加強實驗教學示范中心建設(shè) 培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

呂霞付，王 平，羅 萍，張 毅

（重慶郵電大學自動化學院先進制造技術(shù)工程實訓中心，重慶 400065）

創(chuàng)新能力是創(chuàng)造性人才的核心，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是社會發(fā)展對高等教育提出的要求。如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，最好的辦法是讓學生在實踐和濃厚的創(chuàng)新氣氛中自己感悟［1－4］。為貫徹落實教育部“教育振興行動計劃”，推動高等學校加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，國家啟動了高等學校“質(zhì)量工程”建設(shè)，實驗教學示范中心是“質(zhì)量工程”重點建設(shè)項目之一［5－10］。我?！跋冗M制造技術(shù)工程實訓中心”2010年被評為重慶市實驗教學示范中心。本文介紹了我們在示范實驗中心建設(shè)中的一些體會和經(jīng)驗。

1 發(fā)揮特色，明確定位，樹立正確的實驗教學指導思想

我校是以信息科學技術(shù)為特色的高等學校，主要擔負為國家電子信息技術(shù)行業(yè)培養(yǎng)人才和提供技術(shù)服務的任務。近年來我校面向電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展調(diào)整、優(yōu)化了學科專業(yè)布局，著重面向設(shè)備制造、電信運營、服務提供、內(nèi)容提供等整個產(chǎn)業(yè)鏈的人才能力的培養(yǎng)。學校始終堅持工程實踐教學對學生掌握科學的研究方法、培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度、理論聯(lián)系實際的工作作風、提高學生的個人能力（包括自學能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力）、協(xié)同工作能力、調(diào)控工程以及社會大系統(tǒng)能力有著其他教育方式不可替代的作用的理念，堅持實驗教學與理論教學相輔相成、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的正確定位，把實驗教學作為人才培養(yǎng)體系的主要組成部分。結(jié)合學校實際，我們形成了明確的實驗實訓教學指導思想，即:

（1）堅持以人為本。學校辦學以教師為本、教學工作以學生為本。

（2）緊跟電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突出電子信息技術(shù)人才培養(yǎng)的大工程教育理念。通過建設(shè)工程教育綜合實踐基地、建立學科交叉工程鏈完備的工程教育實踐平臺、構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期的工程教育實踐教學體系，讓學生自主解決工程鏈中的技術(shù)、經(jīng)濟、管理和社會問題，從而培養(yǎng)學生的大工程觀。

（3）注重2個接口的理念。注重教師和學生的接口，解決教與學的關(guān)系；注重學校和社會的接口，解決人才培養(yǎng)與社會需求的適應性關(guān)系。

（4）培育優(yōu)良的學風，創(chuàng)造優(yōu)雅的育人環(huán)境，弘揚并踐行“修德、博學、求實、創(chuàng)新”的校訓。

（5）樹立教學與科研協(xié)調(diào)發(fā)展的理念。教學是立校之本，科研是強校之路［11］，注重教學與科研互動，強調(diào)科研促進教學。

2 圍繞培養(yǎng)目標，創(chuàng)新實驗實訓教學體系

基于培養(yǎng)學生大工程觀的理念出發(fā)，我們對實驗實訓教學的各個環(huán)節(jié)進行了整體優(yōu)化和改進，建立了“2個平臺、3個層次和4個模塊”的實訓教學體系，將工程教育融合在“構(gòu)思→設(shè)計→制造→運行→管理→報廢”等環(huán)節(jié)組成的現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品全生命周期中。

2.1 2個平臺

（1）構(gòu)建貼近現(xiàn)代電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)狀況、大工程背景下的工程教育實訓平臺，吸收國際上先進的CDIO（Conceive Design Implement Operate，構(gòu)思，設(shè)計，實施，運行）工程教育理念，建立平臺化、分層次、多模塊、相互銜接的系統(tǒng)科學的電子信息技術(shù)實訓教學體系，構(gòu)建現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)、制造檢驗到運行改良乃至終結(jié)廢棄生命全過程的工程教育實驗環(huán)境，讓學生在真實的工業(yè)環(huán)境下，透過多樣化的生產(chǎn)流程、工藝過程和工序訓練學生的基本技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力和解決實際問題能力，使學生掌握工程實踐和科學研究的基本方法。

