機電類專業本科教學加強創新能力培養方法探索

姚剛 梁璟旻 許曉彥 吳瀅

摘要：創新能力的培養是當前高等教育的主要任務之一。除在課堂理論教學環節中要注重對學生創新能力的培養外，其他課程教學形式對創新能力的培養同樣起著至關重要的作用。本文結合機械制造及電氣工程領域發展的新形勢，針對我校機電類專業本科生的培養現狀，研究探討了提高機電類本科生創新能力的培養方法。

關鍵詞：機電專業；人才培養；課程改革；實踐創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0029-03

21世紀是知識經濟世紀，綜合國力和人力競爭日趨激烈，社會對應用型人才的需求愈來愈迫切，培養具有豐富知識儲備、嫻熟技能和具備創新能力的全方位人才，已經成為當今高教改革和發展的重要任務。本文針對我校機械類和電氣類專業本科生的培養現狀，開展機電類專業創新人才培養模式的研究與探討。

一、機電專業在教學中存在的問題

為地方經濟發展培養應用高級人才，在廣大以教學為主導的本科院校中已經基本達成共識。但我國高等教育長期以來人才培養模式比較單一，過分強化專業教育，過多強調學科體系的完整性和課堂理論教學。其結果是學生基礎知識不夠寬廣、專業面過窄，從而限制了學生的思維、想象力和創造力。同時忽視對學生工程意識和實踐能力的培養，造成學生的知識能力結構與社會需求嚴重脫節。這樣的教育顯然是不成功的教育。高教課程改革應該使我們的本科專業基礎教育更加貼近實際，保證知識體系的系統性和完整性，同時把學科之外的知識包括社會、人文、歷史、經濟、環境等方面的因素科學地融入學科教育中。

二、明確培養目標

21世紀，學科交叉是高等教育的發展趨勢。具備對交叉學科知識的理解和綜合運用的能力是當今社會對合格的復合型人才的要求，在教學中應盡量拓寬學生的知識面，培養機械、電子、檢測、控制等各專業知識儲備豐富的復合型人才。由此，培養目標應該是培養某個學科領域或某個行業的通用性人才，其制定原則應以培養符合社會發展需求的高素質全方位并且具備創新精神的復合型人才為宗旨，以“將工程實踐帶入課堂，探索課程教學創新模式”為宗旨，以社會發展需要為主導。在近年來的本科生培養目標制定過程中，我們已經做了下面的幾項工作：

（一）合理規劃專業課課程的教學

依照拓寬基礎知識層面，淺化專業知識意識，增強綜合素質教育和培養創新能力的想法科學設定教學計劃，加強不同學科之間的交叉和融合方式。在課程體系方面：對相關課程及內容進行整合提高知識傳授效率，強化實踐教學的過程，設置更多的能夠滿足創新人才培養的選修課和一些理工交叉、文理滲透的跨領域課程，讓學生可以根據自己的愛好和對未來的判斷進行選擇，同時增加新知識點的傳授。

（二）設置創新實踐課程

設置一系列創新實踐課程，使學生在校期間建立起大工程觀念，加強對學生工程應用能力的培養力度。使學生綜合運用各學科專業知識在各種創新實踐課程中能夠獲得系統訓練，培養學生的創新精神，增強學生的動手實踐能力。

（三）培養學生的創新精神

增強實踐，重點培育學生的創新精神和個性發展，在教育的過程中幫助學生獲得自主學習的能力，培養他們獨立思考的能力，推動學生思維和想象力發展，更好地發展學生的思維，培養學生的創新型思路，重點培養學生們收集和處理信息的能力。

三、科學規劃制訂課程教學計劃

當今社會的發展趨勢要求各高校的學科教育應當加強知識的滲透交叉，為學生們創造一個多種學科、多個方面熏陶的成長環境。在設定教學計劃和進行課程機構設計、課程設置時，應依據上述培養原則，培養學生們科學合理的知識結構和綜合創新能力，以培養學生們的創新能力為核心，將創新能力的培養理念穿插在整個教學過程中。

