基于自主學(xué)習(xí)模式的學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)

王勇 張祥莉 羅大鵬

摘要：本文結(jié)合筆者組織和指導(dǎo)電子信息工程專業(yè)學(xué)生自主式學(xué)習(xí)的實(shí)際情況與試行效果，探討了競(jìng)賽機(jī)制、自主性實(shí)踐環(huán)節(jié)、互助交流以及科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等一系列培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的具體措施。實(shí)踐證明，自主學(xué)習(xí)模式調(diào)動(dòng)和激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，有效提高了學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：自主式學(xué)習(xí);創(chuàng)新能力;實(shí)踐教學(xué);電子信息工程專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）07-0152-02

電子信息工程是一個(gè)寬口徑的專業(yè)，具有專業(yè)知識(shí)密集、技術(shù)發(fā)展與更新快、實(shí)踐性強(qiáng)、工程應(yīng)用面廣的特點(diǎn)。當(dāng)前，社會(huì)對(duì)電子信息類人才的要求是具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。如何提高學(xué)生的實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是電子信息工程專業(yè)亟待研究和探討的課題。筆者通過(guò)實(shí)踐教學(xué)的探索與嘗試，逐步建立起了一種基于學(xué)生自主式學(xué)習(xí)的創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)模式，通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)踐環(huán)節(jié)與科技創(chuàng)新活動(dòng)。

一、引入競(jìng)賽培養(yǎng)機(jī)制，擴(kuò)大學(xué)生受益面

學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，提高學(xué)生動(dòng)手能力的有效形式。以歷時(shí)最久、參賽規(guī)模最大的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為例，競(jìng)賽要求參賽學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成特定電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，并提供書(shū)面報(bào)告和實(shí)物，這對(duì)于全面檢驗(yàn)學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神有著積極的促進(jìn)作用。我校電子信息專業(yè)自1999年起一直參與全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，積累了豐富的大賽組織與培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，但是參賽隊(duì)員畢竟只是選拔出來(lái)的少數(shù)學(xué)生，大部分學(xué)生缺少這種系統(tǒng)化、專業(yè)化的培訓(xùn)過(guò)程。為了更好地發(fā)揮競(jìng)賽的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大學(xué)生的受益面，從2013年開(kāi)始，我們?cè)谌珖?guó)與省級(jí)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、校級(jí)電子制作大賽的基礎(chǔ)上，又增設(shè)開(kāi)展了系級(jí)的“電信杯”電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，建立了三個(gè)層級(jí)的競(jìng)賽培訓(xùn)模式。將競(jìng)賽培訓(xùn)模式推廣到電子信息工程專業(yè)全體學(xué)生，既為國(guó)賽、省賽考核和選拔了參賽隊(duì)員，也使得未能參賽的大多數(shù)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力得到很好的鍛煉，提高了整個(gè)專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

“電信杯”電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的組織形式借鑒了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的培訓(xùn)模式，感興趣的學(xué)生都可報(bào)名參與，3～4人一組自由組合。第一階段由專業(yè)課老師出題，學(xué)生自由選題、完成電路的設(shè)計(jì)、焊接與軟硬件調(diào)試，參評(píng)作品必須同時(shí)提交詳細(xì)的技術(shù)報(bào)告并制作實(shí)物，最后對(duì)所有參加比賽的同學(xué)進(jìn)行統(tǒng)一驗(yàn)收和評(píng)獎(jiǎng)，入選的小組將參加下階段的角逐。第二階段采用企業(yè)命題的形式，在了解了相關(guān)企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，將其急需的或者正在研發(fā)的部分電路模塊設(shè)定為比賽題目，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)制作，通過(guò)答辯與電路測(cè)評(píng)選出最佳方案提供給企業(yè)作為參考。這種校企合作的方式實(shí)現(xiàn)了雙贏，一方面縮短了企業(yè)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)的周期，節(jié)省了其開(kāi)發(fā)成本;另一方面企業(yè)贊助部分資金作為學(xué)生競(jìng)賽的活動(dòng)經(jīng)費(fèi)，解決了元器件與電路制板的費(fèi)用。通過(guò)兩年的試行，我們發(fā)現(xiàn)引入競(jìng)賽機(jī)制極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，也使得學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力與團(tuán)結(jié)合作精神得到了很大的提升。

