加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

李 策，肖利梅，曹 潔，張愛華

（蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅 蘭州730050）

實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的重要手段。本科實(shí)踐教學(xué)的目的是優(yōu)化學(xué)生的素質(zhì)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和知識(shí)結(jié)構(gòu)，讓其具備獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力［1］。對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生，特別對(duì)于工科學(xué)生，科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常重要，他們中的大多數(shù)同學(xué)今后在不同的工作崗位上，將要承擔(dān)起科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步的重任，對(duì)他們來(lái)講，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)猶為重要。

近年來(lái)，我校通過(guò)深化課程改革、組織學(xué)生參加全國(guó)性的科技競(jìng)賽活動(dòng)，包括大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和大學(xué)生機(jī)器人大賽，在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面做了一些有益探索和實(shí)踐，也取得了好的成績(jī)。這些工作一方面促進(jìn)了教學(xué)改革，提高了本科教學(xué)質(zhì)量，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程思想，同時(shí)也形成了我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的特色。

1 電工電子實(shí)踐環(huán)節(jié)教材改革

實(shí)踐教材是體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的載體，是把教育思想、觀念、宗旨等轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w教育現(xiàn)實(shí)的中介，是實(shí)踐教學(xué)改革成果的總結(jié)，也是教育教學(xué)改革的一個(gè)重要方面，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要工具。

21世紀(jì)的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革，應(yīng)該突出綜合應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)全面提高當(dāng)代大學(xué)生素質(zhì)的教育目標(biāo)，我們力圖改變單一、分散的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，重新構(gòu)建電工（電路）電子技術(shù)課程一體化的實(shí)踐教學(xué)模式，搭建了一個(gè)集基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)踐課程以及電工電子職業(yè)技能培訓(xùn)為一體的實(shí)踐教學(xué)大平臺(tái)［2］。

我們?cè)谝酝帉懙碾姽る娮酉盗袑?shí)踐講義的基礎(chǔ)上，參考了大量的文獻(xiàn)資料，汲取各家之長(zhǎng)，不斷修改、充實(shí)、凝練講義中的內(nèi)容，并按照學(xué)生實(shí)踐課程的設(shè)置順序重新加以編排，將改革后的實(shí)踐教材共分為電工（電路）、電子技術(shù)以及現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)三大部分。內(nèi)容既有基本理論的驗(yàn)證，又有設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練的提高；既有科研能力的培養(yǎng)，又有職業(yè)技能基礎(chǔ)的教育；同時(shí)為強(qiáng)化工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，增加了較多的工程性實(shí)例。主要內(nèi)容包括：電工技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電路實(shí)驗(yàn)、PLC應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、電工技能培訓(xùn)；常用電子儀器使用、電子元器件識(shí)別與性能測(cè)試、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電子電路安裝與調(diào)試、電子電路設(shè)計(jì)與制作、表面貼裝系統(tǒng)、電子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的使用以及現(xiàn)代電子系統(tǒng)（EDA）設(shè)計(jì)等內(nèi)容。附錄中還包括了典型電子儀器的使用、常用集成元件的引腳圖，課程設(shè)計(jì)報(bào)告及格式說(shuō)明等內(nèi)容。

我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)踐教材改革時(shí)，力圖通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能；通過(guò)技能綜合訓(xùn)練提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力；通過(guò)設(shè)計(jì)性綜合訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；并希望它成為學(xué)生手中較有價(jià)值的一本書，一本值得學(xué)生保存的實(shí)踐教材。該教材在機(jī)械工業(yè)出版社的重視與關(guān)心下，2007年6月正式定名為《電工電子技術(shù)實(shí)踐教程》出版發(fā)行，同時(shí)被列為“普通高等教育“十一五”電子電氣基礎(chǔ)課程規(guī)劃教材”。

2 強(qiáng)化學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

我校電類、非電類專業(yè)均設(shè)有“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”課程，該課程對(duì)學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)的理解，提高學(xué)生電子技術(shù)的應(yīng)用能力大有裨益。長(zhǎng)期實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中我們面對(duì)的問(wèn)題是：時(shí)間較短，訓(xùn)練效果有限；學(xué)生只能純粹的在圖紙上進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)生的積極性沒(méi)有完全調(diào)動(dòng)，效果不盡理想；不能有效的將一些新的設(shè)計(jì)手段和技術(shù)如CAD、EDA技術(shù)大面積的引入教學(xué)。

我們結(jié)合培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱的修訂，各個(gè)專業(yè)開設(shè)的“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”調(diào)整為“電子技術(shù)綜合訓(xùn)練”，并且將時(shí)間調(diào)整為三周，并將本課程定位為綜合性的實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，整個(gè)過(guò)程包括審題、明確技術(shù)要求和指標(biāo)、查閱資料、確定技術(shù)方案、系統(tǒng)框圖確定、單元電路設(shè)計(jì)、電路仿真、元器件采購(gòu)、安裝調(diào)試、電路測(cè)試、設(shè)計(jì)報(bào)告的書寫、答辯等環(huán)節(jié)。我們均要求學(xué)生提供實(shí)物性的系統(tǒng)，并做演示答辯。

