電工類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐

陳 燁，袁小平

（中國礦業(yè)大學 信息與電氣工程學院，江蘇 徐州 221008）

0 引言

中國礦業(yè)大學電工電子教學實驗中心是國家級的教學實驗中心，通過多年的創(chuàng)新教育探索、實踐和項目研究，構建了電工電子專業(yè)大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一種有效模式：環(huán)境建設——創(chuàng)新素質教育——與電工電子專業(yè)教育結合——創(chuàng)新實踐活動的培養(yǎng)途徑［1］。

環(huán)境建設包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境、創(chuàng)新實踐活動環(huán)境和創(chuàng)新思維訓練環(huán)境等，為學生提供一個廣闊的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新活動的時間和空間，使學生能夠擴展思維的自由度，標新立異，別出心裁，提出與眾不同的設想和見解，捕捉創(chuàng)意，勇于探索，大膽實踐。

創(chuàng)新素質教育與創(chuàng)造思維訓練相結合。學習創(chuàng)造學基本理論、基本規(guī)律、基本技法的目的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力，必須加以訓練引導，才能開發(fā)想象力，敢于“刨根問底”，激發(fā)學生的創(chuàng)新欲望，并養(yǎng)成習慣。

創(chuàng)新教育與專業(yè)教育相結合才能取得更好的教育效果。一方面要將專業(yè)知識引入到創(chuàng)新素質教育和思維訓練中，使思考更貼近生活、貼近專業(yè)。另一方面要在專業(yè)教育中滲透創(chuàng)新教育，這樣才能取得相輔相成、事半功倍的效果。

創(chuàng)新實踐是將創(chuàng)意付諸實施的活動，也是創(chuàng)造力的體現(xiàn)，是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，應創(chuàng)造條件，有計劃有組織的開展，使學生的個性得到發(fā)展，創(chuàng)造力得到發(fā)揮，展示學生的聰明才智。

1 電工電子專業(yè)創(chuàng)新教育的原則

我們在創(chuàng)新教育試點班的探索和實踐中，遵循的基本原則是：整體優(yōu)化，主體參與，強化實踐，協(xié)同發(fā)展，激勵進取，突出創(chuàng)新。

（1）堅定兩個認識，大膽實踐

① 堅定“創(chuàng)造力是人人皆有的自然屬性，人人都蘊藏著創(chuàng)新的潛能”的認識。堅定這一認識，就是要把創(chuàng)新教育面向全體學生，注意優(yōu)秀學生脫穎而出，但不搞“英才教育”。

② 堅信“創(chuàng)造力可以通過科學教育、訓練而不斷被激發(fā)，創(chuàng)新能力不斷被提升”的認識，堅定這一認識，就是要不懈地堅持創(chuàng)新教育，不斷實踐，不斷探索，不斷總結，不斷前進。

（2）把創(chuàng)新教育貫穿于教育教學全過程

逐步對教育目標，教育內容，課程體系、教育方法和手段，教育評價及校園文化等諸要素進行變革，形成有利于創(chuàng)新教育的環(huán)境和氛圍，并在實踐過程中逐步完善。

（3）建立教師主導、學生主體的雙向交流機制

教師不但要傳播知識，還要啟發(fā)、引導學生學習、應用知識，鼓勵、接納、尊重、包容學生的異議和新見解。學生充分發(fā)揮主體性，主動參與，全程參與，與教師協(xié)同創(chuàng)新。師生共同創(chuàng)造富有生機和活力的教學氣氛。

（4）更新觀念，營造有利于創(chuàng)新的環(huán)境

變死板的管理為寬松的指導，愛護學生的好奇心、求知欲和自信心，保護、激勵學生的探索精神和創(chuàng)新性思維，營造一個崇尚創(chuàng)新、追求創(chuàng)新的氛圍，為學生創(chuàng)新潛能的充分開發(fā)，創(chuàng)造一個優(yōu)良環(huán)境。

