江帆 張春良 王一軍 蕭仲敏 喻萍 張春香

[摘 要] 將可拓學(xué)引入到CDIO教學(xué)管理中，首先對(duì)教學(xué)過(guò)程的各環(huán)節(jié)進(jìn)行可拓分析，建立教學(xué)管理可拓模型，并就教學(xué)各環(huán)節(jié)的管理進(jìn)行可拓變換，獲得教學(xué)管理控制的關(guān)鍵點(diǎn)。將可拓教學(xué)管理模型應(yīng)用于機(jī)電系CDIO教學(xué)管理實(shí)際中，對(duì)現(xiàn)存的一些管理問(wèn)題進(jìn)行可拓變換，得到一些有益的建議，為以后改善教學(xué)管理提供參考。

[關(guān)鍵詞] CDIO教學(xué)；可拓模型；可拓變換；教學(xué)管理建議

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634（2013）05-0039-03

0 引言

CDIO教學(xué)改革在廣州大學(xué)機(jī)電工程系實(shí)施已經(jīng)3年多了，在CDIO教學(xué)管理中出現(xiàn)一些新的矛盾，如項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)與學(xué)時(shí)有限的沖突、學(xué)生學(xué)習(xí)空間限制與理論實(shí)踐并行教學(xué)模式的沖突等。如何有效解決，往往需要求解工具的支撐?？赏貙W(xué)是我國(guó)研究員蔡文提出的一種解決非相容問(wèn)題的工具集，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用[1]。本文將可拓學(xué)引入到CDIO教學(xué)管理中，對(duì)教學(xué)管理進(jìn)行可拓分析，建立可拓模型，分析教學(xué)管理的關(guān)鍵控制點(diǎn)，并將關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行可拓變換，為后續(xù)教學(xué)管理的改善提供參考建議。

1 CDIO教學(xué)管理的可拓分析

1.1 可拓學(xué)簡(jiǎn)介

可拓學(xué)主要研究非相容類和對(duì)立類的矛盾問(wèn)題，采用形式化的工具，從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度去研究解決矛盾問(wèn)題的規(guī)律和方法。可拓學(xué)的邏輯細(xì)胞是基元，包括物元、事元和關(guān)系元；基本理論是可拓論，基元理論、可拓集合理論和可拓邏輯是它的三大支柱；其特有的方法是可拓方法，包括可拓分析方法、共扼分析方法、可拓變換方法等?？赏胤椒ㄊ峭ㄟ^(guò)基元的轉(zhuǎn)換，將矛盾問(wèn)題中不相容的條件和目的，通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和推理，定性與定量相結(jié)合，使要解決的問(wèn)題“不行變行”、“不是變是”、“不知變可知”[1，2]。

1.2 CDIO教學(xué)過(guò)程的可拓分析

CDIO教學(xué)過(guò)程通常包括教學(xué)計(jì)劃、課前準(zhǔn)備（含驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)）、課堂教學(xué)、作業(yè)布置與批改、課外輔導(dǎo)、教研活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等，因而教學(xué)過(guò)程受這些環(huán)節(jié)的影響[3-5]。根據(jù)可拓學(xué)的物元理論，將教學(xué)過(guò)程作為一個(gè)多特征物元，各環(huán)節(jié)作為特征，則教學(xué)過(guò)程可以描述為圖1的形式。

該物元模型表示教學(xué)過(guò)程受到教學(xué)計(jì)劃、課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、作業(yè)、課外輔導(dǎo)、教研活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等的影響，，，，… 表示特征對(duì)應(yīng)的量值。

任何物元都具有四對(duì)共軛部，即虛實(shí)、軟硬、潛顯、負(fù)正，可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，下面對(duì)教學(xué)過(guò)程的共軛部進(jìn)行分析。

實(shí)部：={教學(xué)條件，課程設(shè)置，教學(xué)大綱，生源，師資，基礎(chǔ)設(shè)施，…}

虛部：={課堂狀況}∪{學(xué)生的學(xué)習(xí)能力}∪{教師的教學(xué)能力}∪…

硬部：={教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法與手段，教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)評(píng)價(jià)，…}