（2）構(gòu)建科學研究與實踐教學相結(jié)合的工程教育實驗平臺，以學科建設(shè)帶動實驗室建設(shè)，依托“網(wǎng)絡化控制與智能儀器儀表教育部重點實驗室”、“微電子工程重慶市重點實驗室”、“移動通信技術(shù)工信部／重慶市重點實驗室”、“重慶高校汽車電子與嵌入式系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心”、“重慶市智能儀表及控制裝備工程技術(shù)研究中心”等技術(shù)創(chuàng)新平臺在人才培養(yǎng)中的綜合優(yōu)勢，運用科研資源構(gòu)建本科生科技創(chuàng)新實驗教學平臺；科學規(guī)劃、項目引導，堅持實驗教學與科學研究和工程實踐相結(jié)合，鼓勵個性發(fā)展的思路，將教師的科研成果和項目引入大學生創(chuàng)新實踐活動，使本科生盡早融入大學創(chuàng)新體系。

2.2 3個層次

大工程背景下的工程教育培養(yǎng)學生了解現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)、制造檢驗到運行改良乃至終結(jié)廢棄的生命全過程，因此，工程訓練貫穿于學生從入學到畢業(yè)的整個培養(yǎng)過程。根據(jù)信息類本科專業(yè)學生的培養(yǎng)特點，按照循序漸進的教學規(guī)律，為使學生在每一個培養(yǎng)階段都能參與工程訓練過程，將整個實訓過程分為3個層次，即:

（1）工程基本訓練層次。使學生對“工程”有一個感性認識，對“工程是綜合的，是努力去創(chuàng)造”這一概念有一個較全面的了解，使之對相關(guān)課程內(nèi)容的學習有一個明確的目標。該層次主要面向本科一、二年級學生。

（2）工程綜合訓練層次。引導學生充分發(fā)揮自身的學習主動性，自行組成實驗或研究小組，自行設(shè)計實驗方案、選擇實驗設(shè)備和材料，根據(jù)實驗或?qū)嵙晝?nèi)容分工協(xié)作，共同完成實驗或科研，從而培養(yǎng)學生的自主學習能力與團隊協(xié)作意識。該層次主要面向本科二、三年級學生。

（3）工程創(chuàng)新層次。運用實際科研課題，激發(fā)學生創(chuàng)新意識，對學生實施“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運作”全過程的工程化訓練，讓學生在真實的工業(yè)環(huán)境下，透過多樣化生產(chǎn)流程、工藝過程和工序獲取不同層次的工業(yè)和科技知識。同時，按項目方式組織實施小組，每位學生擔任工程師、管理人員、市場人員、生產(chǎn)人員等角色，使學生能敏銳地發(fā)現(xiàn)應該由自己解決的問題，并知道自己應該如何去做，培養(yǎng)學生的個人能力（包括自學能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力）、協(xié)同工作能力、工程調(diào)控能力和社會適應能力，使每一個學生的天賦都得到充分的展現(xiàn)。該層次主要面向本科三、四年級學生和研究生。

2.3 4個模塊

考慮到學生在整個培養(yǎng)過程中的知識面和知識結(jié)構(gòu)上的差異，通過對現(xiàn)代電子信息技術(shù)行業(yè)生產(chǎn)特點的分析，將實訓內(nèi)容凝練為現(xiàn)代設(shè)計與仿真、電子產(chǎn)品制造、電子產(chǎn)品測試與檢驗、電子產(chǎn)品運行與綜合應用4個教學模塊。

