CDIO模式下的大学生科技竞赛.doc

1、CDIO 模式下的大学生科技竞赛摘要：科技竞赛是培养大学生科技创新能力的重要实践环节。CDIO大纲的能力目标与创新型人才素质要求相当的契合。本文将 CDIO 模式引入科技竞赛中，探索 CDIO 与科技竞赛融合的新体系，通过实施项目化管理、建设多层次竞赛评价体系等，培养创新型人才。关键词：科技竞赛；创新能力；CDIO中图分类号： G642.0 文献标志码： A 文章编号：1674-9324（ 2016） 26-0228-02在现代大学教育中，科技竞赛已经成为一种培养工科大学生创新素质教育的重要方式，得到了高等院校普遍的认可和执行。从笔者多年的经验认为，现代院校的学生的基本特点是思维活跃并善于展示

2、自己，但由于缺乏动手操作机会，普遍在动手实践和勇于创新等方面还有较大不足。利用科技竞赛这种方式，进行学生科技创新教育，有利于激发学生的参与和实践精神。在科技竞赛中，普遍性的机器人竞赛和机械创新设计大赛等项目，竞赛内容符合自动化及机电类专业的教学内容和特点，与该专业的培养目标相一致，因此得到学校和学生的欢迎。在很多学校，很多学生参加过中国机器人大赛、飞思卡尔竞速车大赛及RoboCup 公开赛。这些学生以大四年级学生为核心组建参赛队伍，并吸收部分大学三年级学生为队员，有良好的梯队性。从参赛结果看，这些年竞赛作品的技术水平也逐步提升。一、 CDIO 的概念CDIO 模式起源于国外。CDIO 是一个由

3、麻省理工和瑞典皇家工学院等4 所大学成立的国际合作组织。该组织从 2000年起，经过多年的教育探索研究，提出了CDIO 的工程学科教育理念并进行实践1 。CDIO的英文原写为Conceive、Design、Implement 和 Operate，中文意思是构思、 设计、实现和运作。该理念强调教育专业教学工程化，即在教学中既注重学生扎实的工程基础理论和专业知识的传授，又将教育的过程延伸到工程领域的实践环节中，让学生主动参与教学，运用所学知识，解决接近工程的竞赛中的实际问题。 CDIO 教学大纲主要可以总结为三个目标：第一是让学生掌握基础的科学技术和理论知识。第二是培养动手能力和创造力，使其积极参

4、与到新产品、新工艺和新系统的研发活动中。因此需要相应地培养学生的人际交往和合作技能。第三是教育学生开发是具有社会背景的，使学生理解背景的重要性和战略性，懂得如何在社会背景下进行研发。 CDIO 大纲内容详细， 将上述三个目标分成了 4 大类 14 条 70 点，其中的能力目标与创新型人才的素质要求存在相当高的契合性。大纲分为四个部分：第一部分强调了技术知识和推理的重要性，认为这是工程教育的基本目标，也是创新的知识基础和前提条件。技术知识包括基础科学知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识等三部分内容。第二部定义了个人的职业技能和特质。包括工程推理和解决问题、实验中探寻知识和系统思维三个方面的能

5、力，这三个方面也可以称为工程思维、科学思维和系统思维。这三种思维模式中，包含了发现问题、提出假设、验证到解决问题等环节，这些环节正是创造实践的心理历程，通过这些环节和历程，学生将会创造出不寻常的作品。第三部分则注重培养团队精神和沟通能力，这种能力既是以增强团结协作和打造创新团队为目的的个人品格要求，也是学生在以后的工作中进行创新的必要条件之一。大纲最后部分给出了创新系统的过程要求，而创新是学生创造力培养的具体表现2 。二、科技竞赛的意义现代教育都强调知行合一，即传授知识和实践的结合。以往的实践环节比较薄弱，通过工程训练进行。但随着经济发展，工程训练的成本相对增加，因此很多院校缩减了实践教学课程

