以大學生創新實踐能力培養為核心的課程體系實證研究＊

楊曉晴，桂 垣，張紅嶺，史 進

（河北建筑工程學院電氣工程學院，河北 張家口075000）

1 引言

大學，作為為社會提供專業人才的“基地”，就需要根據社會對人才的需求情況，提供出其所需要的專業人才。從電氣信息類專業的人才培養的目標要求和專業定位出發，以培養學生創新能力及全面提高學生素質為宗旨，強化學生實踐能力的培養，激發學生的學習熱情和創造激情，鼓勵學生的個性發展，針對如何培養學生獨立創新意識、思維、能力與提高的問題展開討論，以適應目前社會對大學專業人才需求。

2 創新性個性培養課程體系的建立

2.1 學生基礎創新平臺構建

在大一、大二專業基礎課階段，以電路分析、電子技術理論課程、實驗、電子工藝實習、課程設計等教學環節為主線，針對電子、電工技術方面進行基礎訓練，理解理想模型與實際元件電路的差異。這一環節旨在使學生掌握電子元器件的辨識、基本儀器的使用，基本電子和電工設備的安裝、調試、測試方法等基本技能；以及掌握基本電路的搭建，建立初步的工程概念，培養學生的觀察分析能力；培養學生的基本實驗素養、實驗操作技能；培養學生理論與實踐相結合的能力、理解消化理論知識和解決實際問題的能力。

2.2 學生綜合應用創新平臺構建

以學生為主、教師為導，建立以核心電類專業理論課、課程實驗、課程設計和工程實踐環節為主的綜合課程體系。根據不同的專業，結合實際應用課題，使學生能夠較系統掌握選題、方案論證、電路設計、電路實現以及裝配調試等各個環節。這就對學生的學習提出了更高的要求——要學習和掌握扎實的科學理論知識，有創新思維和創業意識。為學生建立創新平臺，這個平臺將科學理論知識、創新思維和創新意識結合起來，使大學生在實踐中提高自己，在創新中成長。重點以“微機原理及接口技術”及“單片機原理與應用”課程、單片機綜合實訓周為契機，開展以項目為核心的理論、實驗、實踐三位一體的教學模式研究，幫助學生由淺入深，逐步掌握系統設計的基本知識及開發功能模塊的能力。

2.3 課程體系改革

從實踐性較強的“微機原理及接口技術”及“單片機原理與應用”課程及后續的實踐環節入手，進行教學實踐探索。傳統教學模式下有關微機接口及單片機課程的各專業教學課程體系：電子信息工程專業“微機原理及接口技術”“單片機原理與應用”的理論、上機實驗、課設學時分別為40+20、8+12、2周；電氣工程及其自動化專業“微機原理及接口技術”“單片機原理與應用”的理論、上機實驗、課設學時分別為32+28、16+12、2周；建筑電氣與智能化專業“微機原理及接口技術”“單片機原理與應用”的理論、上機實驗、課設學時分別為0+20、0+12、1周。

培養方案調整“微機接口及單片機應用”課程的各專業教學課程體系：電子信息工程專業“微機原理及單片機應用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓學時分別為40、0、2周；電氣工程及其自動化專業“微機原理及單片機應用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓學時分別為40、0、2周；建筑電氣與智能化專業“微機原理及單片機應用”的理論、上機實驗、單片機綜合實訓學時分別為40、0、2周。

改革前后各專業新舊課程對比，從微機接口及單片機相關課程體系可看出：每個專業的理論及上機實驗學時總計32～80學時，還配合有1～2周的課設，投入不可謂之不夠大。而畢業時，真正能夠獨立進行單片機開發、研發的學生不到5%，效果不可謂之不差。

3 創新實踐平臺下學生創新能力培養的探索

3.1 合理課程知識體系

建立以核心電類專業理論課、課程實訓和工程實踐環節為主的綜合課程體系。根據不同的專業，全面結合生產實際聯系緊密的工程應用課題，使學生能夠較系統掌握選題、方案論證、電路設計、電路實現以及裝配調試等各個環節。以實際項目為核心，學生為主、教師為導，開展教學實踐。

