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[摘要]在CDIO培养模式的基础上，结合自身的实践成果，引入研究性教学和TRIZ理论案例，构建基于“I TCDIO”的机械类创新人才培养体系，探索其人才模型、课程体系结构模型、研究性教学方法、TRIZ理论在CDIO教学中应用等，通过在CDIO中引入研究性教学与TRIZ理论，激发学生自主学习热情，提升学生独立解决问题的能力，促使CDIO教育效果进一步提升。
[关键词]研究性教学；TRIZ理论；CDIO；创新人才培养
[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2011)05-0038-05
0引言
创新是一个民族进步的灵魂，进入新世纪以来，世界各国都在鼓励创新，因而对高素质创新人才的需求更为迫切。我国正处在由“中国制造”向“中国创造”转变的过程中，对创新人才需要量较大，特别是机械类创新型人才。目前工程教育改革的主要出发点是多培养创新型人才，各高校围绕创新型人才培养模式进行了探索和实践。工程教育改革模式较多，比如IBL、合作教育、CDIO等，其中CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。这种教育模式在麻省理工学院、瑞典皇家工学院等高校进行实践，培养的人才很受社会认可，是一种值得我国工程类专业借鉴的教育模式[1,2]。
我国汕头大学、清华大学、燕山大学、成都信息工程学院、北京交通大学、广州大学等高校在引入和实施CDIO做了较多工作。从 2005 年起，汕头大学工学院在汕头大学副校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨 CDIO 工程教育模式并加以实施，现在已经取得明显的效果，并提出了全新的 EIP-CDIO 培养模式，EIP（Ethics，Integrity，Professionalism）是指讲道德、讲诚信和职业化，EIP-CDIO 就是注重职业道德与诚信、与构思－设计－实现－运作进行有机结合、以培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式[2]。茂名学院在信息与计算科学专业实施大工程教育的探索与实践中，提出了EDC-CDIO工程教育模式，即增加道德（Ethic）、踏实（Dependable）、专注（Concentrate），表明在进行CDIO工程教育的同时，要加强对学生良好的道德修养、踏实的工作作风、专注的科学精神这三个品质的培养。2003年起，企业家周立功发起了“3 1”教育模式，江西理工大学率先开展了这一CDIO性质的教学模式。在江西理工大学创立并迅速发展的“3 1”创新教育模式以其先进性、实效性与优越性，被更多的学校认识与接受，被更多的企业认同。从2007年起，先后有宁波大学、长沙理工大学、西安邮电学院、成都信息工程学院、东华理工大学等5所高校加入“3 1”创新教育改革的行列。还有一些高校对CDIO模式进行了创新，浙江丽水学院提出了“CIO-CDIO”，加入了注重复合型（Compound）、创新型（Innovative）、开放型（Open）。石家庄铁路职业技术学院提出了“CIO-CDIO”，增加了校企深度融合（College学院、Enterprise企业、Cooperation合作）[3]。苏州工业园区职业技术学院提出了“T-CDIO”，强调T型人才素质结构，即培养的技术人才具有“软技能（soft skill）”（如T字母中的“一”）和 “硬技能（hard skill）”（如T字母中的“I”）[4]。福建工程学院提出了“A-H-CDIO”，增加了艺术熏陶（Arts）、人文精神塑造（Humanity）[5]。广州大学张春良教授等将CDIO教育理念与地方性高校实际和传统教育优势相结合，进行CDIO的再创新的研究与实践，取得了较好的成果[6,7]。同时还有很多学校将CDIO理念引入课程教学中，并积极研究CDIO工程教育模式，截止到2010年12月，在中国期刊以“CDIO”为关键词检索文献达到250多篇。
