依托科技競(jìng)賽和CDIO模式培養(yǎng)工科大學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐

李京秀，張煥龍

摘要：在建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的時(shí)代背景下，提高高校大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力是高等教育面臨的一個(gè)重要課題?？萍几?jìng)賽是實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力不斷提升的重要途徑，本文將CDIO模式引入科技競(jìng)賽中，探索基于科技競(jìng)賽的大學(xué)生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）03-0051-02

建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是我國(guó)未來(lái)的目標(biāo)，高校肩負(fù)著為國(guó)家培養(yǎng)人才的重任，因此，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為高校的主要任務(wù)之一。大學(xué)生科技競(jìng)賽是以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神，提高大學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力而開(kāi)展的，大學(xué)生通過(guò)參加全國(guó)各種科技競(jìng)賽，能夠很好地將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，在實(shí)踐過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，因而，要加強(qiáng)大學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高，就必須牢牢把握科技競(jìng)賽。

一、工科大學(xué)生電子設(shè)計(jì)類科技競(jìng)賽特點(diǎn)

全國(guó)大學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng)很多，其中工科大學(xué)生電子設(shè)計(jì)類的競(jìng)賽活動(dòng)主要有：全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)（?。┐髮W(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生智能車競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽等。這些競(jìng)賽活動(dòng)的共同特點(diǎn)是培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)，倡導(dǎo)科技創(chuàng)新，科技服務(wù)社會(huì)，引導(dǎo)并激勵(lì)大學(xué)生勇于創(chuàng)新，著力培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)，提高大學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)，強(qiáng)調(diào)作品新穎、獨(dú)特。每年競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)作品充分展示了大學(xué)生無(wú)窮的創(chuàng)意和創(chuàng)新能力，其中一些獲獎(jiǎng)?wù)吆髞?lái)成為“國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”“中國(guó)杰出青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”獲得者和“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆睒?biāo)兵，這充分證明了科技競(jìng)賽在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面發(fā)揮著重要作用?？萍几?jìng)賽需要學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面，全面扎實(shí)地掌握各方面的知識(shí)；需要勇于探索，勇于實(shí)踐，不斷地用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。它具有的探索性、實(shí)踐性和科技性能激發(fā)大學(xué)生探索未知領(lǐng)域的興趣，使他們?cè)趧?chuàng)新活動(dòng)中體會(huì)創(chuàng)造的樂(lè)趣，引導(dǎo)他們不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技術(shù)，通過(guò)不斷地解決各種實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新精神，提高創(chuàng)新能力，因此，科技競(jìng)賽是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

二、CDIO模式

CDIO（Conceive Design Implement Operate）是國(guó)際流行的先進(jìn)工程教育思想，強(qiáng)調(diào)以完成項(xiàng)目的形式通過(guò)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行”這一產(chǎn)品全生命周期過(guò)程來(lái)培養(yǎng)大學(xué)生的工程師能力和素質(zhì)。它倡導(dǎo)“做中學(xué)”，以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作全過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，包括學(xué)科知識(shí)、學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下的構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行能力?？萍几?jìng)賽具有綜合性、系統(tǒng)性和靈活性的特點(diǎn)，它沒(méi)有唯一正確的答案，需要學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，提出與眾不同的解決方案，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)，創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題。在學(xué)生科技競(jìng)賽培訓(xùn)中，采用CDIO模式來(lái)訓(xùn)練大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，可以避免盲目學(xué)習(xí)，將大學(xué)生培養(yǎng)成為具有卓越工程能力的高素質(zhì)復(fù)合型和應(yīng)用型人才。

三、整合課程內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

大一學(xué)生自信好強(qiáng)、思維敏捷、敢想敢做、富有理想，是加入科協(xié)的最好時(shí)機(jī)。但大一學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而電子設(shè)計(jì)類的科技競(jìng)賽需要一定的入門知識(shí)，為此我們將原來(lái)教學(xué)計(jì)劃中的“電路”和“模擬電子技術(shù)”兩門課程合并為“電路與模擬電子技術(shù)”，在大一開(kāi)設(shè)；同時(shí)在大一還設(shè)置了“電子實(shí)習(xí)”實(shí)踐環(huán)節(jié)，其內(nèi)容包括電子元器件識(shí)別、測(cè)試、安裝、焊接以及電路測(cè)試，選題多以激發(fā)學(xué)生興趣為目的，如發(fā)聲、發(fā)光、能動(dòng)會(huì)跑的課題，通過(guò)電子實(shí)習(xí)激發(fā)學(xué)生對(duì)電子制作的興趣。

