基于“卓越”試點(diǎn)班的創(chuàng)新教學(xué)模式研究與改革

李英偉　胡正平　李林

摘要：教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措。為配合教育部以及燕山大學(xué)落實(shí)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，作者在不斷摸索和改革中提出了一套行之有效的提高大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式，即構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)新體系，構(gòu)造新型導(dǎo)師與學(xué)生互動(dòng)以及良性的學(xué)生與學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及實(shí)踐能力，并且取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：卓越計(jì)劃；創(chuàng)新教育；實(shí)踐教學(xué)；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）45-0092-04

一、引言

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)服務(wù)。

燕山大學(xué)作為第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的高校單位，隨后試點(diǎn)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，并出臺(tái)了總體方案。該方案表示，主要依托“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”、“自動(dòng)化”以及“電子信息工程”等傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)特色專業(yè)，通過深入的教學(xué)改革與實(shí)踐，探索適于區(qū)域與行業(yè)、特色鮮明的地方重點(diǎn)大學(xué)的卓越工程師培養(yǎng)模式與方法，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和適應(yīng)各種工程實(shí)踐需求的能力，并要求試點(diǎn)專業(yè)領(lǐng)域?yàn)椤皺C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專業(yè)、“自動(dòng)化”專業(yè)和“電子信息工程”專業(yè)。

為配合教育部以及燕山大學(xué)落實(shí)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，作者在綜合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及多方意見下，提出了基于電子信息“卓越”試點(diǎn)班的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，并進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)踐與研究。

二、電子信息“卓越”試點(diǎn)班創(chuàng)新教育實(shí)踐教學(xué)模式

（一）重視基礎(chǔ)教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐教育，提高學(xué)生綜合能力

通過開展基礎(chǔ)教學(xué)，為學(xué)生進(jìn)一步的實(shí)踐活動(dòng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過加強(qiáng)實(shí)踐教育，打破僵化的知識(shí)運(yùn)用，拓展了學(xué)生的思維空間，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操作能力，從而提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，為國(guó)家培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新意識(shí)的優(yōu)秀人才。為此，我們從四個(gè)方面開展教學(xué)。

1.培養(yǎng)學(xué)生的基本知識(shí)技能。首先，通過基本知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的理解。其次，使學(xué)生掌握基本的電子電路實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)的基本規(guī)范與基本方法、處理各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法。最后，學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)如萬用表、信號(hào)發(fā)生器等基本的實(shí)驗(yàn)儀器與裝置的使用，了解并掌握一些典型實(shí)驗(yàn)的調(diào)試原理及方法，然后編寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.培養(yǎng)學(xué)生的基本研究能力。研究能力是一個(gè)理工科學(xué)生最基本也是最重要的能力。我們從基本實(shí)驗(yàn)分析開始，以小見大，逐步訓(xùn)練和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立研究問題。目的就是使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究方法，為以后獨(dú)立從事科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。

3.培養(yǎng)學(xué)生的基本設(shè)計(jì)能力。這個(gè)實(shí)踐教學(xué)是在教師間接指導(dǎo)下根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的與項(xiàng)目要求，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，選擇實(shí)驗(yàn)儀器。目的就是通過設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獨(dú)立完成從查找資料，到制訂設(shè)計(jì)方案和制作、編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過程。目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生在“工程”設(shè)計(jì)、制作和組織管理等方面的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力和組織與管理能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生工科綜合素質(zhì)。目的是讓學(xué)生能基本運(yùn)用工程觀念以及所學(xué)理論知識(shí)很好地分析問題和解決問題。燕山大學(xué)擁有完善的電工實(shí)習(xí)與電子實(shí)習(xí)平臺(tái)，我們通過借助該平臺(tái)，完成了基本的實(shí)踐教學(xué)，其中采用了邊學(xué)習(xí)邊實(shí)驗(yàn)的方法，讓學(xué)生在腦海中逐步形成系統(tǒng)工程的觀念。

