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摘要：CDIO工程教育模式的理论基础是经验学习理论，植根于建构主义和认知发展理论。文章从建构主义教学观、学习观、教学模式、教学方法和教学设计原则等方面入手，阐述了建构主义理论和CDIO工程教育模式的内在联系，旨在通过学习、研究建构主义的学习理论对CDIO工程教育模式有更深入的认识。
关键词：建构主义；CDIO；教学模式；教学设计
作者简介：于佐东（1966-），男，山东烟台人，河北工程大学水电学院，副教授；党承华（1969-），女，河北邯郸人，河北工程大学水电学院，副教授。（河北 邯郸 056021）
基金项目：本文系河北省教育科学研究规划资助经费重点课题（课题编号：06020549、JYGH2011037）、河北工程大学2009年教学研究重点课题的研究成果之一。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0007-02
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，其核心是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，同时更加注重培养学生的个人能力、人际团队能力和工程系统能力。河北工程大学作为第一批试点院校在部分专业开展了CDIO工程教育模式教学改革，并逐步向全校工科专业推广。在实施过程中，几乎所有参与者都是以国外CDIO工程教育模式为教学设计范本，结合自身一定特点进行翻版套用，而对CDIO工程教育内涵的认识较少，严重影响CDIO工程教育教学改革的进程和教学效果。事实上，CDIO工程教育模式首倡学校之一麻省理工学院的Edward Crawley教授等在他们的著作《重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法》中曾明确说明：CDIO方法基于经验学习理论，植根于建构主义和认知发展理论。[1]学习并研究建构主义的学习理论，对开展基于建构主义学习理论的CDIO工程教育教学实践将产生深远的影响和积极的促进作用。
一、建构主义的教学思想是CDIO教学模式的基本指导思想
建构主义的教学思想可从多个方面去理解，但主要反映在知识观、学习观和教学观三个方面。[2]
建构主义知识观、学习观为CDIO教学模式提供了教育思想的理论基础。建构主义认为，学习者是以自己的经验为基础来构建知识体系的，学习是建构内在心理表征的过程，所以建构主义学习观强调以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。建构主义教学观为CDIO教学模式的建立提供了方法指导。建构主义者认为教学应该是激发学生原有的知识经验，以其作为知识的生长点来促进学生的知识建构；教学就要为学生创造理想的学习活动，激发学生的逻辑思维判断能力等高级思维活动；教学还要给学生提供大量的丰富资源以及适当的帮助和支持，促进学生自身建构有关知识的意义及解决问题的方法。CDIO工程教育模式的核心目的是创造一种产生双重影响的学习经验：一是构建学生的知识体系结构，并使他们能够理解和学习与技术基础相关的抽象概念；二是帮助学习者提高个人能力、人际交往能力和产品、过程及系统的建造能力。
二、建构主义教学模式和方法是CDIO12条标准形成的基础
教学模式是在一定教学思想、教学理论和学习理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序，是一定理论指导下的教学行为规范。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。建构主义教学模式概括为：“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”在这种模式中，学生是知识意义的主动建构者，而不是外界刺激的被动接受者；教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者、灌输者；教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。[3]CDIO工程教育模式用12条标准来描述其教学模式，而第一个标准就是把产品、过程或系统的生命周期当做工程教育的背景环境，它是将技术知识和其他能力的教、学、练融为一体化的文化构架。Edward Crawley教授认为，当一个专业的教师都明确同意、专业领导支持并维持这个改革计划时，就可以认为这个专业已经采用了CDIO原则。[1]査建中教授这样解释CDIO的第一个标准：在工程学科教育中结合工程项目生命周期，“做中学”要强调“关联”而不是“内容”。这样培养出的人才具有产业界所需要的素质和能力；鼓励学生主动学习并实践；提倡学生发展自己的专业素养和领导力；使学生学习期间有机会进行工程实践；有助于创立一种认知环境使学生更深刻地理解工程理论和原理。[4]这几条都强调了人才的通用能力和素质，而不是具体在某一工程领域和项目中所涉及的知识，因而是通才教育所要达到的目标，也符合产业和人才市场的需求。CDIO的12个标准都从不同的侧面体现了建构主义的学习观念并完成对教学模式的实现。
