工科大學(xué)生的應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

丁鵬飛 樊宏 楊懌菲 楊樂 房向榮

摘 ? 要：通過我校工科學(xué)生的開設(shè)課程的分析，認(rèn)為按照課堂教學(xué)的進(jìn)度推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)，無法高質(zhì)量地推進(jìn)工科學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為使學(xué)生及早地進(jìn)行課外實(shí)踐訓(xùn)練，需要引導(dǎo)學(xué)生掌握電路仿真軟件的使用，結(jié)合C語言的學(xué)習(xí)進(jìn)行以單片機(jī)為核心的科技作品的制作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，深刻理解專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)的卓越工程科技人才的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：電路仿真 ?單片機(jī) ?應(yīng)用與創(chuàng)新能力 ?卓越工程師

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（b）-0181-02

2010年6月23日，教育部在天津大學(xué)召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動(dòng)會(huì)，實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）?！白吭接?jì)劃”旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[1]。

在“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的基礎(chǔ)上，教育部推出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃2.0”）?！白吭接?jì)劃2.0”的目的是以新工科建設(shè)為重要抓手，持續(xù)深化工程教育改革，培養(yǎng)一批工程實(shí)踐能力強(qiáng)的高水平專業(yè)教師，形成中國(guó)特色、世界一流工程教育體系，進(jìn)入高等工程教育的世界第一方陣前列[2]。

面對(duì)我國(guó)多年來積累的實(shí)踐人才不足、高技能人才缺乏等問題，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)。“新工科”更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。正因?yàn)槿绱耍囵B(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、數(shù)字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才，已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)[3]。

教育部在四川省成都市召開新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)，全面貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記5月2日在北京大學(xué)師生座談會(huì)上重要講話精神，堅(jiān)持“以本為本”，推進(jìn)“四個(gè)回歸”，加快建設(shè)高水平本科教育、全面提高人才培養(yǎng)能力，造就堪當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人[4]。

由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力以適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才是全社會(huì)的共識(shí)。為了發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)在學(xué)生思維能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力方面的優(yōu)勢(shì)，筆者通過分析研究，以學(xué)生理論教學(xué)的現(xiàn)狀為背景，考慮“如何動(dòng)員學(xué)生、如何激發(fā)學(xué)生、如何引導(dǎo)學(xué)生、如何考核學(xué)生”等問題，提出“入校即進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)”的教學(xué)理念，從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和考核方式的變革推動(dòng)工科大學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 ?理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

在《電路分析》實(shí)驗(yàn)教學(xué)工程中，由于缺乏《模擬電路》《數(shù)字電路》等知識(shí)，無法開展自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究探索型實(shí)驗(yàn)[5]，這在一定程度上降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果。

在理論教學(xué)的過程中，較多同學(xué)停留在記筆記、寫作業(yè)的狀態(tài)，沒有對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行深入的思考，更沒有意識(shí)到如何運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際的工程實(shí)踐問題，這都給實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)帶來了較大的障礙。因此，理論教學(xué)結(jié)束后再進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)不能滿足當(dāng)前大學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求，必須在低年級(jí)進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，為后期開展自主設(shè)計(jì)型和探索研究型實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

2 ?低年級(jí)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

為了使學(xué)生在大學(xué)階段有足夠的時(shí)間投入到工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，必須讓學(xué)生一進(jìn)入大學(xué)的校門就意識(shí)到創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力的重要性，并積極主動(dòng)地投入到提高個(gè)人實(shí)踐能力的活動(dòng)中。

2.1 廣泛宣傳動(dòng)員

通過年級(jí)大會(huì)、輔導(dǎo)員晚點(diǎn)名、實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員實(shí)驗(yàn)室介紹、本科生導(dǎo)師等多種渠道宣傳專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，就業(yè)方向、職業(yè)素養(yǎng)等知識(shí)，讓學(xué)生深刻理解專業(yè)知識(shí)所能解決的實(shí)際工程問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生參加實(shí)踐能力培養(yǎng)的積極性，自覺投入到實(shí)踐能力培養(yǎng)中。

2.2 實(shí)踐能力知識(shí)的設(shè)計(jì)

由于大一新生沒有《電路分析》《模擬電路》等方面的知識(shí)，因此，這個(gè)階段進(jìn)行動(dòng)手能力的培養(yǎng)還不具備條件，但是，可以通過合理的學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握實(shí)踐教學(xué)所應(yīng)掌握的工具軟件，并通過工具軟件的應(yīng)用，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