（5）強化實踐，開放教育

積極組織、鼓勵學生走出課堂，深入實際，開展多層次、多方式的科技實踐活動，在實踐、競賽、科技活動中激發(fā)、訓練學生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

（6）建設高水平、有活力的教師隊伍

實施創(chuàng)新教育，教師是關鍵。鼓勵引導教師勇于否定習以為常的過去；采取措施，不斷提高教師的學識水平、思想水平和創(chuàng)新能力。教師要發(fā)揚“教學相長”，與學生相互學習，相互切磋，相互啟發(fā)，相互激勵，成為學生的良師益友，善于發(fā)現(xiàn)和挖掘學生的潛在的創(chuàng)造品質。

2 建設結合創(chuàng)新素質教育的系列課程

2.1 積極建設創(chuàng)新素質教育系列課程

創(chuàng)新素質教育不是一個獨立的教育過程，而是人才培養(yǎng)模式中的一個有機組成部分。創(chuàng)新素質教育必須與學科基礎教育、專業(yè)教育以及文化素質教育協(xié)同進行，交叉滲透，相互促進，共同融于創(chuàng)新教育的整體中。通過課堂教學滲透創(chuàng)新教育。

（1）通過系統(tǒng)教育培養(yǎng)創(chuàng)新意識是后天養(yǎng)成的，直接受制于人們所接受的教育

創(chuàng)造思維與邏輯思維、發(fā)散思維密切相關，是二者的對立統(tǒng)一，有機結合。其中，邏輯思維是已有信息的產物，為創(chuàng)造思維提供條件和基礎。而發(fā)散思維是對未知信息的假設，為創(chuàng)造思維提供想象和動機。因此，創(chuàng)造思維既包含智力因素，也包含非智力因素。創(chuàng)新思維是可以通過系統(tǒng)教育來培養(yǎng)的。

（2）創(chuàng)新素質的基礎教育主要是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維引導、訓練

創(chuàng)新意識是創(chuàng)新的先導，創(chuàng)新教育的主要任務是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。創(chuàng)新意識是根據(jù)社會生活發(fā)展的需要而產生的一種創(chuàng)新動機、創(chuàng)新意向和創(chuàng)新愿望，是創(chuàng)新活動的內在動力。創(chuàng)新意識主要表現(xiàn)為能自覺地突破常規(guī)和傳統(tǒng)，以新穎、獨特的想法來指導實踐的思維動力。包括發(fā)散性思維，聯(lián)想性思維、直覺性思維和求異性思維等。

（3）增設創(chuàng)新素質系列課程

為了提高大學生的創(chuàng)新素質，我們增設了創(chuàng)新素質系列課程。主要有：電子創(chuàng)造學，創(chuàng)造工程、創(chuàng)造性思維、發(fā)明案例分析、創(chuàng)造設計實踐和專利申請等。其中，電子創(chuàng)造學、創(chuàng)造工程的學習，主要使學生接受比較系統(tǒng)的創(chuàng)造學原理、規(guī)律和基本技法方面的知識，培養(yǎng)創(chuàng)造意識，啟發(fā)創(chuàng)造思維能力；創(chuàng)造性思維、發(fā)明案例分析課程，主要是對學生進行創(chuàng)新思維引導、訓練，誘發(fā)創(chuàng)造力；創(chuàng)造設計實踐則側重創(chuàng)新規(guī)律和創(chuàng)新實踐訓練等［2］。

在“發(fā)明與發(fā)明案例分析”課程中，為了突出專業(yè)特色，在內容上作了較大改進，將理論課時壓縮至12學時，增設了電工電子專利申請3學時，綜合設計4學時，電子線路討論13學時。所有例子全部選用日常生活中創(chuàng)新性和實用性強的電子線路，其中還有一些以往電工電子實驗中實驗電路的創(chuàng)新性設計，如：“性價比較高的搶答器設計”。在教學時間安排上將電子線路舉例融合在理論課教學中，并提出了“功能模塊”、“電路聚合”等新的概念，將傳統(tǒng)的創(chuàng)造學理論與電工電子理論作了較強的結合。