建构主义教学模式下比较成熟的教学方法有以下几种：支架式教学（Scaffolding Instruction）、抛锚式教学（Anchored Instruction）和随机进入教学（Random Access Instruction）。这些教学方法虽然形式不同，但它们的教学环节中都包含有情境创设、协作学习、自主学习，并在此基础上由学习者自己最终完成对所学知识的意义建构，这也是CDIO工程教育模式的核心教学方法。与CDIO工程教育模式的学习效果评估一样，在建构主义教学模式的教学方法中，需要进行多角度的学习效果评估，以确定学生达到教学目标的程度，并根据评价所得到的反馈信息对教学设计中的一个或几个环节作出调整和修改。
三、建构主义教学设计原则是CDIO工程教育模式设计和实现的指导
加涅在《教学设计原理》中解释教学设计：“教学设计是一个系统化（systematic）规划教学系统的过程。教学系统本身是对资源和程序作出有利于学习的安排。任何组织机构，如果其目的旨在开发人的才能，均可以被包括在教学系统中。”[5]
教学设计首先要从“为什么学”入手，确定学生的学习需要和教学的目的；然后根据教学目的，进一步确定通过哪些具体的教学内容和教学目标才能达到教学目的，从而满足学生的学习需要，即确定“学什么”；要实现具体的教学目标，使学生掌握需要的教学内容，应采用什么策略，即“如何学”；最后要对教学的效果进行全面的评价，根据评价的结果对以上各环节进行修改，以确保促进学生的学习，获得成功的教学。
建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者；教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。综观种种建构主义学习环境，建构主义的教学设计原则可概括如下：[6，7]
1.以学生为中心，使教学与学习者个人相关
“以学生为中心”，包括首创精神、将知识外化和实现自我反馈三个要素。各种教学因素，包括教师和学习伙伴只是作为一种广义的学习环境支持学习者的自主学习，诱发学习者的问题并利用它们刺激学习活动，或确认某一问题，使学习者迅速地将该问题作为自己的问题而接纳。
2.创设情境，激发兴趣
学习问题必须在真实的情境中展开，必须是一项真实的任务，缩小知识与解决问题间的距离。通过“同化”与“顺应”达到知识迁移能力的培养，完成对新知识意义的建构。
3.引入问题情境、协作学习、共享集体思维成果
在学习过程中，学习者与周围环境的交互作用对于学习内容的理解（即对知识意义的建构）起着关键性的作用。学习者在教师的组织和引导下开展讨论和交流，培养协作精神，奠定创新思维的形成基础，共同建立起学习群体，共同批判地考察各种理论、观点信仰和假说，进行协商和辩论。这样，学习者群体（包括教师和学习伙伴）的思维与智慧就可以被整个群体所共享。
4.设计自由学习环境
教学设计是针对更多主动与自由的学习环境而非更多控制与支配的教学环境的设计。学习者既能得到教师的帮助，也可以相互之间协作和支持，主动利用各种工具和信息资源，进行自由的探索和学习，从而达到自己的学习目标。
5.学习过程的最终目的是完成知识意义建构
学生对知识的意义建构是整个学习过程的最终目的，整个教学设计过程紧紧围绕“意义建构”这个中心而展开，要有利于完成和深化对所学知识的意义建构而非完成教学目标。
6.学习效果评价设计
评价内容主要围绕三个方面：自主学习能力；协作学习过程中作出的贡献；是否达到意义建构的要求，侧重考查学生的思维过程。
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面。为实现上述能力培养，CDIO教学设计的具体实施包括：一体化课程计划的设计、设计—实现的经验、主动学习和一体化学习活动以及学生学习效果评估。有关CDIO教学设计环节的具体内容可参考文献[1]，在此不做详细的阐述，但可以看出，CDIO教学设计每个环节都渗透着建构主义教学设计的影子。
四、结语
建构主义理论的内容很丰富，但其核心可以概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。应当指出，建构主义的教学模式、教学方法及教学设计原则并不是CDIO工程教育模式的全部。CDIO工程教育模式除通过各种教学环节的实施构建学生的知识体系结构，并使他们能够理解和学习与技术基础相关的概念外，还要帮助学习者提高个人创新能力、人际交往能力和产品、过程及系统的建造能力。CDIO工程教育模式对工程技术人才的培养，已从过去只注重个体单方面知识技能的狭义人才观向更注重人才的合作与沟通、创新与决策能力的广义人才观转变。
参考文献：
[1]Edward F.Crawley.重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]郑大年.知识观、学习观、教学观——建构主义教学思想的三个层面[J].全球教育展望,2006,(5):32-36.
[3]何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础(上)[J].电化教育研究,1997,(3):3-9.
[4]査建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,(5):16-19.
[5]R.M.加涅.教学设计原理[M].上海:华东师范大学出版社,2007.
[6]余胜泉,杨晓娟,何克抗.基于建构主义的教学设计模式[J].电化教育研究,2000,(12):7-13.