笔者结合对研究性教学和TRIZ理论（TRIZ是俄文的英文音译Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写）在工程教学中的实践成果，引入到CDIO模式中，创立了基于“I TCDIO”机械类创新人才培养体系，其中“I”是“Inquiry Teaching”的缩写，代表研究性教学，“T”是TRIZ理论的首字母，是一种指导创新的理论体系。这种人才培养体系的特色是：
1）采用机械中典型产品——机器人模型来图示机械类创新人才模型和课程体系结构模型，形象显示机械类创新人才中各种能力之间的关系、课程组成与课程间的关系。
2）在教学过程中引入研究性教学，使CDIO课堂组织更为有效、教学效果得到提升。同时，通过研究性教学，使学生具有研究性学习的能力、终身不断学习的能力。
3）将TRIZ理论自身课程化和用TRIZ理论解决CDIO工程教育中各种冲突，强化教师和学生创新思维的培养，提升学生的创新能力。
下面详细介绍基于“I TCDIO”机械类创新人才培养体系的主要内容。
2“I TCDIO”机械类创新人才模型
笔者在设计“I TCDIO”机械类创新人才模型时，是以广州大学机电工程系的机械设计制造及其自动化专业为研究对象。通过调研各利益相关者（用人单位代表、校友、在校学生、教师），在综合各利益相关者对机械设计制造及其自动化专业要求与希望的基础上，设计了人才模型，采用机械中典型产品——类人机器人模型来图示机械设计制造及其自动化的能力素质要求，见图1。具体的培养目标是：具有正确的世界观和价值观、创新思维、良好的个人素质、“I TCDIO”专业知识结构；有较强的沟通表达能力、团队协作能力和良好的职业道德；具有较好的人生规划能力和自我管理能力，具有较强终身研究性学习和创新能力，适应社会和行业环境、具有发展潜力的机械专业人才。
图1中“I TCDIO”机械类专业知识结构是人才模型的主干，要求学生掌握本专业的基本知识。四肢是对构思能力、设计能力、实现能力、运作能力四个方面能力的要求，这个是CDIO的核心能力要求。交流沟通能力是锻炼学生与他人交流沟通能力，要求学生能够准确适当地表达自己的思想、推介自己的设计、并能接受别人的建议、解决矛盾等。团队协作能力是要求学生能够融入团队、分工负责、相互协调、团结尊重、共同完成项目。人生规划能力要求学生能够正确认识自己、规划自己职业生涯等。自我管理能力要求学生能够根据自己的奋斗目标，严格要求自己，实施学习计划等，包括生活常规管理、学习管理、时间管理等。同时还要求学生有创新思维、正确的世界观（开阔的视野）、价值观、个人素养、职业道德。通过研究性教学，使学生具有终身研究性学习的能力；通过TRIZ理论，增强学生的创新能力。从图1中看到，研究性教学与TRIZ理论案例对专业人才CDIO能力起支撑作用。
在构建人才模型的基础上，制订“I TCDIO”机械类专业教学标准：标准1，工程背景；标准2，学习目标；标准3，基于项目驱动的课程体系；标准4，工程导论；标准5，实施－运作体验；标准6，实践环境；标准7，团队学习体验；标准8，研究性学习；标准9，教师CDIO能力评价与提升；标准10，教师研究性教学能力；标准11，学生CDIO能力评价与提升；标准12，知识、项目、案例更新机制；标准13，创新机制；标准14，校企合作平台。
3“I TCDIO”机械类创新人才体系的课 程体系结构模型
采用6足爬行机器人模型来描述“I TCDIO”机械类创新人才体系的课程体系结构模型，如图2所示。图2中，身躯和头部是两个一级项目，6足各有1个二级项目，共6个二级项目，6足旁边是支持该二级项目的课程群，课程群中的课程有些可以设置三级项目进行综合训练，尾部的课程为全校必修课及通识类选修课。时间顺序是从左到右。
课程组织与项目的宏观关系：通过项目组织课程，项目与课程衔接，最大限度的保证学生学习后能马上应用，提高学生对知识的掌握程度。从图2和图3a中看到，三级项目主要支持一门课程，课程群支持一个二级项目，全部课程支持两个一级项目。从图3b中看到，课程教学具体组织采用简单工程项目导入，让学生在初步实践中形成一些概念，而后进行知识点的传授，之后再组织项目实践，让学生验证这些知识点，强化知识掌握程度。
由图2看到，初步设计的课程体系是6个二级项目，与课程关系对应如表1所示。其中工程制图、测量技术与互换性、机械原理、机械设计、数控技术与CAM、单片机原理等课程有三级项目支持。