大學一年級按工科要求設置通識教育課程，包括思想教育、人文知識、軍事體育、外語和數理基礎；大學二年級按機電類專業要求設計大平臺專業基礎課等通用專業基礎課，并結合這些課程的應用性開設相對獨立的實驗課、實訓與課程設計。建議將“模擬電子技術”和“數字電子技術”進行優化整合，減少理論課時，增加實驗課時。并提前到大一開課，使電類學生提前接觸專業知識，為從大二開始參與電工、電子類創新活動打下基礎；大學三年級按專業特點可設專業基礎課和專業課。專業課程要根據科技發展和市場需求進行梳理，靈活設置多個方向選修課課程，每個學生到三年級下半學期可根據自己的興趣愛好、學習繼承和就業意向，在教師的指導下選定一組方向課程進行修學；大學四年級，學生應不再以課堂學習為主，而應以生產實習、課程設計和畢業設計為主要學習形式，提倡學生開展以參加教師科研項目、擔任實驗室助教、到企事業單位實習、參加大學生創新活動等多種形式的自主學習，對學生學習優劣的評價應重點考核學生自主學習的能力、創新思維的體現和對本專業知識整體的把握和運用。

同時結合本校培養方案，在專業教學計劃中加入《電工技術》、《模具CAD/CAM》、《電力拖動控制系統》、《傳感器應用》、《測試技術》、《印刷電路設計與制作》、《液壓傳動》、《電氣控制與可編程控制器課程設計》等實踐性和創新性很強的課程。同時增加實踐過程的力度，幫助學生創造出更多實踐和創新的機會。例如安排了1周《電氣控制與可編程控制器課程設計》、2周《電氣專業實習》、3周《機械設計課程設計》等，用來培養學生的創新實踐能力。另外又增加了理論、社科、經管等各方面的課程教學，例如設置了《情報檢索與利用》、《思想道德與法律基礎》、《就業指導》、中荷機電開設的《工程素養》等課程，增加了學生的知識面，培養了學生適應當今市場經濟的能力。在課程教學過程中，實施新的教學計劃，可有效改變學生的知識結構，有效提高學生的創新能力，增強學生的競爭能力和適應能力。系統性、開放性課程的設置，增進了各學科之間的交流、結合，促進了課程之間的結合，通過學習選修課程，學生可獲得重要的價值分析，完善自己的學習方式，提高自身的綜合能力，促進師生、生生之間的溝通交流。

四、改革實驗教學提高學生的創新能力

一直以來，在本科教學過程中，大多數教師采取的都是傳統的教學方式，以教師為主體，教師通過對知識的講解向學生傳授基本的概念和專業知識。教師的教學水平直接影響著學生對知識的接受程度和掌握程度。然而，在教學過程中教師往往忽視對學生創新思維能力的培養，學生很難徹底理解所學到的專業知識。所以，在實踐教學過程中要考慮學生的實際需求，改變傳統的教學模式，以技能的培養為主體，通過由淺入深的教學方式，使學生加深對知識的理解。同時以技能為主體的教學模式是建立適應社會需求的實踐教學模式的理論依據，同時具有重要的指導意義。

實驗室是高校對學生的實踐能力和創新精神進行培養的有利平臺，充分發揮實驗室的硬件設備，對實驗室進行開放，可提高實驗儀器的利用率。同時，學生可通過開放的實驗室滿足自己的需求，提高實效性，有利于培養學生的實踐操作能力和創新精神[3]。

