科技教育工作者在工作過程中，往往需要進行小型論文的寫作，即以有限篇幅來闡述作者的觀點或介紹研究成果。為了幫助科教工作者了解小型科教論文的規(guī)范寫作方式和呈現(xiàn)形式，從2012年起，本刊增設(shè)了“科教新語”欄目，用以刊登小型科教論文的范例。本期文章選自第20屆全國青少年科技輔導員論文征集活動中的一等獎獲獎?wù)撐?。全國青少年科技輔導員論文征集活動由中國青少年科技輔導員協(xié)會主辦，每年舉辦1次，旨在為廣大會員、科學教師、科技輔導員、科技教育工作者營造科學教育理論學習、實踐交流的平臺。2012年舉辦的第20屆論文征集活動主題為“科學教育的實踐與探索”。

摘要：“CDIO模式”是2001年由4所國際前沿的工程大學倡導的一種工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，2006年開始引進國內(nèi)，至今中國已有50所高校采取該模式。本文在分析了目前青少年創(chuàng)造發(fā)明活動現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，將CDIO模式應(yīng)用于青少年創(chuàng)造發(fā)明活動中，并通過探索與實踐，進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：CDIO模式一體化活動目標

“設(shè)計實現(xiàn)”過程發(fā)明活動生命周期評價標準寬容度

一、CDIO模式

“CDIO模式”是一種工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，2001年由瑞典查爾姆斯技術(shù)學院、瑞典林克平大學、美國麻省理工學院、瑞典皇家技術(shù)學院等4所前沿工程大學合作開發(fā)。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它強調(diào)創(chuàng)新項目從研發(fā)到實際運行的生命周期為載體，讓學生在系統(tǒng)的環(huán)境中主動地、實踐地、跨學科地學習工程，在系統(tǒng)的環(huán)境中培養(yǎng)學生4個層面的能力，分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力。CDIO模式系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。迄今為止，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO組織。2006年，汕頭大學成為CDIO的首個中國高校成員。至今，已有接近50所中國高校加入CDIO組織。

CDIO模式在實施過程中取得了突出的成果，通過該培養(yǎng)模式的學習，學生普遍稱贊學到了真本事，增強了自學和解決問題以及研發(fā)、團隊工作和溝通的能力。目前國外的CDIO人才培養(yǎng)模式已經(jīng)走出高校，進入中學。在中學的技術(shù)課、項目創(chuàng)新等課程中讓學生在CDIO的系統(tǒng)環(huán)境中經(jīng)歷創(chuàng)新構(gòu)思詳細設(shè)計實現(xiàn)測試現(xiàn)實運作的整個過程，培養(yǎng)他們的基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力。但在國內(nèi)，CDIO人才培養(yǎng)模式目前沒有進入青少年的科技創(chuàng)新活動或相關(guān)課程中。筆者在自身從事的青少年創(chuàng)造發(fā)明以及青少年工程創(chuàng)新活動中作了初步的探索與實踐。

二、基于CDIO模式分析目前中國青少年創(chuàng)造發(fā)明活動現(xiàn)狀

1.學生具有創(chuàng)造發(fā)明的意識和積極性，但創(chuàng)新能力較低，大部分創(chuàng)意還停留在思考階段

目前參與創(chuàng)造發(fā)明活動的青少年普遍興趣濃厚、積極性強，在學習和生活中積極尋找新創(chuàng)意、新想法。但由于多方面客觀條件的限制和學生自身的局限性，使得參與學生沒有把自己的創(chuàng)新想法和建議及時與指導教師和同學們溝通交流，并進行實質(zhì)性的操作，從而限制了學生創(chuàng)造發(fā)明的過程，使得很多學生的創(chuàng)意只是停留在思想里或紙張上。比如：在生活中遇到問題時絕大多數(shù)學生愿意嘗試獨自處理，缺乏團隊協(xié)作精神，不能取長補短，共同把問題解決好；許多學生缺乏行動的信心，沒有創(chuàng)新毅力，經(jīng)常在學習過程中缺乏創(chuàng)新的恒心和意志，見異思遷，半途而廢，這必然導致創(chuàng)新能力得不到鍛煉，使得大部分青少年創(chuàng)新能力低下。

