改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式培養(yǎng)控制類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力

林海波　楊利達(dá)　高奇峰

摘要：本文論述了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，特別對(duì)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行的闡述，并且比較了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式優(yōu)缺點(diǎn)，說(shuō)明改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式培養(yǎng)控制類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新能力

一、引言

當(dāng)今時(shí)代，科技進(jìn)步日新月異，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)變得日趨激烈。而各國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)，是民族創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，要想在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置，就必須走科教興國(guó)的道路。高等教育是培養(yǎng)人才的搖籃，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大后盾，中華民族能否在二十一世紀(jì)取得更大的發(fā)展，關(guān)鍵在于我國(guó)的高等學(xué)校能否培育和造就出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的大批創(chuàng)新人才。因此，高等學(xué)校必須加快教學(xué)改革，大力開展創(chuàng)新教育，著重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力，將教學(xué)目標(biāo)由培養(yǎng)“知識(shí)型”人才轉(zhuǎn)向培養(yǎng)“創(chuàng)新型”人才。

長(zhǎng)期以來(lái)，控制類專業(yè)各教研室制定專業(yè)教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱，習(xí)慣于把專業(yè)實(shí)驗(yàn)課附屬于專業(yè)課，少量安排若干學(xué)時(shí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)大多是觀摩性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?；旧鲜菍W(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書規(guī)定的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)會(huì)一些操作，而無(wú)創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常是老師仔細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、步驟，甚至將結(jié)論預(yù)先告訴學(xué)生，學(xué)生只需“照貓畫虎”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可。這樣雖然能夠提高學(xué)生操作的熟練程度，卻不能培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，我們改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣、培養(yǎng)學(xué)生思維能力。

例如：比較典型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)壓力、流量、溫度和水位單回路控制，學(xué)生根據(jù)老師提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書預(yù)習(xí)，完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、步驟并寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，實(shí)驗(yàn)課上老師仔細(xì)講解壓力、流量、溫度和水位單回路控制實(shí)驗(yàn)中P、I、D參數(shù)整定，學(xué)生根據(jù)老師講解按部就班完成實(shí)驗(yàn)，記錄相關(guān)參數(shù)，總結(jié)結(jié)果并寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式上存在問題，學(xué)生非常被動(dòng)的按部就班完成實(shí)驗(yàn)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

另一個(gè)案例低壓電器控制實(shí)驗(yàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，老師提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書包含電氣原理圖和接線圖，學(xué)生利用成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，輕松完成實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式培養(yǎng)不了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式培養(yǎng)創(chuàng)新能力

為了培養(yǎng)創(chuàng)新能力改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式分為：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。對(duì)于學(xué)生打好基礎(chǔ)是根本，提升綜合性、設(shè)計(jì)性能力是保障，最后培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能，教師以講座形式向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)基本理論和基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理、數(shù)據(jù)處理方法、科學(xué)研究方法、文獻(xiàn)查閱、科學(xué)論文和技術(shù)報(bào)告的撰寫方法等；學(xué)生須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容，然后每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成實(shí)際操作訓(xùn)練和數(shù)據(jù)測(cè)量，課后再撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在方式上進(jìn)行了改革，主要是將學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)變主動(dòng)學(xué)習(xí)，老師給出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并講解實(shí)驗(yàn)基本理論和基本知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理、數(shù)據(jù)處理方法、科學(xué)研究方法、文獻(xiàn)查閱、科學(xué)論文和技術(shù)報(bào)告的撰寫方法，學(xué)生自己寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、步驟，并且完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的主要途徑。教學(xué)時(shí)教師主要起“指導(dǎo)、引導(dǎo)、解惑”的作用。“指導(dǎo)”就是向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行方式、學(xué)生需要的理論知識(shí)；“引導(dǎo)”就是在學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、調(diào)試儀器、測(cè)量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論等過(guò)程中，教師與學(xué)生共同分析各方案的利弊，向正確的方向指引，但不包辦或指定學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案；“解惑”就是當(dāng)學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到疑問或?qū)嶒?yàn)失敗總結(jié)教訓(xùn)時(shí)，教師對(duì)學(xué)生有疑問的地方或未注意到的地方進(jìn)行解答。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)立上本著“以學(xué)生為主體，教師指導(dǎo)”的原則，學(xué)生帶著任務(wù)目標(biāo)去學(xué)習(xí)掌握與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的控制專業(yè)理論和實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生既充分體驗(yàn)到獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成就感，又激發(fā)其自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐的興趣，有利于培養(yǎng)其獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立探究的能力。

通過(guò)“指導(dǎo)、引導(dǎo)、解惑”的教學(xué)方法，使學(xué)生不僅熟練掌握實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而且學(xué)會(huì)提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)方法，開拓思路，熟悉和體驗(yàn)研究過(guò)程，使學(xué)生形成科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)精神，提高其綜合素質(zhì)。

以51單片機(jī)溫度多路檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作為例，教師只提出基本要求：

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中多點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，提出了一種基于AT89C51單片機(jī)并采用數(shù)字化單總線技術(shù)的多路溫度采集系統(tǒng)方案。

這是一個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，涉及相關(guān)課程有：信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字電路、模擬電路、微機(jī)機(jī)原理及應(yīng)用、51單片機(jī)原理及應(yīng)用、C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等，通過(guò)“指導(dǎo)、引導(dǎo)、解惑”的教學(xué)方式，學(xué)生的綜合性、設(shè)計(jì)性能力得到很大提高，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下了良好的基礎(chǔ)

3、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生與教師共同進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)一般由2-3名學(xué)生進(jìn)行，需有一個(gè)以上指導(dǎo)教師，實(shí)驗(yàn)中心再配備一名實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師進(jìn)行審查把關(guān)，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)儀器使用及實(shí)驗(yàn)室安全等。

開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要依托科研項(xiàng)目進(jìn)行，將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合。包括本科生研究培養(yǎng)計(jì)劃、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃、本科生導(dǎo)師制及校企（或科研院所）合作制等。

中心積極推動(dòng)學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目參與到教師承擔(dān)的各類課題研究中，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生從事控制類專業(yè)調(diào)查和研究的實(shí)際工作能力。另外，學(xué)院實(shí)行本科生導(dǎo)師制，鼓勵(lì)有科研興趣的學(xué)生進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室，協(xié)助老師進(jìn)行科研課題研究，取得了很好的成效。

在大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目《基于西門子PLC的中藥萃取控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真》中，學(xué)生創(chuàng)新能力得到了很大提高。

通過(guò)創(chuàng)新性研究項(xiàng)目的實(shí)踐鍛煉，學(xué)生能夠把握科技前沿、社會(huì)需求，建立先進(jìn)的科學(xué)思想，探索、思考新的科學(xué)問題，同時(shí)其研究成果也為科研發(fā)展或者社會(huì)科技服務(wù)做出了貢獻(xiàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的比較，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，能夠培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

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