軟部：={教學(xué)制度}∪{崗位責(zé)任制}∪{學(xué)籍制度}∪…

顯部：={教學(xué)現(xiàn)狀，…}

潛部：={對(duì)學(xué)生潛能的開(kāi)發(fā)與培養(yǎng)}∪{師資潛能的提升}∪…

正部：={學(xué)習(xí)能力提升，教學(xué)能力提高，良好學(xué)風(fēng)，高水平實(shí)驗(yàn)室，…}

負(fù)部：={學(xué)習(xí)積極性不高}∪{教師不負(fù)責(zé)任}∪{教學(xué)條件落后}∪…

從上面的共軛分析可以看出，現(xiàn)有的教學(xué)管理主要是對(duì)實(shí)、硬部加以控制，例如提高教學(xué)硬件、修訂教學(xué)大綱等，而忽略了對(duì)虛、軟部的控制。

教學(xué)過(guò)程具有可拓性，包括蘊(yùn)含性、相關(guān)性。教學(xué)過(guò)程蘊(yùn)含性是指整體蘊(yùn)含個(gè)體，如教學(xué)過(guò)程蘊(yùn)含教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)管理蘊(yùn)含教學(xué)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的管理[6，7]。教學(xué)過(guò)程相關(guān)性是指教學(xué)過(guò)程的各特征構(gòu)成一個(gè)相關(guān)網(wǎng)，彼此共同影響教學(xué)過(guò)程及教學(xué)管理，如教學(xué)管理的相關(guān)特征包括管理觀念、規(guī)章制度、質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)價(jià)、管理隊(duì)伍素質(zhì)等。

1.3 CDIO教學(xué)管理的可拓模型

根據(jù)對(duì)教學(xué)過(guò)程的可拓分析，可以建立教學(xué)管理的事元模型，如圖2。

從模型看到，教學(xué)管理工作是依據(jù)科學(xué)的規(guī)章、制度、體系，采用前饋、過(guò)程控制方法，由教學(xué)管理人員對(duì)教學(xué)過(guò)程的相關(guān)特征實(shí)施控制。

教學(xué)是個(gè)系統(tǒng)工程，影響教學(xué)管理的因素是多方面、復(fù)雜的，需考慮成本和可行性，找出“關(guān)鍵質(zhì)控點(diǎn)”，即“關(guān)鍵特征”加以有效控制，能夠達(dá)到事半功倍的效果。通過(guò)對(duì)教學(xué)過(guò)程的分析，可以把控制目標(biāo)落腳在教師講授質(zhì)量及學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量上，這樣可以確定教學(xué)管理的目標(biāo)元和條件元，即：

目標(biāo)元 =（）=（控制，支配對(duì)象，講授質(zhì)量的關(guān)鍵特征）；

條件元 =（）=（講授質(zhì)量的關(guān)鍵特征，確定情況，未確定）。

2 CDIO教學(xué)管理的關(guān)鍵控制點(diǎn)

根據(jù)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)管理的可拓模型及目標(biāo)與條件元，構(gòu)建CDIO教學(xué)管理轉(zhuǎn)換模型為：，式中 為原來(lái)的管理思路， 為轉(zhuǎn)換后的管理思路。約束條件為， 為可拓轉(zhuǎn)換方法。

可拓轉(zhuǎn)換方法很多，這里主要利用的是可拓學(xué)的共軛轉(zhuǎn)換和可拓變換找到教學(xué)管理的關(guān)鍵控制點(diǎn)[1，2，6，7]，為教學(xué)管理有效控制提供著力點(diǎn)。

2.1 教學(xué)管理關(guān)鍵控制點(diǎn)

1）由共軛分析可知，軟部是管理關(guān)鍵，即對(duì)教學(xué)制度和體系的控制是關(guān)鍵，軟部搞好了，能促進(jìn)硬部的改善，最終教學(xué)管理效果也將得到提高。