從創(chuàng)造發(fā)明活動組織者角度看，這種現(xiàn)象的成因主要是受各類科技創(chuàng)新競賽的主導，活動中只關(guān)注對最后成果的自主創(chuàng)新性、先進性等內(nèi)容，而缺乏對學生進行的創(chuàng)意達成的系統(tǒng)培育，包括系統(tǒng)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、系統(tǒng)目標的制訂等。

2.學生具有創(chuàng)造發(fā)明活動的理論知識，但知識結(jié)構(gòu)不合理，缺乏創(chuàng)新的動手能力和必備的創(chuàng)新技能

受應(yīng)試教育的影響，目前我國青少年的知識結(jié)構(gòu)很不合理，一般都只重視用于應(yīng)試的事實性知識（學科類的記憶知識），而對人的能力、道德發(fā)展等更為重要的方法性、價值性知識卻往往被忽視，青少年很少有機會通過實際操作、親自體驗等形式來獲取這兩類知識。這樣的知識結(jié)構(gòu)造就了很多紙上談兵的高材生——具有創(chuàng)造發(fā)明活動的理論知識，能將創(chuàng)意寫出來、畫出來，但無法去具體實施。

3.青少年創(chuàng)造發(fā)明活動的參與面廣，但創(chuàng)新成果真正運行的寥寥無幾

目前青少年創(chuàng)造發(fā)明活動普及面較廣，參與的指導教師、學生眾多，每年都有大量的工程類創(chuàng)新項目在各級各類科技活動中展示。但由于種種原因，這些項目大部分都只進行了構(gòu)思、設(shè)計、實施3個過程，然后就開始參加各類科技活動，而真正的實際運行過程被忽視了。此處所說的運行非指產(chǎn)業(yè)化，去工業(yè)化生產(chǎn)，而是指創(chuàng)新項目在經(jīng)歷了前3個階段后，單個或多個作品真正投入現(xiàn)實環(huán)境使用的過程，包括運行過程中的監(jiān)控、維修、改進等。缺少運行過程，對參與創(chuàng)造發(fā)明活動的青少年來說是一個不系統(tǒng)的培育過程，對他們的創(chuàng)新能力、團隊合作精神的培養(yǎng)，以及創(chuàng)新項目的進一步發(fā)展都有較大影響。

4.青少年創(chuàng)造發(fā)明活動評價體系單一

目前對青少年參加創(chuàng)造發(fā)明活動的一般評價方式主要有兩種，一是過程中教師給出的評價，如在活動過程中給予學生個人或優(yōu)秀創(chuàng)意作品的鼓勵性評價等；二是項目成果參與各類科技競賽活動的結(jié)果，如在青少年科技創(chuàng)新大賽中獲得獎項等，這也是目前國內(nèi)青少年創(chuàng)造發(fā)明活動中受重視程度較高的評價方式。兩種評價方式都是針對參與活動的青少年以及他們的發(fā)明作品，都以甄別與選拔為評價的根本目的，這類評價方式不利于科學、有效地評價學生發(fā)展，而且對于整個青少年創(chuàng)造發(fā)明活動來說過于片面、簡單。

三、CDIO模式在青少年創(chuàng)造發(fā)明活動中的探索與實踐

1.基于CDIO人才培養(yǎng)理念，制訂一體化的活動目標和計劃，培養(yǎng)青少年綜合創(chuàng)新能力

CDIO人才培養(yǎng)模式中，青少年綜合創(chuàng)新能力的具體內(nèi)容有4個方面，包括創(chuàng)造發(fā)明的基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和創(chuàng)造發(fā)明的系統(tǒng)能力。針對這4個維度提出的一體化活動目標不僅包含了傳統(tǒng)的知識與技能目標，更增加了人際團隊能力和發(fā)明活動的系統(tǒng)能力。其中，人際團隊能力不僅指與人合作的能力，更涉及在團隊中的表達理解力、人際融合力和不依靠他人獨立解決問題的能力；發(fā)明活動的系統(tǒng)能力是指學生在進行發(fā)明活動時，從具體構(gòu)思、設(shè)計分析、實現(xiàn)創(chuàng)意、具體運行的4個步驟中，能進行整體調(diào)控把握的能力。一體化目標制訂完成后，通過后期有效的計劃實施，能讓學生在主動的參與發(fā)明活動的過程中，整體提高創(chuàng)新能力。