课程具体内容上要体现理论与实践的融合，即上述的项目实践与知识点传授不要彼此独立，这样便于融合理论与实践的一体化教学。
4“I TCDIO”中的研究性教学
研究性教学是学生在教师的指导下，从工程实践中选择项目进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。同时是学生通过亲身实践活动获得直接经验，有时也在一定程度上参与知识的创造，并在获得直接经验或参与知识创造的过程中养成科学精神和科学态度，掌握一定的科学方法，提高综合运用所学知识发现问题、提出问题，判断问题和解决问题的能力，增强社会交往能力和团队精神的一种教学活动[8,9]。CDIO工程教育模式下，学生从项目实践中探究学习，是研究性学习的一种，因此在教学组织上要辅以研究性教学，协助学生完成研究性学习。
1）研究性教学的方法。在CDIO教学中，由教师根据课程教学的需要，设置低成本的项目（或实验），要求学生课外完成项目实践的主体，课堂上主要是由各组总结和相互质疑，形成结论，并对照经典知识点进行提升。
2）研究性教学的模式。在CDIO教学中，采用自主研究模式，即学生通过项目发现问题→确定研究主题→搜集资料并制定研究计划→分析资料并实施研究计划→撰写研究报告。在这种教学模式中，学生的自主研究花费的时间较多，所需空间也较大，一般放在课外进行。
3）研究性教学的阶段。研究性教学大体可分为三个阶段，即确立问题阶段、实践体验阶段和成果交流阶段。这三个阶段并不截然分开，而是相互交叉推进的。实施流程通常为：“引出问题，建立假设”→“研讨探究，验证假设”→“得出结论，切磋交流”→“总结提升”。
第一，确立问题阶段。教师根据知识点要求，给出实践项目，学生从实践项目发现与知识点相似的问题，并形成问题原型，提出解决计划。
第二，实践体验阶段。学生根据自己提出的计划进行实践，并形成一定的概念、态度，掌握一定的科学方法与技能。此阶段的内容包括：一是搜集选择和分析加工信息资料，二是调查研究与探索攻关，三是阶段性实践体验与初步研究结果的交流。
第三，成果交流阶段。学生要将获得的信息与概念进行归纳整理、总结提炼，形成书面报告材料，做好实物成果展示的准备，实施成果交流，各组互相提问质疑，最后针对知识点进行归纳总结，教师就知识点进行总结提升。
研究性教学的三个阶段给出了研究性教学的组织方式，在CDIO工程教育模式下，教学组织也分为这三个阶段：确立问题、实践体验、成果交流，当给出实践项目后，学生在课外完成确立问题和实践体验两个阶段，成果交流在课内进行。笔者在工程制图、汽车电子技术、模具设计与制造等课程中实施了研究性教学，80％的学生反馈收效明显。研究性教学关键是问题情景的创设和指导学生讨论分析，教师在初期要花费大量时间研究提出的问题，便于学生思考和探索。
5“I TCDIO”中的创新思维培养
TRIZ理论是前苏联科学家G.S.Ahshuller通过对上百万件发明专利的分析研究，抽出了40个发明创造所遵循的原理，它们成为TRIZ解决技术矛盾的关键。这些原理是分割、组合、嵌套、部分改变、动作预置、自助机能等。这40个原理本身较为抽象，作为解决具体技术和矛盾对立的指导方针，还需要进一步转化为具体的解决对策。同时还抽象出了产生系统矛盾对立的典型技术特性39项，这些典型技术特性是速度、形状、强度、温度、可靠性、制造性等。并发现，虽然技术系统和发明创造问题涉及方方面面，但典型的系统矛盾对立只有大约1250个左右，而且这些典型的系统对立均可用40个发明创造原理中的方法来解决。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品。TRIZ的一套理论基础及各类知识库工具，至今已应用在工程界，包括设计、研发、制造、安全、可靠性及其他领域[10-13]。
CDIO工程教育模式中对学生创新能力作出了明确的要求，因此TRIZ理论在CDIO工程教育模式中将发挥重要作用：指导教师和学生解决CDIO教育中教学、工程创新中遇到的各种冲突。
TRIZ理论主要研究的冲突为物理冲突和技术冲突，下面介绍CDIO教学中碰到这两类冲突的解决原理及TRIZ理论解决问题的一般流程。
