大學生創新實踐平臺研究與實踐

趙 娟，郝國成，余志華

(1.(中國地質大學(武漢) 信息技術教學實驗中心, 湖北 武漢 430074; 2.中國地質大學(武漢) 機械與電子信息學院，湖北 武漢 430074)

近年來，國內高校通過推進培養學生創新精神和實踐能力的實驗教學改革，探索全面開放實驗室進行實驗教學的模式，在創新人才培養方面取得了很大的成效[1-2]。實驗教學作為教學體系的重要組成部分，與理論教學之間是相輔相成和不可或缺的關系，對于工科學生，實驗教學更是將理論與實踐相結合、培養學生創新精神和實踐能力的關鍵環節。但由于不同的高校在專業定位、培養目標、學生生源、辦學條件等諸多方面各有特點，且存在著明顯的差異，實驗教學改革必須針對本校的專業優勢和行業特點進行實施。我校作為教育部地學類重點高校，在教學設施、實驗條件等方面具有較好的條件，但是也存在實驗教學方法陳舊、學生創新能力不足的諸多問題。2003年，我校信息技術教學實驗中心通過整合相關院系教學資源，建立了科技創新實驗室。作為面向全校本科生的實踐創新基地，其主要任務是招收電子類學生并對其開展創新意識與實踐能力的培訓，組織和指導本校學生參加以電子信息類為主的重大學科競賽，申報大學生科技創新項目。由大學生社團吸收低年級學生參加課外科技活動，通過開設“電子設計實踐”、“電子系統設計”等全校公選課，組織學生參加大學生電子設計、智能汽車等學科競賽和參與科研項目，建立起全開放、分層次的實踐平臺。通過在教學中處理好基礎理論學習和實踐動手能力，基礎素質和創新能力的關系，在學生創新和實踐能力培養上取得了一定的成績。

1 創新實踐平臺建設理念

1.1 創新實驗室是一個全開放、分層次的實踐平臺

在傳統的教學體系中，實驗課主要作為理論教學的補充，以演示或驗證理論教學為主，實驗內容較為獨立，一般較少與其他課程實驗聯系，實驗時間的安排嚴格按教學計劃并且與理論教學相匹配。由于實驗時間和設備、指導教師等條件的諸多限制，學生很多情況下無法按照自己的興趣，或對實驗中出現的問題進行深入的學習和研究。實驗室全開放作為解決學生主動學習的問題的較好方案已經在我校全面實施多年，積累了一些經驗，但是全開放教學也存在實驗室管理、教學效果評估和資金籌措等困難[3]。

創新實驗室是實驗教學的有益補充，可根據學生的個性和特點，通過分層次實驗教學，將對創新和實踐感興趣的學生吸引到實驗室中來。實驗室提供不同層次的實踐平臺[4]，既能為初學者提供入門的學習環境，也能通過各種研究課題滿足更高層次的學生的學習需求，并讓學生接受初步的科研訓練。

創新實驗室也是一個全開放的實驗室[5-8]，由于現有實驗教學計劃的限制，學生在有限的時間內必須完成足夠的學分，留給學生的自主學習的時間不足且比較零散。為實現對學生實踐能力和創新意識的培養，要求創新實驗室在時間、設備、內容上的全開放，充分利用實驗室的資源，為學生提供一個開放、寬松的實驗和研究環境，通過開放型實驗培養學生的設計思維、開拓意識、創新能力、科學素質和動手能力，為學生畢業后服務社會打下基礎。

1.2 注重課內教學和課外學習相結合，既強調理論基礎，又注重實踐能力培養

創新實驗室提供的實驗項目和研究課題主要為綜合性、設計性實驗，和教學大綱制定的課程實驗之間是互為補充的關系。教學大綱規定的實驗教學計劃應該嚴格執行，課內的理論和實驗教學是所學專業的基本要求，保證學生能掌握必須的專業基礎知識。創新實驗室的科技實踐活動離不開基礎理論和實驗教學的支撐，其實驗項目不能替代基礎理論學習和實驗教學。教師在指導學生的實驗和研究課題過程中，要求學生自行查閱資料，自主設計和完成實驗，在實驗中觀察、分析、總結，并寫出項目實驗報告。與教學計劃規定的實驗教學相比，這種方式不僅可以培養學生的實際動手能力、分析和解決問題的能力，而且能夠激發學生的主動性和創新性，培養他們對科學研究、發明創造的興趣。在實驗過程中學生必須運用課堂所學到的理論知識分析問題，利用創新實驗室這個平臺來解決實際中碰到的問題，打好學生的專業理論和實踐的基礎。

1.3 創新實驗室是以人才培養為核心，以提高學生綜合素質為目標的實驗教學基地

創新實驗室既是學生科技活動的主要平臺，也是創新人才培養的基地。許多高校類似的實驗室以培訓學生參加學科競賽為主要目標[9]，我們認為，組織學生參加學科競賽只是人才培養的一種方式，而不是主要目的。創新實驗室必須以人才培養為核心，激發學生的學習興趣，通過組織各類對學生具有吸引力的科技實踐活動，有針對性地將學生的興趣吸引到本專業相關領域上面來，在實驗室氛圍的熏陶和指導教師的引導下，全面提高學生的綜合素質。

