工程對象教學法培養(yǎng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用研究

孫繼元，苑廣軍

(北華大學 電氣信息工程學院， 吉林 吉林 132021)

高等院校是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，在提高國家的自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家中，肩負著培養(yǎng)人才的重大責任。當前，大學生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在我國高校正在逐步引起重視，但還處在摸索階段，就目前的情況來看，大學教育從根本上還沒有突破傳統(tǒng)教育模式[1-2]。大學生自主創(chuàng)新能力還遠遠不能滿足建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要，大學生創(chuàng)新能力偏低也是當前電氣信息類本科生就業(yè)難的主要因素。

1 大學生創(chuàng)新能力偏低的主要原因

1.1 外因

創(chuàng)造力的產(chǎn)生要靠知識，但有時知識與智慧是不成比例的，甚至有時會嚴重阻礙人們的思維與創(chuàng)新。我們現(xiàn)在的考試制度正在扼殺著學生的創(chuàng)新能力和學習興趣[3]，教師教給學生的那些急功近利的解題方法以及學習技巧使學生正在逐步失去自我，逐步失去思考能力和創(chuàng)新能力，最終像是一個會考試的機器人。為了適應(yīng)未來社會的發(fā)展，就要逐步改變傳統(tǒng)的以傳授知識為主要目的的教學模式，盡量在該學科內(nèi)培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力[4]，以學科技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新思維為引導(dǎo)，并給予實際的項目來訓(xùn)練這種能力[5]。

1.2 內(nèi)因

1.2.1 缺少團隊精神和協(xié)作意識

一項技術(shù)革新或科技成果，大都先有一個創(chuàng)造性設(shè)想。一般來說，創(chuàng)造性設(shè)想越多，發(fā)明也越容易獲得成功。一個人的聰明智慧畢竟是有限的，三個臭皮匠抵一個諸葛亮，互相的刺激、知識互補和思維共振，會產(chǎn)生很多的創(chuàng)造性設(shè)想。當代大學生往往缺少團隊精神和協(xié)作意識，良好的溝通能力是提高團隊協(xié)作能力的重要因素[6-7]，有效的溝通能改善人際關(guān)系，改變團隊成員的工作態(tài)度，從而帶來新創(chuàng)意，取得事半功倍的效果。

1.2.2 缺乏毅力

毅力是實現(xiàn)理想的橋梁，是駛往成才的渡船，是攀上成功的階梯。實訓(xùn)室的部分學生在實踐的過程中往往表現(xiàn)出的就是缺乏毅力，無論對于學習還是工作都經(jīng)常是半途而廢，所以大學生除了要做到“我要學”外，還要做到“堅持學”。

2 工程對象教學法的研究與實踐的4個階段

為了提高大學生的創(chuàng)新能力，我們在學生的創(chuàng)新實踐訓(xùn)練中，使用了工程對象教學法。工程對象教學法的模式有兩大顯著的特點：一是按照“任務(wù)驅(qū)動”的模式有針對性地傳授知識點；二是按照“實踐—歸納—推理—再實踐”的模式授課，完全打破“講課+實驗”的傳統(tǒng)模式，將講課與實驗合二為一，其結(jié)果是：教師“在講中做，在做中講”，學生“在學中做，在做中學”。

按照教育部提出的“學習知識，增強工程實踐能力，提高工程素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的教學目標[8-10]，北華大學智能電力電子設(shè)備工程中心實訓(xùn)室以主動工程實踐的要求訓(xùn)練學生；以創(chuàng)新之根在于實踐的精神培訓(xùn)學生；以組織參加大賽方式來促進常規(guī)創(chuàng)新活動和發(fā)現(xiàn)高端人才，從而實現(xiàn)了從“被動學習、被動實踐”向“主動學習、主動實踐”的轉(zhuǎn)變。

學習是基礎(chǔ)，思考是關(guān)鍵，創(chuàng)新之根在于實踐[11-12]。下面對實訓(xùn)室經(jīng)過多年運行建立的工程對象教學法的訓(xùn)練機制進行闡述。

2.1 基礎(chǔ)階段

這個階段采用“培訓(xùn)制+實訓(xùn)制”的教學環(huán)節(jié)。在大一學生結(jié)束軍訓(xùn)時就開始進行宣傳教育，通過講座將一些新奇的機器人系統(tǒng)或?qū)W生的小作品展示給大一學生，借助學生的好奇心來激發(fā)學習興趣。此外，組織做出優(yōu)秀的科技創(chuàng)新項目的學生介紹他們的學習經(jīng)歷及心得，讓新生克服對學習電子電路設(shè)計及單片機的心理障礙，增強信心，然后開始第一學期培訓(xùn)。

