培養學生創新能力的思考與探索

牛印鎖?劉晉

摘要：如何培養大學生的創新能力成為各大院校研究的課題，在培養創新人才的過程中會遇到各種各樣的問題。從培養學生興趣、轉變教學模式、創新型師資隊伍培養、創新平臺建設幾個方面進行了探討。

關鍵詞：創新能力；教學模式；師資隊伍；創新平臺

作者簡介：牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，高級工程師；劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，講師。（北京 102206）

基金項目：本文系華北電力大學2010年教改項目的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0020-03

黨的十七大以來，黨中央、國務院作出了走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人才強國等一系列重大戰略部署。這就迫切需要培養一大批創新型工程人才，增強綜合國力，應對經濟全球化的挑戰。2010年6月，教育部啟動了卓越工程師教育培養計劃。該計劃具有三個特點：行業企業深度參與培養過程；學校按通用標準和行業標準培養工程人才；強化培養學生的工程能力和創新能力。很多大學都積極參與了該計劃，出臺了卓越計劃人才選拔機制，修改了教學大綱，努力探索了大學生創新能力培養的問題。

華北電力大學近些年一直保持快速發展，從學生的全面發展出發構建了以基本實驗模塊、校內實踐模塊、仿真實踐模塊、校外實踐模塊為構架的“四模塊”實踐教學體系，形成了“厚基礎、重實踐、強能力”的人才培養特色。學校從2007年開始設立了本科創新人才培養實驗班，選拔基礎好的學生，配備了高水平的教師，經過幾輪的實踐取得了很好的教學效果，同時也帶動了普通班同學的學習積極性。2010年教育部提出了卓越工程師培養計劃，學校積極響應，建立了相應的培養體系。無論是創新人才培養實驗班還是卓越計劃實驗班都對學生的實踐、創新能力提出了較高的要求，需要全體教師努力地探索教學模式和教學方法。培養學生的創新能力需要建立一個復雜而完善的體系，本文就其中幾個方面進行探討。

一、面臨的問題

2012年在西安召開了卓越計劃教師培訓班，會上各個學校的教師進行了廣泛、深入地交流，認為在創新能力培養方面存在著以下幾個問題：

1.學生缺乏學習興趣，缺乏創新意識

很多學生從高中升入大學后延續了高中時代那種學習—做題—復習—考試的模式，無法體會到工程實踐的意義，因此對學習喪失了興趣，更無法談及創新意識。有些同學學習很好，但功利心很重，認為學習就是為了獲得獎學金、獲得研究生保送資格，一到實踐環節就不太認真，也不愿意下力氣參與創新活動。

2.教學模式需要改變

在教學內容上，大多數教師還停留在原來的教學模式，注重理論的講解，重視知識的記憶，而沒有教授學生探索未知領域的方法。在教學過程中，強調主導，忽視主體，片面強調教師的主導作用，學生圍著教師轉。[1]在課堂上無法調動學生學習的積極性，教學效果大打折扣。

3.缺乏具有工程實踐經驗的老師

目前學校的絕大多數老師都沒有企業工作的經歷，對企業的工作模式、工程的認知非常少，更加缺乏研發工業產品的能力，因此在培養學生時無法傳授相關的知識。這樣對培養學生的創新能力非常不利。

學校的相關制度難以轉變教師普遍的“重科研、輕教學”傾向。因此，很少有老師愿意到企業接受工程實驗教育并在學校開設相關課程。因此需要完善相關制度，加強對教師的引導。

4.缺乏創新人才的培養平臺

目前的教學模式主要是理論教學和實驗實踐教學。實踐環節是工科院校的重要教學環節，可以幫助學生更好地理解所學的理論知識。目前大多數實驗臺都來自于教學儀器制造廠。廠家為了保證學生和設備的安全而將實驗臺做成了傻瓜模式，接不了幾根線就可以測試數據。學生對實驗中的各個單元及整個系統缺乏必要的認識，實驗臺的開放性較差。

開設的實驗大多是驗證性實驗，學生按照步驟做一遍就算完成了，缺乏必要的思考。有些實驗項目雖然刪掉了實驗步驟，規定由學生自行設計，但大多數同學從網上或其他途徑下載實驗指導書，使得“自行設計”這一要求流于形式。

