工科學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐

趙曉妍 王朋 王越明

黑龍江科技大學(xué)電氣與控制學(xué)院，黑龍江 哈爾濱

引言

高等本科教育教學(xué)對(duì)大學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)等形成起著非常重要的作用，特別是對(duì)創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到?jīng)Q定性的作用。因此，如何促進(jìn)高等本科教育的發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異，未來(lái)世界的競(jìng)爭(zhēng)體現(xiàn)為創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)。擁有了強(qiáng)大的創(chuàng)新能力就站在了世界發(fā)展的前沿。因此，培養(yǎng)和提高創(chuàng)新精神與能力，培育造就創(chuàng)新人才，是當(dāng)代中國(guó)的主題，也是世界的主題。高等學(xué)校作為人才培養(yǎng)的基地，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力是高等教育的目標(biāo)。

目前，我國(guó)教育帶有普及性, 重在傳授知識(shí), 而指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力比較欠缺。國(guó)家非常重視本科教育的教學(xué)改革，要求全面提高教育教學(xué)水平，改變教學(xué)理念，探索教學(xué)方式方法，能夠培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。為了能使學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)的需要，國(guó)內(nèi)許多學(xué)校適應(yīng)市場(chǎng)導(dǎo)向，著力培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。我校處于更名大學(xué)之初，為黑龍江省應(yīng)用型本科院校，應(yīng)該為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展培育高素質(zhì)的、具備創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，更應(yīng)該努力探討與研究創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。在黑龍江科技學(xué)院的“培養(yǎng)大工程背景下的思想道德素質(zhì)高，基礎(chǔ)理論扎實(shí)，專(zhuān)業(yè)知識(shí)面寬，工程實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才”的本科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，以信號(hào)與系統(tǒng)本科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課為實(shí)例，在工科教學(xué)理論的傳授過(guò)程中，以“大工程”、“大實(shí)踐”的教育理念、先進(jìn)的教育思想為引導(dǎo)，研究如何加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐的深度結(jié)合，如何在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式，以便能夠在高等教育過(guò)程中實(shí)現(xiàn)大學(xué)生的創(chuàng)新能力的激發(fā)與提高，為完善我校高等教育理念與模式提供基本理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 信號(hào)與系統(tǒng)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)的高等院校都通過(guò)加快課程改革、強(qiáng)化課堂教學(xué)改革、加強(qiáng)和改進(jìn)基礎(chǔ)課教學(xué)、開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)、改革教學(xué)管理等有效措施培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的人才。信號(hào)與系統(tǒng)作為高校電氣信息專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中起著承上啟下的作用，是一門(mén)理論性強(qiáng)、抽象概念多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴(yán)密應(yīng)、用性極強(qiáng)的課程。因此，在目前的教學(xué)中還采用較為傳統(tǒng)的方式和方法。一般將教學(xué)的重點(diǎn)放在理論推導(dǎo)、數(shù)學(xué)公式而忽略了信號(hào)與系統(tǒng)理論和方法的物理意義；注重掌握概念，輕視了應(yīng)用和創(chuàng)新；作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，沒(méi)有與專(zhuān)業(yè)特色進(jìn)行緊密的聯(lián)系；偏重理論教學(xué)，與工業(yè)實(shí)踐應(yīng)用相脫節(jié)；學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自主學(xué)習(xí)知識(shí)能力差；大部分注重教的過(guò)程，忽略了引導(dǎo)的重要性。實(shí)際教學(xué)中與實(shí)踐相結(jié)合部分內(nèi)容少，且缺少新技術(shù)、新知識(shí)的應(yīng)用。缺少知識(shí)綜合運(yùn)用能力的考核，學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不能逐步實(shí)施。因此，在理論性很強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撜n教學(xué)中，不研究新的教學(xué)方法與模式，很難與專(zhuān)業(yè)應(yīng)用相聯(lián)系，與工業(yè)技術(shù)水平相差較大，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力沒(méi)有激發(fā)，也就沒(méi)有培養(yǎng)。

2 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐

從以上對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題的分析，我們可以看到這樣的結(jié)果：在教學(xué)中很難將一些新的技術(shù)理論引入到課堂中來(lái)，并且依據(jù)傳統(tǒng)的教學(xué)方式方法很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)面及深度的擴(kuò)展，不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，不能培養(yǎng)大部分學(xué)生的創(chuàng)新能力。針對(duì)以上問(wèn)題，通過(guò)長(zhǎng)期的信號(hào)與系統(tǒng)課程的教授及教學(xué)改革方法的研究，現(xiàn)通過(guò)以下措施培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.1 信號(hào)與系統(tǒng)的教學(xué)方式方法改革

