{正版现货新书} 重新认识工程教育:国际CDIO培养模式与方法:the CDIO approach 9787040596939 Edward F. Crawley[等著]

前辅文

第一章 引言与改革动机

  1.1 改革的基本原理

  1.2 改革的动力

   1.2.1 现代工程师的任务

   1.2.2 工程教育改革的必要性

  1.3 CDIO工程教育改革概览

  1.4 关于此书

  参考文献

第二章 CDIO工程教育改革概述

  2.1 引言

  2.2 本章目标

  2.3 CDIO方法

   2.3.1 基本需求

   2.3.2 目标集

   2.3.3 愿景集

   2.3.4 课程计划改革

   2.3.5 教育学基础

  2.4 基本原则——以CDIO为背景环境

   2.4.1 工程职业实践的背景环境

   2.4.2 工程教育的背景环境

  2.5 愿景的实现

   2.5.1 CDIO教学大纲

   2.5.2 CDIO标准

   2.5.3 组织与文化的改革

   2.5.4 提高教师的能力

   2.5.5 开源下的CDIO方法和资源

   2.5.6 并行发展的合作价值

   2.5.7 以教育研究与有效实践为基础

   2.5.8 与国家标准和其他改革项目的一致性

   2.5.9 吸引并激励学生的策略

  2.6 小结

  讨论题

  参考文献

第三章 CDIO教学大纲——工程教育的学习效果

  3.1 引言

  3.2 本章目标

  3.3 工程知识与能力

   3.3.1 工程所需的知识与能力

   3.3.2 合理和详细的重要性

  3.4 CDIO教学大纲

   3.4.1 CDIO教学大纲的开发和整合

   3.4.2 CDIO教学大纲的内容和结构

   3.4.3 CDIO教学大纲的验证

   3.4.4 现代工程主旋律——可持续性､创新与全球化

   3.4.5 现代工程主旋律——领导力和创业

  3.5 学习效果和学生应具备的程度

   3.5.1 为特定的专业制定教学大纲

   3.5.2 确定专业利益相关者

   3.5.3 参与到利益相关者中并充分体现他们的意见

   3.5.4 对结果进行解释并达成一致

   3.5.5 将预期的掌握程度转化为学习效果

  3.6 小结

  讨论题

  参考文献

第四章 一体化课程计划的设计

  4.1 引言

  4.2 本章目标

  4.3 一体化课程计划的基本原理

   4.3.1 实践的理由

   4.3.2 教学方法的理由

   4.3.3 一体化课程计划的特征

   4.3.4 教师观念里的职业能力

  4.4 一体化课程计划设计过程

   4.4.1 课程计划设计过程模型

   4.4.2 课程计划内容和学习效果

   4.4.3 已有条件

   4.4.4 现有课程计划的基准化分析

   4.4.5 课程计划的结构

   4.4.6 组织原则

   4.4.7 总体计划

   4.4.8 课程群结构

   4.4.9 CDIO课程计划理念

   4.4.10 课程内容和学习效果的顺序

   4.4.11 对应的学习效果

  4.5 工程导论课程

  4.6 小结

  讨论题

  参考文献

第五章 设计—实现经验和工程实践场所

  5.1 引言

  5.2 本章目标

  5.3 设计—实现经验的理论基础

   5.3.1 设计—实现经验的特征

   5.3.2 设计—实现经验的区分

   5.3.3 设计—实现经验的角色和价值

   5.3.4 初级设计—实现经验

   5.3.5 高级设计—实现经验

   5.3.6 设计—实现经验的开发

  5.4 贯穿于课程计划的设计—实现经验

   5.4.1 第一年活动

   5.4.2 第二年活动

   5.4.3 第三年和第四年活动

  5.5 设计—实现经验的挑战

  5.6 工程实践场所

   5.6.1 工程实践场所的角色和益处

   5.6.2 工程实践场所的设计

   5.6.3 CDIO实践场所的实例

   5.6.4 工程实践场所中的教与学模式

   5.6.5 工程实践场所的挑战

  5.7 小结

  讨论题

  参考文献

第六章 教与学

  6.1 引言

  6.2 本章目标

  6.3 学生的观点和动机

   6.3.1 学生对教与学的观点

   6.3.2 学生动机

  6.4 一体化学习

   6.4.1 一体化学习的益处

   6.4.2 能力的发展

   6.4.3 多课程经验的一体化学习

  6.5 与CDIO方法相匹配的课程设计

   6.5.1 建设性调整:一个课程设计的模型

   6.5.2 预期学习效果的具体要求

   6.5.3 预期学习效果的分类

   6.5.4 预期学习效果的实例

