CDIO模式下学生团队与开放实验室工程教育研究

郑禄 帖军

摘要：为培养学生的工程能力和创新能力，对开放实验室与学生创新团队存在的问题进行分析。在现有的工程教育的条件下，引入CDIO工程教育模式，介绍了CDIO工程教育模式在中国发展的历程，提出CDIO模式下的项目驱动开放实验室、以赛促学的学生创新团队、开放实验室与学生创新团队多维度培养。该培养模式在借鉴了最新的工程教育模式的基础上，建立符合我国高校工程教育现状的开放实验室体系，应用到学生创新团队取得了一定的效果。

关键词：工程教育；CDIO模式；开放实验室；学生创新团队

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0124-03

Engineering Education Research of Student Team and Open Laboratory Under CDIO Mode

ZHENG Lu1 ， TIE Jun2

（1.Experimental Teaching and Laboratory Management Center，South-Central University for Nationalities， Wuhan 430074，China； 2. The Computer Science Department，South-Central University For Nationalities，Wuhan 430074， China）

Abstract： In order to cultivate students' engineering ability and innovation ability， analyzes the problems of open laboratory and students innovation team， this paper puts forward the CDID model engineering education. Under the conditions of existing engineering education， it introduces the development of CDID model in China， puts forward the project driven open laboratory， competition driven student learning and innovation team and insures multi dimension training to student team. The CDID model combines the worlds advanced engineering education conception， and sets up the curriculum system which is in line with the consensus of international engineering education. By applying to the students innovation team， it achieves a certain of effect.

Key words： engineering education； CDIO model；open laboratory； innovation team of students

教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》实施了“卓越工程师教育培养计划”，经过多年努力，我国于2016年成为《华盛顿协议》第18个正式成员，这标志着国际上认可我国工程教育培养模式。我国实施的卓越计划的重要特质是让学生具有工程能力和创新能力[1-3]。高校根据新的工程教育培养标准，进行实验教学体系的改革。但在改革工程过程中开放实验室与学生团队的培养发展出现了诸多问题[4]。为了切实提高学生的工程能力，在中南民族大学学生创新团队新思路团队引入CDIO工程教育模式，取得了很好的效果。

1 目前开放实验室与学生团队的存在的问题

1.1 开放实验室学生参与积极性欠缺

开放实验室是新形势下高等学校实验教学与实习实训工作的创新模式[5]。它的产生更好的培养了学生实践能力和创新能力，可以让本科生进入实验室，更直观的参与科研项目，而且能培养学生的学术能力、思维创造能力。

在现行的开放实验室制度中，大部分高校的开放实验室的申报与立项一般都是由教师独立完成。在开放实验室立项之后，项目的内容与指导教师等信息才会公布出去让感兴趣的学生报名参加。由于对实验内容的不了解，会让学生的盲目的选择参加。往往学生在参加几次实验之后，发现实验并不是自己所感兴趣的，导致学生参与的积极性下降，开放时段不来参加实验或者直接提前退出开放实验室。

1.2 学生团队缺乏实验室场地

为了适应新形势的创新型高素质人才培养发展，我国高校在创新人才培养上，建立多样化的科技创新创业社会实践活动[6]。高校每年会为大学生提供科技创新基金，让同学们进行各种科研活动，同时支持大学生参加各项竞赛项目，实施大学生科技创新人才培养与资助计划等政策和措施，支持学生创新创业培养。

学生团队在开展科研项目、竞赛活动、实验研究等活动缺乏一个综合性的创新平台的支持。学生团队是学生根据自己的兴趣爱好结合在一起形成的团体，大多数是交叉学科、跨专业的团队，没有固定的实验室场地。

