基于CDIO的大學生科技創新活動方法研究

李軍 王凱 康春玉

摘 要： 采用CDIO教育模式指導大學生科技創新實踐活動，以課題的研究過程為導向，以培養學員的個人能力、團隊能力、系統能力及軍人素質為主要目標，鼓勵學員進行探索性學習，有利于增強學員的創新意識，提高學員自我獲取知識和解決實際工程問題的能力，為學員今后成為專業精通、勇于創新、素質全面的新型海軍人才打下良好的基礎。

關鍵詞： 大學生創新活動 CDIO 教育改革

1.引言

CDIO是近年來國際工程教育改革的最新成果，由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學于2000年共同提出，是近年來工程教育改革中興起的一種旨在培養學生工程應用能力、有效解決就業問題的工程教育模式[1]。CDIO由Conceive（構思），Design（設計），lmplement（實現），Operate（運作）的首字母組成，是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。具體表現在工程項目從研發到運行的全過程中，讓學生以主動、實踐與課程有機聯系的方式學習工程[2][3]。

近年，我院實施的“本科學員科技創新活動”旨在增強學員的創新意識，激發學員的想象力和靈感，鍛煉他們敢于創新的意志品質。筆者擔任學院水聲設備與信號處理小組指導教師，根據小組活動的實際情況，探索大學生科技創新活動的CDIO管理模式：以課題的研究過程為向導，以培養學員的個人能力、團隊能力、系統調控能力及軍人素養為主要目標，以科學的專題輔導促進能力培養，鼓勵學員進行探索性研究，提高學員的綜合素質。

2.CDIO教育模式概述

CDIO工程教育改革的主要理論依據是美國著名哲學家、教育學家和心理學家杜威的“做中學”?！白鲋袑W”是一種新型的教育方法，不同于以往單純的先傳授知識再動手操作的教育模式，他強調教師徹底更新教育觀念，指導學生在活動中探究，激勵學生善于思考，發揮學生的主動性、獨立性和創造性，營造嚴謹的科學氛圍。它讓學生在觀察、提問、設想、動手實驗和表達交流中建構基礎性科學知識體系，獲得科學探究的能力[2]。

CDIO模式自2000年實施以來，取得了顯著效果，深受學生的歡迎，獲得了產業界的高度評價。目前，許多國家將CDIO作為工程教育改革的工具，包括丹麥、芬蘭、法國、南非、新加坡、中國等國在內的20多所大學都加入CDIO合作計劃中，共同繼續開發和完善CDIO教學模式。如美國的麻省理工學院在其航空航天系進行了CDIO教育改革，南非將CDIO作為整個國家高等工程教育改革的工具，我國的汕頭大學[4]、清華大學[5]、大連理工大學[6]、大連東軟信息學院[7][8]、成都工程信息學院[9]、裝甲兵工程學院[10]等高校都進行了CDIO試點改革與再創新?？梢哉f，CDIO是一個多國的、開放的、廣泛的和全面的方法。

3.水聲創新小組CDIO教改實踐

3.1教改思路

在CDIO教學模式下，通過本科科技創新實踐活動培養學員的創新意識，提高學員自我獲取知識和解決實際工程問題的能力。水聲科技創新小組在活動中以課題為基礎，以問題為先導，以提高能力為前提，以解決問題為目的，整合專業知識，讓學員有一個完整的課題經歷。

水聲科技創新小組活動組織流程圖如下圖所示，在創新小組成立初期，召開任務布置會，根據教研室現承擔的“973”、“國防預研”、“軍內科研”等項目布置難度適中、適合學員研究的子課題，學員根據自身興趣愛好選擇子課題，明確研究方向，教員根據學員的選擇確定分組成員和任務分工，確定小組負責人，給學員發放課題相關學習資料，告訴學員應重點研究那些內容；學員根據課題研究方向重點研讀相關文獻，了解課題研究目的、意義及相關背景，有針對性地進行仿真實驗和實測數據處理；根據發現的問題，鑒別需要學習和補充的知識，適時組織專題講座和學術研討，分析和解決問題，撰寫相關科技論文和學術報告。

圖 水聲創新小組活動組織流程圖

3.2活動方式方法

在學院本科科技創新小組活動中，根據水聲創新小組培養計劃，擬定“聲納設備發展狀況研究”、“典型聲納信號的設計與分析”、“水聲信道均衡技術研究”、“水聲信號時頻分析技術研究”等多個子課題，每個子課題的參加學員數量為兩三名。結合CDIO教改思路，在進行創新實踐活動中主要采用以下方法。

