CDIO教育模式下学生科技创新实验室的建设

摘要：CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，自2005年国内高校开始实施以来，现在已经取得明显的效果。根据CDIO教育模式，提出了一种学生科技创新实验室的建设思路，它是贯彻CDIO的一种具体补充。介绍了该类实验室的一种优化建设模型，提出了将学生分阶段梯队化训练的模式。实践证明，学生科技创新实验室的建立使教学资源得到充分利用，使学生的动手创新等能力得到了较好的提升，进一步提升了CDIO的实际效果。

关键词：CDIO 科技创新实验室 优化模型 梯队化

中图分类号：G64 文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）28-0309-02

引言

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生在课程之间以主动的、实践的有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。培养目标是使学生具有以下能力：较强的项目开发、设计、建造、创新能力，具有较强的团队精神、领导能力和较强的沟通能力，以及具备较强的英语表达能力。

21 世纪是知识经济时代和信息时代，更是一个全面创新的时代。大学生科技创新能力的培养不论是对国家、民族，还是对大学生个人的发展都是极其重要的。高校是这一艰巨任务的主要执行者和承担者，也就是要培养适宜新世纪发展要求的具有开拓和创新精神的人才，从而使其具备必要的和急需的社会竞争力乃至国际竞争力。作为CDIO培养大纲下的科技创新实验室的成立，给学生提供了一个的科技创新活动的场所，激发了学生学习兴趣，学生在实践同时巩固了理论知识，为科技创新打下了坚实的基础。

一、科技创新实验室的学术价值

学生科技创新实验室的建立是对实践教学的探索和改革的一次有益尝试。在全国高校扩招后，学生平均素质相对降低、师资（特别是具有科研经验的师资）和实验条件相对缺少的情况下，如何保证教学质量、保证学生毕业时的能力和水平，值得广大教育工作者深思。而学生科技创新实验室的创建初衷正是为了加强和提高学生的科技实践能力，其运行的效果也证明了这是成功的尝试。这一经验可对全院乃至其他院校的实践教学提供借鉴作用。

学生科技创新实验室的运行，利于激发学生学习热情和创新灵感，提高学生的实践能力；促进学生对专业课程的理解，夯实学生的基础；培养学生的自信心，增强学生服务于社会的能力和愿望；培养学生的协作能力和奉献精神。同时也利于提高实践性课程的教学水平，提高和加强教师的科研能力和责任心。成都信息工程学院电子工程学院于2006年成立科技创新实验室，坚持管理创新、机制创新，逐步建立了独具特色的课外科技创新教育模式，而其中最根本的是学生学习、实践、管理的梯队化模式的确立。

二、梯队化学习模式

学生科技创新实验室面向全院所有专业各年级具有科技兴趣和学习余力的学生开放。专业基础培训和专题训练指导相结合，宽范围实训制作与自主选题制作并举。按阶段分层次学习、培训、考核模式（如图1所示），这种模式优点在于因材施教，根据学员基础、吸收能力不同分开培养。实验室配备必要的试验设备，提供大部分或全部实验器材，鼓励学生（并非必须）自备电脑等工具及特殊实验元器件，组织具有专业技能和实践经验的教师进行培训、辅导和指导。

图1实验室培训流程

实验室采取上页图1阶梯式学习模式，将学生的学习过程分为四个大的阶段，分别为电子兴趣小组、初级班、中级班和高级班。每个阶段无固定的学习时限，通过相应考核即可进入下一阶段学习。

对有兴趣加入实验室的同学，通过基本条件审核后即正式进入实验室的电子兴趣小组进行学习。对新加入的学员进行前期入门培训，对他们培训、引导的师资力量均来自该实验室其他层次动手实践能力较强的同学。在此阶段中要学习和掌握最基本的技能和培养正确的、良好的电子制作习惯等。完成电子小组各项训练后自动进入初级班，前期涉及内容为电类的基础知识，由科技创新实验室的同学根据个人的特长进行定期的培训、讲授。目的是激发学生的学习兴趣。

