基于CDIO模式的创新创意课程教学研究
陈海需 朱亚伟
[摘 要]在“大众创业、万众创新”的时代特征下，高校对大学生的创新创意思维的引导也变得尤为重要。项目组结合黄淮学院创新创意课程开设的现状，以机械电子工程专业为例，基于CDIO国际工程教育先进理念，提出创新创意课程与专业实践平台相结合的创新创意实践教学方法，并以搬货机器人项目的实现过程为例对CDIO模式教学过程进行实践，为专业的发展与学生创新意识的统一提供了新的思路。
[关键词]创新创意；机械电子工程；CDIO；项目教学
[中图分类号] G473 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0074-02
创新是一个民族进步的灵魂，一个国家兴旺发达不竭的动力。随着信息时代的到来，“大众创业、万众创新”[1]成为新常态经济下的必然选择，成为我国经济发展的双引擎之一。高校基于培养人才、服务社会的职能所在，必然要为我国社会发展、经济增速提供必要智力支持。在近年来教育部大力推动高等工程教育[2]，积极推动地方高校向应用技术型大学转型发展的契机下，黄淮学院一直走在同类高校的前列，成为高校转型发展的先行者。[3]黄淮学院是国内较早开始创新创意课程的高校之一，课程的开设提升了学生对创新创意的认识和兴趣，培养了学生创新思维和创新技巧，在初期起到了非常积极的作用，但也逐渐显现了一些教学问题，使得创新创意教育不能持续发挥其作用、更好地促进学生创新能力的发展。
一、CDIO理念
CDIO工程理念[4]即工程实现所必需的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）四个过程，是近年来国际工程教育改革的最新成果，主要是以项目产品从设计研发到产品运行整个过程为载体，让学生充分参与其中，突出“项目驱动教育”、学生“学中做，做中学”的过程，建立“教师为主导，学生为主体”的新型教学模式。通过实用性和可操作性强的项目在实验室开展授课，基于构思、设计、实现、运行四部分来实现师生的“教”、“学”互动，课程教学模式如图1所示。CDIO模式彻底改变了上课中教师主动、学生被动的局面，实现理论知识和实践能力的有机结合，以及教学过程和生产过程的无缝对接。理念依托项目为载体，全面强化学生的工程基础知识、个人能力，并培养其人际团队能力和工程系统能力。
二、创新创意教学现状
黄淮学院在向应用技术大学转型发展之际，就已经筹备自编教材《创新创意基础教程》[5]，并在学校各个本科专业开展创新创意课程通识教学，主要通过对创新能力、创新过程、创新思维、创新技法、创新成果管理与应用五个方面的讲述，向学生介绍创新的作用和意义，提升学生对创新创意的认识和兴趣，培养创新思维和创新技巧。这在初期起到了非常积极的作用，但也逐渐产生了一些教学问题。比如创新创意课程注重理论认识，实践偏少，结课后学生无法将理论与现实相结合，这门课程就失去了对学生创新能力进行培养的意义；由于课程内容與各个专业的相互融合不足，导致学生不能在自己的专业领域进行持续创新；再者，机械电子工程学科交叉反复[6]，涉及机械工程、电子工程、计算机工程等领域，学生的创意也千变万化，若没有专业教师指导，遇到问题后很容易不了了之，阻断了学生的创新过程。
三、CDIO模式应用
基于“大众创新、万众创业”的精神，针对目前的创新创意教学现状，为了加强对学生创新创业能力的持续培养，各院系重新修订了培养方案，每学期采用“16+2”模式，即16周教学加2周创新实践的教学方式。在创新创意课程结束之后，以学生的培养目标为导向，采用CDIO的工程教育模式，在每个学期初启发学生构思（如图2所示）。对于应用性、操作性较强的项目，学生可通过教师指导，认真研究设计方案，分析项目实现的可行性，在最后的创新实践周内完成自己的创新作品，从而强化自身在专业领域的创新能力与实践能力。
（一）教学项目的选取与组织
专业知识、实践技能和职业素养培养以项目为载体，是CDIO工程教学模式的突出特点，因此项目的相应教学环节需要按照项目实施的完整过程来安排，能力和素质目标需要依靠业界专家和专业课教师在充分提炼教学内容、就业社会能力需求的基础之上共同确定，做到理论知识和项目的实践统一。
（二）CDIO模式教学过程
下面，笔者以PLC控制搬货机器人的设计、安装和调试为例，结合表1阐述CDIO模式下的机械电子专业创新创业课程教学过程。
1.项目构思
机器人是信息时代高速发展的产物，学生对机器人等自动化产品的研究、设计的兴趣比较高，实现功能后的成就感也就越大。在构思过程中，教师要抛砖引玉，让学生自行思考机器人功能，并提出适合学生难度的功能要求，然后要求学生分组讨论构思，考虑项目所需器件及其原理，以及程序设计思路。搬货机器人能够模仿人手和臂膀的部分功能动作，按照人为设定的程序实现抓取、搬运工件的功能，能够减轻企业的人力资源成本，提高劳动效率。