二、深化實(shí)踐教學(xué)改革，提升學(xué)生動(dòng)手能力

專業(yè)課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足導(dǎo)致學(xué)生很難將課堂所學(xué)知識(shí)實(shí)際應(yīng)用到電路系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中去。對(duì)于工程性、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課而言，僅僅通過(guò)在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行電路模塊的連接和調(diào)試，完成驗(yàn)證性試驗(yàn)課題，只是加深了學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力的培養(yǎng)十分有限。

針對(duì)這種現(xiàn)狀，通過(guò)2011年與2015年兩輪本科教學(xué)計(jì)劃的修訂，優(yōu)化整合了現(xiàn)有專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建了突顯綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性的實(shí)踐教學(xué)體系，包括基本技能訓(xùn)練、專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)多個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)循序漸進(jìn)、相互銜接，保證大學(xué)四年每學(xué)期都有綜合性實(shí)習(xí)。除了第一學(xué)期的金工實(shí)習(xí)、第二學(xué)期的C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)、第七學(xué)期的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和第八學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)以外，在第三至六學(xué)期分別設(shè)立了電子線路教學(xué)實(shí)習(xí)、電子工程教學(xué)實(shí)習(xí)、信息工程教學(xué)實(shí)習(xí)以及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)習(xí)四個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這些綜合性實(shí)習(xí)安排在學(xué)期末，內(nèi)容涵蓋了該學(xué)期相關(guān)專業(yè)課程。例如，電子線路教學(xué)實(shí)習(xí)對(duì)應(yīng)《電路分析》、《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》等課程，主要內(nèi)容包括電路Multisim仿真、充電器焊接調(diào)試、多級(jí)放大電路設(shè)計(jì)以及數(shù)字鐘設(shè)計(jì);電子工程教學(xué)實(shí)習(xí)對(duì)應(yīng)《高頻電子線路》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》以及《現(xiàn)代可編程邏輯器件》等課程，內(nèi)容涉及Proteus仿真、Protel原理圖設(shè)計(jì)與PCB制板、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)等;信息工程教學(xué)實(shí)習(xí)對(duì)應(yīng)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《數(shù)字信號(hào)處理》、《數(shù)字圖象處理》以及《信息論與編碼》等課程;應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)習(xí)對(duì)應(yīng)《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》、《DSP技術(shù)及應(yīng)用》、《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用》等課程。

綜合性實(shí)踐教學(xué)不再是書(shū)本知識(shí)簡(jiǎn)單的重復(fù)或驗(yàn)證，而是根據(jù)相關(guān)課程的主要知識(shí)點(diǎn)精心設(shè)計(jì)若干個(gè)課題，學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組，根據(jù)自己的基礎(chǔ)、興趣、能力和需求，自主選題，自主設(shè)計(jì)完成課題任務(wù)。最后，各小組制作幻燈片向全體同學(xué)匯報(bào)其選題依據(jù)、設(shè)計(jì)方案、調(diào)試與測(cè)試過(guò)程，并進(jìn)行實(shí)物演示。匯報(bào)講解過(guò)程中學(xué)生可以隨時(shí)提問(wèn)，指導(dǎo)老師可以及時(shí)點(diǎn)評(píng)。整個(gè)實(shí)踐過(guò)程充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新思維，使其感受到如何將課堂所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中去，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力得到了明顯提高。從實(shí)際教學(xué)情況來(lái)看，學(xué)生在自主性設(shè)計(jì)過(guò)程中表現(xiàn)出了很高的積極性，方案匯報(bào)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)氣氛也十分熱烈。

三、開(kāi)展多層次溝通交流，營(yíng)造良好學(xué)習(xí)氛圍

除了課堂授課與實(shí)踐教學(xué)，如何有效利用課余時(shí)間，促使學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)與交流，營(yíng)造出良好的學(xué)習(xí)氛圍，對(duì)學(xué)生培養(yǎng)也非常關(guān)鍵。為了消除不同班級(jí)、不同年級(jí)學(xué)生間的隔閡，我們創(chuàng)建了電子信息研創(chuàng)會(huì)QQ群，其宗旨是“老帶新、強(qiáng)幫弱、互助互學(xué)”，各年級(jí)學(xué)生自愿加入。為了給學(xué)生課后自學(xué)、交流、進(jìn)行科技小制作提供活動(dòng)場(chǎng)所，我們專門(mén)設(shè)立了電子信息專業(yè)本科生專用實(shí)驗(yàn)室，安排電子信息研創(chuàng)會(huì)的同學(xué)輪值。通過(guò)高年級(jí)學(xué)生為低年級(jí)學(xué)生答疑解惑，讓有學(xué)科競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生幫助新生分析、解決電路設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使得學(xué)生在相互幫助、相互激勵(lì)中更快地學(xué)習(xí)、掌握專業(yè)知識(shí)，打開(kāi)思路，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。針對(duì)于部分低年級(jí)學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)初期“不知道如何學(xué)”、“學(xué)了能做什么”的困惑，安排優(yōu)秀的高年級(jí)學(xué)生結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷談體會(huì)、分享經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生盡快適應(yīng)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，幫助他們找到適合自己的學(xué)習(xí)方法;對(duì)于即將畢業(yè)準(zhǔn)備進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造的高年級(jí)學(xué)生，安排研究生就考研或推免、學(xué)習(xí)與科研等方面做報(bào)告。