“創(chuàng)造設計實踐”課程，是面向四年級學生開設的，共16學時，強調創(chuàng)新思想在實際創(chuàng)造設計中的應用，指導學生在掌握了較強的專業(yè)理論后，如何將專業(yè)理論知識同實際結合的方法。為了達到預期目的，聘請三到四位有豐富實際經驗的專家擔當主講教師。

“電子創(chuàng)造學”課程是面向一年級學生開設的，共32學時，本課程密切結合我院學生動手能力強、理科基礎強的特點，對傳統(tǒng)的教學內容作了較大改動，對理論部分作了大量縮減，同時增加了創(chuàng)新訓練、專利申請等內容，具體安排為：“電子創(chuàng)造學理論”（16）、“專利申請指南”（3）、“發(fā)明能力的培養(yǎng)＋訓練”（2）、“創(chuàng)造原理的應用＋訓練”（2）、“創(chuàng)造技法的應用＋訓練”（3）、“科技短片”（4），“綜合設計”（2）。

建設創(chuàng)新素質教育系列課程的目的有三：①使學生普遍掌握創(chuàng)新基本理論、規(guī)律和基本技法；②培養(yǎng)學生主動探索的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維能力；③開發(fā)學生的創(chuàng)造力。

［例一］技法訓練，思維引導

共進行10種技法訓練，有智力激勵法、缺點列舉法、聯(lián)想法等。每次一種方法。

教師：制造創(chuàng)意環(huán)境和氛圍，誘發(fā)學生激情和創(chuàng)造思維；

學生：全員參與，全員訓練；

程序：（1）教師講某種技法及事例，布置創(chuàng)意內容；

（2）學生分組討論，即入境、入題、聯(lián)想、發(fā)散性思維等；

（3）小組歸納，主題發(fā)言，自由發(fā)揮；

（4）教師小結；

（5）利用壓力原理，要求每人每周交一份設想（小發(fā)明）；

（6）擇優(yōu)完善—專利申請。

［例二］結合專業(yè)基礎課，進行發(fā)明案例分析，誘發(fā)創(chuàng)造力

發(fā)明案例分析，多以純理論加經典案例分析講解，與專業(yè)無聯(lián)系。我們進行了大膽實踐：所有案例全部選用電子電路——與專業(yè)有結合。

主要特點有：

（1）教師在查閱大量資料的基礎上，進行梳理歸類，取其精華；

（2）選題新穎，具有趣味性，容易激發(fā)學生的好奇心，新鮮感。學生主動參與，教師因勢利導，師生一起發(fā)散性思維研討。不唯書，不唯權威，大膽設想，滿足的心態(tài)溢于言表。

（3）教師與學生多方溝通，隨時聽取學生意見，不斷改進教學方法，取得意想不到的效果。學生追求感受，高而可攀，弱化思維定勢，挖掘思維潛能，在課程進行中，又有同學申請“功能電路”專利。

2.2 把創(chuàng)新教育貫穿于課堂教學全過程

創(chuàng)新素質教育不是一個獨立的教育過程，而是人才培養(yǎng)模式中的一個有機組成部分。創(chuàng)新素質教育必須與學科基礎教育、專業(yè)教育以及文化素質教育協(xié)同進行，交叉滲透，相互促進，共同融于創(chuàng)新教育的整體中。通過課堂教學滲透創(chuàng)新教育。

（1）棄舊立新，確立創(chuàng)新教育內容體系

我們的指導思想是：淘汰陳舊知識，反映現(xiàn)代科學技術的新發(fā)展，傳播科研新成果，增強教學內容的前瞻性和創(chuàng)新性。

①引入EWB電子工作臺

EWB電子工作臺是電子電路仿真設計軟件，可以提供電子電路的虛擬實驗環(huán)境，不僅可以用于實驗教學，還可作為實際電路的設計工具，我們在試點班及時引入，在幾門課中同時使用，取得了很好的效果。

