基于CDIO的大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)方法研究

李軍 王凱 康春玉

摘 要： 采用CDIO教育模式指導(dǎo)大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，以課題的研究過程為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)員的個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力、系統(tǒng)能力及軍人素質(zhì)為主要目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)員進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，有利于增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)員自我獲取知識(shí)和解決實(shí)際工程問題的能力，為學(xué)員今后成為專業(yè)精通、勇于創(chuàng)新、素質(zhì)全面的新型海軍人才打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng) 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(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)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(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、有效解決就業(yè)問題的工程教育模式[1]。CDIO由Conceive（構(gòu)思），Design（設(shè)計(jì)），lmplement（實(shí)現(xiàn)），Operate（運(yùn)作）的首字母組成，是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。具體表現(xiàn)在工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的全過程中，讓學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐與課程有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[2][3]。

近年，我院實(shí)施的“本科學(xué)員科技創(chuàng)新活動(dòng)”旨在增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)員的想象力和靈感，鍛煉他們敢于創(chuàng)新的意志品質(zhì)。筆者擔(dān)任學(xué)院水聲設(shè)備與信號(hào)處理小組指導(dǎo)教師，根據(jù)小組活動(dòng)的實(shí)際情況，探索大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的CDIO管理模式：以課題的研究過程為向?qū)?，以培養(yǎng)學(xué)員的個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力、系統(tǒng)調(diào)控能力及軍人素養(yǎng)為主要目標(biāo)，以科學(xué)的專題輔導(dǎo)促進(jìn)能力培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)員進(jìn)行探索性研究，提高學(xué)員的綜合素質(zhì)。

2.CDIO教育模式概述

CDIO工程教育改革的主要理論依據(jù)是美國著名哲學(xué)家、教育學(xué)家和心理學(xué)家杜威的“做中學(xué)”。“做中學(xué)”是一種新型的教育方法，不同于以往單純的先傳授知識(shí)再動(dòng)手操作的教育模式，他強(qiáng)調(diào)教師徹底更新教育觀念，指導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中探究，激勵(lì)學(xué)生善于思考，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性，營造嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)氛圍。它讓學(xué)生在觀察、提問、設(shè)想、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和表達(dá)交流中建構(gòu)基礎(chǔ)性科學(xué)知識(shí)體系，獲得科學(xué)探究的能力[2]。

CDIO模式自2000年實(shí)施以來，取得了顯著效果，深受學(xué)生的歡迎，獲得了產(chǎn)業(yè)界的高度評(píng)價(jià)。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(nèi)的20多所大學(xué)都加入CDIO合作計(jì)劃中，共同繼續(xù)開發(fā)和完善CDIO教學(xué)模式。如美國的麻省理工學(xué)院在其航空航天系進(jìn)行了CDIO教育改革，南非將CDIO作為整個(gè)國家高等工程教育改革的工具，我國的汕頭大學(xué)[4]、清華大學(xué)[5]、大連理工大學(xué)[6]、大連東軟信息學(xué)院[7][8]、成都工程信息學(xué)院[9]、裝甲兵工程學(xué)院[10]等高校都進(jìn)行了CDIO試點(diǎn)改革與再創(chuàng)新?？梢哉f，CDIO是一個(gè)多國的、開放的、廣泛的和全面的方法。

3.水聲創(chuàng)新小組CDIO教改實(shí)踐

3.1教改思路

在CDIO教學(xué)模式下，通過本科科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)員自我獲取知識(shí)和解決實(shí)際工程問題的能力。水聲科技創(chuàng)新小組在活動(dòng)中以課題為基礎(chǔ)，以問題為先導(dǎo)，以提高能力為前提，以解決問題為目的，整合專業(yè)知識(shí)，讓學(xué)員有一個(gè)完整的課題經(jīng)歷。