2.1 題目的設(shè)計(jì)

我們認(rèn)真設(shè)計(jì)訓(xùn)練題目，根據(jù)各專業(yè)大綱要求提供多個(gè)（近20個(gè)）題目供學(xué)生根據(jù)興趣和愛好選擇，題目的設(shè)計(jì)中，首先要滿足大綱的要求，其次要體現(xiàn)綜合性、工程性、實(shí)用性、趣味性、多樣性、先進(jìn)性，同時(shí)也允許學(xué)生自擬能夠符合大綱要求的題目。

2.2 實(shí)施及效果

例如在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們不僅要求學(xué)生完成設(shè)計(jì)、仿真和電子系統(tǒng)的最終調(diào)試以及演示環(huán)節(jié)，我們還要求學(xué)生自己進(jìn)入電子市場(chǎng)自行購(gòu)置所需的元器件（指導(dǎo)教師控制成本）。通過(guò)該環(huán)節(jié)的設(shè)置，改變了以往元器件由教師限定提供的方式；學(xué)生根據(jù)市場(chǎng)能購(gòu)置到的元器件，主動(dòng)修改設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)題目。這樣就在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生設(shè)計(jì)的主動(dòng)性，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生理論和實(shí)踐結(jié)合的能力。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們不僅要求學(xué)生完成設(shè)計(jì)、仿真和電子系統(tǒng)的最終調(diào)試以及演示環(huán)節(jié)，我們還要求學(xué)生自己進(jìn)入電子市場(chǎng)自行購(gòu)置所需的元器件（指導(dǎo)教師控制成本）。通過(guò)該環(huán)節(jié)的設(shè)置，改變了以往元器件由教師限定提供的方式；學(xué)生根據(jù)市場(chǎng)能購(gòu)置到的元器件，主動(dòng)修改設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)題目，并鼓勵(lì)大膽創(chuàng)新。這樣就在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生設(shè)計(jì)的主動(dòng)性，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生理論和實(shí)踐結(jié)合的能力。

在組織形式上，我們借鑒了大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的方式，3－4人自愿組成一個(gè)課題組，共同完成一個(gè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求將CAD技術(shù)和EDA技術(shù)引入，涉及Multisim、OrCAD、Protel、Max＋plus2等軟件的使用，使學(xué)生掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。

從我們實(shí)施的情況來(lái)看，這種做法充分調(diào)動(dòng)起了學(xué)生的積極性，效果非常好，學(xué)生都能夠按照要求出色的完成訓(xùn)練內(nèi)容。相當(dāng)一部分學(xué)生有獨(dú)到的設(shè)計(jì)方法，表現(xiàn)出良好的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力，同時(shí)大家在設(shè)計(jì)中按照要求充分考慮到設(shè)計(jì)的工程性。

3 實(shí)施立體化的實(shí)踐教學(xué)模式

3.1 傳統(tǒng)與現(xiàn)代實(shí)踐教學(xué)手段結(jié)合

多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用，加大了教學(xué)信息量，同時(shí)使實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的內(nèi)容和表現(xiàn)形式都得以大大地增強(qiáng)?，F(xiàn)代化的多媒體教學(xué)可以展示實(shí)驗(yàn)室之外的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法等進(jìn)一步延伸實(shí)踐教學(xué)。運(yùn)用投影和錄像等教學(xué)手段，還可最大限度的減少因?qū)嶒?yàn)場(chǎng)地狹小等對(duì)實(shí)踐教學(xué)講解示范效果的影響?？傊瑢?shí)踐教學(xué)方式的選取只有以學(xué)生更好的理解和接受為衡量標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)的選用傳統(tǒng)和現(xiàn)代的教學(xué)手段，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量才會(huì)提高。

3.2 時(shí)間與空間結(jié)合

電工電子實(shí)踐教學(xué)需要面向多學(xué)科、多專業(yè)的學(xué)生。涉及的各個(gè)專業(yè)學(xué)生，量大面廣，僅靠實(shí)驗(yàn)室有限的教學(xué)時(shí)間和空間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，給出了一種解決思路。通過(guò)建立網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教輔系統(tǒng)，向網(wǎng)絡(luò)要空間、要時(shí)間、要設(shè)備。網(wǎng)上教輔系統(tǒng)是集信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代智能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)于一身的高新技術(shù)集合體。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中建立實(shí)踐教學(xué)課件、實(shí)踐錄像、專業(yè)技術(shù)聚焦、網(wǎng)上答疑室、實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)等欄目，可以滿足不同學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程學(xué)習(xí)要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間和空間上的結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化與激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐積極性與創(chuàng)新熱情。

3.3 實(shí)踐教學(xué)與科研結(jié)合

電工電子課程實(shí)踐性很強(qiáng)。在教學(xué)中不僅要結(jié)合各專業(yè)的科研實(shí)踐需求，講述電工電子在相關(guān)專業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用；還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生加入到相應(yīng)的科研的隊(duì)伍中來(lái)，鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)學(xué)生科研創(chuàng)新基金。為此，我們定期與各專業(yè)老師交流討論，請(qǐng)各專業(yè)老師幫助我們結(jié)合各專業(yè)需要設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性的引導(dǎo)相關(guān)專業(yè)學(xué)生將理論實(shí)踐教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合，才能更好的激發(fā)學(xué)生“學(xué)科學(xué)、用科學(xué)”的熱情；同時(shí)也會(huì)對(duì)那些沒(méi)有進(jìn)入科研的學(xué)生起到榜樣和激勵(lì)作用。