以組合發(fā)明法為例，如按傳統(tǒng)的活動目標，知識方面即組合發(fā)明法的含義、技巧、操作步驟等；技能方面的目標就是要求學生能運用組合發(fā)明法提出自己的創(chuàng)意。對于CDIO模式而言，知識技能方面的目標僅僅完成了基本知識部分的目標，對于個人能力、人際團隊能力、相關(guān)系統(tǒng)能力等都未涉及，而這些對青少年創(chuàng)新能力的提升更為重要。CDIO模式中，我們將該活動的目的定為：能在情景（現(xiàn)實或假設(shè)的需要利用組合方式創(chuàng)新的場景）中發(fā)現(xiàn)需求，并在團隊活動中確認詳細構(gòu)思和設(shè)計圖，并制作模型或?qū)嵨镆詫崿F(xiàn)自己的創(chuàng)意，而后將自己的創(chuàng)意在現(xiàn)實環(huán)境中運行，通過監(jiān)測提出新的改進方案。綜合來講，傳統(tǒng)觀念下的創(chuàng)造發(fā)明活動目的關(guān)注的是創(chuàng)新作品、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能等，而CDIO模式下的發(fā)明活動目的關(guān)注的是學生在活動中4方面能獲得的整體發(fā)展。

2.引導學生親身經(jīng)歷“設(shè)計一實現(xiàn)”，并創(chuàng)造條件支持學生動手和直接經(jīng)驗的學習

CDIO模式下的創(chuàng)造發(fā)明活動，強調(diào)讓學生親身經(jīng)歷“設(shè)計實現(xiàn)”的過程，讓他們能夠從動手實踐、直接參與的過程中獲取方法性知識和價值性知識，來完善他們的知識結(jié)構(gòu)，讓他們能夠掌握創(chuàng)意實現(xiàn)的具體過程與方法。

“設(shè)計實現(xiàn)”分為兩種水平，在“基本水平”中，多用一些優(yōu)秀發(fā)明案例，讓學生分析并進行模仿“設(shè)計制作”，讓學生在這樣的過程中體驗創(chuàng)新工程實現(xiàn)的具體過程與技巧，在“高級水平”中，學生已通過基本水平的學習掌握了實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)意的過程與方法，能將自己提出的原創(chuàng)性項目，通過構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行4個步驟來逐步實現(xiàn)。如“疊衣板”，是一個生活中的小發(fā)明，它能通過簡易的步驟高效、整齊地將T恤疊好。引導學生自己制作一塊疊衣板，對于青少年來說就是一個基本水平的“設(shè)計實現(xiàn)”過程，學生在參與活動的過程中需要繪制設(shè)計圖，確定材料的精確尺寸，根據(jù)設(shè)計圖和尺寸來制作模型，再回家將自己的作品介紹給親友使用，這樣的操作過程對學生的方法性知識、價值性知識的掌握都有積極的作用，并為將來他們能夠通過高級水平的“設(shè)計實現(xiàn)”過程來實施原創(chuàng)性項目奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行”是一體化的學習模式，能促使學生主動學習

傳統(tǒng)的發(fā)明活動中，比較重視學生的創(chuàng)意方法和創(chuàng)意過程，并要求將創(chuàng)意書面化，描述成文字或繪制設(shè)計圖等，而對具體實現(xiàn)和運行并沒有硬性要求。這造成了眾多發(fā)明活動中產(chǎn)生的學生創(chuàng)意極少能夠最后完成實物的制作，而在現(xiàn)實環(huán)境中運作的就更是寥寥無幾了，這對于學生綜合創(chuàng)新能力的整體提升是不利的。CDIO模式下的發(fā)明活動，“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行”是一個整體的環(huán)境，是一個不可分割的生命周期，學生在一體化的學習過程中獲取的經(jīng)驗，能帶動學生對基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力、系統(tǒng)能力的獲取，并能激發(fā)學生主動學習的熱情。