（二）立足實(shí)踐項(xiàng)目，構(gòu)建“課堂教學(xué)+課程設(shè)計(jì)+電子競(jìng)賽”的教學(xué)體系

學(xué)校工作的主旋律，乃至整個(gè)教育工作的中心，就是教學(xué)，而課堂教學(xué)位于整個(gè)教學(xué)工作之首，在基礎(chǔ)課教學(xué)之中尤為如此。在很大的程度上，實(shí)踐教學(xué)是課堂教學(xué)的延續(xù)、深入與發(fā)展，是課堂教學(xué)必不可少的組成環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力上有著極為重要的甚至不可取代的作用。因此，我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的同時(shí)，也決對(duì)不能忽略課堂教學(xué)。課堂教學(xué)，一般就是在整體教育計(jì)劃的教學(xué)內(nèi)容的部署與安排下，有系統(tǒng)、有組織、有計(jì)劃地在教室內(nèi)（基本都是）進(jìn)行教師與學(xué)生面對(duì)面的文化“互動(dòng)交流”。

該實(shí)踐項(xiàng)目是結(jié)合學(xué)生的課程設(shè)計(jì)來建造學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)的。學(xué)科競(jìng)賽就是對(duì)知識(shí)深入理解、系統(tǒng)整理和實(shí)踐運(yùn)用的過程。競(jìng)賽的結(jié)果集中體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力，以及心理素質(zhì)、身體素質(zhì)和協(xié)作精神，并在很大程度上反映了教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容的合理性。同時(shí)，競(jìng)賽活動(dòng)的開展，為部分優(yōu)秀的學(xué)生提供了充分發(fā)揮的創(chuàng)新空間，同時(shí)為培養(yǎng)和選拔優(yōu)秀人才提供了一個(gè)全新的視角。

1.實(shí)踐項(xiàng)目的綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)。實(shí)踐項(xiàng)目的綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)將《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的課堂講授內(nèi)容與全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目有機(jī)結(jié)合在一起，提煉出該設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容：以智能小車設(shè)計(jì)為核心，要求學(xué)生完成小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)、紅外循跡模塊設(shè)計(jì)、超聲波壁障模塊設(shè)計(jì)、藍(lán)牙控制模塊設(shè)計(jì)、LCD顯示模塊設(shè)計(jì)等內(nèi)容。該設(shè)計(jì)采用分組競(jìng)賽的方式，競(jìng)賽題目分為基本題目和擴(kuò)展題目?jī)纱蟛糠郑绢}目的目標(biāo)是提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，擴(kuò)展題目的目標(biāo)是充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

在綜合設(shè)計(jì)過程中，有意識(shí)地重點(diǎn)培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，為參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽打下基礎(chǔ)，從而構(gòu)建“課堂教學(xué)+課程設(shè)計(jì)+電子競(jìng)賽”的良性互動(dòng)教學(xué)體系，形成創(chuàng)新教育實(shí)踐教學(xué)模式，然后在這種教學(xué)模式的指導(dǎo)下規(guī)劃各個(gè)階段的實(shí)施方案。在課堂教學(xué)階段主要是學(xué)生對(duì)單片機(jī)及相關(guān)課程的學(xué)習(xí)；在課程設(shè)計(jì)階段教師應(yīng)該為學(xué)生安排額外的學(xué)習(xí)，比如學(xué)習(xí)和熟悉一些電子設(shè)計(jì)軟件，目的是讓學(xué)生能完整設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的智能小車，以及最終教師對(duì)學(xué)生組織答辯考核等；在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽階段，教師和學(xué)生針對(duì)之前的工作和學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，最終為參加比賽做好充分準(zhǔn)備。