傳統(tǒng)教學(xué)主要以教為主，教學(xué)手段以黑板為主，考核方式為筆試形式。而現(xiàn)代教學(xué)主要采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學(xué)，信號(hào)與系統(tǒng)改變傳統(tǒng)教學(xué)方法，采用以學(xué)為主，以教為輔，注重對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)與啟發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合能力，能夠讓學(xué)生在課堂上充分體現(xiàn)其主觀能動(dòng)性，促進(jìn)及優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)。在理論教學(xué)中使學(xué)生養(yǎng)成探究性學(xué)習(xí)的習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的調(diào)動(dòng)，通過(guò)已學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，解決新問(wèn)題?，F(xiàn)代教學(xué)手段豐富多樣，可以適當(dāng)采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段與傳統(tǒng)手段相結(jié)合，使抽象的難于理解的理論知識(shí)形象化、趣味化。通過(guò)理論精講中的啟發(fā)引導(dǎo)、對(duì)比分析、重點(diǎn)突出，教學(xué)內(nèi)容合理調(diào)整安排，階段性總結(jié)，使知識(shí)點(diǎn)之間的有機(jī)聯(lián)系，開(kāi)拓學(xué)生的發(fā)散思維，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?？己朔绞讲捎枚喾N方式：在教授過(guò)程中選擇一些具有研究型、討論型和具有自主學(xué)習(xí)型內(nèi)容，采取討論、講授、自學(xué)相結(jié)合的靈活多樣的教學(xué)方式，將研究與討論成果以平時(shí)成績(jī)的形式評(píng)定，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性；提高學(xué)生搜索材料并組織與處理信息的能力，將重點(diǎn)知識(shí)理論應(yīng)用到實(shí)際工程問(wèn)題的解決中去，并聯(lián)系專(zhuān)業(yè)特色，撰寫(xiě)專(zhuān)題小論文、實(shí)驗(yàn)小論文；根據(jù)信號(hào)自身的特點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)仿真軟件MATLAB相結(jié)合，完成實(shí)踐作業(yè)。多種多樣的考核方式加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。

2.2 理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

信號(hào)與系統(tǒng)課程涉及許多抽象的概念，同時(shí)也是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。針對(duì)本課程的工程性特點(diǎn)，在教學(xué)中將堅(jiān)持理論與實(shí)踐既統(tǒng)一，又相互促進(jìn)的原則。

3 緊密結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)

堅(jiān)持理論講授與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。根據(jù)所在專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，將本專(zhuān)業(yè)中實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題與理論相結(jié)合，堅(jiān)持學(xué)有所用，能有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，提高知識(shí)應(yīng)用能力與激發(fā)創(chuàng)新能力。例如，在信號(hào)與系統(tǒng)的理論教學(xué)中，頻域分析法的應(yīng)用十分廣泛。在實(shí)際授課過(guò)程中將頻譜分析的基本理論與電力專(zhuān)業(yè)的工程實(shí)例相結(jié)合。例如對(duì)大型電網(wǎng)進(jìn)行諧波分析，可以利用頻譜分析方法識(shí)別電網(wǎng)中的諧波信號(hào)，確定其較大諧波的頻率，以便進(jìn)行消除；還可以將頻譜分析理論應(yīng)用在電機(jī)的故障診斷中，取電動(dòng)機(jī)的滑差電流進(jìn)行頻譜分析，通過(guò)判斷滑差電流是否有泄露來(lái)判斷鼠籠是否斷裂。通過(guò)理論與本專(zhuān)業(yè)實(shí)際應(yīng)用相互結(jié)合的方法，這對(duì)學(xué)習(xí)電力專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，不僅明白學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的與意義，而且還了解了相關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，提高了學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用的能力，從而激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。

4 MATLAB實(shí)驗(yàn)課程配合理論教學(xué)

合理的分配教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)安排上，理論課與實(shí)驗(yàn)課相銜接，課堂教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容互相滲透，不僅延伸了教學(xué)內(nèi)容，而且對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行了綜合應(yīng)用，起到了升華的作用。這里主要借助MATLAB工具生動(dòng)形象的完成理論計(jì)算、波形分析、動(dòng)態(tài)演示、頻譜分析等過(guò)程，提高工程操作能力，讓學(xué)生可以較好的理解與吸收一些抽象的理論知識(shí)。通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高課堂教學(xué)效率，使其有助于學(xué)生理解和鞏固所學(xué)理論知識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

5 建立科研項(xiàng)目，擴(kuò)展思維模式

建立科研項(xiàng)目，引領(lǐng)學(xué)生參與科研項(xiàng)目，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)角度，擴(kuò)寬學(xué)生的思維模式，在科研參與中鍛煉自己，培養(yǎng)創(chuàng)新精神與能力。通過(guò)科研提供創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生自主構(gòu)思實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)電路，教師起側(cè)面輔導(dǎo)作用。提供給有興趣的學(xué)生以更多的鍛煉機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)造思維能力。讓學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)與領(lǐng)悟和知識(shí)的運(yùn)用中自主創(chuàng)新、完成擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在信號(hào)與系統(tǒng)這門(mén)課程中培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐，提出了比較有效果的教學(xué)改革方法及激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的實(shí)踐方法，有利于形成理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式，為完善我校高等教育理念與模式提供基本理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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