  6.6 主动学习和经验学习

   6.6.1 主动学习方法

   6.6.2 经验学习方法

   6.6.3 采用多种主动学习和经验学习方法

  6.7 收益与挑战

  6.8 小结

  讨论题

  参考文献

第七章 学生学习评估

  7.1 引言

  7.2 本章目标

  7.3 学习评估的过程

  7.4 使评估方法和学习效果相一致

  7.5 学生学习的评估方法

   7.5.1 笔试和口试

   7.5.2 学生表现的观察和评分

   7.5.3 产品､过程和项目审查

   7.5.4 学习日记和卷案

   7.5.5 其他自我测评的方法

   7.5.6 选择合适评估方法的指南

  7.6 评估结果对教与学的改进

   7.6.1 对学生的反馈

   7.6.2 质量文化

  7.7 主要收益和挑战

  7.8 小结

  讨论题

  参考文献

第八章 适应并实施CDIO培养模式

  8.1 引言

  8.2 本章目标

  8.3 以CDIO专业计划开发作为组织与文化改革的一个示例

   8.3.1 大学的改革作为组织改革的一个案例

   8.3.2 促进组织和文化改革成功的关键因素

   8.3.3 第一阶段的改革——有一个正确的开端

   8.3.4 第二阶段的改革——建立改革的核心工作的动力

   8.3.5 第三阶段的改革——制度性的改革

  8.4 教师的提高和对教师的支持

   8.4.1 提高教师的能力水平

   8.4.2 提高教师的教学和评估能力

  8.5 用于支持专业计划改革的资源

   8.5.1 开发CDIO方法的工程设计模式

   8.5.2 开源方法和资源

   8.5.3 并行发展合作的价值

  8.6 小结

  讨论题

  参考文献

第九章 专业评估

  9.1 引言

  9.2 本章目标

  9.3 基于标准的专业评估

  9.4 CDIO标准和相关的主要问题

   9.4.1 CDIO标准的基本原理与组成

   9.4.2 与CDIO标准相一致的主要问题

   9.4.3 将专业评估进行比较的主要问题

  9.5 专业评估的方法

   9.5.1 审阅文件

   9.5.2 与个人和专题小组访谈

   9.5.3 书面问卷

   9.5.4 教师反馈

   9.5.5 校外专家的专业审查

   9.5.6 不同学习时期的分析

  9.6 按CDIO标准评估一个专业

  9.7 专业的持续改进过程

  9.8 CDIO专业计划的总体影响

   9.8.1 输入､过程和短期效果的初步成果

   9.8.2 长期效果和整体影响的研究

  9.9 小结

  讨论题

  参考文献

第十章 工程教育的历史回顾

  10.1 引言

  10.2 本章目标

  10.3 工程教育的起源

   10.3.1 法国的工程教育

   10.3.2 北欧的工程教育

   10.3.3 英国的工程教育

   10.3.4 美国的工程教育

  10.4 工程和工业发展

  10.5 科学作为工程的基础

   10.5.1 美国的发展

   10.5.2 欧洲的发展

   10.5.3 战后的发展

  10.6 实践能力和经验的减少

   10.6.1 技术学校的转化

   10.6.2 工业界的反应

   10.6.3 回归实践

  10.7 学科大量增加和学科边界模糊化

   10.7.1 解决学科大量增加的办法

   10.7.2 技术与自然边界的模糊化

   10.7.3 社会中的工程

   10.7.4 膨胀性分化

  10.8 当代的挑战

   10.8.1 新的工程职业形象

   10.8.2 新的工程师教育模式

   10.8.3 用CDIO方法解决当代的挑战

  10.9 小结

  讨论题

  参考文献

第十一章 展望

  11.1 引言

  11.2 本章目标

  11.3 工程教育改革的动力

   11.3.1 科学突破与技术发展

   11.3.2 国际化以及学生的流动性和适应能力

   11.3.3 工科新生的能力和态度

   11.3.4 性别和拓宽生源的问题

   11.3.5 政府和多边政策及协议

  11.4 CDIO方法的未来发展

   11.4.1 应用到其他的工程学科

   11.4.2 在研究生培养中实施

   11.4.3 工程教育以外的应用

  11.5 小结

  讨论题

  参考文献

附录A CDIO教学大纲2.0版

附录B CDIO标准2.0版

索引

第一章引言与改革动机

1.1改革的基本原理

工程教育的目的是为学生成为一名成功的工程师提供所需要的学习——技术知识、社会意识和创新精神。在日益依赖技术复杂和可持续的产品、过程和系统的环境中，这种知识、能力和态度的结合是加强高效、创业和卓越所必需的，提高本科工程教育质量和内涵迫在眉睫。