2.構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室中的課堂教學(xué)模式及搭建學(xué)科競(jìng)賽載體。在項(xiàng)目實(shí)施過程中項(xiàng)目組教師應(yīng)完成的研究?jī)?nèi)容為：智能車控制模塊設(shè)計(jì)、超聲波測(cè)距離模塊設(shè)計(jì)、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)、智能小車避障礙模塊設(shè)計(jì)、智能小車尋黑線模塊設(shè)計(jì)。項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)生應(yīng)完成的研究?jī)?nèi)容為：智能小車控制實(shí)驗(yàn)、智能車超聲波避障實(shí)驗(yàn)、智能車尋線實(shí)驗(yàn)、藍(lán)牙遙控控制智能車實(shí)驗(yàn)、多功能智能車實(shí)驗(yàn)（在一臺(tái)智能車上實(shí)現(xiàn)避障、尋線、藍(lán)牙遙控等功能）。項(xiàng)目的指導(dǎo)方式為：綜合設(shè)計(jì)前，指導(dǎo)小組全體教師完成設(shè)計(jì)任務(wù)書及設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，規(guī)劃比賽形式，在課程設(shè)計(jì)前向?qū)W生下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，并提供必要的基本參考資料。指導(dǎo)教師按照各自的專業(yè)特長(zhǎng)分工負(fù)責(zé)綜合設(shè)計(jì)的工作，確保全程指導(dǎo)；指導(dǎo)教師要與學(xué)生共同進(jìn)行方案的可行性分析，最終幫助學(xué)生確定設(shè)計(jì)方案；指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新；指導(dǎo)教師應(yīng)及時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)完成進(jìn)度，及時(shí)答疑。最后共同組織比賽驗(yàn)收。

綜合設(shè)計(jì)要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)一個(gè)具有避障功能的智能小車。學(xué)生通過對(duì)小車控制系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生將相關(guān)課程的知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合在一起，并為參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽打下基礎(chǔ)。學(xué)生以4～5人為一組，每組需要完成整套智能小車的設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試，并繪制電路原理圖，撰寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告。智能小車需要能夠完成給定的作業(yè)任務(wù)，如車體運(yùn)動(dòng)、智能循跡、智能避障、信息顯示等功能。最終采用分組競(jìng)賽的方式對(duì)各組的課程設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)定。

如上所述，在整個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)施的過程中，從項(xiàng)目開始規(guī)劃到實(shí)施結(jié)束，導(dǎo)師與學(xué)生之間始終存在互動(dòng)關(guān)系，讓學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與到項(xiàng)目中去，學(xué)生也因此能把課堂學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，學(xué)以致用，從而達(dá)到教學(xué)目的。同時(shí)，在分組競(jìng)賽中，由于在項(xiàng)目規(guī)劃中給學(xué)生預(yù)留了很大的創(chuàng)新空間，比如各個(gè)功能模塊、單片機(jī)核心、多種擴(kuò)張方式，讓學(xué)生有了更多的發(fā)揮空間，因此通過這種方式既能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，又能通過競(jìng)賽讓學(xué)生感受到競(jìng)爭(zhēng)的壓力，也就是讓學(xué)生在協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)中大膽創(chuàng)新，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生心理素質(zhì)的檢驗(yàn)。而在當(dāng)今社會(huì)這正是企業(yè)與單位所需要的，這也為學(xué)生走上社會(huì)打下了基礎(chǔ)。這也完全符合《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃通用標(biāo)準(zhǔn)》的通知要求。

3.課程項(xiàng)目考核方式與改革。該課程的考核內(nèi)容集中體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)踐與綜合創(chuàng)新能力。學(xué)生成績(jī)由四部分組成，即本組學(xué)生自評(píng)分（重點(diǎn)考察學(xué)生在整個(gè)項(xiàng)目完成過程中的貢獻(xiàn)大?。?、指導(dǎo)教師評(píng)分（由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的出勤、平時(shí)表現(xiàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)作品完成質(zhì)量及調(diào)試情況給學(xué)生打分）、匯報(bào)與比賽、課程設(shè)計(jì)報(bào)告。該課程的總成績(jī)=本組學(xué)生自評(píng)分×20%+指導(dǎo)教師評(píng)分×30%+匯報(bào)與比賽×40%+課程設(shè)計(jì)報(bào)告×10%。

三、電子信息“卓越”試點(diǎn)班創(chuàng)新教育實(shí)踐教學(xué)模式的顯著特征

此模式所體現(xiàn)的理念是：使學(xué)生由文化的接受者，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N校園文化的探索者。這種校園文化有以下三個(gè)顯著特征。

