以大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為核心的課程體系實證研究＊

楊曉晴，桂 垣，張紅嶺，史 進

（河北建筑工程學(xué)院電氣工程學(xué)院，河北 張家口075000）

1 引言

大學(xué)，作為為社會提供專業(yè)人才的“基地”，就需要根據(jù)社會對人才的需求情況，提供出其所需要的專業(yè)人才。從電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求和專業(yè)定位出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及全面提高學(xué)生素質(zhì)為宗旨，強化學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造激情，鼓勵學(xué)生的個性發(fā)展，針對如何培養(yǎng)學(xué)生獨立創(chuàng)新意識、思維、能力與提高的問題展開討論，以適應(yīng)目前社會對大學(xué)專業(yè)人才需求。

2 創(chuàng)新性個性培養(yǎng)課程體系的建立

2.1 學(xué)生基礎(chǔ)創(chuàng)新平臺構(gòu)建

在大一、大二專業(yè)基礎(chǔ)課階段，以電路分析、電子技術(shù)理論課程、實驗、電子工藝實習(xí)、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)為主線，針對電子、電工技術(shù)方面進行基礎(chǔ)訓(xùn)練，理解理想模型與實際元件電路的差異。這一環(huán)節(jié)旨在使學(xué)生掌握電子元器件的辨識、基本儀器的使用，基本電子和電工設(shè)備的安裝、調(diào)試、測試方法等基本技能；以及掌握基本電路的搭建，建立初步的工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力；培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗素養(yǎng)、實驗操作技能；培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力、理解消化理論知識和解決實際問題的能力。

2.2 學(xué)生綜合應(yīng)用創(chuàng)新平臺構(gòu)建

以學(xué)生為主、教師為導(dǎo)，建立以核心電類專業(yè)理論課、課程實驗、課程設(shè)計和工程實踐環(huán)節(jié)為主的綜合課程體系。根據(jù)不同的專業(yè)，結(jié)合實際應(yīng)用課題，使學(xué)生能夠較系統(tǒng)掌握選題、方案論證、電路設(shè)計、電路實現(xiàn)以及裝配調(diào)試等各個環(huán)節(jié)。這就對學(xué)生的學(xué)習(xí)提出了更高的要求——要學(xué)習(xí)和掌握扎實的科學(xué)理論知識，有創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)意識。為學(xué)生建立創(chuàng)新平臺，這個平臺將科學(xué)理論知識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識結(jié)合起來，使大學(xué)生在實踐中提高自己，在創(chuàng)新中成長。重點以“微機原理及接口技術(shù)”及“單片機原理與應(yīng)用”課程、單片機綜合實訓(xùn)周為契機，開展以項目為核心的理論、實驗、實踐三位一體的教學(xué)模式研究，幫助學(xué)生由淺入深，逐步掌握系統(tǒng)設(shè)計的基本知識及開發(fā)功能模塊的能力。

2.3 課程體系改革

從實踐性較強的“微機原理及接口技術(shù)”及“單片機原理與應(yīng)用”課程及后續(xù)的實踐環(huán)節(jié)入手，進行教學(xué)實踐探索。傳統(tǒng)教學(xué)模式下有關(guān)微機接口及單片機課程的各專業(yè)教學(xué)課程體系：電子信息工程專業(yè)“微機原理及接口技術(shù)”“單片機原理與應(yīng)用”的理論、上機實驗、課設(shè)學(xué)時分別為40+20、8+12、2周；電氣工程及其自動化專業(yè)“微機原理及接口技術(shù)”“單片機原理與應(yīng)用”的理論、上機實驗、課設(shè)學(xué)時分別為32+28、16+12、2周；建筑電氣與智能化專業(yè)“微機原理及接口技術(shù)”“單片機原理與應(yīng)用”的理論、上機實驗、課設(shè)學(xué)時分別為0+20、0+12、1周。

培養(yǎng)方案調(diào)整“微機接口及單片機應(yīng)用”課程的各專業(yè)教學(xué)課程體系：電子信息工程專業(yè)“微機原理及單片機應(yīng)用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓(xùn)學(xué)時分別為40、0、2周；電氣工程及其自動化專業(yè)“微機原理及單片機應(yīng)用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓(xùn)學(xué)時分別為40、0、2周；建筑電氣與智能化專業(yè)“微機原理及單片機應(yīng)用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓(xùn)學(xué)時分別為40、0、2周。

改革前后各專業(yè)新舊課程對比，從微機接口及單片機相關(guān)課程體系可看出：每個專業(yè)的理論及上機實驗學(xué)時總計32～80學(xué)時，還配合有1～2周的課設(shè)，投入不可謂之不夠大。而畢業(yè)時，真正能夠獨立進行單片機開發(fā)、研發(fā)的學(xué)生不到5%，效果不可謂之不差。

3 創(chuàng)新實踐平臺下學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索

3.1 合理課程知識體系

建立以核心電類專業(yè)理論課、課程實訓(xùn)和工程實踐環(huán)節(jié)為主的綜合課程體系。根據(jù)不同的專業(yè)，全面結(jié)合生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密的工程應(yīng)用課題，使學(xué)生能夠較系統(tǒng)掌握選題、方案論證、電路設(shè)計、電路實現(xiàn)以及裝配調(diào)試等各個環(huán)節(jié)。以實際項目為核心，學(xué)生為主、教師為導(dǎo)，開展教學(xué)實踐。