1）物理冲突及其解决原理。物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或者元件应具有的一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。物理冲突解决原理有空间分离原理、时间分离原理、基于条件的分离、总体与部分的分离。
2）技术冲突及其解决原理。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。
TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。在实际应用中，首先把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的2个来表示。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突，通过查阅冲突矩阵，查询解决技术冲突的对应的某条发明创造原理，见表2。
3）TRIZ理论解决问题的一般流程。见图4。
在产品设计中碰到的技术冲突主要通过解决矩阵进行求解。先分析系统中存在的冲突，接着用标准参数描述这些冲突，根据标准参数查询TRIZ解决矩阵，找到对应的发明原理，依据这些发明原理进行创新思维，获得具有实践意义的解决方案。
解决物理冲突时，首先根据抽象的物理冲突形式，确定两个相反的特性，利用上述分离原理寻求所需问题的解。
在CDIO工程教育模式中，学生将大量参与项目实践，在项目实践中碰到冲突是难免的，采用TRIZ理论解决这些冲突，有据可依，学生容易操作。TRIZ理论解决冲突的难点问题是如何分析系统中存在的冲突及冲突的标准描述，只有掌握了这两点，TRIZ理论才能帮助教师和学生很快找到解决问题的方案。
6结束语
实践表明，研究性教学和TRIZ理论的引入，使CDIO教育效果得到明显提升，学生创新思维明显增强，对培养我国急需的创新型机械类人才具有重要作用。
参考文献
[1]Edward F C,Johan M,et al.Rethinking engineering education:the CDIO approach[M].New York:Springer Science,2007.
[2]顾佩华,沈民奋,李升平,等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头打下工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,26(1):12-20.
[3]张奇,唐奇良.高等工程教育CIO-CDIO培养模式研究[J].教育与职业,2009,(3):32-34.
[4]胡振文,李辉,陈风平.基于CEC-CDIO模式高职课程体系的构建与实施[J].职业技术,64-66.
[5]徐兵,孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究,2009,(2):35-39.
[6]江帆,张春良,王一军,等.机械专业CDIO培养模式探索[J].装备制造技术,2010,(6):192-194.
[7]江帆,张春良,孙骅,等.融合研究性学习与CDIO的机械设计实践教学[J].实验室研究与探索,2010,29(8):267-270.
[8]黄亚平,陈小鸿.研究性教学：理论与实践[J].浙江工业大学学报,2006,5(2):177-180.
[9]江帆,孙骅,梁忠伟,等.基于研究性教学的机械原理实践教学[J].中国现代教育装备,2010,(11):62-64.
[10]江帆,王一军,刘晓初,等.TRIZ理论在汽车电子技术课程教学中的应用[J].理工高教研究,2007,26(3):96-97.
[11]江帆,王春,等.基于TRIZ理论和研究性学习的创新型人才培养[J].科技信息,2009,26(16):36-37.
[12]江帆,孙骅,庾在海,等.基于TRIZ理论机械原理实验教学实施策略研究[J].理工高教研究,2010,29(3):108-110.
[13]江帆,孙骅,王一军,等.TRIZ理论在机械原理实验教学管理中的应用[J].实验科学与技术,2010,8(2):140-143.