1.突出學(xué)生在創(chuàng)新教育實(shí)踐教學(xué)的主體地位，真正實(shí)現(xiàn)“互動(dòng)教學(xué)”。在現(xiàn)代教育中，教師起主導(dǎo)作用，而學(xué)生占主體地位。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)過程中，我們實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)相長(zhǎng)”。在整個(gè)項(xiàng)目中我們采取由學(xué)生和教師共同規(guī)劃、共同研發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用課堂所學(xué)理論知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)。因此，一方面，指導(dǎo)教師應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)法去引導(dǎo)學(xué)生自主探索性地學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅培養(yǎng)了自學(xué)能力和自我約束能力，也提高了動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力；另一方面，教師與學(xué)生共同規(guī)劃開發(fā)，我們也可以在那些朝氣蓬勃、思維活躍的本科生中獲取新的創(chuàng)造力和新的靈感，同時(shí)也能激發(fā)教師的工作熱情。

2.在整個(gè)項(xiàng)目中學(xué)生始終參與，了解了生產(chǎn)工藝、設(shè)備與制造系統(tǒng)。在這個(gè)過程中，首先學(xué)生是項(xiàng)目規(guī)劃直接設(shè)計(jì)者的主體之一；其次，學(xué)生是項(xiàng)目具體實(shí)施的主體；最后，學(xué)生是創(chuàng)新的主體。也就是說學(xué)生了解了生產(chǎn)工藝、設(shè)備與制造系統(tǒng)。這也正是《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃通用標(biāo)準(zhǔn)》的通知要求之一。

3.在實(shí)踐項(xiàng)目中學(xué)生之間協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)并存，教師服務(wù)學(xué)生。首先，在學(xué)與教的互動(dòng)關(guān)系中，教師必須為學(xué)生及時(shí)答疑解惑。其次，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與良性競(jìng)爭(zhēng)。團(tuán)隊(duì)中分工合作，即成員之間各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。最后，在團(tuán)隊(duì)間形成良性競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)有利于人的成長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)是社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。我們?cè)谂囵B(yǎng)學(xué)生協(xié)作的同時(shí)，也應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，端正學(xué)生態(tài)度。

四、結(jié)論

作為一個(gè)教育學(xué)者，我很認(rèn)同這句話——?jiǎng)?chuàng)新教育是為積極應(yīng)對(duì)未來可能出現(xiàn)的各種不確定性而出現(xiàn)的。創(chuàng)新教育本身的出現(xiàn)形式就蘊(yùn)含著創(chuàng)新的意蘊(yùn)。那就是創(chuàng)新教育應(yīng)以人的未完成性為前提，既要遵守人身心發(fā)展的基本規(guī)律，又要強(qiáng)調(diào)人的主觀能動(dòng)性，依靠人自身的理解感悟探索未知世界。

正如哈佛大學(xué)校長(zhǎng)福斯特說過的，“回望歷史能夠有助于創(chuàng)造未來。讓我們回望科學(xué)和藝術(shù)，把創(chuàng)新與闡釋結(jié)合起來。我們需要的是最好的創(chuàng)新和最好的闡釋。而唯有大學(xué)，才能同時(shí)為我們提供最好的創(chuàng)新和最好的闡釋”。還有無意中看到的一句話，“在人類的種種創(chuàng)造中，沒有什么東西比大學(xué)更能經(jīng)受得住漫長(zhǎng)的吞沒一切時(shí)間歷程的考驗(yàn)”。一個(gè)社會(huì)、一個(gè)國(guó)家若需要完善，就應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行大眾教育與精英教育。而大學(xué)更應(yīng)從社會(huì)需求出發(fā)，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，服從國(guó)家社會(huì)需求，同時(shí)，開展大眾教育與精英教育，也要更加關(guān)注大眾教育。大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)應(yīng)根據(jù)社會(huì)需求發(fā)展而制定，不同專業(yè)之間的培養(yǎng)方案的設(shè)置應(yīng)有區(qū)別。在同一專業(yè)中，不同學(xué)生個(gè)體之間也應(yīng)有所差異。這樣，才能既適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，培養(yǎng)出應(yīng)用型專門人才，又可為各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域輸送高素質(zhì)的綜合人才。

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基金項(xiàng)目：本文系2013年燕山大學(xué)校改項(xiàng)目（jg201316）的研究成果

作者簡(jiǎn)介：李英偉（1978-），男，河北盧龍人，副教授，燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生，研究方向：智能信息處理。