[7]钟志贤.建构主义学习理论与教学设计[J].电化教育研究,2006,(5):10-16.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：建构主义；CDIO；教学模式；教学设计
作者简介：于佐东（1966-），男，山东烟台人，河北工程大学水电学院，副教授；党承华（1969-），女，河北邯郸人，河北工程大学水电学院，副教授。（河北 邯郸 056021）
基金项目：本文系河北省教育科学研究规划资助经费重点课题（课题编号：06020549、JYGH2011037）、河北工程大学2009年教学研究重点课题的研究成果之一。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0007-02
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，其核心是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，同时更加注重培养学生的个人能力、人际团队能力和工程系统能力。河北工程大学作为第一批试点院校在部分专业开展了CDIO工程教育模式教学改革，并逐步向全校工科专业推广。在实施过程中，几乎所有参与者都是以国外CDIO工程教育模式为教学设计范本，结合自身一定特点进行翻版套用，而对CDIO工程教育内涵的认识较少，严重影响CDIO工程教育教学改革的进程和教学效果。事实上，CDIO工程教育模式首倡学校之一麻省理工学院的Edward Crawley教授等在他们的著作《重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法》中曾明确说明：CDIO方法基于经验学习理论，植根于建构主义和认知发展理论。[1]学习并研究建构主义的学习理论，对开展基于建构主义学习理论的CDIO工程教育教学实践将产生深远的影响和积极的促进作用。
一、建构主义的教学思想是CDIO教学模式的基本指导思想
建构主义的教学思想可从多个方面去理解，但主要反映在知识观、学习观和教学观三个方面。[2]
建构主义知识观、学习观为CDIO教学模式提供了教育思想的理论基础。建构主义认为，学习者是以自己的经验为基础来构建知识体系的，学习是建构内在心理表征的过程，所以建构主义学习观强调以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。建构主义教学观为CDIO教学模式的建立提供了方法指导。建构主义者认为教学应该是激发学生原有的知识经验，以其作为知识的生长点来促进学生的知识建构；教学就要为学生创造理想的学习活动，激发学生的逻辑思维判断能力等高级思维活动；教学还要给学生提供大量的丰富资源以及适当的帮助和支持，促进学生自身建构有关知识的意义及解决问题的方法。CDIO工程教育模式的核心目的是创造一种产生双重影响的学习经验：一是构建学生的知识体系结构，并使他们能够理解和学习与技术基础相关的抽象概念；二是帮助学习者提高个人能力、人际交往能力和产品、过程及系统的建造能力。
二、建构主义教学模式和方法是CDIO12条标准形成的基础
教学模式是在一定教学思想、教学理论和学习理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序，是一定理论指导下的教学行为规范。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性。建构主义教学模式概括为：“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”在这种模式中，学生是知识意义的主动建构者，而不是外界刺激的被动接受者；教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者、灌输者；教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。[3]CDIO工程教育模式用12条标准来描述其教学模式，而第一个标准就是把产品、过程或系统的生命周期当做工程教育的背景环境，它是将技术知识和其他能力的教、学、练融为一体化的文化构架。Edward Crawley教授认为，当一个专业的教师都明确同意、专业领导支持并维持这个改革计划时，就可以认为这个专业已经采用了CDIO原则。[1]査建中教授这样解释CDIO的第一个标准：在工程学科教育中结合工程项目生命周期，“做中学”要强调“关联”而不是“内容”。这样培养出的人才具有产业界所需要的素质和能力；鼓励学生主动学习并实践；提倡学生发展自己的专业素养和领导力；使学生学习期间有机会进行工程实践；有助于创立一种认知环境使学生更深刻地理解工程理论和原理。[4]这几条都强调了人才的通用能力和素质，而不是具体在某一工程领域和项目中所涉及的知识，因而是通才教育所要达到的目标，也符合产业和人才市场的需求。CDIO的12个标准都从不同的侧面体现了建构主义的学习观念并完成对教学模式的实现。