專業(yè)知識(shí)面的寬窄和對(duì)學(xué)科前沿的了解程度直接影響學(xué)生的創(chuàng)造性思維。電子信息技術(shù)發(fā)展迅猛，新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)的同時(shí)，及時(shí)了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，不斷開(kāi)闊眼界、拓寬思路。為此，舉辦了電類專業(yè)系列報(bào)告會(huì)，邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)青年教師，特別是有出國(guó)留學(xué)經(jīng)歷的老師開(kāi)展專項(xiàng)主題講座，介紹學(xué)科新的動(dòng)態(tài)、相關(guān)科研領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)外先進(jìn)的測(cè)試方法與實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段等，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)前沿科技的學(xué)習(xí)、理解能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造意識(shí)，從而提升其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

四、建立學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)，發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛能

依托專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與學(xué)科平臺(tái)建立“學(xué)習(xí)型、創(chuàng)新型”學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神也具有重要作用。目前，我校電子信息工程專業(yè)以信號(hào)采集與處理、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，初步形成了圖像/視頻分析與處理、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能儀器嵌入式開(kāi)發(fā)三個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、有較強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新能力的學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)。每個(gè)團(tuán)隊(duì)配備1～2名相關(guān)方向的年輕教師，指導(dǎo)學(xué)生積極申報(bào)學(xué)校創(chuàng)新人才基金、大學(xué)生科研立項(xiàng)基金以及實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金等項(xiàng)目，利用實(shí)驗(yàn)室軟硬件資源完成獲得資助的各類大學(xué)生科技項(xiàng)目。

學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)利用課余時(shí)間完成的各類發(fā)明、制作和小型儀器裝置不僅綜合運(yùn)用了電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)專業(yè)知識(shí)，還涉及了機(jī)械加工、工程力學(xué)以及外觀設(shè)計(jì)等其他學(xué)科知識(shí)。這種由學(xué)生自發(fā)組成的科技團(tuán)隊(duì)極大地拓展了學(xué)生的知識(shí)面，促進(jìn)了學(xué)科交叉與融合，通過(guò)充分發(fā)掘每個(gè)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，發(fā)揮各自特長(zhǎng)，形成了一股合力。各類實(shí)踐創(chuàng)新成果層出不窮，碩果累累。例如，學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作的直流穩(wěn)壓電源、單片機(jī)系統(tǒng)板、FPGA核心板以及射頻模塊、數(shù)據(jù)采集、放大濾波等功能單元模塊被成功應(yīng)用于我校全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中;設(shè)計(jì)的CC2530無(wú)線傳感器環(huán)境感知模塊已成功應(yīng)用于《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

五、結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)的人才培養(yǎng)模式已從“知識(shí)型”向“知識(shí)能力型”轉(zhuǎn)變，從“應(yīng)試型”向“素質(zhì)型”轉(zhuǎn)變，學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的培養(yǎng)已成為高校人才培養(yǎng)的首要目標(biāo)。筆者在學(xué)生培養(yǎng)方式的探索和實(shí)踐中，通過(guò)引入競(jìng)賽培養(yǎng)機(jī)制、優(yōu)化重組實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、開(kāi)展學(xué)生交流與互動(dòng)、建立學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)等一系列舉措，突出了以學(xué)生為主體的教育理念，為學(xué)生提供了更多、更自由的發(fā)展空間，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，提高了他們的實(shí)踐動(dòng)手能力。實(shí)踐證明，自主式學(xué)習(xí)的培養(yǎng)模式在學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)中發(fā)揮出了重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王東云，肖俊明.電氣信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)課程體系改革探索[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（高教版），2009，（8）：132-134.

[2]王義全.本科學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐[J].石油教育，2009，（1）：85-88.