CDIO模式下的大學(xué)生科技競(jìng)賽

李永軍

摘要：科技競(jìng)賽是培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。CDIO大綱的能力目標(biāo)與創(chuàng)新型人才素質(zhì)要求相當(dāng)?shù)钠鹾稀１疚膶DIO模式引入科技競(jìng)賽中，探索CDIO與科技競(jìng)賽融合的新體系，通過(guò)實(shí)施項(xiàng)目化管理、建設(shè)多層次競(jìng)賽評(píng)價(jià)體系等，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：科技競(jìng)賽；創(chuàng)新能力；CDIO

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）26-0228-02

在現(xiàn)代大學(xué)教育中，科技競(jìng)賽已經(jīng)成為一種培養(yǎng)工科大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)教育的重要方式，得到了高等院校普遍的認(rèn)可和執(zhí)行。從筆者多年的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，現(xiàn)代院校的學(xué)生的基本特點(diǎn)是思維活躍并善于展示自己，但由于缺乏動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，普遍在動(dòng)手實(shí)踐和勇于創(chuàng)新等方面還有較大不足。利用科技競(jìng)賽這種方式，進(jìn)行學(xué)生科技創(chuàng)新教育，有利于激發(fā)學(xué)生的參與和實(shí)踐精神。在科技競(jìng)賽中，普遍性的機(jī)器人競(jìng)賽和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等項(xiàng)目，競(jìng)賽內(nèi)容符合自動(dòng)化及機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)，與該專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)相一致，因此得到學(xué)校和學(xué)生的歡迎。在很多學(xué)校，很多學(xué)生參加過(guò)中國(guó)機(jī)器人大賽、飛思卡爾競(jìng)速車(chē)大賽及RoboCup公開(kāi)賽。這些學(xué)生以大四年級(jí)學(xué)生為核心組建參賽隊(duì)伍，并吸收部分大學(xué)三年級(jí)學(xué)生為隊(duì)員，有良好的梯隊(duì)性。從參賽結(jié)果看，這些年競(jìng)賽作品的技術(shù)水平也逐步提升。

一、CDIO的概念

CDIO模式起源于國(guó)外。CDIO是一個(gè)由麻省理工和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)成立的國(guó)際合作組織。該組織從2000年起，經(jīng)過(guò)多年的教育探索研究，提出了CDIO的工程學(xué)科教育理念并進(jìn)行實(shí)踐[1]。CDIO的英文原寫(xiě)為Conceive、Design、Implement和Operate，中文意思是構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作。該理念強(qiáng)調(diào)教育專(zhuān)業(yè)教學(xué)工程化，即在教學(xué)中既注重學(xué)生扎實(shí)的工程基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳授，又將教育的過(guò)程延伸到工程領(lǐng)域的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決接近工程的競(jìng)賽中的實(shí)際問(wèn)題。CDIO教學(xué)大綱主要可以總結(jié)為三個(gè)目標(biāo)：第一是讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)和理論知識(shí)。第二是培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，使其積極參與到新產(chǎn)品、新工藝和新系統(tǒng)的研發(fā)活動(dòng)中。因此需要相應(yīng)地培養(yǎng)學(xué)生的人際交往和合作技能。第三是教育學(xué)生開(kāi)發(fā)是具有社會(huì)背景的，使學(xué)生理解背景的重要性和戰(zhàn)略性，懂得如何在社會(huì)背景下進(jìn)行研發(fā)。CDIO大綱內(nèi)容詳細(xì)，將上述三個(gè)目標(biāo)分成了4大類(lèi)14條70點(diǎn)，其中的能力目標(biāo)與創(chuàng)新型人才的素質(zhì)要求存在相當(dāng)高的契合性。大綱分為四個(gè)部分：第一部分強(qiáng)調(diào)了技術(shù)知識(shí)和推理的重要性，認(rèn)為這是工程教育的基本目標(biāo)，也是創(chuàng)新的知識(shí)基礎(chǔ)和前提條件。技術(shù)知識(shí)包括基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)、核心工程基礎(chǔ)知識(shí)和高級(jí)工程基礎(chǔ)知識(shí)等三部分內(nèi)容。第二部定義了個(gè)人的職業(yè)技能和特質(zhì)。包括工程推理和解決問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)中探尋知識(shí)和系統(tǒng)思維三個(gè)方面的能力，這三個(gè)方面也可以稱(chēng)為工程思維、科學(xué)思維和系統(tǒng)思維。這三種思維模式中，包含了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、驗(yàn)證到解決問(wèn)題等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)正是創(chuàng)造實(shí)踐的心理歷程，通過(guò)這些環(huán)節(jié)和歷程，學(xué)生將會(huì)創(chuàng)造出不尋常的作品。第三部分則注重培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力，這種能力既是以增強(qiáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作和打造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為目的的個(gè)人品格要求，也是學(xué)生在以后的工作中進(jìn)行創(chuàng)新的必要條件之一。大綱最后部分給出了創(chuàng)新系統(tǒng)的過(guò)程要求，而創(chuàng)新是學(xué)生創(chuàng)造力培養(yǎng)的具體表現(xiàn)[2]。