2 運行和管理機制

2.1 以學生社團為基礎，構建多層次的開放實踐平臺

為了讓更多的學生到實驗室開展活動，充分發揮實驗室效能和擴大受益面，通過指導教師的引導和組織，將相關專業的新生吸引到本校學生社團如“侏羅紀電子制作協會”等。各社團積極主動地向學生宣傳開展創新活動的益處，以老生帶新生、學生之間相互交流的形式，提高學生參與科技創新活動的積極性和主動性，開設以實踐內容為主的系列課程及培訓活動，推進學生科技創新實踐平臺的建設[10]。通過分層次建設，搭建覆蓋高、中、低3個層面的開放實踐平臺，如表1所示。為低年級甚至剛入學的新生提供鍛煉實踐能力的場所，使學生在入學之初就可以進入創新實驗室，并可長期進行科技創新活動；組織高年級學生參加電子設計競賽、智能汽車競賽等學科賽事，推薦其中能力突出的學生提前參與信息中心教師的科研項目，為學生提供一個進一步提升實踐能力、開拓學術視野的學習環境。通過“電子設計實踐”等課程，采用實例講解的教學方法，精心選擇實驗項目，對項目所涉及的知識點講精講透，引導學生自己設計實現項目的方案，激發學生對創新和實踐能力訓練的興趣。學生從基本的元器件的認知、焊接及小系統的設計、調試，到參加學科競賽培訓，將所學理論知識系統地聯系起來，為畢業后開展技術工作或進一步深造學習打下良好的基礎。我們特別注重引導學生參與學校各級創新訓練項目和教師科研項目。經過多年的實踐證明，科研訓練是高校重要教學方法，這一舉措對學生科研能力培養起到了重要的作用。

表1 多層次開放實踐平臺構成

2.2 全開放實驗室實行學生自我管理

信息技術教學實驗中心擁有完善的儀器設備設施和視頻監控系統，針對不同層次的學生提供3個實驗室共100個臺位，可同時容納300名學生全天24小時進行實驗。實驗室管理采用全方位的開放管理模式。學生根據自己的實際情況，自由選擇適合的訓練課題和時間，不受實驗室教師作息安排的限制，大大增加學生參與創新實踐活動的時間，通過制定嚴格的規章制度和聘請學生助管，將實驗室的日常管理如元器件的領用和歸還、實驗儀器的使用、實驗室衛生和安全等工作都交給學生完成，充分發揮學生主觀能動性，培養自我管理能力。這種管理方式，既鍛煉學生的能力，也大大減輕教師的工作量。

2.3 培養學生的創新實踐能力和人文修養等綜合素質

創新人才不僅僅要具有良好的科學素養，也應該具有深厚的人文修養，要求學生不但具有扎實的專業學科知識和技能, 形成獨立的創新精神和實踐能力，還應該具有優秀的道德品質和團隊協作精神[11]。根據這個要求，在學生進入實驗室的第一天起，我們就對學生強調提高綜合素質的重要性，告訴學生不僅僅要掌握專業技能，學會與人交往和溝通，更重要的是知道作為大學生所肩負的責任，讓學生樹立起勇于創新的學習方式、求真務實的工作態度、科技興國的遠大理想。

2.4 以學生為本，強化指導教師的作用

創新實驗室作為學生科技實踐活動的基地，不存在學分的約束。創新實驗室在建立之初，就確定了以學生為科技創新活動主體的理念，從實驗室設備和器材分配，到實驗室的整體管理，各個方面都以學生為本。只要是學生項目設計中的合理需要，我們都會不遺余力地安排相關資源，同時也著力營造學生為主的氛圍。實驗室為每一個愿意參與實踐活動的學生配備了實驗室門禁IC卡，安排實驗室臺位和相關設備，實驗室24小時都為學生開放，讓學生真正體會到他們是實驗室的主人。我們要求學生做每一個實驗項目都必須按照規定的要求保質保量完成，并按照規定的格式將相關文檔保存好，作為實驗室的資源為后來者提供參考。通過櫥窗、展板、標語等形式, 對創新設計原理、方法及學生創新設計獲獎作品進行展示; 聘請知名教授拓寬學生視野, 激發學生學習理論和重視實踐能力培養的興趣。實驗室每年都會采用聯歡會、座談會等多種形式，讓學生既能坐得住，也能學得開心。

我們也注意到，學生必須得到教師的指導才能取得良好的效果，在學生選題、設計實驗內容、調試儀器和編寫報告過程中必然會碰到各種問題，迫切需要教師的點撥和指引正確的方向。實驗室安排專職實驗指導教師1名，并聘請了多名經驗豐富的兼職指導教師，包括湖北省教學名師1名、教授5名、副教授8名等。教師從項目設計之初到結束都對學生進行細致的技術指導。教師的指導方向重點是強化學生的自學能力，鼓勵和要求學生在教師的指導下，自由發揮想象力和創造性。

2.5 通過校企合作提供良好的教學資源

校企合作是實現創新實驗室開放發展的一條重要途徑，可以把校外優秀的教學資源引進到實驗過程中，讓學生在本科階段就能接觸到業界領先的先進技術，拓展他們的視野[12]。通過努力，與世界上著名的一些公司建立了聯合實驗室，如TI模擬技術實驗室、Altera SOPC聯合實驗室等。通過這些合作，既可以得到這些公司最新的先進硬件和軟件方面的支持，讓學生得到國際化的最新科技，也和他們建立了良好的合作關系，實現了互利雙贏。

3 結束語

通過不斷努力，創新實踐平臺在人才培養、教學改革等領域取得了一定的成績，近4年來，在全國大學生電子設計競賽、“飛思卡爾”杯大學生智能汽車競賽等學科競賽中，獲得國家級一等獎8項、二等獎12項，獲批國家級創新項目15項。通過實驗室培訓的學生多人進入TI、華為等知名企業從事研發工作。每年參與創新實踐活動的學生多達400人，占電子類學生總數的60%，取得了一些成績。但是，在實踐過程中我們也發現一些問題，還需要在指導思想上進一步開放，以學生興趣為根本，將參加學科競賽、參與科研項目與長期的人才培養結合起來，以全方位的開放式服務引領創新實踐活動的開展。

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