建构主义与CDIO教学模式在大学生科技创新中的应用

李升　陈宇婷　徐艳

[摘 要]建构主义与CDIO教学模式在大学生科技创新中应用广泛。建构主义和CDIO教学模式在大学生科技创新中具有指导作用。分析了支架法、抛锚法、随机进入法等建构主义教学方法及CDIO教学方法在大学生科技创新课题指导中的应用情况和实践成果。长期教学改革实践表明，建构主义和CDIO教学模式在工程应用型人才培养中可发挥显著作用。

[关键词]建构主义 CDIO 大学生科技创新 教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）09-0150-03

一、引言

当今社会的用人需求决定了高校培养应用型人才的紧迫性，因此，工程应用型高校的教学改革是不可避免的，建构主义与CDIO教学模式便是这几年国外工程教育改革的重大成果。建构主义理论也译作“结构主义”，认为学习过程与学习者的认知发展之间存在密切联系，知识不是由教师直接教授得到的，而是由学习者在一定的情境下，在教师指导及其他学习者的帮助下，通过主动学习而达到对知识的意义建构。[1]CDIO教学模式则是基于建构主义理论发展起来的[2]，让学生能够以一种主动的态度将理论课程和实践创新有机联系起来的工程教学思路，旨在培养学生的创造性和团队协作能力。

目前工程应用型高校开展大学生科技创新活动具有重要的意义，一方面有助于培养学生的科学探索精神、工程意识及实践创新能力，另一方面也积极推进了学生就业。而建构主义和CDIO的教学模式特别适用于大学生科技创新活动的指导，本文就此进行探讨。

二、建构主义教学模式在大学生科技创新中的应用

建构主义教学模式强调学生在课题研究过程中的主动性，大学生创新项目指导的整个教学过程应以学生为中心展开，导师应起到课题组织、资料帮助、提醒和促进的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的创新精神，师生共同参与课题，相互启发探讨，最终使学生达到对所研究课题的意义建构，从而解决问题。在这种模式下，学生将从被动接受知识的状态转变为主动建构学习内容，媒体也不再仅仅是帮助教师传授知识的手段，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流的工具。[3]这样的教学方法，使学生能自主展开学习，在好奇心、创造力和质疑精神的驱使下主动进行研究性学习，是一种灵活开放的教育教学制度，“因材施教”地保护和发展学生的差异与个性。建构主义教学模式下比较成熟的教学方法有：支架法教学、抛锚法教学和随机进入教学。现结合长期指导大学生科技创新的教学实践经验对这三种方法作简单介绍。

方法一：支架法是指在教师的引导教学下，通过给学生搭建“支架”（“脚手架”），把管理学习的任务转移给学生，指引他们进入某一问题情境，让学生独立探索思考，并自己提出疑问不断创新，通过小组形式互相协作学习，既有分工，也有合作。学习者自己掌握和建构所学的知识，从而使他们进行更高水平的认知活动。例如在“电力系统电压稳定性研究”大方向课题指导中，导师通过发布微博的形式采用支架法开展教学，从必读书目、电压稳定性定义和系统稳定三道防线三个方面搭建脚手架，让学生自行深入研究。最终该研究方向成功立项了省级大学生创新项目2项、校级大学生创新项目5项，取得了优异的成果。图1所示为导师提供必读书目为学生搭建支架。

方法二：抛锚法是指选择与当前课题密切相关的真实问题或者是真实事件作为研究的中心内容，这一环节即“抛锚”，然后由教师向学生提供解决问题的线索，师生之间、学生之间通过讨论交流，以及对不同观点的补充修正以加深对当前研究课题的理解。这种教学方式无需设置专门的测验环节，只需在学习过程中观察并记录学生表现即可，并采用激励手段不断促进学生的研究水平。在指导软件开发课题“电力系统电压稳定与控制演示平台”时（如图2所示），即采用抛锚法进行指导。导师并不直接告诉学生如何解决问题，而是抛出对该软件的最终演示效果想象，引导学生开展自主学习和自主设计，最终学生出色地完成了该软件的设计开发并成功申请获得国家计算机软件著作权授权，学生的个人能力得到了充分肯定。