有些基礎好、素質高的同學樂于進行探索，希望利用學到的知識解決生產生活中的問題，或者參加一些競賽，但缺乏相應的平臺支持。

二、解決途徑

針對以上問題，經過認真思考，認為有必要從多方面入手改善目前的狀況。

1.培養學生對工程實踐和創新的興趣

偉大的科學家愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”，也就是說一個人一旦對某個事物有了濃厚的興趣就會主動去求知、去探索、去實踐。如果大學生對所學專業有了興趣，那必然會認真學習相關的知識，老師就不必天天要求他們去學，輔導員的管理工作也會減少很多。他們求學的目的就會發生改變。注意力就會放到科學知識上，而不至于功利心那么強烈。他們知道自己需要的是什么，應該怎樣去學，從而形成良好的個人學風、班風乃至校風。如何調動學生學習的積極性，讓學生有學習的興趣和創新的動力呢？

目前學校已經在獎學金評定和保送研究生方面對有創新能力的同學進行了政策上的支持。但還可以從兩個方面進一步加強：一是把參與工程實踐與創新寫入教學大綱，作為一個必修環節，以此調動學生參與創新的積極性。二是加強創新活動的宣傳與引導，營造良好的學習氛圍。通過對新生進行系列教育，幫助學生樹立正確的學習觀念，把那些成功創新的事跡介紹給他們，讓他們崇尚學習、崇尚創新。在基礎實驗室、專業實驗室設置宣傳展板和展示柜，展示學生的創新作品，讓學生感受創新、認識創新、勇于創新，而不是覺得創新太過深奧或是遙不可及的事情。

2.教師教學模式的轉變

改變以往以老師為主體的填鴨式教學，老師不但要傳授知識，還要引導學生掌握探索知識的方法。改變教學模式，可以采用“案例教學法”、“項目法”。[1]讓學生在案例中學習知識，這樣可以做到學以致用，將理論更快地和實踐結合起來。學生可以通過類比老師的案例自行設計方案，使他們盡快地掌握工程實踐的相關知識。教師可通過介紹本課程的最新動態及自己的科研成果激發學生學習的欲望，對部分能力強的同學鼓勵其參與老師的科研項目。

3.培養創新型師資隊伍

為了培養學生的創新能力，首先應該提高老師的工程實踐能力和創新能力。師資隊伍建設的解決方案大都為“送出去、請進來”。[2]即把學校的教師送出去接受企業的相關教育，把企業的教師請到學校來上課。

聘請具有工程背景、工程經歷和工程成果的企業人員做兼職教師，可以讓學生了解更多的工程實際問題，了解新技術、新方法的應用情況。但企業教師跟學生呆在一起的時間畢竟很少，很多的授課和指導還是需要學校教師來完成。所以培養創新型的教師隊伍顯得尤為重要。這就需要把更多的教師送到企業去學習，讓他們學習企業的運作模式，積累工程經驗，把企業需要解決的問題形成創新項目，以此熏陶和培養創新型的學生。

4.開設創新訓練課，使更多的學生掌握創新的方法

在《世界經濟論壇2002～2003年全球競爭力報告》中，根據創新能力把國家分為兩大類，一類是核心創新國，另一類是非核心創新國。我國的自主創新能力較弱，已成為制約中國快速發展的瓶頸。高校是國家創新體系的重要組成部分，對提高國際的自主創新能力、建設創新型國家肩負著培養人才的重大責任。[3]雖然很多大學建立了創新中心，但還是以個別同學參加各種競賽為主。而創新是一個群眾性的活動，應該讓學生都接受創新思維的訓練。創新思維是多種思維形式協調活動的綜合性思維，可以通過創新思維訓練培養學生的創新能力。創新本身是一門科學，應該開設相關的創新訓練課程，介紹相關的理論和知識，使每個人都了解創新的方法，塑造創造性人格，將自身潛在的創新能力挖掘出來，形成推動社會發展的巨大動力。

5.改變現有實踐教學的模式，建立創新實驗平臺

企業希望有創新能力的學生進入企業，為企業注入新的活力。校企聯合培養存在的問題是在校學習的知識跟企業的生產差距較大，學生不能很快融入企業，最終聯合培養變成了參觀、走過場，這就失去了意義。要改善這種情況就需要在學生進入企業學習前在學校接受更多的工程訓練和創新訓練，這就需要學校提供一個平臺來培養他們。學生可以在該平臺上進行研究，鍛煉發現問題、解決問題的能力。

很多高校已經建立了自己的工程訓練中心和創新基地，多數是針對大學生比賽設置的，比如機器人大賽、施耐德電氣大賽。參與的學生都是各專業拔尖的學生。而這些學生實踐能力的培養需要在每門課程的實踐環節上下功夫。所以如何發揮實驗室的作用、能否建立創新實驗平臺、能否建立合理的實踐體系就顯得非常重要。我校各個實驗室都為此進行了很多努力，電力電子實驗室在這方面也進行了探索。