2.项目设计
在工业项目设计阶段，明确系统的控制要求和工作内容后，教师要求学生查找相关资料，确定工作计划和初步设计方案，以便做好统筹安排。学生需要对相关的软件、硬件设备有一定的了解，并在教师的帮助下完善设计方案。
3.项目实施
教师要对学生进行指导，讨论、评估项目实现的可行性，为学生讲解设计的一般方法。学生则需要思考搬货机器人机械部分设计、硬件电路的安装，端口分配及参数设置，软件的编写和调试。由组长分配任务，各项工作齐头并进。
4.项目运作
项目实现后，学生要在教师指导下通电调试，观察运行效果。学生按照小组进行项目答辩，现场进行项目演示，对比与其他小组设计实现过程的异同，并对自己的设计系统进行优化和完善。
四、结论
通过实施基于CDIO工程教育理念，创新创意课程与专业实践平台相结合的创新创意课程教学方法，学生创新创意课程的主观能动性被极大地调动了，在学习专业知识的同时，学生的创新创意思维也被专业创新能力与工程实践应用能力提高了，为我校应用技术型大学人才的培养提供了有益的借鉴。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘良军.引领“大众创业、万众创新”新常态[J].南昌师范学院学报（社会科学），2015（5）：25-29.
[2] 王孙禺，赵自强，雷环.国家创新之路与高等工程教育改革新进程[J].高等工程教育研究，2013（1）：14-20.
[3] 唐福永.大学生创新创业教育研究——以黄淮学院为例[J].河南科技，2013（10）：275-278.
[4] 陶勇仿，商存惠.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：18.
[5] 谭贞，薛凡.创新创意基础教程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[6] 王殿君，王伟，张宝生.CDIO人才培养模式在机械电子工程专业综合训练中的应用[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2011（3）：241-243.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]在“大众创业、万众创新”的时代特征下，高校对大学生的创新创意思维的引导也变得尤为重要。项目组结合黄淮学院创新创意课程开设的现状，以机械电子工程专业为例，基于CDIO国际工程教育先进理念，提出创新创意课程与专业实践平台相结合的创新创意实践教学方法，并以搬货机器人项目的实现过程为例对CDIO模式教学过程进行实践，为专业的发展与学生创新意识的统一提供了新的思路。
[关键词]创新创意；机械电子工程；CDIO；项目教学
[中图分类号] G473 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0074-02
创新是一个民族进步的灵魂，一个国家兴旺发达不竭的动力。随着信息时代的到来，“大众创业、万众创新”[1]成为新常态经济下的必然选择，成为我国经济发展的双引擎之一。高校基于培养人才、服务社会的职能所在，必然要为我国社会发展、经济增速提供必要智力支持。在近年来教育部大力推动高等工程教育[2]，积极推动地方高校向应用技术型大学转型发展的契机下，黄淮学院一直走在同类高校的前列，成为高校转型发展的先行者。[3]黄淮学院是国内较早开始创新创意课程的高校之一，课程的开设提升了学生对创新创意的认识和兴趣，培养了学生创新思维和创新技巧，在初期起到了非常积极的作用，但也逐渐显现了一些教学问题，使得创新创意教育不能持续发挥其作用、更好地促进学生创新能力的发展。
一、CDIO理念
CDIO工程理念[4]即工程实现所必需的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）四个过程，是近年来国际工程教育改革的最新成果，主要是以项目产品从设计研发到产品运行整个过程为载体，让学生充分参与其中，突出“项目驱动教育”、学生“学中做，做中学”的过程，建立“教师为主导，学生为主体”的新型教学模式。通过实用性和可操作性强的项目在实验室开展授课，基于构思、设计、实现、运行四部分来实现师生的“教”、“学”互动，课程教学模式如图1所示。CDIO模式彻底改变了上课中教师主动、学生被动的局面，实现理论知识和实践能力的有机结合，以及教学过程和生产过程的无缝对接。理念依托项目为载体，全面强化学生的工程基础知识、个人能力，并培养其人际团队能力和工程系统能力。