四、從學(xué)生興趣入手，抓好學(xué)生選拔工作

興趣使人對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)充滿熱情，使人集中精力去獲得知識(shí)，并開(kāi)始創(chuàng)造活動(dòng)。通過(guò)展示各種科技競(jìng)賽成果，讓學(xué)生感覺(jué)到自己身邊的人能做出這么好的作品，克服了畏難心理，激發(fā)強(qiáng)烈的參與意識(shí)和創(chuàng)作熱情，從而積極引導(dǎo)學(xué)生加入科協(xié)。因此，在科協(xié)招收新成員時(shí)讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選擇，這一點(diǎn)對(duì)今后學(xué)生是否能克服困難，堅(jiān)持不懈是非常重要的。

五、構(gòu)建基于CDIO模式的四級(jí)項(xiàng)目培養(yǎng)方案

依據(jù)CDIO教育理念，學(xué)生科技競(jìng)賽培養(yǎng)方案以項(xiàng)目為主線，采用“做中學(xué)”的方式，構(gòu)建模塊化組合，設(shè)置CDIO一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)項(xiàng)目。以完成一個(gè)項(xiàng)目為一個(gè)階段，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，理論與實(shí)踐并重，能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，經(jīng)過(guò)多級(jí)項(xiàng)目訓(xùn)練，使學(xué)生各方面能力逐步提高。（1）一級(jí)項(xiàng)目——小型電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)電子實(shí)習(xí)，學(xué)生已具備基本電路安裝、焊接和調(diào)試能力，在此基礎(chǔ)上，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、完成一個(gè)實(shí)用的小型綜合電路系統(tǒng)，使學(xué)生了解電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，掌握電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。（2）二級(jí)項(xiàng)目——單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)，由于大一學(xué)生都已學(xué)習(xí)了“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”，具備C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因此，在掌握了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般方法的基礎(chǔ)上，對(duì)新成員培訓(xùn)C51單片機(jī)知識(shí)，通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類案例，掌握8051單片機(jī)最基本的端口編程、定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用、中斷和串口通信；通過(guò)硬件應(yīng)用類案例掌握常用外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展、接口擴(kuò)展、譯碼、編碼、驅(qū)動(dòng)、光機(jī)、機(jī)電、A/D與D/A轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。（3）三級(jí)項(xiàng)目——單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在掌握單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，訓(xùn)練學(xué)生完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。要求學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)需求，完成系統(tǒng)軟、硬件模塊功能劃分及其協(xié)調(diào)關(guān)系，確定出系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)構(gòu)，完成單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展方案和外圍設(shè)備的配置及其接口電路方案，完成系統(tǒng)軟件功能模塊的劃分及各功能模塊的程序?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)方法。通過(guò)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，了解一個(gè)完整的電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握設(shè)計(jì)方法。（4）四級(jí)項(xiàng)目——?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)，學(xué)生具備了一定的專業(yè)知識(shí)后，應(yīng)著重培養(yǎng)創(chuàng)新思維。創(chuàng)新想法來(lái)源于生活、社會(huì)實(shí)踐、個(gè)人興趣愛(ài)好、科研項(xiàng)目和科技競(jìng)賽的刺激，因此要培養(yǎng)學(xué)善于觀察一些現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)不合理之處，提出改進(jìn)意見(jiàn)和解決思路，構(gòu)造新作品。在這一階段，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，大膽構(gòu)思。在學(xué)生選題過(guò)程中，指導(dǎo)教師要多鼓勵(lì)學(xué)生，通過(guò)師生溝通與交流完善選題內(nèi)容。選定題目后，按照“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行”形式完成項(xiàng)目。

在科技競(jìng)賽活動(dòng)中引入CDIO模式實(shí)施兩年來(lái)，加強(qiáng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生通過(guò)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行”這一產(chǎn)品全過(guò)程，其能力得到了鍛煉和提高，設(shè)計(jì)的作品富于創(chuàng)造性，在各種競(jìng)賽活動(dòng)中取得了顯著成績(jī)，共獲得國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)5項(xiàng)、三等獎(jiǎng)13項(xiàng)、優(yōu)勝獎(jiǎng)1項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)12項(xiàng)，二等獎(jiǎng)10項(xiàng)，三等獎(jiǎng)12項(xiàng)。

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基金項(xiàng)目：洛陽(yáng)理工學(xué)院教改項(xiàng)目“依托科技競(jìng)賽培養(yǎng)工科大學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐”。

作者簡(jiǎn)介：李京秀（1964-），女，山西河曲人，教授，碩士，主要研究領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。endprint