電力電子實驗室在多年的實踐教學過程中經過不斷總結，將目前的實驗項目分為3個層次：基礎實驗、提高實驗、研究實驗。不同層次的學生可以根據需要選擇不同層次的實驗。

（1）基礎實驗。電力電子實驗按照教學大綱主要包括整流、斬波、直流電機調速、SPWM逆變4個實驗，共8個學時。實驗采用的是浙江求是生產的實驗設備。這些實驗是該課程的必修實驗，基本上都是驗證性實驗。為了更好地發揮實驗的作用，全體任課教師重新修訂了實驗內容，在實驗指導書中提出了更多的問題。這些問題不但針對理論教學中的重點和難點，還涉及到一些工程測試、設計有關的內容。學生通過實驗把理論課上不太明白的弄清楚了，他們很有成就感，對實驗產生了興趣。事實證明，現在學生的出勤率高了，實驗的質量提高了，學生提問的多了，問題的層次也高了。

（2）提高實驗?；A實驗針對所有同學開設，要求必須高質量完成。對于那些有能力、感興趣的同學，教師們提供了提高實驗。這類實驗內容比較復雜，涉及的問題較多，往往需要多個實驗箱的配合。完成一個實驗基本都在4個學時以上。比如實驗室開設了三相交流調壓電路、高壓直流輸電、直流電機閉環調速實驗。這些實驗都緊貼電力系統的實際應用，受到了很多同學的歡迎。

（3）研究實驗與研發平臺。為了給學生的創新活動搭建一個平臺，實驗室建立了以下幾個平臺：

1）電力電子主回路實驗平臺。通用換流器平臺采用模塊化的設計理念，充分考慮了平臺的通用性。在該平臺上可以實現PWM整流、PWM逆變、DC-DC變換以及AC-AC變換等電力電子電路功能，大大提高了平臺的利用率。同時，由于采用了通用化設計，使得學生在同一個平臺上可以進行不同階段的實驗開發，大大減少了學生對于新平臺的學習過程，提高了學生的學習效率，同時也提高了平臺的使用效率。

2）變頻調速實驗平臺和新能源發電平臺。變頻調速實驗可使學生能夠進行電機運行性能和電機控制的實驗算法研究。新能源發電系統平臺可以進行風力發電、太陽能光伏發電系統的實驗。學生可以根據需要搭建風力發電或者太陽能發電系統開展相關的實驗和研究。變頻調速實驗平臺如圖1所示。

3）電力電子控制平臺。該平臺包括基于DSP的電力電子控制平臺、基于ARM的控制平臺、基于LabVIEW的測控平臺。這三個平臺都是目前在實際工程中廣泛應用的平臺，學生可以在這三個平臺上編寫程序、制訂控制策略，實現復雜的算法。完成高壓直流輸電系統設計與實現、靜止無功補償SVC設計與實現、太陽能發電系統控制算法研究、雙饋風力發電系統控制算法研究、交流電機變頻調速系統設計與實現以及換流器的各種控制算法研究，配合實驗室的主回路和測試裝置可以完成小型創新項目，這些對學生的創新能力有非常大的提升，能夠使該平臺上完成實驗的同學都具備一定的產品研發能力。DSP控制系統軟件調試界面如圖2所示。

電力電子實驗形成了多層次、多目標的實驗系統，該系統的建立極大地滿足了不同層次學生學習和創新的需要，受到了學生的喜愛，利用該平臺獲得競賽獎勵的同學越來越多。

三、總結

培養學生的創新能力是多元化的，應該對學生進行全方位、立體的培養。在今后的教學中，還需要在教學理念、教學方法、培養體系和培養機制等方面進行研究和探討，把教學中的各個環節做到實處，以培養學生的創新意識、創新思維、創新能力與創新人格。[4]

參考文獻：

[1]丁杰.高等學校工程教育創新培養模式途徑探索[J].經濟研究導刊，2011，（18）：277-278.

[2]韓金狹，韓華，徐建東.基于“創新能力培養”的電工學課程教學改革模式[J].中國電力教育，2012，（30）：54-55.

[3]陳賾，鄒道勝.電子創新設計技術[M].北京：科學出版社，2008.

[4]Hui ZHAO.A Probe into Training Creative Ability of Undergraduates[J].Scientific Research，2012.

（責任編輯：王祝萍）