（1）現(xiàn)代設(shè)計與仿真。該模塊主要培養(yǎng)學生了解和熟悉現(xiàn)代電子信息技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計方法和設(shè)計工具，包括電子產(chǎn)品的電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和外觀設(shè)計等，讓學生學習編寫產(chǎn)品的設(shè)計文件、繪制各類設(shè)計圖紙。同時，學習利用各種仿真軟件優(yōu)化或改進設(shè)計。

（2）電子產(chǎn)品制造。該模塊主要培養(yǎng)學生了解和熟悉常用電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程，了解產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備和工藝特點，包括原材料核算和采購、電路板制作、SMT 焊裝、結(jié)構(gòu)制造和整機裝配等，通過學習，使學生認識電子產(chǎn)品的生產(chǎn)特點和工藝流程，了解行業(yè)生產(chǎn)狀況。

（3）電子產(chǎn)品測試與檢驗。該模塊主要培養(yǎng)學生了解、熟悉電子產(chǎn)品測試和檢驗方法，以及相關(guān)的國家標準和企業(yè)標準、常用的測試儀器設(shè)備的使用等，包括電子產(chǎn)品的元器件檢驗和篩選、電子產(chǎn)品的電氣性能測試、電磁兼容性測試等。

（4）電子產(chǎn)品運行與綜合應用。該模塊主要培養(yǎng)學生了解和熟悉常用電子產(chǎn)品的使用特點，特別是工業(yè)電子產(chǎn)品的使用特點。本模塊以電力監(jiān)控與車間供電、過程檢測與流程控制等為應用對象，通過典型儀表、控制器和執(zhí)行器等電子產(chǎn)品在這些工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用，加深學生對電子產(chǎn)品設(shè)計、制造及其工藝過程要求的理解，同時，也讓學生了解相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)狀況。

3 適應教學需要，改進實驗教學方法

實驗教學中我們積極改進教學方法，樹立以學生為中心的教學思想，形成了“四式、五步”的實驗教學方法。

3.1 自主式、團隊式、實境式、研究式為主的“四式”學習方式

（1）自主式。根據(jù)“以學生為本，以能力培養(yǎng)為核心”的教學理念，實驗室采取開放式管理，發(fā)揮學生的主觀能動性，給學生3個自主權(quán):一是可以自主選擇實驗課題，或自主擬定實驗課題，如創(chuàng)新實訓和畢業(yè)設(shè)計項目，學生可以自主選擇實驗課題，還可以自主擬定實驗課題；二是可以自主選擇實驗方案和實驗儀器，對一些綜合設(shè)計型實驗項目，學生可以自主選擇實驗方案和所需的實驗儀器；三是可以自主選擇實驗時間，對一些綜合設(shè)計型實驗項目和研究創(chuàng)新型實驗項目，可以在一定的時間范圍內(nèi)根據(jù)實驗內(nèi)容和自己的學習計劃在實驗室管理系統(tǒng)上自由選擇做實驗的時間。

（2）團隊式。針對有一定難度且工作量較大的部分綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗，要求學生2～4人一組，共同擬定實驗方案，集體完成實驗項目并寫出總結(jié)報告。培養(yǎng)學生查閱資料的能力、根據(jù)具體要求設(shè)計實驗的能力，以及總結(jié)、歸納、撰寫、宣講論文的能力。例如“智能小車”實驗即采取合作式實驗方式，分小組進行，學生3人一組，內(nèi)部分工協(xié)作，查閱資料、設(shè)計實驗、選擇儀器和實驗方法，各司其職又密切配合，在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗工作，通過每個成員的努力，合作完成失效分析的任務。

（3）實境式。打破實驗教學與理論教學之間的界限，探索理論教學與實驗教學相結(jié)合的新方法［12］。改變過去那種“教師先講，學生再做，抱著學生走”的教學方法。將有些實踐性較強的理論教學內(nèi)容，在實驗課中結(jié)合實驗內(nèi)容講授，充分運用現(xiàn)代計算機多媒體技術(shù)開展直觀教學，這樣可以改變過去在黑板上造機器、黑板上作熱處理的那種理論脫離實際、枯燥無味、空洞無物的教學模式。