初级班要求掌握一些单元电路的知识和制作方法，包括模拟电路、数字电路、常用传感器和简单执行部件如继电器等。这个阶段能促使学生积累必要的基础实践经验。考核方法为学生实作过程的考察和结果电路性能的评定相结合。考核通过进入中级班，而未通过者可继续在本级学习。

中级班加入单片机为核心的控制部件，实现信号的采集、显示和某些控制等。这一时期主要培养学生的系统概念，要求学生掌握一个具有CPU的系统的设计、调试和测试方法。晋级方法同初级班。

高级班形式灵活，学生既可留在实验室也可加入教师的科研项目开发中。这一时期学生可以学习更为复杂的系统构成如DSP、FPGA和嵌入式应用系统等。学生通过更高要求的系统制作，或实际科研项目实施过程的熏陶，对自身的能力和某些知识缺陷得到较好的完善。进入到高级班的学生可以对入门级和初级班的学生进行经验交流，实现传帮带的效果，减少指导教师的压力。并且，诸如实验室的管理，器材采购、保管和分发等工作也交由高级班的学生参与完成。

三、科技创新实验室的创新点

首先，使用较少的物理和师资投入实现最大化的效果首先培养第一批学生，然后实验室是以学生管理为主，教师为辅的形式开展各种活动。成立了实验室管理委员会，根据实验室需要分为行政部、材料部、技术部、宣传部四个部门。让优秀的学生管理、带动实验室其他同学。按需选派相关指导教师，负责骨干学生的培养和解答共性问题，个别问题个别处理。引导学生学会查阅参考文献、借鉴参考设计的能力。其次，完全开放，人人有充分展现才华的机会，除兴趣和学习余力外，人员选择无任何限制。选题根据个人特点自由决定，鼓励能力强的同学参加各种级别的竞赛和参加教师科研项目。再次，宽进严出，有针对性培训。最后，流水线式培养，每月吸纳新学员，让更多学生受惠。

四、科技创新实验室应用效果

成都信息工程学院电子工程学院实验室从成立至今，无论是从学生梯队建设还是学生的动手能力提高等层面上都获得了较好的效果。目前，实验室的教师、学生管理团队都已成熟，对于学生的培训、培养有了一套较为完善的指导方案。实验室管理委员会对于进实验室同学的管理上，在遵守院实验室的管理条例前提下，也形成了自己的行之有效的管理办法，大大提高了实验室的使用效率。

实验室自成立以来，各个方面取得了较好的成绩。学生找工作时有了更多的选择和优越性；进实验室的同学由于从事本专业相关知识的实践、实验，设计时加深了对理论基础知识的理解和认识，更加激发了对理论知识学习的兴趣，真正做到了相辅相成的效果；为学生提供各种层次展现自我的机会，学生在进入实验室后的统一培训、强化，在教师的指导下多次组织、参加各类、级别比赛使得实验室同学具有较强的设计能力，近些年来我院在全国、省市级大赛中取得的优异成绩，与实验室的发展是分不开的，如图2为各年份参加各类设计大赛并获奖学生人数。从进实验室开始，所有的学生都与指导教师之间有了更多的学习、交流的机会。对于在学习过程中成绩优秀的同学，如高级班同学经过电子兴趣小组、初级班、中级班及高级班的学习和锻炼，有很多同学加入了教师的设计团队中，在教师团队中参加科研辅助工作，在那里学生学到了更深、更系统的知识，同时也使科研工作得到了一定的提高。

图2学生科技创新实验室成果

结束语

学生科技创新实验室建设是一项长期的、艰巨的任务，将学生分级梯队化实训是行之有效的办法。该实验室的正常有序运行，可以成为CDIO教育模式的得力助手，使学院较好地实践培养大学生的科技创新能力的要求，同时使学院的教学资源得到充分利用。学生方面，学以致用，理论联系实际的能力得到较好的锻炼。

收稿日期：2011-06-16

作者简介：张福贵（1977-），男，安徽池州人，讲师，从事气象雷达信号处理研究。

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