1.3 开放实验室与学生团队监管机制缺乏

开放实验室与学生创新团队作为一种新型实验教学模式应运而生。开放实验室充分利用了实验室的场地、设备，更便捷地让学生自主靈活参与实验，提高实验教学的效果[7]。但是开放实验室项目不属于常规的实验教学计划，没有可以依据的管理条例和严格的规定。开放项目从申报到结题，学生创新团队的创建到结束，基本都是教师与学生的科研自由活动，高校的相关主管部门只负责其立项与结题验收评估工作。由于监督管理力度不足，学生提前退出、出现安全事故、科研创新能力不足，以及实验过程中的实际困难，使开放实验室与学生创新团队没有得到良好的发展。

2 CDIO工程教育模式现状

2.1 CDIO模式概念

CDIO工程教育模式是由构思、设计、实现和运作的理念组成[8]。它作为新的工程教育模式，可以使学生更加积极的、灵活的学习工程的方法与技术。CDIO工程教育模式初始于欧美国家，目前已在华盛顿协议国家中得到了普遍认可和实施，CDIO的教学思路与框架是一种教育模式的创新与应用，受到了广大好评[9-11]。

2.2 CDIO国内发展现状

目前社会对工程型高等人才的需求日益增加，为了加强学生的工程能力培养，教育部开始了CDIO教育改革试点工作。目前全国已有39所试点高校和许多非试点院校实施CDIO工程教育模式，对中国高等院校的工程教育产生了重要的影响。

2016年1月8日，“全国CDIO工程教育联盟”成立大会在广东汕头开幕，会议由汕头大学主办，在“教育部CDIO工程教育改革试点工作组”的基础上成立“全国CDIO工程教育联盟”。

2.3 CDIO国外发展现状

CDIO工程教育模式是欧美国家数十年来工程教育研究的研究成果，并成立CDIO国际合作组织。其创新提出了新的工程培养方案、教学大纲，更重视学生的实践动手能力。CDIO工程教育模式已从欧美国家传播到亚洲，如新加坡、韩国等国的高等院校也逐渐引入CDIO工程教育模式。截至目前，全世界有上百所高等院校加入了CDIO工程教育组织，它们的理工科专业采用CDIO工程教育，在学生培养上有了一定的成绩，按照CDIO模式培养的大学生更能胜任新的工作需求。

3 CDIO工程教育模式的创新培养模式

3.1 CDIO模式下的项目驱动开放实验室

项目驱动开发实验室的实验教学是一种以学生为主，建立在构建主义教学理论基础上、有机结合实践环节的教学方法[12]。该方法融入CDIO培养模式中所需的构思、设计、实现、运作等要素，融入CDIO贯穿项目的全生命周期。项目驱动开发实验室的实验教学是CDIO实践过程中的重要体现，可以培养学生的构思、设计、实现、运作能力，也是培养具有创新意识和创新能力的高素质信息技术专业人才的重要环节。

基于CDIO模式下的项目驱动开发实验室建设规划以CDIO的理念进行设置，针对学生的构思能力、设计能力、实现能力和运作能力的培养，设置不同的实验教学内容与考核标准。开放实验室的项目的设置应更加多样化，适合不同层次的学生都能参与进来。同时应该建设开放实验室项目的选题平台，使学生与老师的沟通更加方便，最终形成CDIO模式下的互动实验教学机制。

高等学校应该加大力度对CDIO模式下的项目驱动开发实验室的建设，让学生创新团队能有实验平台依托。进而引导学生在掌握课本知识的前提下，进入项目驱动开发实验室，进行CDIO工程教育模式的培养。进而培养学生的构思能力、设计能力、实现能力和运作能力，能够给不同的程度学生的学生提供不同的工程拓展空间。培养学生的“主动学习”兴趣与能力，在完成基本实验的基础上，鼓励并吸引学生学习、研究乃至改进最新的工程技术。

3.2 CDIO模式下的以赛促学的学生团队

在CDIO工程教育模式在我国逐步实施的形势下，对学生团队合作及创新能力的要求越来越高，配合CDIO的工程教育改革理念，积极探索应用性、开放性的以赛促学的学生创新团队实践模式，培养学生具备较强的CDIO的构思、设计、实现、运作的能力以及较强的创新能力、沟通能力、领导能力和较强的团队精神。CDIO模式下的以赛促学的学生创新团队是将同学们分成若干团队，并给每个团队都分配不同导师，鼓励不同的专业根据不同的竞赛需求和自身实际情况为学生提供不同类型的教学计划和培养方案，例如华中科技大学的联创团队、东北大学的NEUQ-ACM团队、中南民族大学新思路团队均按照以赛促学的模式培养学生。

