基于CDIO模式的一體化科技競(jìng)賽體系構(gòu)建

王育榮 張艷麗 王宗榮 張 杰

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

基于CDIO模式的一體化科技競(jìng)賽體系構(gòu)建

王育榮 張艷麗 王宗榮 張 杰

南京工程學(xué)院 江蘇南京 211167

科技競(jìng)賽是高校CDIO工程教育培養(yǎng)體系的重要組成部分，針對(duì)目前高校開展科技競(jìng)賽存在的不足，提出了在CDIO工程教育模式下一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)和科技競(jìng)賽課內(nèi)外一體化兩方面相結(jié)合的新一體化科技競(jìng)賽體系，以增強(qiáng)學(xué)生參與科技競(jìng)賽的意識(shí)和提高其參與率，實(shí)現(xiàn)科技競(jìng)賽在學(xué)生中的普及，著力培養(yǎng)大學(xué)生的卓越工程能力和綜合素質(zhì)。

科技競(jìng)賽；競(jìng)賽體系；CDIO

Abstract: Science and technology competition is an important part of the training system of CDIO engineering education in colleges. This paper aims at the shortcomings of colleges which hold the contest of science and technology. And it puts forward the new integrated technological competition system, which under the CDIO engineering education mode and from two aspects which combine the integrated science and technology competition platform with the integration of science and technology in and out of class. Meanwhile, through this system to strengthen students’ awareness of participating in that contest as well as increase their participation rate, realize the high penetration rate of the contest, and develop a great engineering ability as well as the overall development of the students.

Key words: science and technology competition; competition system; CDIO

1 CDIO工程教育與科技競(jìng)賽的關(guān)系

CDIO是2001年由美國(guó)麻省理工學(xué)院聯(lián)合瑞典的查爾姆斯技術(shù)大學(xué)、林克平大學(xué)以及皇家技術(shù)學(xué)院等高校，共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實(shí)施體系。CDIO是英文單詞Conceive(構(gòu)思)、Design(設(shè)計(jì))、Implement(實(shí)施)、Operate(運(yùn)作)的縮寫[1]。CDIO工程教育強(qiáng)調(diào)以完成項(xiàng)目的形式通過(guò)“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”這一產(chǎn)品全生命周期過(guò)程來(lái)培養(yǎng)大學(xué)生的工程師能力和素質(zhì)。

科技競(jìng)賽是指在高等學(xué)校課堂教學(xué)之外開展與課程有密切關(guān)系的各類科技活動(dòng)，是綜合運(yùn)用一門或幾門課程知識(shí)去設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題或特定問(wèn)題的大學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)?？萍几?jìng)賽與CDIO工程教育關(guān)系模型如圖1所示，學(xué)生制作出一項(xiàng)集材料、機(jī)械、電子、控制等學(xué)科技術(shù)于一體的科技競(jìng)賽作品，須經(jīng)過(guò)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作四個(gè)階段的工程實(shí)踐活動(dòng)，作品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行改良乃至終結(jié)廢棄的全過(guò)程，包含了工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐、工程服務(wù)在內(nèi)的完整價(jià)值鏈與過(guò)程鏈[2]。這個(gè)過(guò)程可以引導(dǎo)、幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新觀念，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，增強(qiáng)實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)。因而，科技競(jìng)賽對(duì)學(xué)生能力和意識(shí)的培養(yǎng)是和CDIO國(guó)際化工程師人才培養(yǎng)需求目標(biāo)框架中對(duì)大學(xué)生工程能力培養(yǎng)的6個(gè)目標(biāo)：獲取知識(shí)的能力—學(xué)習(xí)能力；運(yùn)用知識(shí)的能力—分析與解決問(wèn)題的能力；共享知識(shí)的能力—團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力—?jiǎng)?chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力；傳播知識(shí)的能力—交流與表達(dá)能力；國(guó)際環(huán)境下工作的能力—英語(yǔ)實(shí)用能力相一致的[3]。因此科技競(jìng)賽是CDIO工程教育改革培養(yǎng)體系的重要組成部分，對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著關(guān)鍵性作用。

圖1 科技競(jìng)賽與CDIO工程教育關(guān)系模型

2 科技競(jìng)賽開展過(guò)程中的不足

2.1 科技競(jìng)賽種類多，學(xué)生無(wú)所適從

目前，高校中組織的各類科技或?qū)W科競(jìng)賽種類繁多，但是競(jìng)賽與競(jìng)賽之間缺乏有效的關(guān)聯(lián)性，沒(méi)有形成一定的體系。學(xué)生面對(duì)不同形式和類型的競(jìng)賽不知如何選擇，從而導(dǎo)致學(xué)生參與競(jìng)賽意識(shí)不足、參與率不高等現(xiàn)象。