[关键词]研究性教学；TRIZ理论；CDIO；创新人才培养
[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2011)05-0038-05
0引言
创新是一个民族进步的灵魂，进入新世纪以来，世界各国都在鼓励创新，因而对高素质创新人才的需求更为迫切。我国正处在由“中国制造”向“中国创造”转变的过程中，对创新人才需要量较大，特别是机械类创新型人才。目前工程教育改革的主要出发点是多培养创新型人才，各高校围绕创新型人才培养模式进行了探索和实践。工程教育改革模式较多，比如IBL、合作教育、CDIO等，其中CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。这种教育模式在麻省理工学院、瑞典皇家工学院等高校进行实践，培养的人才很受社会认可，是一种值得我国工程类专业借鉴的教育模式[1,2]。
我国汕头大学、清华大学、燕山大学、成都信息工程学院、北京交通大学、广州大学等高校在引入和实施CDIO做了较多工作。从 2005 年起，汕头大学工学院在汕头大学副校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨 CDIO 工程教育模式并加以实施，现在已经取得明显的效果，并提出了全新的 EIP-CDIO 培养模式，EIP（Ethics，Integrity，Professionalism）是指讲道德、讲诚信和职业化，EIP-CDIO 就是注重职业道德与诚信、与构思－设计－实现－运作进行有机结合、以培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式[2]。茂名学院在信息与计算科学专业实施大工程教育的探索与实践中，提出了EDC-CDIO工程教育模式，即增加道德（Ethic）、踏实（Dependable）、专注（Concentrate），表明在进行CDIO工程教育的同时，要加强对学生良好的道德修养、踏实的工作作风、专注的科学精神这三个品质的培养。2003年起，企业家周立功发起了“3 1”教育模式，江西理工大学率先开展了这一CDIO性质的教学模式。在江西理工大学创立并迅速发展的“3 1”创新教育模式以其先进性、实效性与优越性，被更多的学校认识与接受，被更多的企业认同。从2007年起，先后有宁波大学、长沙理工大学、西安邮电学院、成都信息工程学院、东华理工大学等5所高校加入“3 1”创新教育改革的行列。还有一些高校对CDIO模式进行了创新，浙江丽水学院提出了“CIO-CDIO”，加入了注重复合型（Compound）、创新型（Innovative）、开放型（Open）。石家庄铁路职业技术学院提出了“CIO-CDIO”，增加了校企深度融合（College学院、Enterprise企业、Cooperation合作）[3]。苏州工业园区职业技术学院提出了“T-CDIO”，强调T型人才素质结构，即培养的技术人才具有“软技能（soft skill）”（如T字母中的“一”）和 “硬技能（hard skill）”（如T字母中的“I”）[4]。福建工程学院提出了“A-H-CDIO”，增加了艺术熏陶（Arts）、人文精神塑造（Humanity）[5]。广州大学张春良教授等将CDIO教育理念与地方性高校实际和传统教育优势相结合，进行CDIO的再创新的研究与实践，取得了较好的成果[6,7]。同时还有很多学校将CDIO理念引入课程教学中，并积极研究CDIO工程教育模式，截止到2010年12月，在中国期刊以“CDIO”为关键词检索文献达到250多篇。
笔者结合对研究性教学和TRIZ理论（TRIZ是俄文的英文音译Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写）在工程教学中的实践成果，引入到CDIO模式中，创立了基于“I TCDIO”机械类创新人才培养体系，其中“I”是“Inquiry Teaching”的缩写，代表研究性教学，“T”是TRIZ理论的首字母，是一种指导创新的理论体系。这种人才培养体系的特色是：
1）采用机械中典型产品——机器人模型来图示机械类创新人才模型和课程体系结构模型，形象显示机械类创新人才中各种能力之间的关系、课程组成与课程间的关系。
2）在教学过程中引入研究性教学，使CDIO课堂组织更为有效、教学效果得到提升。同时，通过研究性教学，使学生具有研究性学习的能力、终身不断学习的能力。
3）将TRIZ理论自身课程化和用TRIZ理论解决CDIO工程教育中各种冲突，强化教师和学生创新思维的培养，提升学生的创新能力。
下面详细介绍基于“I TCDIO”机械类创新人才培养体系的主要内容。
2“I TCDIO”机械类创新人才模型
