基于CDIO的专业型硕士研究生工程创新能力培养模式

汪志成，赵杰，张斌

（东华理工大学，江西南昌 330013）

CDIO 是“做中学”和“基于项目的教育和学习”的集中概括和抽象表达，基于CDIO 的教学改革主要从课程重新设计、教学方法改进、学习环境构建和持续评估等方面展开[1]。CDIO 作为国际先进工程教育理念和模式，2005年被我国高校引入[2]，我国学者分别从工程教育环境定义（2008）[3]、工程文化教育（2008）[4]、CDIO 能力评价专家系统的设计（2011）[5]等方面开展研究，探讨了OBE-CDIO 工程教育模式的构建（2019）[6]，还探讨了包括学生职业发展的软能力（Career）和学生职业技能的硬能力（CDIO）的CCDIO模式（2019）[7]及基于CDIO 的“BIM 创新实践工作坊”模式（2019）[8]。本研究借鉴CDIO 理论和实践研究成果，结合专业型硕士研究生培养模式的实际情况，开展工程创新能力培养体系构建方法的探索。

1 专业型硕士研究生工程创新能力培养问题探析

专业型硕士研究生阶段的学习一般为2-3年，需要在专业课程学习阶段，培养学生具备较强的独立工程思维能力。研究生培养过程普遍实行导师制，研究生一般都会参与导师承担的课题项目，专业型研究生还需要半年以上的企业实践经验，这些都使得研究生的科研能力和科研素养得到很大的提升。但问题在于，研究生的学习时间较短，学制为3年，系统性的学习阶段时间较短。大部分课题项目的周期都在3年以上，且导师承担的课题往往已经历了长时间的研究工作，较为复杂，研究生需要较好的前期知识储备才能正式开展工作。同时基本不会涉及团队管理、市场财务、知识产权管理、公司运作管理等方面的知识，CDIO 理念在解决这一问题上具有很好的优势。本研究结合CDIO 理念，将一系列侧重于某方面技能的课程进行系统化设计，有梯次、有层次地培养学生的综合性工程思维能力。通过专业训练环节的阶段化编排，结合课程教学、创新创业训练、各类竞赛和学科创新项目的设计，通过以小组为单位、进阶式的学习，使学生在进阶过程中切实感受到自身能力的提高，同时开阔学生的视野，促进学生形成创造性思维，提高自主学习能力。

2 基于CDIO模式的工程创新能力培养体系构建与实践

结合专业型研究生创新创业能力培养实际需求，借鉴CDIO 教育模式，以机电类专业学位研究生为实施对象，结合课程教学、创新创业教育教学活动及各类竞赛，借助联合实验室、研究生创新基地、学科平台等构建工程教育环境，完成项目构思、设计、实施、运作等阶段的培养。

2.1 项目构思阶段

硕士研究生入学前的专业背景、本科阶段的培养体系、先修课程等通常有较大差异，因此，对所需专业技能掌握程度不一样。在研究生一年级上学期教学环节对学生进行技能测试、分组、项目构思、方案初步论证等方面的考核与训练，以构建优势互补、相互协作的良好团队。

（1）技能测试：主要通过课程调查、电路识别与电路图绘制现场测验，掌握学生对电子设计类工具软件的掌握程度，以及在电路设计方面的项目经验。

（2）项目分组：根据技能测试，由具有一定基础的学生组成项目组，其他学生组成基础组，每组6-8 人。对基础组学生进行电路设计、仿真、PCB 设计与电路调试等训练，使其逐步进阶至项目组学习。

（3）项目构思：项目组学生在上一年级已实施项目的基础上提出改进设想，或通过调研讨论提出新的项目需求，并完成市场评估与初步方案设计。

（4）方案初步论证：项目组学生针对所设计方案完成公开学术报告，不同组别间学生相互提问，对方案的可行性进行论证，以帮助完善方案。

2.2 项目设计阶段

项目设计阶段主要培养学生从工程实际出发完成项目设计的能力。

（1）结合学院拥有江西省新能源工艺及装备工程技术研究中心、省级研究生联合培养示范基地、与企业共建的联合实验室等平台，学生可通过参与企业产品开发、项目课题研究的形式对产品设计和项目方案制订有更清晰的认识。这一阶段的学习主要通过学术交流会的形式进行，原则上每周举行一次。教师、高年级学生、低年级学生共同参与，采用开放讨论的方式，对项目的实施提出建议，对工作方案的可行性进行论证。

