工程對象教學(xué)法培養(yǎng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用研究

孫繼元，苑廣軍

(北華大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院， 吉林 吉林 132021)

高等院校是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，在提高國家的自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家中，肩負(fù)著培養(yǎng)人才的重大責(zé)任。當(dāng)前，大學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在我國高校正在逐步引起重視，但還處在摸索階段，就目前的情況來看，大學(xué)教育從根本上還沒有突破傳統(tǒng)教育模式[1-2]。大學(xué)生自主創(chuàng)新能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要，大學(xué)生創(chuàng)新能力偏低也是當(dāng)前電氣信息類本科生就業(yè)難的主要因素。

1 大學(xué)生創(chuàng)新能力偏低的主要原因

1.1 外因

創(chuàng)造力的產(chǎn)生要靠知識，但有時知識與智慧是不成比例的，甚至有時會嚴(yán)重阻礙人們的思維與創(chuàng)新。我們現(xiàn)在的考試制度正在扼殺著學(xué)生的創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)興趣[3]，教師教給學(xué)生的那些急功近利的解題方法以及學(xué)習(xí)技巧使學(xué)生正在逐步失去自我，逐步失去思考能力和創(chuàng)新能力，最終像是一個會考試的機(jī)器人。為了適應(yīng)未來社會的發(fā)展，就要逐步改變傳統(tǒng)的以傳授知識為主要目的的教學(xué)模式，盡量在該學(xué)科內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力[4]，以學(xué)科技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新思維為引導(dǎo)，并給予實(shí)際的項(xiàng)目來訓(xùn)練這種能力[5]。

1.2 內(nèi)因

1.2.1 缺少團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識

一項(xiàng)技術(shù)革新或科技成果，大都先有一個創(chuàng)造性設(shè)想。一般來說，創(chuàng)造性設(shè)想越多，發(fā)明也越容易獲得成功。一個人的聰明智慧畢竟是有限的，三個臭皮匠抵一個諸葛亮，互相的刺激、知識互補(bǔ)和思維共振，會產(chǎn)生很多的創(chuàng)造性設(shè)想。當(dāng)代大學(xué)生往往缺少團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識，良好的溝通能力是提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的重要因素[6-7]，有效的溝通能改善人際關(guān)系，改變團(tuán)隊(duì)成員的工作態(tài)度，從而帶來新創(chuàng)意，取得事半功倍的效果。

1.2.2 缺乏毅力

毅力是實(shí)現(xiàn)理想的橋梁，是駛往成才的渡船，是攀上成功的階梯。實(shí)訓(xùn)室的部分學(xué)生在實(shí)踐的過程中往往表現(xiàn)出的就是缺乏毅力，無論對于學(xué)習(xí)還是工作都經(jīng)常是半途而廢，所以大學(xué)生除了要做到“我要學(xué)”外，還要做到“堅(jiān)持學(xué)”。

2 工程對象教學(xué)法的研究與實(shí)踐的4個階段

為了提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們在學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練中，使用了工程對象教學(xué)法。工程對象教學(xué)法的模式有兩大顯著的特點(diǎn)：一是按照“任務(wù)驅(qū)動”的模式有針對性地傳授知識點(diǎn)；二是按照“實(shí)踐—?dú)w納—推理—再實(shí)踐”的模式授課，完全打破“講課+實(shí)驗(yàn)”的傳統(tǒng)模式，將講課與實(shí)驗(yàn)合二為一，其結(jié)果是：教師“在講中做，在做中講”，學(xué)生“在學(xué)中做，在做中學(xué)”。

按照教育部提出的“學(xué)習(xí)知識，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，提高工程素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的教學(xué)目標(biāo)[8-10]，北華大學(xué)智能電力電子設(shè)備工程中心實(shí)訓(xùn)室以主動工程實(shí)踐的要求訓(xùn)練學(xué)生；以創(chuàng)新之根在于實(shí)踐的精神培訓(xùn)學(xué)生；以組織參加大賽方式來促進(jìn)常規(guī)創(chuàng)新活動和發(fā)現(xiàn)高端人才，從而實(shí)現(xiàn)了從“被動學(xué)習(xí)、被動實(shí)踐”向“主動學(xué)習(xí)、主動實(shí)踐”的轉(zhuǎn)變。

學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，思考是關(guān)鍵，創(chuàng)新之根在于實(shí)踐[11-12]。下面對實(shí)訓(xùn)室經(jīng)過多年運(yùn)行建立的工程對象教學(xué)法的訓(xùn)練機(jī)制進(jìn)行闡述。

2.1 基礎(chǔ)階段

這個階段采用“培訓(xùn)制+實(shí)訓(xùn)制”的教學(xué)環(huán)節(jié)。在大一學(xué)生結(jié)束軍訓(xùn)時就開始進(jìn)行宣傳教育，通過講座將一些新奇的機(jī)器人系統(tǒng)或?qū)W生的小作品展示給大一學(xué)生，借助學(xué)生的好奇心來激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。此外，組織做出優(yōu)秀的科技創(chuàng)新項(xiàng)目的學(xué)生介紹他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷及心得，讓新生克服對學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計及單片機(jī)的心理障礙，增強(qiáng)信心，然后開始第一學(xué)期培訓(xùn)。