2）“化潛部為顯部”是教學(xué)管理的一個(gè)重要思路，主要是將師生的潛能開(kāi)發(fā)出來(lái)，如選送年輕教師到重點(diǎn)院校作高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者或參加高級(jí)研修班，加強(qiáng)重點(diǎn)課程教師的培訓(xùn)等措施，為教師學(xué)習(xí)、進(jìn)修創(chuàng)造條件，強(qiáng)化對(duì)教師知識(shí)結(jié)構(gòu)的控制，使得教師能力由潛部轉(zhuǎn)化為顯部，激發(fā)教師工作熱情，提升教學(xué)質(zhì)量。同樣也可通過(guò)更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3）通過(guò)可拓學(xué)的置換、增刪、擴(kuò)縮、分解四種變換，并利用可拓優(yōu)度評(píng)價(jià)來(lái)確定教學(xué)管理的關(guān)鍵點(diǎn)。根據(jù)CDIO教學(xué)過(guò)程的實(shí)際情況，主要對(duì)教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行可拓分析和可拓變換，進(jìn)行最好優(yōu)度評(píng)價(jià)，確定教學(xué)計(jì)劃、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教研活動(dòng)是教學(xué)管理的關(guān)鍵點(diǎn)。在教學(xué)管理實(shí)踐中應(yīng)該對(duì)這個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，這樣才能保證教學(xué)質(zhì)量，并提升師生的CDIO能力。

2.2 CDIO教學(xué)管理的建議

1）機(jī)電工程系CDIO教學(xué)管理狀況調(diào)研。通過(guò)與師生的座談，對(duì)廣州大學(xué)機(jī)電工程系CDIO教學(xué)管理狀況進(jìn)行了調(diào)研。（1）一體化課程的排課沖突問(wèn)題。CDIO課程實(shí)行理論實(shí)踐一體化，而一體化教室較少，出現(xiàn)排課沖突；（2）課外監(jiān)管問(wèn)題。學(xué)習(xí)內(nèi)容由項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，而不少項(xiàng)目是學(xué)生課外完成，如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生課外參與項(xiàng)目的監(jiān)管是個(gè)問(wèn)題；（3）成績(jī)?cè)u(píng)定問(wèn)題。學(xué)生以團(tuán)隊(duì)參與考核，需要思考如何區(qū)分差生、如何淘汰、如何給出精確分?jǐn)?shù)等；（4）工程環(huán)境的營(yíng)造問(wèn)題。CDIO教學(xué)模式希望學(xué)生與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，而目前我國(guó)企業(yè)不愿承擔(dān)起學(xué)生培養(yǎng)任務(wù)，因而存在如何讓學(xué)生在真實(shí)的工程環(huán)境學(xué)習(xí)的問(wèn)題，需要在學(xué)校內(nèi)營(yíng)造這種真實(shí)的工程環(huán)境；（5）實(shí)驗(yàn)室管理問(wèn)題。學(xué)生參與CDIO項(xiàng)目，需要長(zhǎng)時(shí)間占用實(shí)驗(yàn)室，但實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間、人數(shù)容納有限，無(wú)法保證學(xué)生無(wú)限制利用實(shí)驗(yàn)室。

通過(guò)分析以上問(wèn)題，實(shí)際涉及到教學(xué)管理四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，強(qiáng)化管理這些關(guān)鍵點(diǎn)可以避免問(wèn)題出現(xiàn)。

2）基于可拓學(xué)的CDIO教學(xué)管理問(wèn)題求解。針對(duì)上述CDIO教學(xué)中存在的問(wèn)題，尋求對(duì)應(yīng)的可拓轉(zhuǎn)換方法。如針對(duì)一體化教室少、容易出現(xiàn)排課沖突的問(wèn)題，可以采用共軛變換，轉(zhuǎn)化為硬部和軟部的矛盾，在一體化教室硬件缺乏的條件下，可以改善軟件，即提高利用率，如可以將授課時(shí)間錯(cuò)開(kāi)、有的課安排在夜晚等。因此，針對(duì)CDIO教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)原來(lái)的教學(xué)管理方法進(jìn)行基于約束條件的轉(zhuǎn)換，映射到教學(xué)計(jì)劃、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教研活動(dòng)4個(gè)教學(xué)管理關(guān)鍵點(diǎn)上，就能找到解決的方法。

