以應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的電子信息類專業(yè)第二課堂科技活動探索與實踐

晉春 李效龍 王欣 李鋒 王寶忠

[摘 要]應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)是課外科技活動開展的核心要素。可以從能力層次、活動形式和實施步驟三個方面，闡述開展第二課堂科技活動實施計劃，總結(jié)實踐成果。實踐證明，科技活動的有效組織和實踐，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性，可有效培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識、工程意識、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]第二課堂 創(chuàng)新能力 科技活動 實踐

[中圖分類號] G642.0[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0148-02

電子信息產(chǎn)業(yè)是一項新興的高科技產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，對電子信息類應(yīng)用創(chuàng)新型人才的需求也愈來愈多。但是伴隨高等教育大規(guī)模擴招，大學(xué)生就業(yè)競爭增大，就業(yè)難現(xiàn)象日漸凸顯，同時企業(yè)為了生存和發(fā)展，對人才提出更高的要求，諸如具有2-3年工作經(jīng)驗、應(yīng)用創(chuàng)新能力、快速學(xué)習(xí)能力及團隊精神等等。這就要求普通高校以適應(yīng)用人單位為實際需求，面向基層和生產(chǎn)第一線，強調(diào)實踐能力和動手能力的培養(yǎng)，同時，要培養(yǎng)學(xué)生具有更寬廣或者跨學(xué)科的知識視野，注重知識的有用性，具有創(chuàng)新精神和綜合運用知識的能力。

第二課堂，特別是第二課堂的科技活動，作為高校教育教學(xué)活動的重要組成部分，具有很強的實踐性和科技性，在培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)等方面體現(xiàn)了重要的作用和意義，一直受到社會認(rèn)可和重視。大學(xué)生參與科研等實踐活動最早可追溯到1969年美國麻省理工學(xué)院首倡的“本科生研究機會計劃”（UROP），為本科生提供參加科研工作的機會，經(jīng)過四十多年的發(fā)展和變革，成為國內(nèi)外諸多知名高校普遍效仿的做法。國內(nèi)以清華大學(xué)、浙江大學(xué)為代表的一批知名高校，從20世紀(jì)90年代初開始實施“大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃”（SRTP），取得了較好的成效，為其他高校開展大學(xué)生科技活動提供了許多寶貴的經(jīng)驗。[1] [2]

一、開展科技活動的指導(dǎo)思路

首先“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”，這是“一條主線”，貫穿于整個活動體系之中，即教師是科技活動的主導(dǎo)者和指導(dǎo)者，學(xué)生是主體，是執(zhí)行人;突出“兩個目標(biāo)”的培養(yǎng)，既要“培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識”，也要“培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力”，這是時代發(fā)展的需求;以“三種活動形式”來開展科技活動：技能培訓(xùn)、學(xué)科競賽、科研訓(xùn)練，從基礎(chǔ)知識、基本技能、基本應(yīng)用的學(xué)習(xí)，到綜合知識的運用，有計劃分步實踐;按學(xué)生個人能力有序地培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，分成“四個能力層次”階段：基礎(chǔ)技能層次、綜合應(yīng)用層次、系統(tǒng)設(shè)計層次、提高與創(chuàng)新層次。活動形式與能力層次相互交叉，有序進行，可持續(xù)發(fā)展。

二、開展科技活動的實踐

（一）能力層次培養(yǎng)的多元化

1.基礎(chǔ)技能：第一課堂很大程度上已經(jīng)解決了基礎(chǔ)知識和基本概念的學(xué)習(xí)問題，但是受到課堂教學(xué)內(nèi)容和時間等因素的限制，在基本技能和基礎(chǔ)應(yīng)用的培養(yǎng)上還是不夠完善，特別是在學(xué)習(xí)興趣引導(dǎo)、持續(xù)培養(yǎng)上有很多不足之處。因此，我們在本科一年級就開展電子技術(shù)入門講座與培訓(xùn)、EDA軟件使用培訓(xùn)、常用儀器儀表使用、興趣小制作等多項基礎(chǔ)技能訓(xùn)練項目，來引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的基本實踐能力，為今后的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