“微機接口及單片機應(yīng)用”課程是響應(yīng)創(chuàng)新實踐教育課程改革的要求而推出的，是電氣信息類專業(yè)必修課。將通用微機原理與接口技術(shù)和單片機這兩大分支的內(nèi)容結(jié)合在一起，形成“二合一”課程。通過“微機接口及單片機應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生軟硬件的開發(fā)與設(shè)計能力，提高動手操作和技術(shù)創(chuàng)新的能力，通過“單片機實訓(xùn)周”的訓(xùn)練主要解決一兩個實際問題，鞏固和加深單片機原理理論知識，基本掌握單片機應(yīng)用電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰?，加深對單片機知識的理解，為將來從事相關(guān)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 教師教學(xué)方式的改革

課堂教學(xué)以學(xué)生需求和能力培養(yǎng)需要為主旨，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力為主導(dǎo)，對課堂教學(xué)內(nèi)容進行組織和設(shè)計。教師在實踐教學(xué)中，理論與實踐交替、直觀與抽象交錯，提高了教師的工程實踐能力。在課程教學(xué)中，由傳統(tǒng)的以知識本身的邏輯設(shè)置課程和組織內(nèi)容的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)化為以實際工作項目為參照點設(shè)置和組成內(nèi)容。課堂教學(xué)實踐分以下兩種模式進行。

模式1：在實踐性較強的“微機接口及單片機應(yīng)用”課程以電子141-2為試點進行了“基于‘理實耦合’分類教學(xué)模式的改革思路”的教學(xué)實踐。實行教學(xué)加實訓(xùn)同步改革操作，課程在實驗室組織教學(xué)，采用理論與項目實訓(xùn)相結(jié)合的方式，分模塊講解并進行實際電路設(shè)計、制版、焊接、硬件程序驅(qū)動編寫等教學(xué)過程，即“學(xué)中做”“做中學(xué)”。通過為學(xué)生創(chuàng)造實踐、理論課程之間有機知識關(guān)聯(lián)的教學(xué)情景、鼓勵學(xué)生以主動的方式進行自主學(xué)習(xí)，以全面的學(xué)習(xí)活動讓學(xué)生鞏固理論基礎(chǔ)、增強實際操作能力。在下一學(xué)期再進行兩周的強化實訓(xùn)。

模式2：對2015級電子信息工程、電氣工程及其自動化、建筑電氣與智能化三個本科專業(yè)實施一學(xué)期的理論學(xué)習(xí)和兩周的實訓(xùn)（課堂講授、實訓(xùn)、單片機開發(fā)板訓(xùn)練、開發(fā)板視頻教程、網(wǎng)絡(luò)在線課程）。實訓(xùn)通過設(shè)計制作單片機應(yīng)用產(chǎn)品來考查學(xué)生對本門課程的掌握程度，要求學(xué)生在實訓(xùn)中獨立寫出實驗程序，自行設(shè)計電路，并在Proteus上對硬件進行軟件仿真，實訓(xùn)老師在教室里巡回進行指導(dǎo)，及時幫助學(xué)生解決問題。通過這些途徑，學(xué)生對待實訓(xùn)的態(tài)度發(fā)生了根本性改變，從被動走入實驗室轉(zhuǎn)向了主動走入實驗室。

在實訓(xùn)中，通過鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題進行探索和課題的研究，以教師選題和學(xué)生自主選題自主實驗為內(nèi)容、以個性培養(yǎng)和導(dǎo)師指導(dǎo)為手段，倡導(dǎo)創(chuàng)新性實驗研究、交流性學(xué)習(xí)、探索性學(xué)習(xí)，強調(diào)知識、能力、素質(zhì)訓(xùn)練的深化和有機結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動思考和主動實踐，以及培養(yǎng)主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而達到扎實基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實現(xiàn)個人的全面發(fā)展的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)。

3.3 教學(xué)效果

從教學(xué)效果看，學(xué)生理論水平有所提高，對單片機的實際應(yīng)用能力得到鍛煉，每組同學(xué)都作出了相應(yīng)的設(shè)計成品。由于2014級電子信息工程專業(yè)的實訓(xùn)進行的是強化訓(xùn)練，電子2014級的學(xué)生設(shè)計的產(chǎn)品明顯優(yōu)于2015級三個本科專業(yè)?？傮w來說在第一輪教學(xué)改革中，學(xué)生對電路仿真軟件（ORCAD）、電路制版軟件（Altium Designer）、基于單片機的仿真軟件（Proteus）應(yīng)用程度都得到提高，對“單片機原理與應(yīng)用”課程不再停留在表面，達到了更深入的理解、應(yīng)用。雖然學(xué)時減少，但學(xué)生的實際動手設(shè)計能力得到提高，每個學(xué)生都參與了單片機相關(guān)應(yīng)用作品的設(shè)計，學(xué)生的潛能得到發(fā)揮。

4 學(xué)生課外創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)

建立課外實踐創(chuàng)新平臺，設(shè)立“電子愛好者協(xié)會”，為學(xué)生提供豐富的課外實踐活動的機會。緊緊圍繞“大學(xué)生電子設(shè)計競賽”內(nèi)容，組織學(xué)生開展電子設(shè)計制作，吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，鼓勵學(xué)生參加實驗室建設(shè)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等。提高同學(xué)們的實驗興趣，培養(yǎng)他們研究與創(chuàng)新的綜合能力。