3.4 以賽促教，以賽促學(xué)

隨著全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽在各高校的成功運(yùn)作，它已成為衡量各高校教學(xué)水平、教學(xué)手段、學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的一種有效的方法［3］。積極組織學(xué)生和教師參加各類比賽有助于提高教師的教學(xué)指導(dǎo)水平，而且有助于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新和協(xié)作精神以及理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)。

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力；有助于吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。

我校重視大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)，自2001年以來(lái)多次組隊(duì)參加，并獲得了較好的成績(jī)。特別是2009年我校作為東道主，成功舉辦了甘肅省賽區(qū)的這一賽事，參賽人數(shù)達(dá)到歷年最好水平。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)于促進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)、以及促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力作用非常明顯。歷年來(lái)，所有參加過(guò)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)非常突出，在就業(yè)時(shí)，也是用人單位青睞的對(duì)象，而且從反饋回來(lái)的信息來(lái)看，這些學(xué)生在工作單位成績(jī)也是突出的。

3.5 開放的環(huán)境與資源的綜合利用

為了適應(yīng)我校新一輪學(xué)分制的教學(xué)改革，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中我們對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)室采取開放式管理。學(xué)生的設(shè)計(jì)類課程逐步實(shí)現(xiàn)，將集中設(shè)計(jì)管理向分散設(shè)計(jì)管理的轉(zhuǎn)變。即將以前集中2－3學(xué)周的課程設(shè)計(jì)分散為10學(xué)周以上的完成設(shè)計(jì)管理模式。這樣既克服了不同學(xué)生不同的選課在時(shí)間和空間上無(wú)法統(tǒng)一安排得矛盾，也在一定程度上解決了我校師資、教室等教學(xué)資源緊張的矛盾。

為了更好的實(shí)現(xiàn)開放式和分散式實(shí)踐管理，我們開發(fā)完成了一個(gè)適合我校選課特點(diǎn)的實(shí)踐環(huán)節(jié)開放管理系統(tǒng)，學(xué)生可以提前預(yù)約實(shí)驗(yàn)室資源并在相關(guān)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自己的時(shí)間完成課程設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們充分利用網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生提供課程設(shè)計(jì)相關(guān)得電子資料，設(shè)計(jì)案例、基本儀器使用錄像以及軟件使用操作錄像等多媒體資源，以為學(xué)生提供更加方便靈活和寬松的實(shí)踐環(huán)境。我們自主設(shè)計(jì)開發(fā)的“開放式電工電子實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)”獲得了2008年“甘肅省高?？萍歼M(jìn)步三等獎(jiǎng)”。

4 結(jié)語(yǔ)

在我校電工電子實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，我們堅(jiān)持“大實(shí)踐觀”的工程教育理念，不僅注重學(xué)生理論知識(shí)的教學(xué)，更加注重“真刀真槍”的實(shí)踐教學(xué)以及組織學(xué)生參加各類專業(yè)競(jìng)賽、大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。堅(jiān)持學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐鍛煉相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)解決實(shí)踐問(wèn)題訓(xùn)練提高學(xué)生實(shí)際運(yùn)用能力和動(dòng)手能力。不斷深入地進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)方法、手段和組織形式的改革。積極探索新的實(shí)踐教學(xué)方法。以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為根本目的，積極搭建和完善該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間、內(nèi)容的自由選擇。對(duì)學(xué)生進(jìn)行從題目選擇、資料查閱到方案認(rèn)證與設(shè)計(jì)仿真，從功能調(diào)試到寫總結(jié)報(bào)告、答辯交流的全面訓(xùn)練。這些改革措施激發(fā)了學(xué)生渴求知識(shí)、渴求成功的熱情和靈感，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究作風(fēng)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，受到了學(xué)生的普遍歡迎。多年來(lái)，我們進(jìn)行的“電工電子系列實(shí)驗(yàn)課程體系與教學(xué)模式、內(nèi)容和方法的研究與實(shí)踐”課題于2008年獲得了甘肅省教學(xué)成果“二等獎(jiǎng)”。

［1］ 汪蕙等.電子與電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)改革的思考與實(shí)踐［J］.北京：中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2004（12）：P12－15

［2］ 袁桂慈，李策，丁守成.電工電子技術(shù)實(shí)踐教程.［M］，機(jī)械工業(yè)出版社，ISBN：9787111214601，2007（6）

［3］ 王洪君，趙輝.創(chuàng)新教育思想在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體現(xiàn)與實(shí)踐［J］.北京：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，20（5）：93－95

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［5］ 李策，肖利梅.關(guān)于電子信息科學(xué)專業(yè)EDA課程開放式教學(xué)的若干想法［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)專輯，2003，EI Issue 25：49－51