基于自主學習模式的學生創(chuàng)新與實踐能力培養(yǎng)

王勇 張祥莉 羅大鵬

摘要：本文結合筆者組織和指導電子信息工程專業(yè)學生自主式學習的實際情況與試行效果，探討了競賽機制、自主性實踐環(huán)節(jié)、互助交流以及科技創(chuàng)新團隊等一系列培養(yǎng)學生創(chuàng)新與實踐能力的具體措施。實踐證明，自主學習模式調動和激發(fā)了學生的學習積極性與主動性，有效提高了學生的創(chuàng)新與實踐能力。

關鍵詞：自主式學習;創(chuàng)新能力;實踐教學;電子信息工程專業(yè)

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0152-02

電子信息工程是一個寬口徑的專業(yè)，具有專業(yè)知識密集、技術發(fā)展與更新快、實踐性強、工程應用面廣的特點。當前，社會對電子信息類人才的要求是具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，具有扎實的專業(yè)知識和較強的工程實踐能力。如何提高學生的實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是電子信息工程專業(yè)亟待研究和探討的課題。筆者通過實踐教學的探索與嘗試，逐步建立起了一種基于學生自主式學習的創(chuàng)新與實踐能力培養(yǎng)模式，通過調動學生的主觀能動性，引導學生積極參與實踐環(huán)節(jié)與科技創(chuàng)新活動。

一、引入競賽培養(yǎng)機制，擴大學生受益面

學科競賽是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，提高學生動手能力的有效形式。以歷時最久、參賽規(guī)模最大的全國大學生電子設計競賽為例，競賽要求參賽學生在規(guī)定時間內完成特定電子系統(tǒng)的設計與制作，并提供書面報告和實物，這對于全面檢驗學生的理論知識和實踐動手能力，增強創(chuàng)新和競爭意識，培養(yǎng)團隊精神有著積極的促進作用。我校電子信息專業(yè)自1999年起一直參與全國大學生電子設計競賽，積累了豐富的大賽組織與培訓經(jīng)驗，但是參賽隊員畢竟只是選拔出來的少數(shù)學生，大部分學生缺少這種系統(tǒng)化、專業(yè)化的培訓過程。為了更好地發(fā)揮競賽的特點與優(yōu)勢，擴大學生的受益面，從2013年開始，我們在全國與省級大學生電子設計競賽、校級電子制作大賽的基礎上，又增設開展了系級的“電信杯”電子設計競賽，建立了三個層級的競賽培訓模式。將競賽培訓模式推廣到電子信息工程專業(yè)全體學生，既為國賽、省賽考核和選拔了參賽隊員，也使得未能參賽的大多數(shù)學生的創(chuàng)新與實踐能力得到很好的鍛煉，提高了整個專業(yè)學生的綜合素質。

“電信杯”電子設計競賽的組織形式借鑒了全國大學生電子設計競賽的培訓模式，感興趣的學生都可報名參與，3～4人一組自由組合。第一階段由專業(yè)課老師出題，學生自由選題、完成電路的設計、焊接與軟硬件調試，參評作品必須同時提交詳細的技術報告并制作實物，最后對所有參加比賽的同學進行統(tǒng)一驗收和評獎，入選的小組將參加下階段的角逐。第二階段采用企業(yè)命題的形式，在了解了相關企業(yè)需求的基礎上，將其急需的或者正在研發(fā)的部分電路模塊設定為比賽題目，讓學生自行設計制作，通過答辯與電路測評選出最佳方案提供給企業(yè)作為參考。這種校企合作的方式實現(xiàn)了雙贏，一方面縮短了企業(yè)研發(fā)與實驗的周期，節(jié)省了其開發(fā)成本;另一方面企業(yè)贊助部分資金作為學生競賽的活動經(jīng)費，解決了元器件與電路制板的費用。通過兩年的試行，我們發(fā)現(xiàn)引入競賽機制極大調動了學生的積極性，激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，也使得學生綜合應用專業(yè)知識的能力與團結合作精神得到了很大的提升。