第一學期培訓(xùn)分成3個部分：數(shù)制，C語言和單片機。對于數(shù)制，只要了解二進制、十六進制和十進制即可。對于C語言，要能應(yīng)用if、for和while語句以及一維數(shù)組和函數(shù)編寫簡單程序。此過程8學時即可完成。單片機學習主要設(shè)置了8個實驗，分別為：I/O口點亮一個LED；I/O口循環(huán)點亮8個LED；在七段碼顯示器上顯示1個數(shù)；顯示2個數(shù)(靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示)；定時中斷、循環(huán)點亮8個LED；定時中斷、顯示0～9；簡易電子鐘；串口雙機通信。學生只要認真完成這8個實驗就能對單片機有個感性認識并可以利用Multisim軟件對自主設(shè)計的小系統(tǒng)進行仿真。

第二學期培訓(xùn)分成2個部分：基礎(chǔ)部分和升級強化部分。在基礎(chǔ)部分，學生開始接觸實物，主要是焊接單片機最小系統(tǒng)(包括電源和串口)和顯示器，將上學期的程序通過串口下載到電路板上執(zhí)行并調(diào)試，觀察現(xiàn)象。接下來焊接4×4鍵盤、LCD1602接口、DS1302、DS18B20等常用電路。經(jīng)過高年級學生和教師的指導(dǎo)，學生可在短期內(nèi)掌握以上各部分的使用和編程。升級強化部分，學生結(jié)合簡單的模擬、數(shù)字電路做一些簡易小實驗，如信號放大電路、電子鐘電路等。此階段屬于基礎(chǔ)訓(xùn)練層次，基本以模仿探索為主。

2.2 仿真項目開發(fā)階段

此階段，按照項目分析、方案確立、分工合作、項目檢驗及項目總結(jié)5個環(huán)節(jié)進行，嚴格培養(yǎng)學生的工程意識。本階段要求在大二上學期和大二下學期完成。大二(上)主要是利用大一(下)的電路組裝成具有實際意義的系統(tǒng)，如心電記錄儀，電話遠程控制系統(tǒng)等。大二(下)主要是使用歷屆大學生電子競賽的題目作為模擬項目進行演練。此時，學生已初步具備獨立完成電子競賽的能力。

2.3 校內(nèi)電子競賽階段

此階段，組織校內(nèi)電子競賽。電子競賽中的優(yōu)勝者可以優(yōu)先參加大學生科技創(chuàng)新比賽及大學生電子設(shè)計大賽。這個階段是提高階段，以學生的自主創(chuàng)新為主導(dǎo)，強調(diào)學生的自我探究性學習，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，同學之間相互合作、相互學習，培養(yǎng)學生的團隊意識，使學生的綜合素質(zhì)得到提高。

2.4 科研階段

最后這個階段就是在創(chuàng)新基地，依托智能電力電子設(shè)備工程中心參與教師的科研項目，并為教師服務(wù)，成為真正的工程助理，為學生考研及就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。具體要求學生能夠焊出穩(wěn)定的電路板，并熟悉脈沖板電路及功能；完全熟悉控制柜和整流柜柜體的安裝過程，并能夠用CAD畫出柜體結(jié)構(gòu)圖及了解整個設(shè)備從立項到投產(chǎn)的大略過程。

3 結(jié)束語

在大學里，學生進行的創(chuàng)新活動，不應(yīng)停留在技術(shù)的層面進行創(chuàng)新，而應(yīng)該有所突破，要有更寬闊的胸懷，要站在解決人類根本問題的基礎(chǔ)上想問題，考慮到人類未來的發(fā)展，而不是為一時的利益。簡單地講，培養(yǎng)學生不能僅僅是以知識、技術(shù)為主體，而應(yīng)培養(yǎng)學生的自學能力、思維能力和創(chuàng)新能力以及高尚的人格，并能將這些能力應(yīng)用到實際的創(chuàng)新項目中。因此，在培養(yǎng)學生的方式上，尤其是在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方式上，不應(yīng)僅僅注重技術(shù)，而應(yīng)從項目出發(fā)去尋找解決問題的技術(shù)，通過項目的歷練，達到個人綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)。

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