“微機接口及單片機應用”課程是響應創新實踐教育課程改革的要求而推出的，是電氣信息類專業必修課。將通用微機原理與接口技術和單片機這兩大分支的內容結合在一起，形成“二合一”課程。通過“微機接口及單片機應用”課程的學習，培養學生軟硬件的開發與設計能力，提高動手操作和技術創新的能力，通過“單片機實訓周”的訓練主要解決一兩個實際問題，鞏固和加深單片機原理理論知識，基本掌握單片機應用電路的一般設計方法，提高電子電路的設計和實驗能力，加深對單片機知識的理解，為將來從事相關工作奠定良好的基礎。

3.2 教師教學方式的改革

課堂教學以學生需求和能力培養需要為主旨，以培養學生創新能力和自主學習能力為主導，對課堂教學內容進行組織和設計。教師在實踐教學中，理論與實踐交替、直觀與抽象交錯，提高了教師的工程實踐能力。在課程教學中，由傳統的以知識本身的邏輯設置課程和組織內容的教學模式，轉化為以實際工作項目為參照點設置和組成內容。課堂教學實踐分以下兩種模式進行。

模式1：在實踐性較強的“微機接口及單片機應用”課程以電子141-2為試點進行了“基于‘理實耦合’分類教學模式的改革思路”的教學實踐。實行教學加實訓同步改革操作，課程在實驗室組織教學，采用理論與項目實訓相結合的方式，分模塊講解并進行實際電路設計、制版、焊接、硬件程序驅動編寫等教學過程，即“學中做”“做中學”。通過為學生創造實踐、理論課程之間有機知識關聯的教學情景、鼓勵學生以主動的方式進行自主學習，以全面的學習活動讓學生鞏固理論基礎、增強實際操作能力。在下一學期再進行兩周的強化實訓。

模式2：對2015級電子信息工程、電氣工程及其自動化、建筑電氣與智能化三個本科專業實施一學期的理論學習和兩周的實訓（課堂講授、實訓、單片機開發板訓練、開發板視頻教程、網絡在線課程）。實訓通過設計制作單片機應用產品來考查學生對本門課程的掌握程度，要求學生在實訓中獨立寫出實驗程序，自行設計電路，并在Proteus上對硬件進行軟件仿真，實訓老師在教室里巡回進行指導，及時幫助學生解決問題。通過這些途徑，學生對待實訓的態度發生了根本性改變，從被動走入實驗室轉向了主動走入實驗室。

在實訓中，通過鼓勵學生主動發現問題進行探索和課題的研究，以教師選題和學生自主選題自主實驗為內容、以個性培養和導師指導為手段，倡導創新性實驗研究、交流性學習、探索性學習，強調知識、能力、素質訓練的深化和有機結合，引導學生自主學習、主動思考和主動實踐，以及培養主動發現問題、分析問題和解決問題的能力，從而達到扎實基礎知識、培養創新能力和實現個人的全面發展的創新人才培養目標。

3.3 教學效果

從教學效果看，學生理論水平有所提高，對單片機的實際應用能力得到鍛煉，每組同學都作出了相應的設計成品。由于2014級電子信息工程專業的實訓進行的是強化訓練，電子2014級的學生設計的產品明顯優于2015級三個本科專業。總體來說在第一輪教學改革中，學生對電路仿真軟件（ORCAD）、電路制版軟件（Altium Designer）、基于單片機的仿真軟件（Proteus）應用程度都得到提高，對“單片機原理與應用”課程不再停留在表面，達到了更深入的理解、應用。雖然學時減少，但學生的實際動手設計能力得到提高，每個學生都參與了單片機相關應用作品的設計，學生的潛能得到發揮。

4 學生課外創新實踐平臺建設

建立課外實踐創新平臺，設立“電子愛好者協會”，為學生提供豐富的課外實踐活動的機會。緊緊圍繞“大學生電子設計競賽”內容，組織學生開展電子設計制作，吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，鼓勵學生參加實驗室建設、大學生創新創業項目、科技創新創業項目等。提高同學們的實驗興趣，培養他們研究與創新的綜合能力。