在过去20年中，学术界、工业界和政府部门的领导者提升了对理想工程师特质的认识，开始强调改革的必要性。通过这一努力，人们认识到一个潜在的关键需求——要培养学生能够在现代团队的环境下，构思一设计一实施一运行具有复杂和高附加值的工程产品、过程和系统。

在下面的篇幅中，我们确定了有助于工程教育的12种行之有效的做法以满足上述关键需求。首先，这些有效的工程实践使得更贴近真正的工程，将构思、设计、实施、运行产品、过程和系统作为工程教育的背景环境(context)。其次，我们征求利益相关者的意见，明确了学生的专业学习要求。为了实现上述学习要求，我们确定了另外10种切实可行的做法，以期提供一套全面、综合且广泛适用的工程教育方案，能够提高课程、教学与工程学习实践场所，并能够通过评估与改进过程不断完善。通过这些手段，我们力求显著改善世界范围层面本科工程教育的质量和内涵。

1.2改革的动力

1.2.1现代工程师的任务

工程师通过建造东西而服务社会，引用西奥多·冯·卡门的话：“科学家发现已有的世界，工程师创造未有的世界”（。土木工程学会l828年的会章对工程有这样的阐述：“让自然界巨大的动力资源为人类所用并带来便利的艺术”2。虽然我们今天可能会将人类作为自然管家的责任纳入其中，但显然创造新产品和使用自然资源仍然是今天工程师们的任务。

现代工程师参与产品、过程和系统生命周期各个阶段的工作。这些产品、过程和系统涉及了从非常简单到特别复杂的范围，但却有一个共同的特征，就是满足社会成员的需要。好的工程师细心观察和倾听社会成员的意见以确定他们的需要，并定义相应的装置或系统的适用范围，同时帮助创建概念。我们说他们参与了构思这种装置或系统。现代工程师设计具有技术含量的产品、过程和系统，有时要用到当前最先进的技术，推动新的前沿并开创新的能力，或应用和改进现有技术来满足社会不断变化的需求。工程师引领并实施产品、过程和系统从设计到实现的过程。所有工程师都应进行设计，使得他们所设计的系统容易实现并具有可持续性。为了给社会成员带来便利，其设计的工程装置和系统必须能够运行。消费性产品，如电炉、汽车或手提笔记本由个人使用，较为复杂的系统，如工业炉、飞机或通信网络由专业人员来操控。所有的工程师都必须把产品、过程和系统的运行当成设计过程中不可分割的一部分。

为了“构思一设计一实施一运行”产品、过程和系统，好的工程师会在团队内开展工作，并能有效地沟通，他们具有创造性、批判性思维，具有责任感，并能应用一系列个人与职业能力。

1.2.2工程教育改革的必要性

高等教育的任务是教育学生成为有能力的当代工程师，能够参与并最终领导构思、设计、实施和运行系统、产品、过程和项目。要做到这一点，学生必须成为技术专家、具有社会责任感并善于创新。这样的教育对于在日益依赖复杂且必须是可持续的技术系统的环境下达到高生产率、创业能力和卓越性能是至关重要的。大家普遍认识到，我们必须为工科学生面对这样的未来而做更好的工作，而且必须通过系统的工程教育改革来予以实现。

工程教育中好像存在两个方面不可调和的紧张关系。一方面，工程教育需要为学生传授必须掌握而又不断增加的技术知识；另一方面，大家又普遍认识到工程师必须具有广泛的个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的建造的知识和能力，才能够在生产真正产品和系统的工程团队中工作。

这种紧张关系的表现是，在工程教育者和最终雇用工程毕业生的广大工程界之间出现了明显不同的观点。传统上，大学出身的工程师在强调技术知识的重要性方面找到了平衡。然而，工业界代表们从20世纪70年代后期和80年代初期开始，并在90年代不断增加对这种平衡的关注和忧虑，表示要提高强调个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的建造能力。

本书描述了一种工程教育的方法，该方法将工程专业知识与个人能力、人际交往能力以及职业工程能力综合地整合在一起，从而更好地培养有创新精神、创业能力的工程师。本书强调