結合我校機電類專業實驗教學的改革進行了一些有益的探索。改進后的電氣專業實驗教學主要有：電氣專業實習、金工實習、模擬電子技術實驗、電路實驗、數字電子技術實驗、電力拖動控制系統實驗、電氣控制與可編程控制器課程設計、微機原理系列實驗、自動控制原理系列實驗、控制系統仿真與CAD課程設計、控制系統仿真與CAD、印刷電路設計與制作、畢業實習、畢業設計等。機械專業包括：金工實習、機械專業實習、機械設計課程設計、液壓控制工程設計、機械工藝課程設計、模具CAD/CAM課程設計、電工，電子實習、機械先進設計微機應用課程設計、計算機實習（工程應用軟件、模具CAD/CAM、計算機繪圖）等。其中：

第一階段：主要對象是新入學的大一理科的所有學生。主要教學內容是電子工藝的實訓、實習。包含：萬用表使用、焊接技能訓練、電子元件識別、測量，示波器等設備檢查、測量簡單電路故障，常用工具、測量儀器的使用等[4]。本階段，重點培養學生的實踐操作興趣和感知認識，為以后的工程實踐打下扎實的基礎。

第二階段：通過學習基礎專業知識和基本的技能，學生已基本掌握了認識問題、分析問題的能力。所以，本階段的實驗教學內容主要是以專業基礎課為主。電氣專業的基礎課程包括：金工實習、電路實驗、電氣專業實習印刷電路設計與制作、數字電子技術實驗、模擬電子技術實驗、電力拖動控制系統實驗、電氣控制與可編程控制器課程設計、自動控制原理系列實驗；機械專業包括：金工實習、機械專業實習、機械設計課程設計、液壓控制工程設計、機械工藝課程設計、模具CAD/CAM課程設計、電工，電子實習等。本階段的主要教學目的是使學生熟練掌握實驗課的相關訓練內容，鞏固和加深對理論知識的理解，掌握相關的分析方法，培養學生完成單元電路實驗的能力。

第三階段：依據扎實基礎、擴大范圍、突出特色、注重能力培養的原則，提出了課程教學實驗體系的構建思路。電類專業：開設微機原理，單片機接口技術、電力拖動控制系統實驗、電氣控制與可編程控制器課程設計、自動控制原理系列實驗、控制系統仿真與CAD課程設計、控制系統仿真與CAD、EDA技術、傳感器技術及應用、電子系統綜合設施等試驗，注重培養學生的創新能力，利用電子設計自動化仿真軟件，設計組裝的系統電路板等工具，建立“軟、硬、虛、實”相結合的框架結構，對現代電子技術進行設計。機械專業：開設機械設計課程設計、電工電子實習、液壓控制工程設計、模具CAD/CAM課程設計、機械工藝課程設計、機械先進設計微機應用課程設計、計算機實習（工程應用軟件、模具CAD/CAM、計算機繪圖）等。在這一過程，需要學生能單獨完成實驗的設計和制作，在虛擬和現實的電路中得到鍛煉和時間，使學生在初期所獲得的感性認識加深，達到理論知識的掌握和綜合技能的訓練，提高學生的實踐操作能力和創新能力。

五、加強實踐突出創新能力的培養和學生個性的發展

實踐教學在本科教學過程中占有十分重要的地位，高校應當不斷提高實踐學習中的軟件硬件水平，在“機械”、“電氣”等專業的人才培養中構建新的實用性和專業性強的創新教學體系，增強學生的思維能力，拓展學生的想象能力，培育學生的創新精神。建立科學合理的培養模式，培育出基本理論扎實、綜合素質強、具備創新精神的實踐型高級技術人才。

