基于CDIO的大学生科技创新活动方法研究

摘 要： 采用CDIO教育模式指导大学生科技创新实践活动，以课题的研究过程为导向，以培养学员的个人能力、团队能力、系统能力及军人素质为主要目标，鼓励学员进行探索性学习，有利于增强学员的创新意识，提高学员自我获取知识和解决实际工程问题的能力，为学员今后成为专业精通、勇于创新、素质全面的新型海军人才打下良好的基础。

关键词： 大学生创新活动 CDIO 教育改革

1.引言

CDIO是近年来国际工程教育改革的最新成果，由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学于2000年共同提出，是近年来工程教育改革中兴起的一种旨在培养学生工程应用能力、有效解决就业问题的工程教育模式[1]。CDIO由Conceive（构思），Design（设计），lmplement（实现），Operate（运作）的首字母组成，是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。具体表现在工程项目从研发到运行的全过程中，让学生以主动、实践与课程有机联系的方式学习工程[2][3]。

近年，我院实施的“本科学员科技创新活动”旨在增强学员的创新意识，激发学员的想象力和灵感，锻炼他们敢于创新的意志品质。笔者担任学院水声设备与信号处理小组指导教师，根据小组活动的实际情况，探索大学生科技创新活动的CDIO管理模式：以课题的研究过程为向导，以培养学员的个人能力、团队能力、系统调控能力及军人素养为主要目标，以科学的专题辅导促进能力培养，鼓励学员进行探索性研究，提高学员的综合素质。

2.CDIO教育模式概述

CDIO工程教育改革的主要理论依据是美国著名哲学家、教育学家和心理学家杜威的“做中学”。“做中学”是一种新型的教育方法，不同于以往单纯的先传授知识再动手操作的教育模式，他强调教师彻底更新教育观念，指导学生在活动中探究，激励学生善于思考，发挥学生的主动性、独立性和创造性，营造严谨的科学氛围。它让学生在观察、提问、设想、动手实验和表达交流中建构基础性科学知识体系，获得科学探究的能力[2]。

CDIO模式自2000年实施以来，取得了显著效果，深受学生的欢迎，获得了产业界的高度评价。目前，许多国家将CDIO作为工程教育改革的工具，包括丹麦、芬兰、法国、南非、新加坡、中国等国在内的20多所大学都加入CDIO合作计划中，共同继续开发和完善CDIO教学模式。如美国的麻省理工学院在其航空航天系进行了CDIO教育改革，南非将CDIO作为整个国家高等工程教育改革的工具，我国的汕头大学[4]、清华大学[5]、大连理工大学[6]、大连东软信息学院[7][8]、成都工程信息学院[9]、装甲兵工程学院[10]等高校都进行了CDIO试点改革与再创新。可以说，CDIO是一个多国的、开放的、广泛的和全面的方法。

3.水声创新小组CDIO教改实践

3.1教改思路

在CDIO教学模式下，通过本科科技创新实践活动培养学员的创新意识，提高学员自我获取知识和解决实际工程问题的能力。水声科技创新小组在活动中以课题为基础，以问题为先导，以提高能力为前提，以解决问题为目的，整合专业知识，让学员有一个完整的课题经历。

水声科技创新小组活动组织流程图如下图所示，在创新小组成立初期，召开任务布置会，根据教研室现承担的“973”、“国防预研”、“军内科研”等项目布置难度适中、适合学员研究的子课题，学员根据自身兴趣爱好选择子课题，明确研究方向，教员根据学员的选择确定分组成员和任务分工，确定小组负责人，给学员发放课题相关学习资料，告诉学员应重点研究那些内容；学员根据课题研究方向重点研读相关文献，了解课题研究目的、意义及相关背景，有针对性地进行仿真实验和实测数据处理；根据发现的问题，鉴别需要学习和补充的知识，适时组织专题讲座和学术研讨，分析和解决问题，撰写相关科技论文和学术报告。

图 水声创新小组活动组织流程图

3.2活动方式方法

在学院本科科技创新小组活动中，根据水声创新小组培养计划，拟定“声纳设备发展状况研究”、“典型声纳信号的设计与分析”、“水声信道均衡技术研究”、“水声信号时频分析技术研究”等多个子课题，每个子课题的参加学员数量为两三名。结合CDIO教改思路，在进行创新实践活动中主要采用以下方法。

3.2.1针对研究内容，适时进行专题辅导，巩固专业基础知识。

针对学员在课题研究中存在的主要问题，对学员进行多次专题讲座，主要包括如何撰写科技论文、国外声纳设备的发展状况、声纳信号处理中的热门技术等方面的内容。带领学员重点学习《国外声纳系统》、《声纳原理》、《通信原理》、《信号与系统》等课程中与小组研究课题紧密相关的内容，进一步巩固学员的专业基础知识。