2.綜合應(yīng)用能力：豐富的實驗室各類資源，為我們開展技能應(yīng)用能力培養(yǎng)提供了條件。結(jié)合實驗室的建設(shè)和發(fā)展，多年來我們逐步形成三個工具型應(yīng)用方向：430單片機類、FPGA類、DSP類。基于各類實驗平臺或者實驗箱，進行指定的系統(tǒng)設(shè)計項目的認(rèn)知、理解、實踐和改進，逐步掌握當(dāng)前主流系統(tǒng)設(shè)計芯片的使用。針對不同年級和專業(yè)的學(xué)生，我們每年都定期開設(shè)430單片機培訓(xùn)、FPGA應(yīng)用培訓(xùn)、DSP（28XX系列為主）培訓(xùn)，學(xué)生根據(jù)自身興趣或?qū)I(yè)方向有選擇的完成各類芯片的應(yīng)用培訓(xùn)。

3.系統(tǒng)設(shè)計能力：系統(tǒng)設(shè)計能力反映了一個學(xué)生的綜合素質(zhì)，不僅要對所學(xué)知識內(nèi)容良好地綜合和靈活運用，還要具備一絲不茍的工作精神和良好的心理素質(zhì)。在這個層次上，學(xué)生主要面對各類電子設(shè)計大賽的能力考驗。如全國及江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”電子設(shè)計作品大賽、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽等，知識面廣，技術(shù)含量高，不僅鍛煉了學(xué)生的分析和解決問題的能力，還培養(yǎng)了他們吃苦耐勞、團隊合作的探索精神。

4.提高與創(chuàng)新能力：通過科研訓(xùn)練以及參與教師科研，學(xué)生將受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的良好訓(xùn)練，從而開闊視野，培養(yǎng)自身自學(xué)能力、組織能力、團隊合作能力和想象能力，發(fā)揮創(chuàng)造力和潛能，激發(fā)創(chuàng)造精神。

（二）活動形式開展的多樣化

1.技能培訓(xùn)：實踐技能是基礎(chǔ)，是解決問題的手段。第一課堂教學(xué)一般都偏重于理論教學(xué)，在實踐技能講授上不夠深入，也不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以，我們在開展第二課堂科技活動時，首先強調(diào)基本實踐技能的掌握，基本軟硬件工具的掌握。這些實踐技能都是通過開展豐富的各項培訓(xùn)（專題學(xué)習(xí)）來逐步認(rèn)識、學(xué)習(xí)和強化的。每年我們開展的專題培訓(xùn)有電子認(rèn)知實訓(xùn)、電子制作、430單片機應(yīng)用、DSP系統(tǒng)設(shè)計、FPGA應(yīng)用開發(fā)（包括Verilog HDL建模訓(xùn)練）、ARM應(yīng)用開發(fā)等等。我們每年對學(xué)生進行的培訓(xùn)多達5千人時數(shù)。

2.學(xué)科競賽：學(xué)科競賽是大學(xué)生用所學(xué)到的理論知識解決實際問題的有效載體。學(xué)生通過組織和參與學(xué)科競賽，培養(yǎng)了創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力、工程設(shè)計和動手能力、撰寫科技論文能力以及團結(jié)協(xié)作能力。目前，我們開展的學(xué)科競賽主要有全國及江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽、“博創(chuàng)杯”嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、TI DSP創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽、Altera FPGA創(chuàng)新大賽等，每年我們指導(dǎo)學(xué)生至少完成5項作品。

3.科研訓(xùn)練：學(xué)生參與科研訓(xùn)練，能全方位地鍛煉他們綜合設(shè)計、應(yīng)用和創(chuàng)新的能力。在科研活動中，學(xué)生將遇到一系列電子領(lǐng)域中最新發(fā)展的新理論、新技術(shù)、新手段、新材料，這將大大激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，迫使學(xué)生突破原有的學(xué)習(xí)范圍和模式，建立更為合理的知識結(jié)構(gòu)，使學(xué)習(xí)變被動為主動。從2008年起，我校每年推出“本科生創(chuàng)新計劃”活動，我們團隊已立項20多項，每年指導(dǎo)將近30名學(xué)生參與其中。