2.2 課外科技競(jìng)賽與課內(nèi)教學(xué)銜接不緊

課外科技競(jìng)賽與課內(nèi)教學(xué)銜接不夠緊密，對(duì)于知識(shí)答題類的科技或?qū)W科競(jìng)賽影響不大，但是對(duì)于作品設(shè)計(jì)和制作類的科技競(jìng)賽，學(xué)生會(huì)感覺(jué)直接參加這類科技競(jìng)賽難度大，對(duì)科學(xué)的崇尚與自身現(xiàn)實(shí)之間有著一定的差距，久而久之產(chǎn)生參加競(jìng)賽主體意識(shí)不強(qiáng)、投身實(shí)踐的勇氣欠缺，這既不利于提高他們的科技素養(yǎng)，也阻礙了他們參加科技競(jìng)賽活動(dòng)的積極性。

3 一體化競(jìng)賽體系的構(gòu)建

一體化科技競(jìng)賽體系包含一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)和科技競(jìng)賽課內(nèi)外一體化兩個(gè)方面。

3.1 一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)

構(gòu)建一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)能夠較好地指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身專業(yè)選擇參加相關(guān)競(jìng)賽，從而提高學(xué)生的參賽意識(shí)和參與率。在一體化競(jìng)賽平臺(tái)構(gòu)建中，要結(jié)合競(jìng)賽的層次性和遞進(jìn)性。以組織機(jī)械工程學(xué)科科技競(jìng)賽平臺(tái)為例(如圖2所示)，可先從數(shù)學(xué)建模、力學(xué)、CAD應(yīng)用能力和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)等競(jìng)賽項(xiàng)目構(gòu)建學(xué)科知識(shí)類競(jìng)賽平臺(tái)著手，讓學(xué)生打好理論基礎(chǔ)；然后通過(guò)主題創(chuàng)意大賽、科技創(chuàng)意(專利申報(bào))大賽和機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)意大賽等競(jìng)賽項(xiàng)目構(gòu)建創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽平臺(tái)，開發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，引導(dǎo)學(xué)生多思考，充分發(fā)揮自己的想象力；接著在創(chuàng)意基礎(chǔ)上通過(guò)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽和“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品競(jìng)賽等構(gòu)建創(chuàng)新制作競(jìng)賽平臺(tái)，對(duì)創(chuàng)意進(jìn)行實(shí)物化設(shè)計(jì)與制作。制作出創(chuàng)新作品后，通過(guò)創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)大賽、“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”大賽和“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽等構(gòu)建的創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽平臺(tái)，讓學(xué)生考慮把作品產(chǎn)品化，向社會(huì)推銷，為大學(xué)生進(jìn)行科技型創(chuàng)業(yè)打下基礎(chǔ)。對(duì)于具有市場(chǎng)前景的競(jìng)賽作品，可以進(jìn)入學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)園、科技園進(jìn)一步孵化，推向市場(chǎng)。通過(guò)學(xué)科知識(shí)競(jìng)賽、創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽、創(chuàng)新制作競(jìng)賽、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽四個(gè)環(huán)節(jié)形成連續(xù)、完整的一體化競(jìng)賽平臺(tái)，以競(jìng)賽為載體實(shí)現(xiàn)“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”這一產(chǎn)品全生命周期過(guò)程，服務(wù)于大學(xué)生工程師能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。

圖2 機(jī)械工程學(xué)科一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)

在學(xué)校層面，對(duì)不同學(xué)科分別構(gòu)建適合本學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)要求的一體化科技競(jìng)賽平臺(tái)模塊。通過(guò)實(shí)行學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分制和選賽制等有效形式，指導(dǎo)學(xué)生參加競(jìng)賽平臺(tái)模塊中不同層次競(jìng)賽項(xiàng)目中的相關(guān)賽事等，有計(jì)劃地讓學(xué)生參與到競(jìng)賽中去，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科技活動(dòng)體系化和普及化。

3.2 科技競(jìng)賽課內(nèi)外一體化

通過(guò)搭建課內(nèi)外一體化的科技競(jìng)賽模式能較好地解決課外科技競(jìng)賽與課內(nèi)教學(xué)之間的脫節(jié)問(wèn)題。在課內(nèi)教學(xué)和課外科技競(jìng)賽之間增設(shè)競(jìng)賽公選或選修課程、競(jìng)賽知識(shí)講座、競(jìng)賽項(xiàng)目性實(shí)驗(yàn)課，并將其與科技競(jìng)賽緊密關(guān)聯(lián)，從而將課外科技競(jìng)賽與課內(nèi)教學(xué)有機(jī)融合起來(lái)，為科技競(jìng)賽提供理論指導(dǎo)、技術(shù)支撐、平臺(tái)和環(huán)境的支持，使學(xué)生得以通過(guò)固定的、合適的途徑參與到科技競(jìng)賽中來(lái)，構(gòu)建課內(nèi)外一體化科技競(jìng)賽模式(如圖3所示)。使大學(xué)生科技競(jìng)賽從少數(shù)人的愛好轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生能夠普遍參與的行為，著力提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，提升綜合素質(zhì)。