（2）通过学生自主申报项目和参加学科竞赛的方式，完成项目实际设计阶段。由学生结合在第一阶段过程中参与的实际项目或在企业参观交流过程中形成的实际工程创意提出项目计划。参与项目设计训练的学生首先与高年级学生充分沟通，形成项目设计的初步方案。教师在此过程中主要承担组织者的角色，对各个环节及进展进行监督指导，及时发现过程中存在的问题，针对学生薄弱环节进行专门的讲解和组织研讨。

2.3 项目实施阶段

项目实施过程以学生为主体，根据在实施过程中承担的任务，将参与群体分为教师指导组（包括建立的联合培养基地企业人员）、项目组、高年级组三个类别。

（1）任务分配。教师在教学过程中主要承担组织任务，负责学生的技能训练、实施过程中的方案调整规划及实施过程中的技术指导与节点考核；高年级组由上一年级已完成项目实施的学生组成，以讲座形式对项目组学生传授项目研发思路，与教师共同引导项目组学生完成方案，并在实施过程中对方案进行调整，分组完成项目实施。

（2）团队协作。团队协作主要体现在三个方面，首先项目组学生在项目实施过程中相互学习，增进了解与交流；其次通过高年级学生讲解已实施项目情况，让项目组学生对团队协作的组织形式有更直观和深入的理解；最后通过项目组学生共同调研并组织项目实施，完成团队内部分工协作以及团队间的交流与协作。

（3）品质管理意识。学生在实施阶段，由于缺少工程经验，往往在材料的采购、系统的加工制作、产品外形的工艺设计评判、系统的测试、技术指标的完成度评判等方面存在随意性强、缺乏品质管理的意识。企业导师可根据自身的行业经验，对学生进行指导，以提高项目的完成度和完成质量。

2.4 项目运作阶段

在完成上述阶段的学习后，根据项目实施情况，引导学生通过参加创业竞赛、参与联合实验室企业运营、自主创办企业等方式，使学生完成项目实际运作过程中的经营管理、市场管理、财务管理、知识产权管理等方面的学习。通过参加创青春全国大学生创业大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛等各类创业竞赛，部分团队进入学校创业孵化园和科技园完成公司注册，进行实体运营。

（1）技术成果的获取与应用。对于项目实施过程中所获得的技术创新，申报软件著作权、专利等工程技术成果，对技术进行保护。通过对市场同类产品的分析，对市场需求的准确把握，对项目产品进行反复测试，根据反馈进行优化。通过这一学习过程，让学生具备知识产权的概念，形成原创性技术开发意识。

（2）技术成果的优化升级。部分产品在试运行阶段，由于使用环境的复杂性，存在产品功能不完善、产品性能不稳定等问题，在持续改进过程中，使用者会提出各种针对应用的需求。学生需逐步了解技术产品的全周期，包括设计、实施到售后技术支持和技术升级改造的全过程。

3 基于CDIO 的工程创新能力培养模式实践效果分析

通过CDIO 模式的教学过程，学生的工程技术能力得到了极大提升，项目实施过程中构建的各培养环节，学生的参与度较高，受益面广，通过不同环节的学习，取得了较好的成果：

在项目实施阶段，分别对“电路与系统”“电子与通信工程”专业学生进行了技能测试，在第一阶段，由学生独立提出项目构思；第二阶段，结合提出的项目构思，通过对电路仿真、电路设计和PCB 制作方式的讲解，引导学生自主完成项目初级阶段的验证，形成初步的技术报告，为后续项目设计和团队组建做好准备。

（1）通过项目的构思、设计阶段的培养，参与项目实施的60 余名研究生，以团队形式自主申报并完成了15项创新类项目，其中包括研究生创新基金项目、大学生创新创业训练项目；通过项目实施过程，学生团队参加了多项学科竞赛及教师在研课题，获得省部级以上竞赛奖项20 余项，获批专利和软件著作权等60 余项。

（2）通过项目运作阶段的培养，学生团队参加了多项创新创业竞赛，获得省级以上奖项20 余项，创办企业4 个。参赛项目包括“创青春”全国大学生创业大赛、中国军民两用技术创新应用大赛、研究生创新创业大赛、“海峡杯”创新创业大赛、“互联网+”大赛等，获得国家级奖项5 项、省级奖项20 余项。

4 结语

基于CDIO 模式的硕士研究生教学改革方法发挥了积极作用，将CDIO 模式与研究生教育相结合，综合利用学科平台、校企合作及创新创业训练，构建项目构思、设计、实施和运作的立体培养体系，促进学生形成系统化工程思维体系，有助于学生团队协作和管理意识的形成，增加对项目运作中市场、财务及管理方面的认识，明确职业定位。