二、深化實踐教學改革，提升學生動手能力

專業(yè)課實驗學時不足導致學生很難將課堂所學知識實際應用到電路系統(tǒng)分析與設計中去。對于工程性、實踐性較強的專業(yè)課而言，僅僅通過在實驗箱上進行電路模塊的連接和調試，完成驗證性試驗課題，只是加深了學生對課堂理論知識的理解，對學生創(chuàng)新思維與動手能力的培養(yǎng)十分有限。

針對這種現(xiàn)狀，通過2011年與2015年兩輪本科教學計劃的修訂，優(yōu)化整合了現(xiàn)有專業(yè)課程的實踐環(huán)節(jié)，構建了突顯綜合性、設計性、應用性的實踐教學體系，包括基本技能訓練、專業(yè)知識綜合應用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)多個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)循序漸進、相互銜接，保證大學四年每學期都有綜合性實習。除了第一學期的金工實習、第二學期的C語言課程設計、第七學期的生產(chǎn)實習和第八學期的畢業(yè)設計以外，在第三至六學期分別設立了電子線路教學實習、電子工程教學實習、信息工程教學實習以及應用系統(tǒng)設計教學實習四個綜合性實踐教學環(huán)節(jié)。這些綜合性實習安排在學期末，內容涵蓋了該學期相關專業(yè)課程。例如，電子線路教學實習對應《電路分析》、《模擬電子技術》和《數(shù)字電子技術》等課程，主要內容包括電路Multisim仿真、充電器焊接調試、多級放大電路設計以及數(shù)字鐘設計;電子工程教學實習對應《高頻電子線路》、《單片機原理及應用》以及《現(xiàn)代可編程邏輯器件》等課程，內容涉及Proteus仿真、Protel原理圖設計與PCB制板、單片機應用系統(tǒng)設計、FPGA數(shù)字系統(tǒng)設計等;信息工程教學實習對應《數(shù)據(jù)結構》、《數(shù)字信號處理》、《數(shù)字圖象處理》以及《信息論與編碼》等課程;應用系統(tǒng)設計教學實習對應《嵌入式系統(tǒng)及應用》、《DSP技術及應用》、《無線傳感器網(wǎng)絡原理及應用》等課程。

綜合性實踐教學不再是書本知識簡單的重復或驗證，而是根據(jù)相關課程的主要知識點精心設計若干個課題，學生自由組合形成學習小組，根據(jù)自己的基礎、興趣、能力和需求，自主選題，自主設計完成課題任務。最后，各小組制作幻燈片向全體同學匯報其選題依據(jù)、設計方案、調試與測試過程，并進行實物演示。匯報講解過程中學生可以隨時提問，指導老師可以及時點評。整個實踐過程充分體現(xiàn)了以學生為主體的教學理念，激發(fā)了學生的學習主動性和創(chuàng)新思維，使其感受到如何將課堂所學的理論知識運用到實際的電路設計中去，學生的創(chuàng)新意識和動手能力得到了明顯提高。從實際教學情況來看，學生在自主性設計過程中表現(xiàn)出了很高的積極性，方案匯報時現(xiàn)場氣氛也十分熱烈。

三、開展多層次溝通交流，營造良好學習氛圍

除了課堂授課與實踐教學，如何有效利用課余時間，促使學生開展學習與交流，營造出良好的學習氛圍，對學生培養(yǎng)也非常關鍵。為了消除不同班級、不同年級學生間的隔閡，我們創(chuàng)建了電子信息研創(chuàng)會QQ群，其宗旨是“老帶新、強幫弱、互助互學”，各年級學生自愿加入。為了給學生課后自學、交流、進行科技小制作提供活動場所，我們專門設立了電子信息專業(yè)本科生專用實驗室，安排電子信息研創(chuàng)會的同學輪值。通過高年級學生為低年級學生答疑解惑，讓有學科競賽經(jīng)驗的學生幫助新生分析、解決電路設計中遇到的問題，使得學生在相互幫助、相互激勵中更快地學習、掌握專業(yè)知識，打開思路，提高實踐動手能力。針對于部分低年級學生在專業(yè)課程學習初期“不知道如何學”、“學了能做什么”的困惑，安排優(yōu)秀的高年級學生結合自己的學習經(jīng)歷談體會、分享經(jīng)驗，引導低年級學生盡快適應專業(yè)課的學習，幫助他們找到適合自己的學習方法;對于即將畢業(yè)準備進一步學習深造的高年級學生，安排研究生就考研或推免、學習與科研等方面做報告。

