基于CDIO模式的創(chuàng)新創(chuàng)意課程教學(xué)研究

陳海需　朱亞偉

[摘 要]在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代特征下，高校對大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意思維的引導(dǎo)也變得尤為重要。項(xiàng)目組結(jié)合黃淮學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)意課程開設(shè)的現(xiàn)狀，以機(jī)械電子工程專業(yè)為例，基于CDIO國際工程教育先進(jìn)理念，提出創(chuàng)新創(chuàng)意課程與專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)意實(shí)踐教學(xué)方法，并以搬貨機(jī)器人項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程為例對CDIO模式教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)踐，為專業(yè)的發(fā)展與學(xué)生創(chuàng)新意識的統(tǒng)一提供了新的思路。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新創(chuàng)意；機(jī)械電子工程；CDIO；項(xiàng)目教學(xué)

[中圖分類號] G473 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）05-0074-02

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)不竭的動(dòng)力。隨著信息時(shí)代的到來，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”[1]成為新常態(tài)經(jīng)濟(jì)下的必然選擇，成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙引擎之一。高?；谂囵B(yǎng)人才、服務(wù)社會(huì)的職能所在，必然要為我國社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增速提供必要智力支持。在近年來教育部大力推動(dòng)高等工程教育[2]，積極推動(dòng)地方高校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的契機(jī)下，黃淮學(xué)院一直走在同類高校的前列，成為高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的先行者。[3]黃淮學(xué)院是國內(nèi)較早開始創(chuàng)新創(chuàng)意課程的高校之一，課程的開設(shè)提升了學(xué)生對創(chuàng)新創(chuàng)意的認(rèn)識和興趣，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技巧，在初期起到了非常積極的作用，但也逐漸顯現(xiàn)了一些教學(xué)問題，使得創(chuàng)新創(chuàng)意教育不能持續(xù)發(fā)揮其作用、更好地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

一、CDIO理念

CDIO工程理念[4]即工程實(shí)現(xiàn)所必需的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）四個(gè)過程，是近年來國際工程教育改革的最新成果，主要是以項(xiàng)目產(chǎn)品從設(shè)計(jì)研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行整個(gè)過程為載體，讓學(xué)生充分參與其中，突出“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教育”、學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”的過程，建立“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的新型教學(xué)模式。通過實(shí)用性和可操作性強(qiáng)的項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)室開展授課，基于構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行四部分來實(shí)現(xiàn)師生的“教”、“學(xué)”互動(dòng)，課程教學(xué)模式如圖1所示。CDIO模式徹底改變了上課中教師主動(dòng)、學(xué)生被動(dòng)的局面，實(shí)現(xiàn)理論知識和實(shí)踐能力的有機(jī)結(jié)合，以及教學(xué)過程和生產(chǎn)過程的無縫對接。理念依托項(xiàng)目為載體，全面強(qiáng)化學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力，并培養(yǎng)其人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。

二、創(chuàng)新創(chuàng)意教學(xué)現(xiàn)狀

黃淮學(xué)院在向應(yīng)用技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展之際，就已經(jīng)籌備自編教材《創(chuàng)新創(chuàng)意基礎(chǔ)教程》[5]，并在學(xué)校各個(gè)本科專業(yè)開展創(chuàng)新創(chuàng)意課程通識教學(xué)，主要通過對創(chuàng)新能力、創(chuàng)新過程、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法、創(chuàng)新成果管理與應(yīng)用五個(gè)方面的講述，向?qū)W生介紹創(chuàng)新的作用和意義，提升學(xué)生對創(chuàng)新創(chuàng)意的認(rèn)識和興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技巧。這在初期起到了非常積極的作用，但也逐漸產(chǎn)生了一些教學(xué)問題。比如創(chuàng)新創(chuàng)意課程注重理論認(rèn)識，實(shí)踐偏少，結(jié)課后學(xué)生無法將理論與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，這門課程就失去了對學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)的意義；由于課程內(nèi)容與各個(gè)專業(yè)的相互融合不足，導(dǎo)致學(xué)生不能在自己的專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新；再者，機(jī)械電子工程學(xué)科交叉反復(fù)[6]，涉及機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程等領(lǐng)域，學(xué)生的創(chuàng)意也千變?nèi)f化，若沒有專業(yè)教師指導(dǎo)，遇到問題后很容易不了了之，阻斷了學(xué)生的創(chuàng)新過程。