CDIO教學(xué)管理建議如下：（1）制定可持續(xù)的教學(xué)計(jì)劃，特別是設(shè)置一體化課程時(shí)應(yīng)考慮實(shí)施場(chǎng)所的容量，對(duì)專業(yè)關(guān)鍵內(nèi)容實(shí)施一體化授課，強(qiáng)化學(xué)生重點(diǎn)知識(shí)能力。對(duì)支撐性知識(shí)點(diǎn)歸類形成有特色課程，按需要分為理論課程和實(shí)踐課程；（2）強(qiáng)化一體化課堂教學(xué)管理。一體化課程是專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，要嚴(yán)格審定教學(xué)方案，并加強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的監(jiān)控，確保學(xué)生能夠在一體化課堂教學(xué)過(guò)程中有更好的學(xué)習(xí)效果；（3）成績(jī)?cè)u(píng)定細(xì)化。CDIO成績(jī)?cè)u(píng)定是以團(tuán)隊(duì)為主，但可以進(jìn)一步細(xì)化，包括時(shí)間細(xì)化與項(xiàng)目?jī)?nèi)容細(xì)化，注重平時(shí)材料的收集與及時(shí)判定，這樣可以給出有差異性的成績(jī)；（4）CDIO教學(xué)注重學(xué)生理論與實(shí)踐并重，特別要發(fā)揮學(xué)生團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的作用，優(yōu)生帶動(dòng)差生，實(shí)現(xiàn)共同的進(jìn)步；（5）適當(dāng)增加一體化教學(xué)環(huán)境，并使一體化教學(xué)環(huán)境接近于真實(shí)的工程環(huán)境，讓學(xué)生能夠盡早體驗(yàn)真實(shí)工程環(huán)境；（6）構(gòu)建實(shí)用的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目要具有反映課程知識(shí)點(diǎn)、學(xué)生能夠順利實(shí)施（中等難度）、實(shí)施成本較低的特點(diǎn)。這樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目才具有可持續(xù)性，如目前機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)課程的“無(wú)碳小車”項(xiàng)目，通過(guò)不斷改進(jìn)方案，能夠鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)與應(yīng)用機(jī)構(gòu)的能力，學(xué)生能夠完成設(shè)計(jì)制造過(guò)程并進(jìn)行競(jìng)賽，成本也控制在實(shí)踐環(huán)節(jié)所給的經(jīng)費(fèi)范圍內(nèi)，形成了一個(gè)可持續(xù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（7）開(kāi)發(fā)一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備和虛擬實(shí)踐平臺(tái)?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備綜合性不強(qiáng)，如果能夠自主開(kāi)發(fā)一系列綜合的專業(yè)教學(xué)設(shè)備，將大大提升教學(xué)便利性和教學(xué)效果。同時(shí)也可開(kāi)發(fā)一些虛擬實(shí)踐平臺(tái)，便于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)踐，克服實(shí)踐過(guò)程的時(shí)間和空間限制；（8）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放管理。之前嘗試了由學(xué)生自主管理，但存在安全隱患。建議學(xué)校能夠改革實(shí)驗(yàn)員坐班制度，或者給予實(shí)驗(yàn)員加班補(bǔ)貼，如果實(shí)驗(yàn)員能夠倒班的話，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理便比較容易實(shí)現(xiàn)；（9）強(qiáng)化教研活動(dòng)。目前學(xué)校加大了對(duì)教研項(xiàng)目的投入，激發(fā)了教師參與教研活動(dòng)的積極性，但項(xiàng)目數(shù)有限，很多教師有教學(xué)改革的項(xiàng)目而沒(méi)有經(jīng)費(fèi)資助。建議增多教研項(xiàng)目，讓更多的教師參與到教學(xué)研究中。同時(shí)給予每個(gè)系一定的教研經(jīng)費(fèi)，便于各系（或各教研室）開(kāi)展教學(xué)研究討論會(huì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)CDIO教學(xué)過(guò)程進(jìn)行可拓分析，建立教學(xué)過(guò)程物元模型及教學(xué)管理的事元模型、目標(biāo)元、條件元，并構(gòu)建了教學(xué)管理問(wèn)題求解的轉(zhuǎn)換模型。通過(guò)教學(xué)管理變換分析（由于篇幅限制，這些變換分析沒(méi)有詳細(xì)展開(kāi)），找到教學(xué)管理的關(guān)鍵點(diǎn)——教學(xué)計(jì)劃、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教研活動(dòng)。通過(guò)CDIO教學(xué)管理調(diào)研，匯集一些教學(xué)管理的實(shí)際問(wèn)題，采用可拓分析方法，映射到4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，得到一些教學(xué)建議，供后續(xù)CDIO教學(xué)改革參考。

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