以“趣味隱形筆筒”為例，要求學生利用磁鐵的特性，設(shè)計制作一個隱形的筆筒。在一體化的學習模式中，針對該筆筒的詳細構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行是一個整體性的生命周期，不可分割。活動中，通過磁性相關(guān)基礎(chǔ)知識的掌握，引導學生在團隊中運用這些知識進行詳細設(shè)計、模型制作，并且進行系統(tǒng)測試、改進，最后將作品投入實際環(huán)境中運用，并收集反饋信息，而后根據(jù)反饋信息學生可能會自主地進入另一個發(fā)明活動的生命周期。在該活動中，學生掌握了關(guān)于磁性的基礎(chǔ)知識，并在設(shè)計、制作過程中提升了個人能力、團隊能力，而后在實際運行過程中培養(yǎng)了與人交流、協(xié)商的人際能力，而在活動過程中出現(xiàn)的知識、技能需求，以及實際運行過程中的建議反饋，都成為了學生主動學習的強勁動力。

4.CDIO模式下青少年創(chuàng)造發(fā)明活動的評價體系

針對CDIO模式下青少年創(chuàng)新能力4個方面的不同成果，要用不同的評價方式，以期更有效、更真實地進行評價。有效的評價應(yīng)采用不同的方法來衡量學生的各方面能力。比如基礎(chǔ)知識可以是筆試或口試的方式；“設(shè)計

實現(xiàn)”能力相關(guān)的評價可以用平時實際觀察記錄來實現(xiàn)，形式可以是教師評價、學生互評、自我評價相結(jié)合；人際團隊能力可以是調(diào)查表、訪談、觀察等形式。

基于CDIO模式下的評價，不論采取哪種評價方式，針對哪個階段的評價，都要制訂一個具有寬容度的評價標準，即評價標準不是一條線，而是一個有寬度的區(qū)域，進入該區(qū)域?qū)W生即達到活動目的的期望值，一些優(yōu)秀的學生個人或團隊能夠超越該區(qū)域，也有部分學生個人或團隊接近期望區(qū)域但還需努力。這種評價標準更合理、更人性化、更符合學生發(fā)展的需求。

參考文獻

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[2]CDIO大綱與標準.汕頭大學出版社，2008.12

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[4]顧佩華等.重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式與方法.高等教育出版社，2009

作者簡介

錢利群，34歲，中國福利會少年宮創(chuàng)造發(fā)明活動指導，中國青少年科技輔導員協(xié)會會員，電子信箱：Shaoniangong_keji@126.com。

點評

青少年發(fā)明創(chuàng)造活動，首要的是“創(chuàng)”，即青少年不僅要有如同“創(chuàng)”字左側(cè)的“倉”所容納的必要知識，亦要有右側(cè)的“立刀”所隱含的刺中靶心的能力。本文作者在論文中正是從分析我國青少年發(fā)明創(chuàng)造活動往往過多注重紙上的知識，而忽視實際解決問題的能力這一弊病展開論述的。

作者重點結(jié)合自身在青少年創(chuàng)造發(fā)明活動中應(yīng)用CDIO這種國際上工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的實踐，從4個方面闡述了該模式對于參與活動青少年創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的積極作用，具有一定的科學性和探索性，值得廣大科技輔導員在培養(yǎng)科技創(chuàng)新后備人才中予以借鑒。

如果作者能夠在論述中提煉更為鮮明的典型案例，以及進一步規(guī)范文章整體的邏輯關(guān)系和語言的流暢性，將會使本文增色不少。

——翟立原（中國青少年科技輔導員協(xié)會理論工作委員會副主任委員，第20屆全國青少年科技輔導員論文征集活動評審委員會主任委員）