建构主义教学模式下比较成熟的教学方法有以下几种：支架式教学（Scaffolding Instruction）、抛锚式教学（Anchored Instruction）和随机进入教学（Random Access Instruction）。这些教学方法虽然形式不同，但它们的教学环节中都包含有情境创设、协作学习、自主学习，并在此基础上由学习者自己最终完成对所学知识的意义建构，这也是CDIO工程教育模式的核心教学方法。与CDIO工程教育模式的学习效果评估一样，在建构主义教学模式的教学方法中，需要进行多角度的学习效果评估，以确定学生达到教学目标的程度，并根据评价所得到的反馈信息对教学设计中的一个或几个环节作出调整和修改。
三、建构主义教学设计原则是CDIO工程教育模式设计和实现的指导
加涅在《教学设计原理》中解释教学设计：“教学设计是一个系统化（systematic）规划教学系统的过程。教学系统本身是对资源和程序作出有利于学习的安排。任何组织机构，如果其目的旨在开发人的才能，均可以被包括在教学系统中。”[5]
教学设计首先要从“为什么学”入手，确定学生的学习需要和教学的目的；然后根据教学目的，进一步确定通过哪些具体的教学内容和教学目标才能达到教学目的，从而满足学生的学习需要，即确定“学什么”；要实现具体的教学目标，使学生掌握需要的教学内容，应采用什么策略，即“如何学”；最后要对教学的效果进行全面的评价，根据评价的结果对以上各环节进行修改，以确保促进学生的学习，获得成功的教学。
建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者；教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。综观种种建构主义学习环境，建构主义的教学设计原则可概括如下：[6，7]
1.以学生为中心，使教学与学习者个人相关
“以学生为中心”，包括首创精神、将知识外化和实现自我反馈三个要素。各种教学因素，包括教师和学习伙伴只是作为一种广义的学习环境支持学习者的自主学习，诱发学习者的问题并利用它们刺激学习活动，或确认某一问题，使学习者迅速地将该问题作为自己的问题而接纳。
2.创设情境，激发兴趣
学习问题必须在真实的情境中展开，必须是一项真实的任务，缩小知识与解决问题间的距离。通过“同化”与“顺应”达到知识迁移能力的培养，完成对新知识意义的建构。
3.引入问题情境、协作学习、共享集体思维成果
在学习过程中，学习者与周围环境的交互作用对于学习内容的理解（即对知识意义的建构）起着关键性的作用。学习者在教师的组织和引导下开展讨论和交流，培养协作精神，奠定创新思维的形成基础，共同建立起学习群体，共同批判地考察各种理论、观点信仰和假说，进行协商和辩论。这样，学习者群体（包括教师和学习伙伴）的思维与智慧就可以被整个群体所共享。
4.设计自由学习环境
教学设计是针对更多主动与自由的学习环境而非更多控制与支配的教学环境的设计。学习者既能得到教师的帮助，也可以相互之间协作和支持，主动利用各种工具和信息资源，进行自由的探索和学习，从而达到自己的学习目标。
5.学习过程的最终目的是完成知识意义建构
学生对知识的意义建构是整个学习过程的最终目的，整个教学设计过程紧紧围绕“意义建构”这个中心而展开，要有利于完成和深化对所学知识的意义建构而非完成教学目标。
6.学习效果评价设计
评价内容主要围绕三个方面：自主学习能力；协作学习过程中作出的贡献；是否达到意义建构的要求，侧重考查学生的思维过程。
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面。为实现上述能力培养，CDIO教学设计的具体实施包括：一体化课程计划的设计、设计—实现的经验、主动学习和一体化学习活动以及学生学习效果评估。有关CDIO教学设计环节的具体内容可参考文献[1]，在此不做详细的阐述，但可以看出，CDIO教学设计每个环节都渗透着建构主义教学设计的影子。
四、结语
建构主义理论的内容很丰富，但其核心可以概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。应当指出，建构主义的教学模式、教学方法及教学设计原则并不是CDIO工程教育模式的全部。CDIO工程教育模式除通过各种教学环节的实施构建学生的知识体系结构，并使他们能够理解和学习与技术基础相关的概念外，还要帮助学习者提高个人创新能力、人际交往能力和产品、过程及系统的建造能力。CDIO工程教育模式对工程技术人才的培养，已从过去只注重个体单方面知识技能的狭义人才观向更注重人才的合作与沟通、创新与决策能力的广义人才观转变。
参考文献：
[1]Edward F.Crawley.重新认识工程教育——国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]郑大年.知识观、学习观、教学观——建构主义教学思想的三个层面[J].全球教育展望,2006,(5):32-36.
[3]何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础(上)[J].电化教育研究,1997,(3):3-9.
[4]査建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008,(5):16-19.
[5]R.M.加涅.教学设计原理[M].上海:华东师范大学出版社,2007.
[6]余胜泉,杨晓娟,何克抗.基于建构主义的教学设计模式[J].电化教育研究,2000,(12):7-13.
[7]钟志贤.建构主义学习理论与教学设计[J].电化教育研究,2006,(5):10-16.
（责任编辑：王祝萍）