二、科技競(jìng)賽的意義

現(xiàn)代教育都強(qiáng)調(diào)知行合一，即傳授知識(shí)和實(shí)踐的結(jié)合。以往的實(shí)踐環(huán)節(jié)比較薄弱，通過(guò)工程訓(xùn)練進(jìn)行。但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工程訓(xùn)練的成本相對(duì)增加，因此很多院校縮減了實(shí)踐教學(xué)課程量，學(xué)生參與實(shí)習(xí)的時(shí)間難以保證，更多的是參觀而不是參與，動(dòng)手能力很難得到提高；全部在院校中進(jìn)行的工程教育沒(méi)有企業(yè)參與，與企業(yè)沒(méi)有聯(lián)系，因此，課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)就脫離了工程實(shí)際，這種脫離社會(huì)背景的紙上談兵，難以保證工程教育達(dá)到創(chuàng)新的要求。

我們?cè)诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn)，參與工程教育的教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大多沒(méi)有參加工程實(shí)踐項(xiàng)目的經(jīng)歷，缺乏相應(yīng)的工程及生產(chǎn)訓(xùn)練。更多的院校教師來(lái)源于一直在院校學(xué)習(xí)的高校畢業(yè)生，這些教師普遍具有博士學(xué)位，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論深厚，但由于其沒(méi)有工程實(shí)踐經(jīng)歷，很多時(shí)候只能傳授書(shū)本知識(shí)，使得課堂教學(xué)枯燥，學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣。這樣使得教學(xué)流于形式，忽視了學(xué)生在工程實(shí)踐訓(xùn)練中進(jìn)行綜合性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，影響教學(xué)效果。

而科技競(jìng)賽則提供了一個(gè)工程教育的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)中，學(xué)生和教師均得到學(xué)習(xí)提高的機(jī)會(huì)。教師在科技競(jìng)賽中既是組織者，也是管理者，采用CDIO概念進(jìn)行科技競(jìng)賽的組織、管理將大大提高項(xiàng)目管理水平。

三、科技競(jìng)賽的組織與管理

科技競(jìng)賽的目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力素質(zhì)。因此，制定培養(yǎng)方案時(shí)，既要參考相應(yīng)行業(yè)的背景特點(diǎn)，也要考慮專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生的知識(shí)、技能和素質(zhì)的要求。培養(yǎng)方案中既包括學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系、個(gè)人素質(zhì)，又包含團(tuán)隊(duì)精神以及競(jìng)賽作品的工程能力。不同專(zhuān)業(yè)的科技競(jìng)賽應(yīng)注意培養(yǎng)方案的多樣化。為了使培養(yǎng)方案符合CDIO理念要求，需要根據(jù)競(jìng)賽的內(nèi)容對(duì)課程群進(jìn)行關(guān)聯(lián)化的設(shè)置，前后課程之間要有知識(shí)的銜接，不同課程之間進(jìn)行知識(shí)的融合，學(xué)員要先經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練，再進(jìn)行高級(jí)能力訓(xùn)練，最后進(jìn)行綜合能力培訓(xùn)。這樣的設(shè)置可以強(qiáng)化分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生能開(kāi)發(fā)難度適中的綜合性項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)學(xué)生潛力，培養(yǎng)其工程素養(yǎng)。