②增設CPLD可編程邏輯器件課

CPLD是復雜可編程邏輯器件，屬于大規(guī)模集成電路，一般可取代幾十到幾百塊通用IC芯片，近幾年得到迅速發(fā)展。CPLD可構成系統(tǒng)設計，而且改變了以往傳統(tǒng)的邏輯設計方法，專業(yè)人員可在實驗室自行設計。芯片具有可編程和修改程序便捷的特點，尤其是芯片內部硬件連接關系，可存放磁盤或ROM存儲器；因此很容易更換芯片或修改編程設計。我們在試點班和電子設計提高班開設此課程，成為全國高校開此課程的十幾所高校之一。

③開設現(xiàn)代電子技術講座和現(xiàn)代電子技術綜合設計課。

④整合優(yōu)化微機原理與接口技術和高頻電路與鎖相技術等課程，減少重復，精簡了學時。

（2）改變固有的課堂教學結構，改革教學方法

發(fā)揮教師的主導作用，改變原有的教學結構，根據(jù)教學內容和特點，靈活采用多種教學方法。如自學、演示、對比、課堂提問、學生上臺演練和不同學時的討論等。通過不同方法，尋找創(chuàng)意思維“契機”，安排創(chuàng)意鋪墊內容，培育學生的創(chuàng)意萌芽，營造創(chuàng)意環(huán)境，引發(fā)學生爭鳴。為學生提供更多的思維空間，誘發(fā)學生的思維靈感，讓學生獲得更豐富的學科知識。于洪珍教授就是很好的示范。

（3）實行多種媒體組合教學

可以有效激活學生的思維，為學生提供更多的信息量和更大的想象時空。

（4）打破課程界限，相近課程滲透

①增設模電、數(shù)電、單片機綜合設計課。

②模電、數(shù)電綜合實驗，可跨課程設計（混合電路）。如“心律檢測電路”設計，覆蓋了壓力傳感、放大、計數(shù)、顯示等，綜合運用了多學科知識。使學生開闊了視野，豐富了知識，思維更活躍，更容易聯(lián)想，觸發(fā)，醒悟，誘發(fā)創(chuàng)造力。

（5）開放實驗，虛實結合

①在教學組織形式上開放

開放形式采取2個結合，即課內與課外結合（簡易實驗箱）、必做與選作結合。開放層次分為課內開放（按進度進行，到時演示）與課外開放（選作或其它），預約開放與自由開放（試點班、提高班）。

使學生既能按照教學任務學習，又可根據(jù)自己的興趣和愛好選擇，為學生個性發(fā)展和創(chuàng)造力的開發(fā)提供了更廣闊的時間和空間。

②在實驗手段上“虛”“實”結合

對常用儀器使用、元器件測試及電路調試、故障分析等基本技能實驗采取實際動手，實際操作，實際分析。對綜合性設計性實驗采取“虛”“實”結合的辦法?！疤摗?，即充分利用計算機仿真技術，完成電路設計；“實”，即硬件電路連接、調試?！疤摗薄皩崱苯Y合，優(yōu)勢互補。對較大型實驗或直接采用器件進行實驗有困難的情況下，可以采用模擬仿真的方法，進行虛擬實驗以虛補實。為此在電路、模電、數(shù)電分別安排了比例不同的虛擬實驗［3］。

實驗改革，減少對學生的限制，可以選擇內容，靈活性大；可以選擇時間，主動性大；可以選擇場所，可以虛實結合，思維空間大。有利于因材施教，有利于拓寬學生的知識面，有利于創(chuàng)造能力的開發(fā)。

3 積極開展創(chuàng)新實踐活動

理論上講人的潛能是無限的，但能否發(fā)揮潛能則取決于兩個條件，即主觀上的自覺性和客觀上的必要條件，當學生的積極性調動起來以后，起決定作用的就是及時主動地把他們引上實踐的平臺，讓他們經風雨，見世面，在實踐中強化創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維，發(fā)揮自身的潛能，大膽創(chuàng)新［4］。