在学生团队参加科技竞赛时，依托开放实验室平台，对学生进行方向性指导，根据学生的兴趣等需要，建立学生的竞赛团队，促进他们自主学习，对其进行进一步的悉心培养，着重对应用能力、工程能力、实践能力的培养以及研究方向的指导。通过组织学生参加学科竞赛，激发他们的兴趣和潜能，开发创新思维，培养团队协作意识和创新精神，夯实专业基础知识，并提升专业实践能力。

3.3 开放实验室与学生团队多维度培养

基于CDIO的工程教育模式构建基于学生创新团队的开放实验室研发环境，以点带面，带动相关实验教学平台建设，探索多元化的人才培养模式。基于CDIO模式的开放实验室可以细分为基础实验教学平台、专业实验教学平台、新技术合作实验教学平台、工程研究实践教学平台、创新创业实践教学平台、实习实训基地平台六大平台。学生创新团队在六个平台的孵化下可以良性的发展。

引入CDIO的构思、设计、实现、运作四个要素，建立学生创新团队的提升计划可分为：专业能力提升计划、基础能力提升计划、新技术能力提升计划、工程能力提升计划、创新创业能力提升计划、实习实训能力提升计划。根据开放实验室的六个平台的开放实验环境和多种能力提升计划可建立多维度的立体模型如图2所示：

4 实施效果

基于CDIO模式下的项目驱动开放实验室、以赛促学的学生创新团队培养、开放实验室与学生创新团队多维度联合培养，该模式应用在中南民族大学计算机科学学院新思路学生创新团队已初具成效。该团队获得了全国首批大学生“小平科技创新团队”荣誉称号，大学生科研立项项目26项，其中国家级项目7项；在国内外核心期刊及学术会议发表论文12篇，国家软件著作权37项，发明专利6项，先后在大学生创新创业大赛等比赛中获得国家级以上奖项83项，完成各类项目57个。

5 结语

刘延东在湖北调研时强调：“加快实施创新驱动发展战略，深化高校创新创业教育改革，促进学生全面发展，推动产学研用结合，为促进大众创业万众创新和创新型国家建设提供有力支撑[13]。”基于CDIO模式的学生创新团队培养模式可以引导学生直接參加教师的科研项目工作，进行工程能力的锻炼；同时有利于发展产学研结合的、资源共享的开放实验室，提供教学研究、学生培养的良好环境和氛围。基于CDIO模式的开放实验室有利于培养学生构思、设计、实现、运作的能力，为学生创新团队提供实验平台。高等教育作为人才第一资源和科技第一生产力的重要结合点，应继续加强学生的工程教育培养，切实增强大学生的创新精神，形成高等院校开放实验室与学生创新团队资源共享的生动局面。

参考文献：

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[4] 吴启迪.中国工程教育的问题 挑战与工程教育研究——在清华大学工程教育研究中心成立大会上的讲话[J].清华大学教育研究，2009，30（2）：4-8.

[5]荣华伟，钱小明，钱静珠.关于高校实验室开放管理的探索与实践[J].实验技术与管理，2014，31（12）： 233-236.

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[10] 田海梅，朱保平，陈爱萍.基于CDIO模式的综合项目改革的实践[J].实验技术与管理， 2011，28（4）：130-132.

[11] 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，2010，28（1）：25-31.

[12] 朱向庆，胡均万，曾辉，等.CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理， 2012， 29（11）：159-162.

[13]刘延东.深化创新创业教育改革 全面提高人才培养质量 为创新型国家建设提供有力支撐[EB/OL].http：//news.xinhuanet.com/politics/2016-10/15/c_1119724170.htm.