科技競(jìng)賽為了更好發(fā)揮教學(xué)培訓(xùn)工作，指導(dǎo)教師既要讓科技創(chuàng)新活動(dòng)普及，由要挑選優(yōu)秀競(jìng)賽選手以獲得優(yōu)秀成績(jī)。首先將科技競(jìng)賽面對(duì)所有相關(guān)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生，使其具有較大的學(xué)生隊(duì)伍規(guī)模。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)教師對(duì)有參加意愿的學(xué)生進(jìn)行選拔，通過(guò)培訓(xùn)的難度、強(qiáng)度和深度，選出具有相應(yīng)能力的選手，組成有創(chuàng)新和合作能力的競(jìng)賽隊(duì)伍。團(tuán)隊(duì)里的每個(gè)大學(xué)生都既能進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，又能夠進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。為什么重視團(tuán)隊(duì)合作？因?yàn)橥ㄟ^(guò)合作性學(xué)習(xí)，加深深度和拓寬廣度，可以加速學(xué)習(xí)的進(jìn)度，從而提高單個(gè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。現(xiàn)代社會(huì)更為需要的研究性學(xué)習(xí)，要求主動(dòng)參與、勤于動(dòng)手和樂(lè)于探究，注重探究能力。自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)之間要進(jìn)行互相補(bǔ)充和有機(jī)結(jié)合。

按照CDIO工程教育模式的科技競(jìng)賽組織與管理應(yīng)按照以下原則進(jìn)行：

1.加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)與研究式學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。自主學(xué)習(xí)是一種基礎(chǔ)學(xué)習(xí)方式，但學(xué)生自主學(xué)習(xí)受個(gè)人能力限制，難以達(dá)到競(jìng)賽要求的深度與廣度。而合作式學(xué)習(xí)的長(zhǎng)處能夠彌補(bǔ)學(xué)生單一自主學(xué)習(xí)的不足。而研究式學(xué)習(xí)或研討式學(xué)習(xí)，通過(guò)解決問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，是一種結(jié)果與過(guò)程并重的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程問(wèn)題并解決，這樣可以解決單純講授式學(xué)習(xí)的枯燥乏味。因此在研究式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生不自覺(jué)地進(jìn)行了CDIO中的自我構(gòu)思（Conceive）和設(shè)計(jì)（Design）。

2.學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力培養(yǎng)并重。競(jìng)賽的首要目的是給學(xué)生提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和工程經(jīng)歷。在競(jìng)賽過(guò)程中，各學(xué)科知識(shí)和知識(shí)的應(yīng)用是目的之一，但更重要的是團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)。因此，指導(dǎo)教師應(yīng)制定明確的計(jì)劃，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)行個(gè)人、人際交往能力的培養(yǎng)。按照現(xiàn)代企業(yè)要求，團(tuán)隊(duì)合作是員工的必要素質(zhì)。

四、基于CDIO的科技競(jìng)賽評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

按照CDIO大綱，教學(xué)應(yīng)建立良好的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。基于CDIO的多層次的科技競(jìng)賽評(píng)價(jià)體系，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中的不足，積累好的經(jīng)驗(yàn)，反饋到教學(xué)團(tuán)隊(duì)和學(xué)生，不斷改善CDIO教學(xué)成效。

在對(duì)學(xué)生科技競(jìng)賽成績(jī)的評(píng)價(jià)中，我們更多的是提倡過(guò)程評(píng)價(jià)，而不是結(jié)果評(píng)價(jià)。表1是我們?cè)诳萍几?jìng)賽中采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

五、改革體會(huì)

基于CDIO理念的工程教育模式，能夠解決理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的問(wèn)題。在科技競(jìng)賽實(shí)施中，讓每個(gè)學(xué)生都有任務(wù)，并進(jìn)行檢查、考核，可以極大提高學(xué)習(xí)興趣。

將CDIO教育融合進(jìn)科技競(jìng)賽活動(dòng)中，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，也提高了教師任教水平和工程素質(zhì)，獲得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷旭，胡景繁，張紅.基于CDIO教育模式學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)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(xué)科競(jìng)賽的大學(xué)生工程能力培養(yǎng)研究[J].欽州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（3）：63-66.