三、CDIO模式應(yīng)用

基于“大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)”的精神，針對目前的創(chuàng)新創(chuàng)意教學(xué)現(xiàn)狀，為了加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的持續(xù)培養(yǎng)，各院系重新修訂了培養(yǎng)方案，每學(xué)期采用“16+2”模式，即16周教學(xué)加2周創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)方式。在創(chuàng)新創(chuàng)意課程結(jié)束之后，以學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，采用CDIO的工程教育模式，在每個(gè)學(xué)期初啟發(fā)學(xué)生構(gòu)思（如圖2所示）。對于應(yīng)用性、操作性較強(qiáng)的項(xiàng)目，學(xué)生可通過教師指導(dǎo)，認(rèn)真研究設(shè)計(jì)方案，分析項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的可行性，在最后的創(chuàng)新實(shí)踐周內(nèi)完成自己的創(chuàng)新作品，從而強(qiáng)化自身在專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。

（一）教學(xué)項(xiàng)目的選取與組織

專業(yè)知識、實(shí)踐技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)以項(xiàng)目為載體，是CDIO工程教學(xué)模式的突出特點(diǎn)，因此項(xiàng)目的相應(yīng)教學(xué)環(huán)節(jié)需要按照項(xiàng)目實(shí)施的完整過程來安排，能力和素質(zhì)目標(biāo)需要依靠業(yè)界專家和專業(yè)課教師在充分提煉教學(xué)內(nèi)容、就業(yè)社會(huì)能力需求的基礎(chǔ)之上共同確定，做到理論知識和項(xiàng)目的實(shí)踐統(tǒng)一。

（二）CDIO模式教學(xué)過程

下面，筆者以PLC控制搬貨機(jī)器人的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試為例，結(jié)合表1闡述CDIO模式下的機(jī)械電子專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程教學(xué)過程。

1.項(xiàng)目構(gòu)思

機(jī)器人是信息時(shí)代高速發(fā)展的產(chǎn)物，學(xué)生對機(jī)器人等自動(dòng)化產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)的興趣比較高，實(shí)現(xiàn)功能后的成就感也就越大。在構(gòu)思過程中，教師要拋磚引玉，讓學(xué)生自行思考機(jī)器人功能，并提出適合學(xué)生難度的功能要求，然后要求學(xué)生分組討論構(gòu)思，考慮項(xiàng)目所需器件及其原理，以及程序設(shè)計(jì)思路。搬貨機(jī)器人能夠模仿人手和臂膀的部分功能動(dòng)作，按照人為設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件的功能，能夠減輕企業(yè)的人力資源成本，提高勞動(dòng)效率。

2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，明確系統(tǒng)的控制要求和工作內(nèi)容后，教師要求學(xué)生查找相關(guān)資料，確定工作計(jì)劃和初步設(shè)計(jì)方案，以便做好統(tǒng)籌安排。學(xué)生需要對相關(guān)的軟件、硬件設(shè)備有一定的了解，并在教師的幫助下完善設(shè)計(jì)方案。

3.項(xiàng)目實(shí)施

教師要對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，討論、評估項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的可行性，為學(xué)生講解設(shè)計(jì)的一般方法。學(xué)生則需要思考搬貨機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)、硬件電路的安裝，端口分配及參數(shù)設(shè)置，軟件的編寫和調(diào)試。由組長分配任務(wù)，各項(xiàng)工作齊頭并進(jìn)。

4.項(xiàng)目運(yùn)作

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)后，學(xué)生要在教師指導(dǎo)下通電調(diào)試，觀察運(yùn)行效果。學(xué)生按照小組進(jìn)行項(xiàng)目答辯，現(xiàn)場進(jìn)行項(xiàng)目演示，對比與其他小組設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程的異同，并對自己的設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善。

四、結(jié)論

通過實(shí)施基于CDIO工程教育理念，創(chuàng)新創(chuàng)意課程與專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)意課程教學(xué)方法，學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意課程的主觀能動(dòng)性被極大地調(diào)動(dòng)了，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意思維也被專業(yè)創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐應(yīng)用能力提高了，為我校應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)人才的培養(yǎng)提供了有益的借鑒。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 劉良軍.引領(lǐng)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”新常態(tài)[J].南昌師范學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)），2015（5）：25-29.

[2] 王孫禺，趙自強(qiáng)，雷環(huán).國家創(chuàng)新之路與高等工程教育改革新進(jìn)程[J].高等工程教育研究，2013（1）：14-20.

[3] 唐福永.大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究——以黃淮學(xué)院為例[J].河南科技，2013（10）：275-278.

[4] 陶勇仿，商存惠.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：18.

[5] 譚貞，薛凡.創(chuàng)新創(chuàng)意基礎(chǔ)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[6] 王殿君，王偉，張寶生.CDIO人才培養(yǎng)模式在機(jī)械電子工程專業(yè)綜合訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（3）：241-243.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]