第一學(xué)期培訓(xùn)分成3個部分：數(shù)制，C語言和單片機(jī)。對于數(shù)制，只要了解二進(jìn)制、十六進(jìn)制和十進(jìn)制即可。對于C語言，要能應(yīng)用if、for和while語句以及一維數(shù)組和函數(shù)編寫簡單程序。此過程8學(xué)時即可完成。單片機(jī)學(xué)習(xí)主要設(shè)置了8個實(shí)驗(yàn)，分別為：I/O口點(diǎn)亮一個LED；I/O口循環(huán)點(diǎn)亮8個LED；在七段碼顯示器上顯示1個數(shù)；顯示2個數(shù)(靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示)；定時中斷、循環(huán)點(diǎn)亮8個LED；定時中斷、顯示0～9；簡易電子鐘；串口雙機(jī)通信。學(xué)生只要認(rèn)真完成這8個實(shí)驗(yàn)就能對單片機(jī)有個感性認(rèn)識并可以利用Multisim軟件對自主設(shè)計的小系統(tǒng)進(jìn)行仿真。

第二學(xué)期培訓(xùn)分成2個部分：基礎(chǔ)部分和升級強(qiáng)化部分。在基礎(chǔ)部分，學(xué)生開始接觸實(shí)物，主要是焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)(包括電源和串口)和顯示器，將上學(xué)期的程序通過串口下載到電路板上執(zhí)行并調(diào)試，觀察現(xiàn)象。接下來焊接4×4鍵盤、LCD1602接口、DS1302、DS18B20等常用電路。經(jīng)過高年級學(xué)生和教師的指導(dǎo)，學(xué)生可在短期內(nèi)掌握以上各部分的使用和編程。升級強(qiáng)化部分，學(xué)生結(jié)合簡單的模擬、數(shù)字電路做一些簡易小實(shí)驗(yàn)，如信號放大電路、電子鐘電路等。此階段屬于基礎(chǔ)訓(xùn)練層次，基本以模仿探索為主。

2.2 仿真項(xiàng)目開發(fā)階段

此階段，按照項(xiàng)目分析、方案確立、分工合作、項(xiàng)目檢驗(yàn)及項(xiàng)目總結(jié)5個環(huán)節(jié)進(jìn)行，嚴(yán)格培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。本階段要求在大二上學(xué)期和大二下學(xué)期完成。大二(上)主要是利用大一(下)的電路組裝成具有實(shí)際意義的系統(tǒng)，如心電記錄儀，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。大二(下)主要是使用歷屆大學(xué)生電子競賽的題目作為模擬項(xiàng)目進(jìn)行演練。此時，學(xué)生已初步具備獨(dú)立完成電子競賽的能力。

2.3 校內(nèi)電子競賽階段

此階段，組織校內(nèi)電子競賽。電子競賽中的優(yōu)勝者可以優(yōu)先參加大學(xué)生科技創(chuàng)新比賽及大學(xué)生電子設(shè)計大賽。這個階段是提高階段，以學(xué)生的自主創(chuàng)新為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自我探究性學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，同學(xué)之間相互合作、相互學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高。

2.4 科研階段

最后這個階段就是在創(chuàng)新基地，依托智能電力電子設(shè)備工程中心參與教師的科研項(xiàng)目，并為教師服務(wù)，成為真正的工程助理，為學(xué)生考研及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體要求學(xué)生能夠焊出穩(wěn)定的電路板，并熟悉脈沖板電路及功能；完全熟悉控制柜和整流柜柜體的安裝過程，并能夠用CAD畫出柜體結(jié)構(gòu)圖及了解整個設(shè)備從立項(xiàng)到投產(chǎn)的大略過程。

3 結(jié)束語

在大學(xué)里，學(xué)生進(jìn)行的創(chuàng)新活動，不應(yīng)停留在技術(shù)的層面進(jìn)行創(chuàng)新，而應(yīng)該有所突破，要有更寬闊的胸懷，要站在解決人類根本問題的基礎(chǔ)上想問題，考慮到人類未來的發(fā)展，而不是為一時的利益。簡單地講，培養(yǎng)學(xué)生不能僅僅是以知識、技術(shù)為主體，而應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力和創(chuàng)新能力以及高尚的人格，并能將這些能力應(yīng)用到實(shí)際的創(chuàng)新項(xiàng)目中。因此，在培養(yǎng)學(xué)生的方式上，尤其是在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方式上，不應(yīng)僅僅注重技術(shù)，而應(yīng)從項(xiàng)目出發(fā)去尋找解決問題的技術(shù)，通過項(xiàng)目的歷練，達(dá)到個人綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)。

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