3.2.1針對研究內容，適時進行專題輔導，鞏固專業基礎知識。

針對學員在課題研究中存在的主要問題，對學員進行多次專題講座，主要包括如何撰寫科技論文、國外聲納設備的發展狀況、聲納信號處理中的熱門技術等方面的內容。帶領學員重點學習《國外聲納系統》、《聲納原理》、《通信原理》、《信號與系統》等課程中與小組研究課題緊密相關的內容，進一步鞏固學員的專業基礎知識。

3.2.2理論與實踐相結合，提高學員的創新能力。

對小組學員開放水聲數據采集與處理實驗室，學員可利用業余時間來實驗室查閱資料，研究相關課題，應用實驗室的先進設備進行相關實驗數據的采集與處理，對所研究的內容進行檢驗。

組織小組學員參觀“某某技術應用演示系統”等教研室相關國防預研項目的研究成果，并邀請教研室主任為小組學員介紹該系統的研制背景、基本組成及性能指標等；組織小組學員參觀教研室的主要聲納設備，并對一些設備進行維護保養，使學員更直觀地了解實際聲納裝備；鼓勵學員參與水下姿態儀的制作，學員基本掌握姿態儀芯片焊接、水密膠裝罐，以及軟件操作等技術，提高學員的動手能力。

3.2.3與大四畢業學員、在讀研究生進行學術交流，培養學員思維。

分別邀請多名大四畢業學員為小組學員作學術報告，主要講述他們本科畢業設計的相關內容，以及取得的主要成果，并介紹本科學員進行科學研究的注意事項和今后應重點學好的課程等。使小組學員對自己未來的專業學習和畢業設計有較好的規劃，并對在小組中從事的課題研究也有較清晰的了解。

組織小組學員參加“信息與通信工程”學科碩士研究生開題報告會和學位論文答辯會，會后組織學員與研究生進行相關問題的探討，使小組學員有機會接觸和了解更高層次的學術研究。

3.2.4實行論文公開展覽制，提高學員的積極性。

為了提高學員科技論文的寫作動力，將小組學員撰寫的多篇論文在學員隊公開展覽兩周，讓全隊人員幫助找問題，針對具體問題進行修改完善。此次展覽活動得到了學員隊領導的大力支持，專門制作了相關板報。該制度推出后，大大激發了學員撰寫科技論文的動力，提高了學員參與創新活動的積極性。

3.2.5實行走出去方針，赴地方進行參觀見學和學術交流，拓寬學員視野。

組織創新小組學員赴大連東軟信息學院進行參觀見學，在東軟大學生創業中心與該校嵌入式社團大學生進行學術交流活動。此次交流活動展示了我院學員良好的軍人素質和勇于開拓創新的精神，使小組學員感受到地方大學濃厚的學術氛圍，拓寬了視野，活躍了思維。

3.3取得的成果

通過水聲創新小組的CDIO教改實踐活動，為學員今后成為專業精通、勇于創新、素質全面的新型海軍人才打下良好的基礎。學員對外軍典型聲納系統的基本組成、發展歷程及未來的發展趨勢有了初步的認識，了解了典型主動聲納信號的基本特征及頻譜分布規律，基本掌握了一些聲納信號處理的典型方法，能夠獨立完成科技小論文的撰寫。

近三年來，結合研究成果，小組學員以第一作者身份在《聲學技術》、《通信技術》、《信息安全與通信保密》、《現代計算機》等正規期刊上發表學術論文共6篇，撰寫研究報告7篇，并參與1部教材的編寫工作。

4.結語

CDIO作為一種新型人才培養模式，在世界范圍內的實踐只有幾年時間，但已經顯示出強大的教育力與生命力。在本科科技創新實踐活動中推廣CDIO模式，有助于提高本科生解決實際問題的能力，進一步強化學生的創新意識和能力。在我軍院校新一輪教育教學改革中，借鑒或推行CDIO對于培養具有工程素質的創新型初級指揮人才非常重要。

參考文獻：

[1]牛換霞.CDIO工程教育模式解讀：課程論的視角[J].現代教育科學，2010（6）：40-43.

[2]李臣學，李丹，劉和勇.關注成效大學生創新的CDIO教育模式[J].實驗室研究與探索，2010，29（6）：90-92.

[3]顧佩華，陸小華.CDIO工作坊手冊[Z].汕頭：汕頭大學出版社，2008.

[4]顧佩華，沈民奮，李升平等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19.

[5]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[6]張威.大學創新實驗班培養模式研究—以大連理工大學為例[D].大連：大連理工大學，2008.

[7]大連東軟信息學院.教學改革專題.http：//topics.neusoft.edu.cn/CDIO/.2010-01-12.

[8]王凱.基于CDIO模式的Linux系統編程課程教學改革與實踐[J].考試周刊，2012（83）：7-8.

[9]王天寶，程衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐—成都信息工程學院的工程教育改革實踐[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[10]閆濤，林允森.基于指揮軍官培養的《金工實習》CDIO教學改革[J].科技信息，：537.