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財團法人高等教育評鑑中心基金會

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逢甲大學推動CDIO工程教育模式之策略

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  • 發布單位:高等教育評鑑中心
  • 編輯者:mitchell

文/田春林.逢甲大學電機工程學系特聘教授兼副教務長暨教學發展中心主任

工程教育模式CDIO是以「構思、設計、執行和運作(Conceive-Design-Implement-Operate, CDIO)」為理論基礎,逢甲大學為培育未來社會產業所需的創新人才,在以學生學習成效為主體的基礎下,導入CDIO人才培育模式並結合PBL課程設計,培養學生具備參與社會產業升級傳型所需的創新能力。於20173月,逢甲大學正式加入CDIO國際組織,成為臺灣第一所加入CDIO組織的大學,藉由全校性課程架構的規劃與實施,推廣CDIO至全校各學院(包括工程與科學學院、資訊電機學院、人文社會學院、商學院、金融學院、建築專業學院、建設學院等)的教學實踐。自2018年起,CDIO的精神已融入於專題課程內,藉由全校性推動CDIO專題式課程結合學系專業教育與通識教育,藉以提升學生創新與實作能力。

在貫徹CDIO精神所標示的12項標準於課程改造的實踐中(圖一),從課程內容及學習成果開始、到整合性的學習經驗及主動學習、甚至是對於教師教學上的支持,我們使用CDIO的標準及評量尺規,重新檢視課程架構及實施方式。不僅將CDIO視為一種強調創新與實踐工程教育的流程,也是一種能適用於其他領域的創新教學方式。透過教師的帶領及由校務端推動的系統性課程架構改造,讓全校所有的學生,不論是否為工程領域,皆能從課程設計中,習得CDIO的精神,並將理論應用於實務技能上,解決真實的問題,培養成為社會所需的創新人才。

逢甲大學自2003年起引入成果導向教育(Outcome-Based Education, OBE),以學生學習成效為主體,並以此為基礎,自2017年起引入CDIO教育模式,第一年先挑選幾個特定學系進行試辦CDIO專題式課程,第二年開始有系統的於全校性推動CDIO課程改造。首先是開學初期實施新鮮人專題與學期中進行定錨課程,為了協助大一新生了解就讀學系的特色,藉由定錨課程強調ConceiveDesign觀念,為大一新生的專業科目及通識科目學習打下穩定的基礎;大二及大三學生可以從各系所設計的「深碗專題」模組,選擇23門系列專業科目,將專業理論結合應用工具再透過專題實作強調DesignImplementCDIO流程連貫起來;在經歷深碗專題研究課程之學習,最後透過大三下學期及大四上學期實施Capstone課程(跨學期畢業專題),達成具有實務性產品、系統、或服務設計等專題成果產出,進而完成「Conceive-Design-Implement-Operate」的CDIO連貫式專題實作流程。藉由上述的課程模組實施方式,能有效且持續性的推動CDIO架構融入於全校教學課程內。從新鮮人專題與定錨課程、深碗專題、跨學期畢業專題符應CDIO的應用面向,引導學生升學與就業準備,整個CDIO專題式課程模組設計與規劃執行,藉以培養學生統整知識與實務能力,如圖二所示。

新鮮人專題與定錨課程

為了將CDIO工程教育架構作為根基,以啟發新鮮人學習動機與興趣,新鮮人專題及定錨課程是每個大一新生必經的學習歷程,也是各個學系推動特色課程的重點項目。推動的作法是讓各學系及學院自由發揮,在新鮮人專題活動中,提出適合的專題企劃,以提高大一新生學習動機與興趣,幫助新生了解未來專業領域在產業的真實情境與未來發展,並藉由學校的統籌資源整合及經費的支援,各系新生在為期3天的新生訓練活動時,不僅可以從新鮮人專題中,踏出探索自身學科專業知識的第一步,建立學習目標與動機,也可以培養學生具備發現問題、同理心、團隊合作、問題解決等能力。為延續新鮮人專題的知識探索,各系在大一課程的設計上,則以定錨課程作為打造專業知識穩固基礎的延伸。由2天的新鮮人專題實作課程,延伸至一學期定錨課程,甚至是一學年的專題導向連貫式課程,各系設計出屬於自身特色的定錨課程,不僅能夠激發學生的學習動機,也為未來的專業課程學習奠定穩固的根基。以本校資電學院為例,自動控制工程系、電子工程學系、通訊工程學系等,以跨系的方式共同執行新鮮人專題加上定錨課程,學生透過團隊合作完成智慧無人自走車專題,並於期末辦理成果競賽,培養學生跨領域整合能力。該學年度開設資電概論與倫理之定錨課程,以跨領域專題的角度,培養學生所應具備的專業基礎知識。