專業(yè)知識面的寬窄和對學科前沿的了解程度直接影響學生的創(chuàng)造性思維。電子信息技術發(fā)展迅猛，新技術、新方法不斷涌現(xiàn)。這就要求學生在學習書本知識的同時，及時了解學科前沿動態(tài)，不斷開闊眼界、拓寬思路。為此，舉辦了電類專業(yè)系列報告會，邀請相關專業(yè)青年教師，特別是有出國留學經(jīng)歷的老師開展專項主題講座，介紹學科新的動態(tài)、相關科研領域的國內外研究熱點和發(fā)展趨勢、國外先進的測試方法與實驗技術手段等，培養(yǎng)學生對前沿科技的學習、理解能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造意識，從而提升其分析問題、解決問題的能力。

四、建立學生科技團隊，發(fā)掘學生創(chuàng)新潛能

依托專業(yè)實驗室與學科平臺建立“學習型、創(chuàng)新型”學生科技團隊，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、實踐能力和團隊精神也具有重要作用。目前，我校電子信息工程專業(yè)以信號采集與處理、無線傳感器網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)等專業(yè)實驗室為平臺，初步形成了圖像/視頻分析與處理、無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)測、智能儀器嵌入式開發(fā)三個相對穩(wěn)定、有較強實踐創(chuàng)新能力的學生科技團隊。每個團隊配備1～2名相關方向的年輕教師，指導學生積極申報學校創(chuàng)新人才基金、大學生科研立項基金以及實驗室開放基金等項目，利用實驗室軟硬件資源完成獲得資助的各類大學生科技項目。

學生科技團隊利用課余時間完成的各類發(fā)明、制作和小型儀器裝置不僅綜合運用了電子技術、傳感器技術、無線通信技術以及計算機技術等相關專業(yè)知識，還涉及了機械加工、工程力學以及外觀設計等其他學科知識。這種由學生自發(fā)組成的科技團隊極大地拓展了學生的知識面，促進了學科交叉與融合，通過充分發(fā)掘每個學生的創(chuàng)新潛能，發(fā)揮各自特長，形成了一股合力。各類實踐創(chuàng)新成果層出不窮，碩果累累。例如，學生自己設計制作的直流穩(wěn)壓電源、單片機系統(tǒng)板、FPGA核心板以及射頻模塊、數(shù)據(jù)采集、放大濾波等功能單元模塊被成功應用于我校全國大學生電子設計競賽中;設計的CC2530無線傳感器環(huán)境感知模塊已成功應用于《無線傳感器網(wǎng)絡原理及應用》課程的實驗教學中。

五、結束語

大學的人才培養(yǎng)模式已從“知識型”向“知識能力型”轉變，從“應試型”向“素質型”轉變，學生創(chuàng)新與實踐能力的培養(yǎng)已成為高校人才培養(yǎng)的首要目標。筆者在學生培養(yǎng)方式的探索和實踐中，通過引入競賽培養(yǎng)機制、優(yōu)化重組實踐教學環(huán)節(jié)、開展學生交流與互動、建立學生科技團隊等一系列舉措，突出了以學生為主體的教育理念，為學生提供了更多、更自由的發(fā)展空間，激發(fā)了學生的學習興趣和創(chuàng)新思維，提高了他們的實踐動手能力。實踐證明，自主式學習的培養(yǎng)模式在學生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)中發(fā)揮出了重要作用。

參考文獻：

[1]王東云，肖俊明.電氣信息類應用型人才培養(yǎng)實驗課程體系改革探索[J].長春理工大學學報（高教版），2009，（8）：132-134.

[2]王義全.本科學生創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)體系的研究與實踐[J].石油教育，2009，（1）：85-88.