（4）研究式。主要針對研究創(chuàng)新型實驗，這種方式強調(diào)對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，要求學生參與到科學研究的全過程，要參與研究方案的制定、實驗設(shè)備的操作、實驗數(shù)據(jù)的處理和研究論文的撰寫等。這類實驗項目大都來自于國家級科研課題，具有新意和挑戰(zhàn)性，可以是指導教師設(shè)計實驗項目，由學生選擇完成，也可以是一組學生自主擬定實驗項目，在教師的指導下共同完成。

3.2 理論講解、方案設(shè)計、工程指導、工程訓練和綜合測評的“五步”教學方法

（1）理論講解。學生到實驗室首先進行實驗前培訓，就實驗內(nèi)容、安全注意事項等進行講解，讓學生了解實驗的目的、意義和方法，激發(fā)學習興趣，調(diào)動學習的積極性和主動性。在現(xiàn)場教學中進行示范講解，通過對設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、操作規(guī)程的講解，讓學生深入了解設(shè)備各零部件的作用、用途。引導學生開拓思路，注意觀察，為學生自主設(shè)計、創(chuàng)新思維奠定理論基礎(chǔ)。在實驗中穿插理論課，針對實驗過程中遇到的普遍技術(shù)難題進行集中講解，如PCB設(shè)計中的抗電磁干擾問題，PCB板的接地問題等從理論上進行分析，實現(xiàn)“實踐—認識—再實踐”的實驗方法。

（2）方案設(shè)計。在工程實訓過程中要求學生進行方案設(shè)計。根據(jù)實訓項目要求，由學生自己構(gòu)思設(shè)計方案，實訓中安排一定時間由指導教師和學生就設(shè)計方案進行討論，學生完善設(shè)計方案后，再進行具體的設(shè)計制作。如在激光雕刻實訓時，雕刻圖案及其三維視圖均由學生自己設(shè)計完成；在調(diào)速系統(tǒng)綜合實訓時，調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計也由學生獨立完成。

（3）工程指導。教師指導學生設(shè)備操作、電路板加工和SMT 焊裝、創(chuàng)新設(shè)計方案等，采用導師制，每個教師指導幾名學生。

（4）工程訓練。根據(jù)不同專業(yè)和時間開展實訓，對學生采用分層次、分模塊教學。

（5）綜合測評。在實驗、實訓結(jié)束前對學生整個實驗、實訓過程進行綜合測評。

4 發(fā)揮科研優(yōu)勢，將實驗教學與科研、工程和社會應用實踐相結(jié)合

為了實現(xiàn)工程教育的培養(yǎng)目標，實驗室依托雄厚的學科基礎(chǔ)和省部級科技創(chuàng)新平臺、國際合作平臺，積極將實驗教學與科研、生產(chǎn)、工程和社會應用實踐進行緊密結(jié)合，并取得了良好的教學效果。

（1）將科研成果應用到實驗教學中，利用科研成果改進實驗教學條件，提升實驗教學水平［13］。我院示范實驗中心每年都承擔或參與多項省部級或企業(yè)科研課題，實驗室教師利用科研成果改造實驗設(shè)備，增加或更新實驗內(nèi)容，如利用“工業(yè)無線技術(shù)及網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)研究與開發(fā)”等國家“863”項目研究成果改造流程控制設(shè)備，增加了設(shè)備的總線控制方式，提升了設(shè)備的、實驗實訓功能，更新了實驗、實訓教學內(nèi)容。在實驗室每年承擔的學生畢業(yè)設(shè)計中，所有設(shè)計課題均來自于科研和工程生產(chǎn)實際的項目，其中約40%的畢業(yè)設(shè)計課題是來自于國家“863”項目、科技攻關(guān)項目、自然科學基金項目和各類省部級科研項目。