在調研中，企業對高校畢業生普遍的反映是，畢業生面對實際工作中的問題解決能力較差。符合當今時代發展的人才應當是具備創新精神、實踐操作能力和人文精神的綜合性復合型人才。實踐教育過程是教學過程中最重要的環節之一，它對學生理解基本理論知識、提高綜合運用能力有著極其重要的作用，同時也是培養學生實踐能力和創新精神的重要環節之一，是實踐創新人才培養模式，完成創新人才培養目標的有力措施。我們針對本專業的學生安排了較多的創新實踐課程，形成連貫性的實踐教學過程，可以讓學生在各項實踐方面獲得系統訓練。并且結合本專業要求增大設計性實驗所占比例，增設更多的專業實驗課程。學生在老師指導下在新添置的過程裝備與控制實驗臺上可以通過不同組合，完成多項控制與結構性能的測試實驗，熟悉各種先進儀器設備，使學生掌握機電工程的基礎知識。開展“教學與科研相結合”的教學改革實踐，讓學生們自己設計實驗過程，培養學生們的創新實踐能力。隨著課程改革和實驗教學改革的步伐，積極倡導學生們參加數學建模競賽、挑戰杯、電子設計競賽等相關競賽活動。實踐教學把學生的探索性學習作為基礎，運用類似于科研及實踐的方式，增加學生學習主動性的教學方法。在教學過程中，教師要將需要解決的問題或者目標任務交待給學生，在老師的引導下，學生們分成小組，各個小組的學生依照實際工作程序，一起制訂計劃、共同或者分工完成整個項目所需要的各項工作。因此整個學習過程變成每個學生都可以參與的創造活動、實踐活動，每個人看重的不是最終結果，而是達成項目目標的過程。在課程過程中，為了保證學生既參與了全程實踐工作，又有自己獨自承擔的任務，應將任務分解，由學生在小組內自行討論任務的分配方案，既要發揮每個小組組長的作用，又要積極調動每個小組成員學習的主動性。

實踐教學過程跟傳統教學模式是不一樣的，它是學生自主學習的過程，教學任務的實施其實是一個探索過程，借鑒基礎上的創新過程、對課程中學到知識的應用、對新知識的學習過程以及實踐現場會很“混亂”，與傳統教室教學的氛圍是有很大區別的。對于老師的知識基礎、隨機應變能力、臨場解決問題的能力、授課過程的操控能力、對學生的點評能力等，都有很高要求。因此，教師的備課過程就十分重要，要準備項目，又要對項目進行深刻研究，對項目操作實施的過程了如指掌，對實踐過程中要用到的知識點充分準備，同時對有可能在授課過程中出現的問題準備預案等。

實踐教學充分注意到學生的個性發展，充分發揮學生的學習主體作用，是在全面考慮學生如何學的基礎上組織學習的一種教學方式，在培養目標上關注的是學生如何掌握與從業相關的職業技能，重點培養學生的學習能力和學習習慣。這些能力和素養是學生職業持續發展和終身學習的堅實基礎。實踐教學對教師的教學能力提出了更高的要求，教師能夠在實際產品的生產過程中指導學生，全面的教學能力特別是實踐能力得到了明顯的提升，對于實現學校的“以就業為導向，服務區域經濟發展”的辦學理念提供了必要的保障。

六、結束語

創新人才的培養是一個十分復雜的系統工程，綜合素質的提高和創新能力的培養是創新型國家對高等院校人才培養提出的新要求。只有通過深化改革，包括培養計劃、課程體系、教學內容、教學環境、評價體系等全方位的改革和實踐，才能滿足現代社會科技技術迅速發展對人才的需求。創新人才的培養是一個教師和學生互動的過程，在本科教學中高校教師不但起到傳授知識和技能的職責，還應該起到樹立學生自主思考、自主學習和自主解決問題能力的提高，真正實現科研教學互促進。因此，高等工程教學創新人才培養模式改革是推進研究型大學教學改革的重要方向。

參考文獻：

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[2]馮金福.應用型本科院校電類專業人才培養模式改革與創新[N].電子電氣課程報告論壇論文集，2009：413-416.

[3]呂翔，馬朝興，等.深化實踐教學改革培養創新工程技術人才[J].江蘇大學報（高教研究版），2005，（04）.

[4]張磊，李莉，等.多元化教學形式對學生創新能力培養的研究[C].電子電氣課程報告論壇論文集，2009：522-526.

[5]楊樹興.項目教學法在機電專業實踐教學中的應用[J].中國科技信息，2010，（16）.