水聲科技創(chuàng)新小組活動(dòng)組織流程圖如下圖所示，在創(chuàng)新小組成立初期，召開任務(wù)布置會(huì)，根據(jù)教研室現(xiàn)承擔(dān)的“973”、“國防預(yù)研”、“軍內(nèi)科研”等項(xiàng)目布置難度適中、適合學(xué)員研究的子課題，學(xué)員根據(jù)自身興趣愛好選擇子課題，明確研究方向，教員根據(jù)學(xué)員的選擇確定分組成員和任務(wù)分工，確定小組負(fù)責(zé)人，給學(xué)員發(fā)放課題相關(guān)學(xué)習(xí)資料，告訴學(xué)員應(yīng)重點(diǎn)研究那些內(nèi)容；學(xué)員根據(jù)課題研究方向重點(diǎn)研讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解課題研究目的、意義及相關(guān)背景，有針對(duì)性地進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理；根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，鑒別需要學(xué)習(xí)和補(bǔ)充的知識(shí)，適時(shí)組織專題講座和學(xué)術(shù)研討，分析和解決問題，撰寫相關(guān)科技論文和學(xué)術(shù)報(bào)告。

圖 水聲創(chuàng)新小組活動(dòng)組織流程圖

3.2活動(dòng)方式方法

在學(xué)院本科科技創(chuàng)新小組活動(dòng)中，根據(jù)水聲創(chuàng)新小組培養(yǎng)計(jì)劃，擬定“聲納設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r研究”、“典型聲納信號(hào)的設(shè)計(jì)與分析”、“水聲信道均衡技術(shù)研究”、“水聲信號(hào)時(shí)頻分析技術(shù)研究”等多個(gè)子課題，每個(gè)子課題的參加學(xué)員數(shù)量為兩三名。結(jié)合CDIO教改思路，在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中主要采用以下方法。

3.2.1針對(duì)研究內(nèi)容，適時(shí)進(jìn)行專題輔導(dǎo)，鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

針對(duì)學(xué)員在課題研究中存在的主要問題，對(duì)學(xué)員進(jìn)行多次專題講座，主要包括如何撰寫科技論文、國外聲納設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r、聲納信號(hào)處理中的熱門技術(shù)等方面的內(nèi)容。帶領(lǐng)學(xué)員重點(diǎn)學(xué)習(xí)《國外聲納系統(tǒng)》、《聲納原理》、《通信原理》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等課程中與小組研究課題緊密相關(guān)的內(nèi)容，進(jìn)一步鞏固學(xué)員的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

3.2.2理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)員的創(chuàng)新能力。

對(duì)小組學(xué)員開放水聲數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)驗(yàn)室，學(xué)員可利用業(yè)余時(shí)間來實(shí)驗(yàn)室查閱資料，研究相關(guān)課題，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理，對(duì)所研究的內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)。

組織小組學(xué)員參觀“某某技術(shù)應(yīng)用演示系統(tǒng)”等教研室相關(guān)國防預(yù)研項(xiàng)目的研究成果，并邀請(qǐng)教研室主任為小組學(xué)員介紹該系統(tǒng)的研制背景、基本組成及性能指標(biāo)等；組織小組學(xué)員參觀教研室的主要聲納設(shè)備，并對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，使學(xué)員更直觀地了解實(shí)際聲納裝備；鼓勵(lì)學(xué)員參與水下姿態(tài)儀的制作，學(xué)員基本掌握姿態(tài)儀芯片焊接、水密膠裝罐，以及軟件操作等技術(shù)，提高學(xué)員的動(dòng)手能力。

3.2.3與大四畢業(yè)學(xué)員、在讀研究生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，培養(yǎng)學(xué)員思維。

分別邀請(qǐng)多名大四畢業(yè)學(xué)員為小組學(xué)員作學(xué)術(shù)報(bào)告，主要講述他們本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，以及取得的主要成果，并介紹本科學(xué)員進(jìn)行科學(xué)研究的注意事項(xiàng)和今后應(yīng)重點(diǎn)學(xué)好的課程等。使小組學(xué)員對(duì)自己未來的專業(yè)學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)有較好的規(guī)劃，并對(duì)在小組中從事的課題研究也有較清晰的了解。