（1）與第一課堂有機結合，積極開展多種形式的第二課堂活動。如實驗儀器、設備維修、自制實驗儀器設備，擔任學生助教，結合實習參與技術攻關及各種社會服務活動等。

（2）舉辦大學生創(chuàng)新學術科技節(jié)。開展電腦大賽、發(fā)明制作大賽、創(chuàng)業(yè)計劃大賽、學術論文競賽等。參賽作品之多，參賽作品的提高，充分說明大學生潛在的創(chuàng)造意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力是可以培養(yǎng)、被激發(fā)的。

（3）指導大學生各種協(xié)會和電子設計提高班活動。為學有專的學生提供更廣闊的空間和活動平臺，促進學生的個性發(fā)展，發(fā)揮潛能，脫穎而出。

（4）參與教師科技攻關，新產品開發(fā)和課件制作等。

（5）組織學生到廠、礦企業(yè)實踐，開展為企業(yè)提“創(chuàng)意、金點子”活動，目前已與杭州天煌電器設備廠開展了共建活動。

（6）在試點班中開展“每日一想，每月一創(chuàng)，每年一發(fā)明，四年一專利”活動。

4 大學生創(chuàng)新素質教育評價考核方法

考試方式改革在我國的傳統(tǒng)教育改革中是一個非常敏感的話題，目前我國高校的課程評定方法主要還是靠試卷成績結合平時作業(yè)情況來考察，調查中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學生認為這種方式還是無法避免大量“高分低能”類型的學生出現(xiàn)［5］。

在創(chuàng)新素質教育系列課程中，如何進行考核呢？設計多種考核方式

首先，要面對兩大難題：

第一，創(chuàng)新設想的定量問題

每個學生會提出不同的想法，對于兩個不同門類的想法，很難說出A同學比B同學相差的1分到底在什么地方，如果要定量成績，只能存在一個共同的評分標準，可是這一點在創(chuàng)新思想中是不存在的。

第二，創(chuàng)造學試卷內容

試卷中應當包括客觀題（理論）和主觀題（設計），理論部分有評分標準，主觀題的成績定量不易控制，兩種類型題所占比例必須體現(xiàn)創(chuàng)新，同時總成績還必須要包括平時課堂發(fā)言及作業(yè)中所提出的設想的數(shù)量和質量。

考慮到以上兩方面的問題，采用了以下考核方案：對“發(fā)明與發(fā)明案例分析”、“電子創(chuàng)造學”改革方案：平時作業(yè)成績30，課堂表現(xiàn)20，綜合設計50（設計內容必須包括技術領域、背景技術、設計目的、設計優(yōu)點、附圖說明、技術方案）；“創(chuàng)造設計實踐”改革方案：綜合創(chuàng)新設計100。

5 結束語

當前，大學畢業(yè)生面臨的就業(yè)問題在一定程度上反映了當前大學生在就業(yè)市場上沒有找到區(qū)別于其他競爭者的能力或性格上的特點，而創(chuàng)新本質上來說就是競爭，就是木秀于林，創(chuàng)新意味著競爭，應當認為創(chuàng)新是高等教育中的第一素質，理論上講人的潛能是無限的，但能否發(fā)揮潛能則取決于兩個條件，即主觀上的自覺性和客觀上的必要條件，當學生的積極性調動起來以后，起決定作用的就是及時主動地把他們引上實踐的平臺，讓他們經風雨，見世面，在實踐中強化創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維，碰撞出靈感的火花，發(fā)揮自身的潛能，大膽創(chuàng)新。

［1］王香婷.EWB在電子技術課程教學中的應用［J］.實驗室研究與探索，2004.10

［2］王香婷，劉濤等.電工電子技術網絡教學系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.2002.24（5）

［3］林苗.《電工電子學》課程新型教學模式建設實踐與認識［J］.中國電力教育，2007.9

［4］李麗娜.淺談電工電子教學過程中的實驗室開放問題［J］.管理觀察，2009.19

［5］張運波，王妍哲.改革實踐教學體系，培養(yǎng)電工電子實踐能力［J］.長春工程學院學報，2007.1