圖3 課內(nèi)外一體化科技競(jìng)賽模式

以構(gòu)建大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽競(jìng)賽課內(nèi)外一體化模式為例，在競(jìng)賽公選課中開設(shè)機(jī)械創(chuàng)新大賽作品設(shè)計(jì)與指導(dǎo)課程。如圖4所示，課程包含理論和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)，按照CDIO工程教育理念，課程內(nèi)容設(shè)置中包括機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和方法、歷屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品解析、創(chuàng)意設(shè)計(jì)和創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)四部分內(nèi)容，循序漸進(jìn)地把課內(nèi)教學(xué)和課外科技競(jìng)賽有機(jī)銜接起來(lái)。對(duì)于沒(méi)有選擇相關(guān)選修課程的學(xué)生，可以通過(guò)競(jìng)賽知識(shí)講座補(bǔ)充競(jìng)賽相關(guān)知識(shí)。

圖4 機(jī)械創(chuàng)新大賽作品設(shè)計(jì)與指導(dǎo)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

開設(shè)競(jìng)賽項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)和訓(xùn)練。學(xué)生通過(guò)組建團(tuán)隊(duì)，參加指定主題，如環(huán)保機(jī)械、廚衛(wèi)機(jī)械、助殘機(jī)械和娛樂(lè)機(jī)械等不同類別的競(jìng)賽項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。一個(gè)性能完善的機(jī)械創(chuàng)新作品通常不是一個(gè)人獨(dú)立完成的，需要一個(gè)能分工協(xié)作的好團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員分別負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試等各方面的工作，把創(chuàng)新作品的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品實(shí)物。通過(guò)理清問(wèn)題脈絡(luò)和解決思路，查閱資料，充分醞釀，反復(fù)試驗(yàn)直至完成作品，給學(xué)生參加科技競(jìng)賽提供實(shí)戰(zhàn)條件，也給師生申報(bào)各級(jí)各類大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。

進(jìn)一步耦合課內(nèi)教學(xué)和課外競(jìng)賽之間的關(guān)系，如可把課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與科技競(jìng)賽關(guān)聯(lián)起來(lái)。楊叔子院士認(rèn)為，對(duì)有關(guān)工科專業(yè)，大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽可以納入個(gè)性化教學(xué)計(jì)劃，并從體制上加以保證。具體講，凡較為完整地參加這一大賽(省市及全國(guó))、有著參賽作品的學(xué)生，可將這一大賽作為教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的一個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以取代某一設(shè)計(jì)、某一實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，并給予評(píng)分或評(píng)價(jià)。事物的普遍性寓于特殊性之中，實(shí)踐好大賽這一環(huán)節(jié)，做出相應(yīng)的作品，只要引導(dǎo)得當(dāng)，必定可從這一特殊作品及其制作過(guò)程中了解更為一般的知識(shí)、思維、方法、原則與精神[4]。而CDIO工程教育理念與上述內(nèi)容是一脈相通的。

4 結(jié)束語(yǔ)

科技競(jìng)賽對(duì)于高校實(shí)行CDIO工程教育來(lái)說(shuō)具有重要作用。本文通過(guò)探討構(gòu)建一體化科技競(jìng)賽體系，增強(qiáng)學(xué)生參與科技競(jìng)賽的意識(shí)和提高其參與率，實(shí)現(xiàn)科技競(jìng)賽在學(xué)生中的普及化，以加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。筆者按照探討構(gòu)建一體化科技競(jìng)賽體系的思路進(jìn)行了初步嘗試，也取得了一些成績(jī)。近年來(lái)學(xué)院學(xué)生各類科技競(jìng)賽參與率在80%以上，在挑戰(zhàn)杯、大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生節(jié)能減排大賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽等科技競(jìng)賽中獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)7項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)25項(xiàng)(其中省級(jí)一等獎(jiǎng)7項(xiàng))。在大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中，學(xué)生獲全國(guó)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、三等獎(jiǎng)5項(xiàng)。學(xué)院大學(xué)生科技競(jìng)賽獲獎(jiǎng)在全校各院系中名列前茅。近期，學(xué)院為加大對(duì)大學(xué)生科技競(jìng)賽的支持力度，投入經(jīng)費(fèi)建立大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，為開設(shè)競(jìng)賽項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)提供了專門的硬件支撐。

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Based on the CDIO mode of integrated science and technology competition system construction

Wang Yurong, Zhang Yanli,Wang Zongrong, Zhang Jie
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China

2012-04-27

王育榮，碩士，講師，書記。

南京工程學(xué)院教改項(xiàng)目“建立課外培養(yǎng)體系，加強(qiáng)工程能力培養(yǎng)”(編號(hào)：JG200915)，“機(jī)械制造系列實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革與創(chuàng)新”(編號(hào)：JG200917)，“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系模塊化改革”(編號(hào)：JG201001)。

(本欄責(zé)任編輯/安健)