笔者在设计“I TCDIO”机械类创新人才模型时，是以广州大学机电工程系的机械设计制造及其自动化专业为研究对象。通过调研各利益相关者（用人单位代表、校友、在校学生、教师），在综合各利益相关者对机械设计制造及其自动化专业要求与希望的基础上，设计了人才模型，采用机械中典型产品——类人机器人模型来图示机械设计制造及其自动化的能力素质要求，见图1。具体的培养目标是：具有正确的世界观和价值观、创新思维、良好的个人素质、“I TCDIO”专业知识结构；有较强的沟通表达能力、团队协作能力和良好的职业道德；具有较好的人生规划能力和自我管理能力，具有较强终身研究性学习和创新能力，适应社会和行业环境、具有发展潜力的机械专业人才。
图1中“I TCDIO”机械类专业知识结构是人才模型的主干，要求学生掌握本专业的基本知识。四肢是对构思能力、设计能力、实现能力、运作能力四个方面能力的要求，这个是CDIO的核心能力要求。交流沟通能力是锻炼学生与他人交流沟通能力，要求学生能够准确适当地表达自己的思想、推介自己的设计、并能接受别人的建议、解决矛盾等。团队协作能力是要求学生能够融入团队、分工负责、相互协调、团结尊重、共同完成项目。人生规划能力要求学生能够正确认识自己、规划自己职业生涯等。自我管理能力要求学生能够根据自己的奋斗目标，严格要求自己，实施学习计划等，包括生活常规管理、学习管理、时间管理等。同时还要求学生有创新思维、正确的世界观（开阔的视野）、价值观、个人素养、职业道德。通过研究性教学，使学生具有终身研究性学习的能力；通过TRIZ理论，增强学生的创新能力。从图1中看到，研究性教学与TRIZ理论案例对专业人才CDIO能力起支撑作用。
在构建人才模型的基础上，制订“I TCDIO”机械类专业教学标准：标准1，工程背景；标准2，学习目标；标准3，基于项目驱动的课程体系；标准4，工程导论；标准5，实施－运作体验；标准6，实践环境；标准7，团队学习体验；标准8，研究性学习；标准9，教师CDIO能力评价与提升；标准10，教师研究性教学能力；标准11，学生CDIO能力评价与提升；标准12，知识、项目、案例更新机制；标准13，创新机制；标准14，校企合作平台。
3“I TCDIO”机械类创新人才体系的课 程体系结构模型
采用6足爬行机器人模型来描述“I TCDIO”机械类创新人才体系的课程体系结构模型，如图2所示。图2中，身躯和头部是两个一级项目，6足各有1个二级项目，共6个二级项目，6足旁边是支持该二级项目的课程群，课程群中的课程有些可以设置三级项目进行综合训练，尾部的课程为全校必修课及通识类选修课。时间顺序是从左到右。
课程组织与项目的宏观关系：通过项目组织课程，项目与课程衔接，最大限度的保证学生学习后能马上应用，提高学生对知识的掌握程度。从图2和图3a中看到，三级项目主要支持一门课程，课程群支持一个二级项目，全部课程支持两个一级项目。从图3b中看到，课程教学具体组织采用简单工程项目导入，让学生在初步实践中形成一些概念，而后进行知识点的传授，之后再组织项目实践，让学生验证这些知识点，强化知识掌握程度。
由图2看到，初步设计的课程体系是6个二级项目，与课程关系对应如表1所示。其中工程制图、测量技术与互换性、机械原理、机械设计、数控技术与CAM、单片机原理等课程有三级项目支持。
课程具体内容上要体现理论与实践的融合，即上述的项目实践与知识点传授不要彼此独立，这样便于融合理论与实践的一体化教学。
4“I TCDIO”中的研究性教学
研究性教学是学生在教师的指导下，从工程实践中选择项目进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。同时是学生通过亲身实践活动获得直接经验，有时也在一定程度上参与知识的创造，并在获得直接经验或参与知识创造的过程中养成科学精神和科学态度，掌握一定的科学方法，提高综合运用所学知识发现问题、提出问题，判断问题和解决问题的能力，增强社会交往能力和团队精神的一种教学活动[8,9]。CDIO工程教育模式下，学生从项目实践中探究学习，是研究性学习的一种，因此在教学组织上要辅以研究性教学，协助学生完成研究性学习。
1）研究性教学的方法。在CDIO教学中，由教师根据课程教学的需要，设置低成本的项目（或实验），要求学生课外完成项目实践的主体，课堂上主要是由各组总结和相互质疑，形成结论，并对照经典知识点进行提升。
2）研究性教学的模式。在CDIO教学中，采用自主研究模式，即学生通过项目发现问题→确定研究主题→搜集资料并制定研究计划→分析资料并实施研究计划→撰写研究报告。在这种教学模式中，学生的自主研究花费的时间较多，所需空间也较大，一般放在课外进行。
3）研究性教学的阶段。研究性教学大体可分为三个阶段，即确立问题阶段、实践体验阶段和成果交流阶段。这三个阶段并不截然分开，而是相互交叉推进的。实施流程通常为：“引出问题，建立假设”→“研讨探究，验证假设”→“得出结论，切磋交流”→“总结提升”。
