CDIO模式下的大學生科技競賽

李永軍

摘要：科技競賽是培養大學生科技創新能力的重要實踐環節。CDIO大綱的能力目標與創新型人才素質要求相當的契合。本文將CDIO模式引入科技競賽中，探索CDIO與科技競賽融合的新體系，通過實施項目化管理、建設多層次競賽評價體系等，培養創新型人才。

關鍵詞：科技競賽；創新能力；CDIO

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0228-02

在現代大學教育中，科技競賽已經成為一種培養工科大學生創新素質教育的重要方式，得到了高等院校普遍的認可和執行。從筆者多年的經驗認為，現代院校的學生的基本特點是思維活躍并善于展示自己，但由于缺乏動手操作機會，普遍在動手實踐和勇于創新等方面還有較大不足。利用科技競賽這種方式，進行學生科技創新教育，有利于激發學生的參與和實踐精神。在科技競賽中，普遍性的機器人競賽和機械創新設計大賽等項目，競賽內容符合自動化及機電類專業的教學內容和特點，與該專業的培養目標相一致，因此得到學校和學生的歡迎。在很多學校，很多學生參加過中國機器人大賽、飛思卡爾競速車大賽及RoboCup公開賽。這些學生以大四年級學生為核心組建參賽隊伍，并吸收部分大學三年級學生為隊員，有良好的梯隊性。從參賽結果看，這些年競賽作品的技術水平也逐步提升。

一、CDIO的概念

CDIO模式起源于國外。CDIO是一個由麻省理工和瑞典皇家工學院等4所大學成立的國際合作組織。該組織從2000年起，經過多年的教育探索研究，提出了CDIO的工程學科教育理念并進行實踐[1]。CDIO的英文原寫為Conceive、Design、Implement和Operate，中文意思是構思、設計、實現和運作。該理念強調教育專業教學工程化，即在教學中既注重學生扎實的工程基礎理論和專業知識的傳授，又將教育的過程延伸到工程領域的實踐環節中，讓學生主動參與教學，運用所學知識，解決接近工程的競賽中的實際問題。CDIO教學大綱主要可以總結為三個目標：第一是讓學生掌握基礎的科學技術和理論知識。第二是培養動手能力和創造力，使其積極參與到新產品、新工藝和新系統的研發活動中。因此需要相應地培養學生的人際交往和合作技能。第三是教育學生開發是具有社會背景的，使學生理解背景的重要性和戰略性，懂得如何在社會背景下進行研發。CDIO大綱內容詳細，將上述三個目標分成了4大類14條70點，其中的能力目標與創新型人才的素質要求存在相當高的契合性。大綱分為四個部分：第一部分強調了技術知識和推理的重要性，認為這是工程教育的基本目標，也是創新的知識基礎和前提條件。技術知識包括基礎科學知識、核心工程基礎知識和高級工程基礎知識等三部分內容。第二部定義了個人的職業技能和特質。包括工程推理和解決問題、實驗中探尋知識和系統思維三個方面的能力，這三個方面也可以稱為工程思維、科學思維和系統思維。這三種思維模式中，包含了發現問題、提出假設、驗證到解決問題等環節，這些環節正是創造實踐的心理歷程，通過這些環節和歷程，學生將會創造出不尋常的作品。第三部分則注重培養團隊精神和溝通能力，這種能力既是以增強團結協作和打造創新團隊為目的的個人品格要求，也是學生在以后的工作中進行創新的必要條件之一。大綱最后部分給出了創新系統的過程要求，而創新是學生創造力培養的具體表現[2]。

二、科技競賽的意義

現代教育都強調知行合一，即傳授知識和實踐的結合。以往的實踐環節比較薄弱，通過工程訓練進行。但隨著經濟發展，工程訓練的成本相對增加，因此很多院校縮減了實踐教學課程量，學生參與實習的時間難以保證，更多的是參觀而不是參與，動手能力很難得到提高；全部在院校中進行的工程教育沒有企業參與，與企業沒有聯系，因此，課程設計和畢業設計等實踐環節就脫離了工程實際，這種脫離社會背景的紙上談兵，難以保證工程教育達到創新的要求。