（三）活動體系實踐的步驟化

1.前期階段：從學(xué)生入學(xué)至二年級上學(xué)期，一年半的時間。這是打基礎(chǔ)的階段。這期間學(xué)生主要面臨著英語考級和高數(shù)等多門基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)壓力，課外時間有限。所以這個階段，以興趣引導(dǎo)、培養(yǎng)為主，開展基本技能訓(xùn)練和能力培養(yǎng)。主要有專業(yè)介紹、電子技術(shù)入門、電子小制作等計劃項目，此外還安排觀摩電子設(shè)計等學(xué)科競賽活動，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生興趣。

2.中期階段：從二年級下學(xué)期至三年級下學(xué)期結(jié)束，一年半的時間。這是學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握和實踐的黃金階段，是整個科技活動的核心階段。這階段主要培養(yǎng)學(xué)生各種專業(yè)技能和綜合應(yīng)用能力，如：從430單片機學(xué)習(xí)入門，逐步掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的概念、方法和實踐，再進一步延伸到DSP、FPGA、ARM的開發(fā)應(yīng)用上。學(xué)生自身能力主要通過以上各類賽事來檢驗和鍛煉。

3.后期階段：四年級，一學(xué)年的時間。這是提高和創(chuàng)新的階段。通過參與科研活動，進一步鍛煉自身綜合素質(zhì)，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新意識。我們每年度挑選合適的學(xué)生，5人組成一個課題小組，相互協(xié)作完成各項科研訓(xùn)練項目和教師科研項目。

三、實踐成果和成效

自2008年以來，我們實踐教學(xué)團隊一直積極引導(dǎo)和培育學(xué)生對電子系統(tǒng)設(shè)計的興趣和能力，有序有組織地開展科技講座，開放項目研究，以及參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國嵌入式設(shè)計大賽等活動，取得了良好的成績。獲得全國及江蘇省電子設(shè)計競賽獎項12項，其中江蘇省一等獎2項，全國三等獎2項;“博創(chuàng)杯”全國嵌入式設(shè)計大賽獎項5項，其中全國三等獎1項，江蘇省一等獎1項;校級大學(xué)生創(chuàng)新計劃立項25項，校級教研教改項目立項3項。教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力都得到了鍛煉，成績逐步上升。

通過第二課堂科技活動的設(shè)計和實踐，取得了明顯的教學(xué)成效。學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實踐能力得到鍛煉和提高，學(xué)生的自信心增強，分析問題和解決問題的能力明顯比其他同學(xué)強，在專業(yè)課實驗、畢業(yè)設(shè)計（論文）上依賴性很少，能獨立出色地完成任務(wù)，成績都是優(yōu)良以上。此外由于知識面廣、實踐經(jīng)驗豐富，學(xué)生在面試和試用時占有較大優(yōu)勢，就業(yè)成功率比其他同學(xué)高很多。近年來通過第二課堂科技活動培養(yǎng)的學(xué)生，大部分都在上海、南京等城市的電子類相關(guān)公司的研發(fā)單位成功就業(yè)，很受歡迎。

第二課堂科技活動的成功實踐，也吸引了更多教師積極參與其中，使教師對教育理念和人才培養(yǎng)目標(biāo)有了新的認(rèn)識，對能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)教育的重要性和必要性認(rèn)識有了進一步提高，大大促進了我校教學(xué)研究的深化改革。

四、結(jié)束語

多年的實踐證明，第二課堂科技活動將理論與實踐、應(yīng)用與創(chuàng)新緊密聯(lián)系在一起，是第一課堂有益的補充和拓展，是挖掘和發(fā)揮學(xué)生自身潛能，促進學(xué)生個性發(fā)展的一項重要舉措。今后我們將不斷完善第二課堂科技活動，提高自身綜合水平，營造科技文化氛圍，樹立科技創(chuàng)新和學(xué)術(shù)意識，讓更多的學(xué)生積極參與其中，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才服務(wù)。

[ 注 釋 ]

[1] 葉民，魏志淵，樓程富，等.SRTP：浙江大學(xué)本科教學(xué)改革的成功探索[J].高等工程教育研究，2005（4）：55-58.

[2] 鄒軍，徐元彬.“大學(xué)生科技活動”探析[J].高等教育研究，1995（4）：85-90.

[3] 魏志淵，樓程富，毛一平.高校第二課堂活動設(shè)計與探索[J].高等理科教育，2005（4）：73-75.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]