潛意識里埋下“工程教育理念”這顆種子，這對于CDIO工程模式在實踐教學中的應用和高能力的工程技術人才的培養會起到巨大的推動作用。

三、強化理論應用的意義

如何才能將CDIO工程教育理念植入學生的潛意識之中呢？我們可以借助心理學中的強化理論，在實踐教學中激勵學生的學習動機，挖掘和發揮他們的內在潛能，從而提高他們的工程意識，為國家培育出更多具有工程實踐能力的技術人才，這也是21世紀賦予每一個高校教師的神圣職責。

美國著名心理學家斯金納通過對人和動物學習生活的長期實踐研究，提出了強化理論，認為能夠增強反應發生概率的剌激和事件稱為強化，人和動物要獲得剌激，必須先做出適當反應，才能在操作條件反射中得到強化[6]。

強化是塑造學生行為的一種重要方法。因此，在實踐教學過程中，教師要運用不同的強化手段，采用不同的強化物將“CDIO工程教育理念”潛移默化地植入學生的潛意識當中，使學生形成一種心理形式的強化，即在潛意識當中將“CDIO工程教育理念”進行信息傳遞的強化，從而逐步形成工程教育的理念，在學生的學習過程中，學生就會在潛意識的驅動下去完成CDIO工程教育理念所賦予的使命，逐步鍛煉和培養自己的工程實踐能力和水平。這也是我們在化學實踐教學中應用心理學強化理論的重要意義所在。

四、潛意識理論與強化理論視閾下CDIO工程教育理念的內化路徑

在國際先進的CDIO工程教育理念指導下，結合斯金納的強化理論，以教師和學生為切入點，從實踐教學計劃、實踐教學內容、實踐教學過程等方面進行了積極有益的改革和實踐，提升了學生對于科學實踐的興趣和積極性，在創新項目的牽引和實踐導師的指導下，學生的工程實踐能力得到了培養和鍛煉。

（一）教師CDIO工程教育理念的形成

CDIO就是構思、設計、實施和運行，它強調的是提升學生的工程實踐能力，鍛煉學生的操作動手能力，把課堂學到的理論知識與實踐能力有機結合起來。要培養具有CDIO工程教育理念的學生，實驗教師必須要按照CDIO理念和與之相匹配的培養計劃去組織和實施實驗教學和完成實踐環節。

注重加強教師自身工程教育教學理念的形成，實驗教學改革不僅對學生的工程意識要求提高了，同時對教師的工程教育意識也提出了更高的要求，實驗教師不但要具有較高的理論知識水平及扎實的實驗操作技能，還要不斷豐富和完善自身的知識結構，具備工程實踐經歷，提高工程素養，同時還要提高實驗教師的科研能力，增加實驗教師參加各種工程素質培訓的機會，到企業掛職鍛煉，或者到企業轉化科研成果等。實驗教師不但要提高學生的實驗操作能力，讓學生掌握基本實驗操作方法和技能，還要引導學生進行探討性實驗，激發學生的科研興趣，對不同學生采取有差異化的實驗教學引導。

（二）學生工程教育理念的確立

按照CDIO工程教育理念的要求，結合實踐教學培養計劃，在教學過程中分三個層次完成了學生工程教育理念的形成與培養工作。

首先，基礎實驗。主要訓練學生的基本功底，通過實驗操作，使學生準確無誤地掌握實驗操作的基本技能。按照斯金納的強化理論，這部分學習過程就是操作行為過程，是可以通過強化來控制的。比如說，在無機實驗中，最常用的儀器就是試管，我們就從試管的刷洗、試管的加熱以及試管的使用等操作開始入手，通過操作演示、檢查學生的預習報告、指導學生的實驗操作等手段，讓學生反復強化這些操作，反復強調提高動手能力、提高實驗操作技能、增強工程意識的重要性，也就是說在指導學生實驗操作的同時，不斷地向學生滲透工程教育的理念。將CDIO工程教育理念在基礎實驗環節就潛移默化的埋入學生思想意識中，以便在今后的學習階段發揮更好的作用。

其次，綜合實驗。在綜合實驗過程中，通過“查、習、審、結”四個步驟來實施強化理論，提高學生的動手能力，進而加深學生對CDIO工程教育理念的理解?！安椤?，即查找相關書籍或文獻，讓學生多方面熟悉與本實驗有關聯的科學前沿問題，反復理解強化實驗目的、實驗原理，這對于學生在實驗過程中發現問題、提出問題、啟迪學生的好奇心，具有重要的促進作用?！傲暋?，即預習實驗，學生在開始實驗操作之前，必須對實驗方法、實驗步驟乃至實驗現象做到心中有數，在思想上反復強化預習，可以為實際操作做好心理上的準備，從而產生自發性的心理動力，自動自覺的完成實驗操作訓練?！皩彙?，即審批預習報告，教師要嚴格檢查學生的預習情況，因為通過對學生預習情況的檢查，完全可以反映出學生在潛意識當中是否已經被反復強化過，這對于CDIO工程教育理念在學生思想中的植入以及學生工程意識的增強至關重要?！敖Y”，即創新性小結，要求實驗結束后，每位學生寫出該基礎實驗將來可能工程應用的兩個領域，不斷強化工程理念，訓練工程思維。

再次，科技創新。在學生的潛意識中植入CDIO工程教育理念的目的就是要在工程教育理念指導下，培養能適應我國社會經濟、科學技術、文化發展需要的、具有工程素質、創新能力和傳承文化的人才。培養的途徑除了理論教學、實踐教學，更重要的載體就是科技創新活動。能夠開啟大學生的創新意識，培養創造能力，實現工程師的培養目標。將學生分成若干創新小組，結合斯金納強化理論中的小組強化，運用群體動力學鼓勵學生踴躍參加開放實驗、創新實驗以及化工設計大賽等大學生課外科研訓練活動，從而提高學生的觀察能力、想象能力、動手操作能力、協調合作能力。

在實驗教學過程和科技創新活動中，我們堅持以工程教育模式為指導，同時運用心理學中的強化理論，將CDIO工程教育理念潛意識植入到各教學環節當中，這對于培養有工程素質、有工程實踐能力、有工程設計能力和有工程創新能力的“四有”大學生具有十分重要的意義和廣泛的應用價值。

參考文獻：

[1]Crawley，E.F.；Malmqvist，J.；Ostlund，S.；Brodeur，D.

R.Rethinking Engineering Education：The CDID

Approach，Springer，New York，2008，p2，694，51，257.

[2]吳寶華，張輝.工程教育理念在實踐教學中的應用[J].

科技與管理，2014，（5）.

[3]于淼.弗洛伊德無意識創造力理論及現象學方法論釋義

[J].醫學與哲學：人文社會醫學版，2010，（5）.

[4]姚本先.潛意識理論發生發展探微[J].東北師大學報：

哲學社會科學版，1999，（1）.

[5]劉奎林.潛意識在認識中的地位和作用[J].哲學研究，

1998，（3）.

[6]謝應寬.B·F·斯金納強化理論探析[J].貴州師范大學學

報：自然科學版，2003，（1）.