依托科技竞赛和CDIO模式培养工科大学生创新能力的研究与实践

摘要：在建设创新型国家的时代背景下，提高高校大学生的科技创新能力是高等教育面临的一个重要课题。科技竞赛是实现学生创新和实践能力不断提升的重要途径，本文将CDIO模式引入科技竞赛中，探索基于科技竞赛的大学生创新精神与创新能力培养模式。

关键词：科技竞赛；CDIO；创新能力；培养模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0051-02

建设创新型国家是我国未来的目标，高校肩负着为国家培养人才的重任，因此，培养创新型人才已成为高校的主要任务之一。大学生科技竞赛是以培养大学生的创新意识、创新精神，提高大学生实践能力与创新能力而开展的，大学生通过参加全国各种科技竞赛，能够很好地将知识运用于实践，在实践过程中不断地发现问题、分析问题、解决问题，因而，要加强大学生实践和创新能力的培养与提高，就必须牢牢把握科技竞赛。

一、工科大学生电子设计类科技竞赛特点

全国大学生科技竞赛活动很多，其中工科大学生电子设计类的竞赛活动主要有：全国大学生电子设计大赛、“挑战杯”全国（省）大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生智能车竞赛、中国大学生物联网创新创业大赛和全国信息技术应用水平大赛等。这些竞赛活动的共同特点是培养大学生的实践创新意识，倡导科技创新，科技服务社会，引导并激励大学生勇于创新，着力培养大学生的实践创新意识，提高大学生工程实践素质，强调作品新颖、独特。每年竞赛的获奖作品充分展示了大学生无穷的创意和创新能力，其中一些获奖者后来成为“国家科技进步一等奖”“中国杰出青年科技创新奖”获得者和“中国青年五四奖章”标兵，这充分证明了科技竞赛在培养创新人才方面发挥着重要作用。科技竞赛需要学生主动学习，拓宽知识面，全面扎实地掌握各方面的知识；需要勇于探索，勇于实践，不断地用所学知识解决实际问题。它具有的探索性、实践性和科技性能激发大学生探索未知领域的兴趣，使他们在创新活动中体会创造的乐趣，引导他们不断学习新知识，掌握新技术，通过不断地解决各种实际问题，培养他们的科技创新精神，提高创新能力，因此，科技竞赛是培养大学生创新能力的重要途径。

二、CDIO模式

CDIO（Conceive Design Implement Operate）是国际流行的先进工程教育思想，强调以完成项目的形式通过“构思-设计-实现-运行”这一产品全生命周期过程来培养大学生的工程师能力和素质。它倡导“做中学”，以构思、设计、实施和运作全过程为载体培养学生的工程能力，包括学科知识、学生的终身学习能力、团队交流能力和在企业和社会环境下的构思-设计-实施-运行能力。科技竞赛具有综合性、系统性和灵活性的特点，它没有唯一正确的答案，需要学生充分发挥创新能力，提出与众不同的解决方案，综合运用多方面的知识，创造性地解决实际问题。在学生科技竞赛培训中，采用CDIO模式来训练大学生的科技创新能力，可以避免盲目学习，将大学生培养成为具有卓越工程能力的高素质复合型和应用型人才。

三、整合课程内容，增强实践环节

大一学生自信好强、思维敏捷、敢想敢做、富有理想，是加入科协的最好时机。但大一学生所学的专业知识远远不够，而电子设计类的科技竞赛需要一定的入门知识，为此我们将原来教学计划中的“电路”和“模拟电子技术”两门课程合并为“电路与模拟电子技术”，在大一开设；同时在大一还设置了“电子实习”实践环节，其内容包括电子元器件识别、测试、安装、焊接以及电路测试，选题多以激发学生兴趣为目的，如发声、发光、能动会跑的课题，通过电子实习激发学生对电子制作的兴趣。

四、从学生兴趣入手，抓好学生选拔工作

兴趣使人对创新活动充满热情，使人集中精力去获得知识，并开始创造活动。通过展示各种科技竞赛成果，让学生感觉到自己身边的人能做出这么好的作品，克服了畏难心理，激发强烈的参与意识和创作热情，从而积极引导学生加入科协。因此，在科协招收新成员时让学生根据自己的兴趣进行选择，这一点对今后学生是否能克服困难，坚持不懈是非常重要的。

五、构建基于CDIO模式的四级项目培养方案

依据CDIO教育理念，学生科技竞赛培养方案以项目为主线，采用“做中学”的方式，构建模块化组合，设置CDIO一级、二级、三级和四级项目。以完成一个项目为一个阶段，在完成项目的过程中，理论与实践并重，能力与素质协调发展，培养创新和团结协作精神，经过多级项目训练，使学生各方面能力逐步提高。（1）一级项目——小型电路系统设计，通过电子实习，学生已具备基本电路安装、焊接和调试能力，在此基础上，训练学生独立设计、完成一个实用的小型综合电路系统，使学生了解电路系统设计的基本过程，掌握电路系统设计的一般方法。（2）二级项目——单片机模块设计，由于大一学生都已学习了“C语言程序设计”，具备C语言程序设计基础，因此，在掌握了电路系统设计一般方法的基础上，对新成员培训C51单片机知识，通过基础设计类案例，掌握8051单片机最基本的端口编程、定时/计数器应用、中断和串口通信；通过硬件应用类案例掌握常用外部存储器扩展、接口扩展、译码、编码、驱动、光机、机电、A/D与D/A转换等内容。（3）三级项目——单片机应用系统设计，在掌握单片机模块设计的基础上，训练学生完成一个单片机应用系统的设计。要求学生根据系统需求，完成系统软、硬件模块功能划分及其协调关系，确定出系统硬件和软件结构，完成单片机系统扩展方案和设备的配置及其接口电路方案，完成系统软件功能模块的划分及各功能模块的程序实现的技术方法。通过单片机应用系统的设计，了解一个完整的电路系统的设计过程，掌握设计方法。（4）四级项目——创新设计，学生具备了一定的专业知识后，应着重培养创新思维。创新想法来源于生活、社会实践、个人兴趣爱好、科研项目和科技竞赛的刺激，因此要培养学善于观察一些现象，发现不合理之处，提出改进意见和解决思路，构造新作品。在这一阶段，鼓励学生自主选题，大胆构思。在学生选题过程中，指导教师要多鼓励学生，通过师生沟通与交流完善选题内容。选定题目后，按照“构思-设计-实现-运行”形式完成项目。

在科技竞赛活动中引入CDIO模式实施两年来，加强了学生工程实践能力和创新能力培养，增强了学生的创新意识。学生通过“构思-设计-实现-运行”这一产品全过程，其能力得到了锻炼和提高，设计的作品富于创造性，在各种竞赛活动中取得了显著成绩，共获得部级二等奖5项、三等奖13项、优胜奖1项，省一等奖12项，二等奖10项，三等奖12项。

参考文献：

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基金项目：洛阳理工学院教改项目“依托科技竞赛培养工科大学生创新能力的研究与实践”。

作者简介：李京秀（1964-），女，山西河曲人，教授，硕士，主要研究领域计算机应用技术。