二、创新创意教学现状
黄淮学院在向应用技术大学转型发展之际，就已经筹备自编教材《创新创意基础教程》[5]，并在学校各个本科专业开展创新创意课程通识教学，主要通过对创新能力、创新过程、创新思维、创新技法、创新成果管理与应用五个方面的讲述，向学生介绍创新的作用和意义，提升学生对创新创意的认识和兴趣，培养创新思维和创新技巧。这在初期起到了非常积极的作用，但也逐渐产生了一些教学问题。比如创新创意课程注重理论认识，实践偏少，结课后学生无法将理论与现实相结合，这门课程就失去了对学生创新能力进行培养的意义；由于课程内容與各个专业的相互融合不足，导致学生不能在自己的专业领域进行持续创新；再者，机械电子工程学科交叉反复[6]，涉及机械工程、电子工程、计算机工程等领域，学生的创意也千变万化，若没有专业教师指导，遇到问题后很容易不了了之，阻断了学生的创新过程。
三、CDIO模式应用
基于“大众创新、万众创业”的精神，针对目前的创新创意教学现状，为了加强对学生创新创业能力的持续培养，各院系重新修订了培养方案，每学期采用“16+2”模式，即16周教学加2周创新实践的教学方式。在创新创意课程结束之后，以学生的培养目标为导向，采用CDIO的工程教育模式，在每个学期初启发学生构思（如图2所示）。对于应用性、操作性较强的项目，学生可通过教师指导，认真研究设计方案，分析项目实现的可行性，在最后的创新实践周内完成自己的创新作品，从而强化自身在专业领域的创新能力与实践能力。
（一）教学项目的选取与组织
专业知识、实践技能和职业素养培养以项目为载体，是CDIO工程教学模式的突出特点，因此项目的相应教学环节需要按照项目实施的完整过程来安排，能力和素质目标需要依靠业界专家和专业课教师在充分提炼教学内容、就业社会能力需求的基础之上共同确定，做到理论知识和项目的实践统一。
（二）CDIO模式教学过程
下面，笔者以PLC控制搬货机器人的设计、安装和调试为例，结合表1阐述CDIO模式下的机械电子专业创新创业课程教学过程。
1.项目构思
机器人是信息时代高速发展的产物，学生对机器人等自动化产品的研究、设计的兴趣比较高，实现功能后的成就感也就越大。在构思过程中，教师要抛砖引玉，让学生自行思考机器人功能，并提出适合学生难度的功能要求，然后要求学生分组讨论构思，考虑项目所需器件及其原理，以及程序设计思路。搬货机器人能够模仿人手和臂膀的部分功能动作，按照人为设定的程序实现抓取、搬运工件的功能，能够减轻企业的人力资源成本，提高劳动效率。
2.项目设计
在工业项目设计阶段，明确系统的控制要求和工作内容后，教师要求学生查找相关资料，确定工作计划和初步设计方案，以便做好统筹安排。学生需要对相关的软件、硬件设备有一定的了解，并在教师的帮助下完善设计方案。
3.项目实施
教师要对学生进行指导，讨论、评估项目实现的可行性，为学生讲解设计的一般方法。学生则需要思考搬货机器人机械部分设计、硬件电路的安装，端口分配及参数设置，软件的编写和调试。由组长分配任务，各项工作齐头并进。
4.项目运作
项目实现后，学生要在教师指导下通电调试，观察运行效果。学生按照小组进行项目答辩，现场进行项目演示，对比与其他小组设计实现过程的异同，并对自己的设计系统进行优化和完善。
四、结论
通过实施基于CDIO工程教育理念，创新创意课程与专业实践平台相结合的创新创意课程教学方法，学生创新创意课程的主观能动性被极大地调动了，在学习专业知识的同时，学生的创新创意思维也被专业创新能力与工程实践应用能力提高了，为我校应用技术型大学人才的培养提供了有益的借鉴。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘良军.引领“大众创业、万众创新”新常态[J].南昌师范学院学报（社会科学），2015（5）：25-29.
[2] 王孙禺，赵自强，雷环.国家创新之路与高等工程教育改革新进程[J].高等工程教育研究，2013（1）：14-20.
[3] 唐福永.大学生创新创业教育研究——以黄淮学院为例[J].河南科技，2013（10）：275-278.
[4] 陶勇仿，商存惠.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：18.
[5] 谭贞，薛凡.创新创意基础教程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[6] 王殿君，王伟，张宝生.CDIO人才培养模式在机械电子工程专业综合训练中的应用[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2011（3）：241-243.
[责任编辑：刘凤华]