由于學(xué)生具備電學(xué)的基本知識(shí)，因此，可以通過開展Multisim仿真軟件的教學(xué)，使學(xué)生掌握軟件的使用方法。通過對(duì)Multisim仿真軟件中虛擬萬用表、示波器、信號(hào)源的演示，使學(xué)生掌握虛擬儀器的使用方法。通過基本的串聯(lián)電路、并聯(lián)電路等簡(jiǎn)單電路仿真學(xué)習(xí)，深刻理解電路的功能，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在大一的第一學(xué)期，針對(duì)大部分學(xué)生從來沒有接觸過《C語言》的問題，通過舉辦《C語言》學(xué)習(xí)交流，使學(xué)生加深對(duì)變量、輸入輸出函數(shù)等知識(shí)的理解。在學(xué)生具有《C語言》基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生講解Keil開發(fā)平臺(tái)的使用方法，并演示如何下載單片機(jī)的可執(zhí)行程序，使學(xué)生迅速掌握單片機(jī)程序的編寫流程和程序下載方法。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)生在Keil開發(fā)環(huán)境下利用C語言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開發(fā)板的數(shù)碼管、LED顯示等功能，從而讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)《C語言》在電子系統(tǒng)開發(fā)中的重要性。

3 ?高年級(jí)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

3.1 設(shè)計(jì)層次化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)規(guī)范型、自主設(shè)計(jì)型和研究探索型的層次化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以滿足學(xué)生不同培養(yǎng)能力的要求。基礎(chǔ)規(guī)范型實(shí)驗(yàn)屬于簡(jiǎn)單的模塊驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過該實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生迅速理解和掌握理論知識(shí)。自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行功能的擴(kuò)展并予以實(shí)現(xiàn)，這些功能通常需要學(xué)生深入思考和設(shè)計(jì)調(diào)試才能完成。研究探索型實(shí)驗(yàn)則突出學(xué)生的自我導(dǎo)向性學(xué)習(xí)，學(xué)生需要靈活應(yīng)用并綜合所學(xué)過的其他課程知識(shí)完成一個(gè)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過這類實(shí)驗(yàn)將大大提高學(xué)生的綜合實(shí)踐與研究能力。研究探索型實(shí)驗(yàn)屬于開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，作為“自選”內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況自主選擇，在實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能和實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面也具有自主選擇權(quán)，體現(xiàn)了“以人為本、因材施教”的培養(yǎng)理念。

3.2 引導(dǎo)式的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

針對(duì)實(shí)驗(yàn)調(diào)查報(bào)告中學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)步驟過于詳細(xì)，缺乏獨(dú)立思考的問題，我們提出了以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向的引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式。要求教師“順學(xué)而導(dǎo)”，主要體現(xiàn)在解決問題和設(shè)計(jì)方案兩個(gè)方面。首先，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過程中，教師針對(duì)不同學(xué)生的情況，提示和啟發(fā)學(xué)生從某個(gè)知識(shí)點(diǎn)切入思考，尋找問題的關(guān)鍵所在和解決方案。其次，對(duì)于自主設(shè)計(jì)型和研究探索型實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)思路引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方案，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能也風(fēng)格各異，充分展示了學(xué)生的自主創(chuàng)造性。

4 ?結(jié)語

學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)關(guān)系到學(xué)生是否適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，關(guān)于到學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。通過本文所提出的培養(yǎng)模式的實(shí)施，可以增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃[EB/OL].https：//bai-ke.baidu.com/item/卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃/49 42299？fr=Aladdin.

[2] 卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0[EB/OL].https：// baike.baidu.com/item/卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0/22861241.

[3] 教育部首批“新工科”，“新工科”到底新在哪？[EB/OL].https：//baijiahao.baidu.com/s？id= 1597328453252575839&wfr=spider&for=pc.

[4] 教育部：堅(jiān)持以本為本 推進(jìn)四個(gè)回歸 加快建設(shè)高水平本科教[EB/OL].https：//education.news.cn /2018-06/21/c_129898414.htm.

[5] 蔡佩君，王曉萍，王立強(qiáng)，等.構(gòu)建以效果和能力培養(yǎng)為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015， 35（4）：186-189.