組織小組學(xué)員參加“信息與通信工程”學(xué)科碩士研究生開題報(bào)告會(huì)和學(xué)位論文答辯會(huì)，會(huì)后組織學(xué)員與研究生進(jìn)行相關(guān)問題的探討，使小組學(xué)員有機(jī)會(huì)接觸和了解更高層次的學(xué)術(shù)研究。

3.2.4實(shí)行論文公開展覽制，提高學(xué)員的積極性。

為了提高學(xué)員科技論文的寫作動(dòng)力，將小組學(xué)員撰寫的多篇論文在學(xué)員隊(duì)公開展覽兩周，讓全隊(duì)人員幫助找問題，針對(duì)具體問題進(jìn)行修改完善。此次展覽活動(dòng)得到了學(xué)員隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，專門制作了相關(guān)板報(bào)。該制度推出后，大大激發(fā)了學(xué)員撰寫科技論文的動(dòng)力，提高了學(xué)員參與創(chuàng)新活動(dòng)的積極性。

3.2.5實(shí)行走出去方針，赴地方進(jìn)行參觀見學(xué)和學(xué)術(shù)交流，拓寬學(xué)員視野。

組織創(chuàng)新小組學(xué)員赴大連東軟信息學(xué)院進(jìn)行參觀見學(xué)，在東軟大學(xué)生創(chuàng)業(yè)中心與該校嵌入式社團(tuán)大學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。此次交流活動(dòng)展示了我院學(xué)員良好的軍人素質(zhì)和勇于開拓創(chuàng)新的精神，使小組學(xué)員感受到地方大學(xué)濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，拓寬了視野，活躍了思維。

3.3取得的成果

通過水聲創(chuàng)新小組的CDIO教改實(shí)踐活動(dòng)，為學(xué)員今后成為專業(yè)精通、勇于創(chuàng)新、素質(zhì)全面的新型海軍人才打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)員對(duì)外軍典型聲納系統(tǒng)的基本組成、發(fā)展歷程及未來的發(fā)展趨勢(shì)有了初步的認(rèn)識(shí)，了解了典型主動(dòng)聲納信號(hào)的基本特征及頻譜分布規(guī)律，基本掌握了一些聲納信號(hào)處理的典型方法，能夠獨(dú)立完成科技小論文的撰寫。

近三年來，結(jié)合研究成果，小組學(xué)員以第一作者身份在《聲學(xué)技術(shù)》、《通信技術(shù)》、《信息安全與通信保密》、《現(xiàn)代計(jì)算機(jī)》等正規(guī)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文共6篇，撰寫研究報(bào)告7篇，并參與1部教材的編寫工作。

4.結(jié)語

CDIO作為一種新型人才培養(yǎng)模式，在世界范圍內(nèi)的實(shí)踐只有幾年時(shí)間，但已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的教育力與生命力。在本科科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中推廣CDIO模式，有助于提高本科生解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。在我軍院校新一輪教育教學(xué)改革中，借鑒或推行CDIO對(duì)于培養(yǎng)具有工程素質(zhì)的創(chuàng)新型初級(jí)指揮人才非常重要。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]李臣學(xué)，李丹，劉和勇.關(guān)注成效大學(xué)生創(chuàng)新的CDIO教育模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（6）：90-92.

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

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

[5]顧學(xué)雍.聯(lián)結(jié)理論與實(shí)踐的CDIO——清華大學(xué)創(chuàng)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(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)模式研究—以大連理工大學(xué)為例[D].大連：大連理工大學(xué)，2008.

[7]大連東軟信息學(xué)院.教學(xué)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(tǒng)編程課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].考試周刊，2012（83）：7-8.

[9]王天寶，程衛(wèi)東.基于CDIO的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐—成都信息工程學(xué)院的工程教育改革實(shí)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(yǎng)的《金工實(shí)習(xí)》CDIO教學(xué)改革[J].科技信息，：537.