（2）利用科研課題和企業(yè)的生產(chǎn)工程課題來設(shè)置研究創(chuàng)新型實驗項目，讓學生直接參加創(chuàng)新型實驗項目研究。實驗室教師利用科研課題或企業(yè)的生產(chǎn)工程課題設(shè)置研究創(chuàng)新型實驗項目，然后讓學有余力的學生2～5人成立課題小組，自主選擇申請承擔這些項目的研究任務，由1名經(jīng)驗豐富的教師進行指導，使實驗教學與科研得到了很好的結(jié)合。每年根據(jù)科研課題等提供給學生選擇的創(chuàng)新型實驗項目都有10多項。

（3）利用科研成果和工程生產(chǎn)經(jīng)驗創(chuàng)新實驗教學模式，優(yōu)化學生知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)企業(yè)急需人才。我院示范實驗中心教師大多具有豐富的工程實踐經(jīng)驗，長期直接對外承接工程開發(fā)項目，十分了解社會對高校學生的具體要求，在實驗教學中也十分注意聯(lián)系工程實踐，擅長給學生講解工程中的實際問題及解決方法，使學生受益頗多。

5 結(jié)束語

近年來，先進制造技術(shù)實驗教學示范中心的建設(shè)取得了一些成績，獲得重慶市教學成果一等獎及學校教學成果獎多項、重慶市精品課程3門，學生參加各類競賽中共獲得國家級獎60 多人次、省部級獎186 人次，學生發(fā)表各類科技論文12 篇，獲授權(quán)專利4 項。以學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，通過不斷創(chuàng)新實驗教學體系、優(yōu)化實驗教學內(nèi)容、改革實驗教學方法，先進制造技術(shù)工程實訓中心力爭在不遠的將來創(chuàng)建國家實驗教學示范中心。

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［1］印勇，曾孝平，黃揚帆.加強示范中心建設(shè)強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.實驗室研究與探索，2009，28（1）:20－22.

［2］王玉新，李夢軻，鄭亞茹.銳意創(chuàng)新，加快實驗教學示范中心建設(shè)［J］.實驗室研究與探索，2011，30（1）:89－91.

［3］樊東，王曉云，趙奎軍.加強高等院校實驗室建設(shè)與管理，提高本科人才培養(yǎng)質(zhì)量［J］.實驗室科學，2007（2）:130－132.

［4］朱金秀，朱昌平，范新南，等.“以學生為本”建設(shè)電子信息技術(shù)實驗教學示范中心［J］.實驗室研究與探索，2009，28（12）:93－97.

［5］吳世華，楊光明，王秋長，等.加強實驗教學示范中心建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（1）:4－6.

［6］武林，潘日敏，馮根良，等.電工電子實驗教學示范中心建設(shè)與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（12）:121－123.

［7］景新幸，張國慶，周勝源，等.以實驗教學創(chuàng)新全面推進國家級實驗教學示范中心建設(shè)［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（12）:5－8.

［8］劉世熙，曹秋娥，馬志剛，等.創(chuàng)新實驗項目，彰顯實驗教學示范中心特色［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（3）:15－17.

［9］宋象軍，汪春華，胡馳，等.國家級實驗教學示范中心建設(shè)與評審的思考［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（4）:97－99.

［10］張文桂.實驗教學示范中心建設(shè)的思考與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2008，28（1）:1－4.

［11］侯春麗，侯學紅.加強實驗教學示范中心建設(shè)在提高教學質(zhì)量中的作用［J］.河南職工醫(yī)學院學報，2011，23（5）:621－622.

［12］王景明，朱美英，盧志紅.加強實驗教學示范中心建設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（1）:120－122.

［13］吳敏華，李志平.實驗教學示范中心建設(shè)與實驗課程體系構(gòu)建［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（10）:105－108.