6、量，学生参与实习的时间难以保证，更多的是参观而不是参与，动手能力很难得到提高；全部在院校中进行的工程教育没有企业参与，与企业没有联系，因此，课程设计和毕业设计等实践环节就脱离了工程实际，这种脱离社会背景的纸上谈兵，难以保证工程教育达到创新的要求。我们在教学中发现，参与工程教育的教师缺乏实践经验，大多没有参加工程实践项目的经历，缺乏相应的工程及生产训练。更多的院校教师来源于一直在院校学习的高校毕业生，这些教师普遍具有博士学位，专业基础理论深厚，但由于其没有工程实践经历，很多时候只能传授书本知识，使得课堂教学枯燥，学生没有学习兴趣。这样使得教学流于形式，忽视了学生在工程实践训练中进行综合性和创造性

7、的发挥，影响教学效果。而科技竞赛则提供了一个工程教育的平台，在这个平台中，学生和教师均得到学习提高的机会。教师在科技竞赛中既是组织者，也是管理者，采用CDIO概念进行科技竞赛的组织、管理将大大提高项目管理水平。三、科技竞赛的组织与管理科技竞赛的目的是培养学生的工程和创新能力素质。因此，制定培养方案时，既要参考相应行业的背景特点，也要考虑专业对学生的知识、技能和素质的要求。培养方案中既包括学生的专业知识体系、个人素质，又包含团队精神以及竞赛作品的工程能力。不同专业的科技竞赛应注意培养方案的多样化。为了使培养方案符合CDIO理念要求，需要根据竞赛的内容对课程群进行关联化的设置，前后课程之间要有知识

8、的衔接，不同课程之间进行知识的融合，学员要先经过基础技能训练，再进行高级能力训练，最后进行综合能力培训。这样的设置可以强化分析问题和解决问题的能力，使学生能开发难度适中的综合性项目，开发学生潜力，培养其工程素养。科技竞赛为了更好发挥教学培训工作，指导教师既要让科技创新活动普及，由要挑选优秀竞赛选手以获得优秀成绩。首先将科技竞赛面对所有相关专业的大学生，使其具有较大的学生队伍规模。在此基础上，指导教师对有参加意愿的学生进行选拔，通过培训的难度、强度和深度，选出具有相应能力的选手，组成有创新和合作能力的竞赛队伍。团队里的每个大学生都既能进行自主学习，又能够进行团队合作。为什么重视团队合作？因为通过

9、合作性学习，加深深度和拓宽广度，可以加速学习的进度，从而提高单个学生的自主学习能力。现代社会更为需要的研究性学习，要求主动参与、勤于动手和乐于探究，注重探究能力。自主学习、合作学习和研究性学习之间要进行互相补充和有机结合。按照 CDIO 工程教育模式的科技竞赛组织与管理应按照以下原则进行：1.加强自主学习、 合作式学习与研究式学习能力的培养。自主学习是一种基础学习方式，但学生自主学习受个人能力限制，难以达到竞赛要求的深度与广度。而合作式学习的长处能够弥补学生单一自主学习的不足。而研究式学习或研讨式学习，通过解决问题驱动学生的学习，是一种结果与过程并重的学习，可以让学生自主地发现实际工程问题并解

10、决，这样可以解决单纯讲授式学习的枯燥乏味。因此在研究式学习活动中，学生不自觉地进行了CDIO中的自我构思（ Conceive）和设计（ Design）。2.学习能力和团队合作能力培养并重。竞赛的首要目的是给学生提供学习经验和工程经历。在竞赛过程中，各学科知识和知识的应用是目的之一，但更重要的是团队合作能力的培养。因此，指导教师应制定明确的计划，使学生通过学习进行个人、人际交往能力的培养。按照现代企业要求，团队合作是员工的必要素质。四、基于 CDIO 的科技竞赛评价标准按照 CDIO 大纲，教学应建立良好的教学评价机制。基于 CDIO 的多层次的科技竞赛评价体系，能够及时发现教学过程中的不足，积累好的经验，反馈到教学团队和学生，不断改善 CDIO 教学成效。在对学生科技竞赛成绩的评价中，我们更多的是提倡过程评价，而不是结果评价。表 1 是我们在科技竞赛中采用的评价标准。五、改革体会基于 CDIO 理念的工程教育模式，能够解决理论教学与实践教学脱节的问题。在科技竞赛实施中，让每个学生都有任务，并进行检查、考核，可以极大提高学习兴趣。将 CDIO 教育融合进科技竞赛活动中，提高