總體而言,以CDIO流程內的CConceive)為出發點的新鮮人專題及定錨課程,透過專題導向、創新教學、跨域整合等方式,讓新生在入學的第一年至大四畢業前,對於其基礎及專業學科奠定良好基礎。

應用CDIO的深碗專題

銜接新鮮人專題與定錨課程,本校藉由深碗專題,強化學生CDIO流程內的DDesign)、IImplement)及知識整合與運用的能力。深碗專題是藉由一系列課程組成的專題式課程,相關系列課程是由學系依據學系發展特色設計出的一套課程或數個課程模組。學生可從相關模組課程內自由選擇23門課程修習,每個課程皆能透過專題式學習與實作的機會讓學生進行深度的學習。本校提供學生們深度探索知識的機會,每位學生藉由23門深碗課程的洗禮,整合理論與實務,反覆地接受CDIO連貫式的成果導向教育,確保學生專業核心能力的養成,培養學生統整所學之知識、所用的工具及投入於實作場域的能力,並促進學的主動學習。此外,這些專題的主題通常是和產業問題或真實問題相關,目的是藉由真實的問題,讓學生從一次又一次的專題實作中,深度的去思考所學的知識,並將這些知識轉化為實際的行動力,產出具特色的專題成果。同時,在這些專題實作過程中積極鼓勵學生們利用這樣的專題成果參與校內外競賽,我們的學生也由於因為接受CDIO課程嚴謹的訓練,而有亮眼的競賽表現成果。此外,也經由校務研究以了解學生學習回饋情形,一直以來學生對於深碗專題課程的學習評量反饋意見均為正向回饋,表示深碗專題對學生學習有實質幫助。另一方面,本校也透過定期追蹤校友及業界雇主的意見回饋,作為深碗專題課程內容調整的參考,以符應當前業界所需的最新趨勢及核心能力。

藉由深碗專題的推動,各學系學生能在自己的課程專業領域內選擇適合的課程模組,進行深度的學習,培養專業知識及解決問題的能力,充分體現CDIOConceiveDesignImplement的學習過程。藉由新鮮人專題、定錨課程以及深碗專題的推動,讓學生們培養出具備執行畢業專題的統整能力,在最後大四的階段,則是藉由跨學期的畢業專題Operate實作能力的培養,完成整個CDIO精神的最後階段目標。

跨學期畢業專題及跨領域畢業專題

橫跨不同學期的畢業專題是本校學生必經的學習過程,我們利用跨學期畢業專題,讓學生能夠利用較長的時間,一方面作為Capstone課程統整學生四年來的學習成果,另一方面則是達成CDIO教育模式的最後一個目標Operate,讓學生從概念發想開始到設計、執行與最後的產出,將所學知識應用於解決真實問題,完成具體的產品∕系統∕服務設計等實作產出成果,達到CDIO能力培育的一項主軸,即理論與實務的整合實踐。

除了學系內部的跨學期畢業專題,本校於2019年成立創能學院。創能學院的成立強調科際間合作,藉由跨學科之間的整合,亦為學生提供跨領域畢業專題的選項。跨領域畢業專題打破既有單一學系執行畢業專題的框架,各項專題跨領域結合全校資源,教師端著重跨領域知識傳承及交流。引導學生藉由跨學期畢業專題的實作,能完整的體驗CDIO連貫式學習流程,結合所學專業知識及應用工具,進行解決真實問題的專題實作,並學習人際溝通、團隊合作、批判思考、問題解決等能力。總體而言,跨學期畢業專題不僅是個人學習成果的展現,也有助於學生們面對未來及提早學習適應職場各種挑戰。

結語

以上闡述逢甲大學推動CDIO教育架構的實踐策略,最新的CDIO standard 3.0概念於2020年首次提出,CDIO 3.0揭示CDIO流程新的未來發展,尤其,在CDIO 3.0的框架下,特別強調永續發展(sustainability)、數位化 (digitalization),教學服務和教師增能(service and faculty competences)等面向。此外,CDIO 3.0也提出4個選要(optional)的衡量指標,分別是永續發展(Sustainable development)、基於模擬的數學應用(Simulation-based mathematics)、基於科技的創新創業能力(Engineering entrepreneurship)、國際化與國際移動力(Internationalisation & Mobility)。隨著CDIO standard 3.0的發展及國際趨勢,本校在未來的課程架構上也將進行相對應的變革,預計在2023年將聯合國全球永續發展指標(SDGs)納入教學設計及課程大綱改造計畫,並引入多元化與包容性的全納式教學理念,結合社會、產業及國際真實性重要議題,課程設計融入創新內涵,並結合強化專業知識與跨域學習深度及廣度的學習目標,使學生具有創新思維、國際視野、面對社會環境變遷的應對能力等軟實力,以符應社會及產業發展需求。

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  • p35-37 逢甲大學推動CDIO工程教育模式之策略 pdf
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