我們在教學中發現，參與工程教育的教師缺乏實踐經驗，大多沒有參加工程實踐項目的經歷，缺乏相應的工程及生產訓練。更多的院校教師來源于一直在院校學習的高校畢業生，這些教師普遍具有博士學位，專業基礎理論深厚，但由于其沒有工程實踐經歷，很多時候只能傳授書本知識，使得課堂教學枯燥，學生沒有學習興趣。這樣使得教學流于形式，忽視了學生在工程實踐訓練中進行綜合性和創造性的發揮，影響教學效果。

而科技競賽則提供了一個工程教育的平臺，在這個平臺中，學生和教師均得到學習提高的機會。教師在科技競賽中既是組織者，也是管理者，采用CDIO概念進行科技競賽的組織、管理將大大提高項目管理水平。

三、科技競賽的組織與管理

科技競賽的目的是培養學生的工程和創新能力素質。因此，制定培養方案時，既要參考相應行業的背景特點，也要考慮專業對學生的知識、技能和素質的要求。培養方案中既包括學生的專業知識體系、個人素質，又包含團隊精神以及競賽作品的工程能力。不同專業的科技競賽應注意培養方案的多樣化。為了使培養方案符合CDIO理念要求，需要根據競賽的內容對課程群進行關聯化的設置，前后課程之間要有知識的銜接，不同課程之間進行知識的融合，學員要先經過基礎技能訓練，再進行高級能力訓練，最后進行綜合能力培訓。這樣的設置可以強化分析問題和解決問題的能力，使學生能開發難度適中的綜合性項目，開發學生潛力，培養其工程素養。

科技競賽為了更好發揮教學培訓工作，指導教師既要讓科技創新活動普及，由要挑選優秀競賽選手以獲得優秀成績。首先將科技競賽面對所有相關專業的大學生，使其具有較大的學生隊伍規模。在此基礎上，指導教師對有參加意愿的學生進行選拔，通過培訓的難度、強度和深度，選出具有相應能力的選手，組成有創新和合作能力的競賽隊伍。團隊里的每個大學生都既能進行自主學習，又能夠進行團隊合作。為什么重視團隊合作？因為通過合作性學習，加深深度和拓寬廣度，可以加速學習的進度，從而提高單個學生的自主學習能力。現代社會更為需要的研究性學習，要求主動參與、勤于動手和樂于探究，注重探究能力。自主學習、合作學習和研究性學習之間要進行互相補充和有機結合。

按照CDIO工程教育模式的科技競賽組織與管理應按照以下原則進行：

1.加強自主學習、合作式學習與研究式學習能力的培養。自主學習是一種基礎學習方式，但學生自主學習受個人能力限制，難以達到競賽要求的深度與廣度。而合作式學習的長處能夠彌補學生單一自主學習的不足。而研究式學習或研討式學習，通過解決問題驅動學生的學習，是一種結果與過程并重的學習，可以讓學生自主地發現實際工程問題并解決，這樣可以解決單純講授式學習的枯燥乏味。因此在研究式學習活動中，學生不自覺地進行了CDIO中的自我構思（Conceive）和設計（Design）。

2.學習能力和團隊合作能力培養并重。競賽的首要目的是給學生提供學習經驗和工程經歷。在競賽過程中，各學科知識和知識的應用是目的之一，但更重要的是團隊合作能力的培養。因此，指導教師應制定明確的計劃，使學生通過學習進行個人、人際交往能力的培養。按照現代企業要求，團隊合作是員工的必要素質。

四、基于CDIO的科技競賽評價標準

按照CDIO大綱，教學應建立良好的教學評價機制。基于CDIO的多層次的科技競賽評價體系，能夠及時發現教學過程中的不足，積累好的經驗，反饋到教學團隊和學生，不斷改善CDIO教學成效。

在對學生科技競賽成績的評價中，我們更多的是提倡過程評價，而不是結果評價。表1是我們在科技競賽中采用的評價標準。

五、改革體會

基于CDIO理念的工程教育模式，能夠解決理論教學與實踐教學脫節的問題。在科技競賽實施中，讓每個學生都有任務，并進行檢查、考核，可以極大提高學習興趣。

將CDIO教育融合進科技競賽活動中，提高了學生學習興趣和團隊協作精神，也提高了教師任教水平和工程素質，獲得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]殷旭，胡景繁，張紅.基于CDIO教育模式學生學習評估方法的探索[J].高教論壇，2010，2（2）：24-25.

[2]何永玲，樊東紅.基于學科競賽的大學生工程能力培養研究[J].欽州學院學報，2010，25（3）：63-66.