3.2.2理论与实践相结合，提高学员的创新能力。

对小组学员开放水声数据采集与处理实验室，学员可利用业余时间来实验室查阅资料，研究相关课题，应用实验室的先进设备进行相关实验数据的采集与处理，对所研究的内容进行检验。

组织小组学员参观“某某技术应用演示系统”等教研室相关国防预研项目的研究成果，并邀请教研室主任为小组学员介绍该系统的研制背景、基本组成及性能指标等；组织小组学员参观教研室的主要声纳设备，并对一些设备进行维护保养，使学员更直观地了解实际声纳装备；鼓励学员参与水下姿态仪的制作，学员基本掌握姿态仪芯片焊接、水密胶装罐，以及软件操作等技术，提高学员的动手能力。

3.2.3与大四毕业学员、在读研究生进行学术交流，培养学员思维。

分别邀请多名大四毕业学员为小组学员作学术报告，主要讲述他们本科毕业设计的相关内容，以及取得的主要成果，并介绍本科学员进行科学研究的注意事项和今后应重点学好的课程等。使小组学员对自己未来的专业学习和毕业设计有较好的规划，并对在小组中从事的课题研究也有较清晰的了解。

组织小组学员参加“信息与通信工程”学科硕士研究生开题报告会和学位论文答辩会，会后组织学员与研究生进行相关问题的探讨，使小组学员有机会接触和了解更高层次的学术研究。

3.2.4实行论文公开展览制，提高学员的积极性。

为了提高学员科技论文的写作动力，将小组学员撰写的多篇论文在学员队公开展览两周，让全队人员帮助找问题，针对具体问题进行修改完善。此次展览活动得到了学员队领导的大力支持，专门制作了相关板报。该制度推出后，大大激发了学员撰写科技论文的动力，提高了学员参与创新活动的积极性。

3.2.5实行走出去方针，赴地方进行参观见学和学术交流，拓宽学员视野。

组织创新小组学员赴大连东软信息学院进行参观见学，在东软大学生创业中心与该校嵌入式社团大学生进行学术交流活动。此次交流活动展示了我院学员良好的军人素质和勇于开拓创新的精神，使小组学员感受到地方大学浓厚的学术氛围，拓宽了视野，活跃了思维。

3.3取得的成果

通过水声创新小组的CDIO教改实践活动，为学员今后成为专业精通、勇于创新、素质全面的新型海军人才打下良好的基础。学员对外军典型声纳系统的基本组成、发展历程及未来的发展趋势有了初步的认识，了解了典型主动声纳信号的基本特征及频谱分布规律，基本掌握了一些声纳信号处理的典型方法，能够独立完成科技小论文的撰写。

近三年来，结合研究成果，小组学员以第一作者身份在《声学技术》、《通信技术》、《信息安全与通信保密》、《现代计算机》等正规期刊上发表学术论文共6篇，撰写研究报告7篇，并参与1部教材的编写工作。

4.结语

CDIO作为一种新型人才培养模式，在世界范围内的实践只有几年时间，但已经显示出强大的教育力与生命力。在本科科技创新实践活动中推广CDIO模式，有助于提高本科生解决实际问题的能力，进一步强化学生的创新意识和能力。在我军院校新一轮教育教学改革中，借鉴或推行CDIO对于培养具有工程素质的创新型初级指挥人才非常重要。

参考文献：

[1]牛换霞.CDIO工程教育模式解读：课程论的视角[J].现代教育科学，2010（6）：40-43.

[2]李臣学，李丹，刘和勇.关注成效大学生创新的CDIO教育模式[J].实验室研究与探索，2010，29（6）：90-92.

[3]顾佩华，陆小华.CDIO工作坊手册[Z].汕头：汕头大学出版社，2008.

[4]顾佩华，沈民奋，李升平等.从CDIO到EIP-CDIO――汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19.

[5]顾学雍.联结理论与实践的CDIO――清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[6]张威.大学创新实验班培养模式研究―以大连理工大学为例[D].大连：大连理工大学，2008.

[7]大连东软信息学院.教学改革专题.http：///CDIO/.2010-01-12.

[8]王凯.基于CDIO模式的Linux系统编程课程教学改革与实践[J].考试周刊，2012（83）：7-8.

[9]王天宝，程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践―成都信息工程学院的工程教育改革实践[J].高等工程教育研究，2010（1）：25-31.

[10]闫涛，林允森.基于指挥军官培养的《金工实习》CDIO教学改革[J].科技信息，：537.