方法三：随机进入法是指通过不同的时机、不同的情境、不同的方法进行教学，从而达到不同的教学目的，对同一课题获得不同层面的认识与理解。在国家级大学生实践创新训练计划项目“光伏发电并网系统电压稳定试验研究”的指导过程中，采用了现场调研、微博和QQ群组讨论、专题演讲、小组研讨、实物安装等多种方式进行了随机进入教学。图3所示为课题组学生在校内500W光伏发电并网装置安装现场开展学习研究。该项目最终获计算机软件著作权授权1项、申请实用新型专利1项，发表论文3篇，建成500W光伏发电并网系统1套，撰写调查报告1份，获校大学生课外学术科技作品竞赛奖2项，该项目取得的丰硕成果充分说明了随机进入教学方法卓有成效。

上述三种教学方法虽然形式不同，但它们的教学环节中都包含有情境创设、协作学习、自主学习等因素，并在此基础上最终由学习者自己完成对研究课题所需知识的意义建构，而教师（导师）也不再是知识的传授者，而是课题的组织者、合作者、促进者。

三、CDIO教学模式在大学生科技创新中的应用

CDIO工程教学模式是由跨国研究组织经过不断探索而创立的一种较为适合工程创新型人才培养的方式，在我国的教学改革中也起到了相当大的借鉴作用。[4]CDIO的基本指导思想就是建构主义，其中C代表构思（Conceive），D代表设计（Design），I代表实现（Implement），O代表运作（Operate），是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。[5] [6] [7]CDIO教学模式更注重学生在校期间的工程实践教学活动，为学生提供真实的工程实践环境，使学生能够获得对工程项目整个过程的全面认识。

CDIO教学模式使学生从理论走向实践。面对实验室中的一些实验器件，不应该仅仅是固定在一个知识点，只知道如何连线，如何操作是远远不够的[5]，应该使所学的知识，能够真正应用到生活和工作中去，实现教、学、做的真正统一。只有为学生提供更多的动手与互相沟通的机会，才能使其具备更好的实践能力，在日后的人际交往和团队协作中，才能充分发挥自己的创新开发以及合作双赢精神，从而培养出更富有自我思考能力的创新型应用人才。例如基于DSP的变电站电压无功控制装置就是在CDIO教学模式的理念下指导学生完成的，学生根据自己所学的专业知识，并结合工程实际，通过团队协作，不断地实验调试，最终完成了装置的设计、制作及试运行。图4所示即为装置样机。

四、结束语

在大学生科技创新活动指导中，建构主义教学模式的应用偏向于理论研究型课题，而CDIO教学模式偏向于应用开发型课题。建构主义确保了CDIO教学模式实施的可能性，为CDIO提供了实施思路与方案。CDIO为工程应用型高校的大学生科技创新活动提供了教学典范，而它的教学方法是建立在建构主义的理论基础上的。只有在充分认识建构主义的知识观、学习观及学生观之后，才能更好地根据当前大学生科技创新的实际环境开展建构主义与CDIO模式的教学活动。

CDIO教学模式是建构主义的实践成果，两者之间密不可分，因此，建构主义与CDIO教学模式在工程应用型人才培养中发挥的作用是相辅相成、相得益彰的。两者在当今教育界获得了广泛的认可，其崭新的教育教学理念对现代教学改革起着诸多的积极作用，培养了更多与中国社会甚至是国际市场接轨的人才。

[ 注 释 ]

[1] 李升，龚臻琰，孙爱兵.建构主义和CDIO教学模式的应用及比较分析[J].中国电力教育，2014（27）：25-26，34.

[2] 于佐东，党承华，丁光彬.以建构主义的学习理论认识CDIO工程教育模式[J].中国电力教育，2012（4）：7-8.

[3] 何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础（上）[J].电化教育研究，1997（3）：3-9.

[4] 陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83.

[5] 李善寿.“CDIO”工程教学模式在实践教学中的实施方法研究[J].重庆科技学院报（社会科学版），2010（20）：164-166.

[6] 徐懂理，韩笑.电气工程专业实践创新能力培养的实例[J].中国电力教育，2011（12）：140-141.

[7] 毕俊喜，王连波，王丽琴，等.基于CDIO教育模式的“数控技术”人才培养研究[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2013（3）：71-73.

[责任编辑：钟 岚]