第一，确立问题阶段。教师根据知识点要求，给出实践项目，学生从实践项目发现与知识点相似的问题，并形成问题原型，提出解决计划。
第二，实践体验阶段。学生根据自己提出的计划进行实践，并形成一定的概念、态度，掌握一定的科学方法与技能。此阶段的内容包括：一是搜集选择和分析加工信息资料，二是调查研究与探索攻关，三是阶段性实践体验与初步研究结果的交流。
第三，成果交流阶段。学生要将获得的信息与概念进行归纳整理、总结提炼，形成书面报告材料，做好实物成果展示的准备，实施成果交流，各组互相提问质疑，最后针对知识点进行归纳总结，教师就知识点进行总结提升。
研究性教学的三个阶段给出了研究性教学的组织方式，在CDIO工程教育模式下，教学组织也分为这三个阶段：确立问题、实践体验、成果交流，当给出实践项目后，学生在课外完成确立问题和实践体验两个阶段，成果交流在课内进行。笔者在工程制图、汽车电子技术、模具设计与制造等课程中实施了研究性教学，80％的学生反馈收效明显。研究性教学关键是问题情景的创设和指导学生讨论分析，教师在初期要花费大量时间研究提出的问题，便于学生思考和探索。
5“I TCDIO”中的创新思维培养
TRIZ理论是前苏联科学家G.S.Ahshuller通过对上百万件发明专利的分析研究，抽出了40个发明创造所遵循的原理，它们成为TRIZ解决技术矛盾的关键。这些原理是分割、组合、嵌套、部分改变、动作预置、自助机能等。这40个原理本身较为抽象，作为解决具体技术和矛盾对立的指导方针，还需要进一步转化为具体的解决对策。同时还抽象出了产生系统矛盾对立的典型技术特性39项，这些典型技术特性是速度、形状、强度、温度、可靠性、制造性等。并发现，虽然技术系统和发明创造问题涉及方方面面，但典型的系统矛盾对立只有大约1250个左右，而且这些典型的系统对立均可用40个发明创造原理中的方法来解决。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品。TRIZ的一套理论基础及各类知识库工具，至今已应用在工程界，包括设计、研发、制造、安全、可靠性及其他领域[10-13]。
CDIO工程教育模式中对学生创新能力作出了明确的要求，因此TRIZ理论在CDIO工程教育模式中将发挥重要作用：指导教师和学生解决CDIO教育中教学、工程创新中遇到的各种冲突。
TRIZ理论主要研究的冲突为物理冲突和技术冲突，下面介绍CDIO教学中碰到这两类冲突的解决原理及TRIZ理论解决问题的一般流程。
1）物理冲突及其解决原理。物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或者元件应具有的一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。物理冲突解决原理有空间分离原理、时间分离原理、基于条件的分离、总体与部分的分离。
2）技术冲突及其解决原理。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。
TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。在实际应用中，首先把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的2个来表示。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突，通过查阅冲突矩阵，查询解决技术冲突的对应的某条发明创造原理，见表2。
3）TRIZ理论解决问题的一般流程。见图4。
在产品设计中碰到的技术冲突主要通过解决矩阵进行求解。先分析系统中存在的冲突，接着用标准参数描述这些冲突，根据标准参数查询TRIZ解决矩阵，找到对应的发明原理，依据这些发明原理进行创新思维，获得具有实践意义的解决方案。
解决物理冲突时，首先根据抽象的物理冲突形式，确定两个相反的特性，利用上述分离原理寻求所需问题的解。
在CDIO工程教育模式中，学生将大量参与项目实践，在项目实践中碰到冲突是难免的，采用TRIZ理论解决这些冲突，有据可依，学生容易操作。TRIZ理论解决冲突的难点问题是如何分析系统中存在的冲突及冲突的标准描述，只有掌握了这两点，TRIZ理论才能帮助教师和学生很快找到解决问题的方案。
6结束语
实践表明，研究性教学和TRIZ理论的引入，使CDIO教育效果得到明显提升，学生创新思维明显增强，对培养我国急需的创新型机械类人才具有重要作用。
参考文献
[1]Edward F C,Johan M,et al.Rethinking engineering education:the CDIO approach[M].New York:Springer Science,2007.
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