本科生按專業課題項目培養提高創新能力探索

[摘要]為了全面推進素質教育，提高本科生的實踐能力和創新能力，培養適應社會需求的卓越的工程師，燕山大學電氣工程學院在教改實踐中不斷探索新路子——本科生按專業課題項目培養。在課題組的環境中，在導師的指導下，學生的科研素質和科研創新能力有了顯著提高；在科研中拓展了思維，鍛煉了意志，學會了軟硬件電路的設計分析和實驗調試，取得了可喜成果。

[關鍵詞]本科生；專業課題項目；科研素質；動手能力；創新能力

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號]1005-4634(2011)03-0024-04

1 按專業課題項目培養背景

由于金融危機的影響，本科生就業壓力更大，除了用人單位方面的原因外，關鍵原因是本科生自己的動手能力不強，缺乏實踐訓練，到單位后不能馬上進入角色，企事業單位需要花時間和財力進行培訓。這是就業難的一個根本原因。要解決這個問題，就要提高學生的動手能力、創新能力，改變本科生教學培養模式，在本科生階段培養出真正的卓越的工程師。

目前，我國高校的應試教育現象仍然非常嚴重，對本科生的工程和科研實踐不夠重視，造成學生的動手、獨立分析和解決問題等能力較弱。突出的問題主要表現在：傳統工程實踐往往缺少實用性和新穎性，個性化程度很低，實踐教學與科研嚴重脫節；本科生的工程實習、實驗模式單一、地點集中、形式單調，學生的動手能力得不到有效提高：不少畢業論文題目重復、陳舊，并嚴重脫離實際；學生對教師科研根本不了解。其成因除了經費、體制和觀念外，更因為高校教師“重科研，輕教學”的思想嚴重，以科研為主的教師往往因科研任務繁忙無暇顧及本科教學；而以教學為主的教師又通常忙于承擔單調重復的教學工作，較少承擔科研項目，不下實驗室，對學科前沿和社會需求缺乏了解，教學內容陳舊。此外，高校擴招，學生人數急劇增加，而實踐環節由于人力、物力等限制，矛盾日益突出。因此，如何在新形勢下加強對學生的工程和科研實踐能力的培養，成為高校本科教育的一個重大課題。

當前在大班授課的教育模式下，絕大多數學生缺少獨立開展科學研究的能力和實踐訓練，學生很難將有創意的想法與思路付諸研究實踐。如果學生在導師指導下在導師的課題組實驗室有步驟地進行科學研究，就可以達到事半功倍的效果。導師引導學生參與到科研活動中去，使學生在實踐過程中，結合所學知識，不斷提高科研創新能力。本科生按專業課題項目培養是大學生科研能力培養模式的有效探索。

2 按專業課題項目培養的基礎

回顧過去，中國高等教育用不到10年的時間實現了從傳統精英教育向大眾化教育的歷史性跨越。然而，在大眾化高等教育時代，作為高等教育的消費者要求更高質量的教育已經是不可回避的事實。傳統教學管理模式已經不能適應形勢發展的需要，為此，對師生關系進行重構已迫在眉睫。

燕山大學電氣工程學院(以下簡稱“學院”)的領導和教師一直在思考和實踐著：怎樣才能不負眾望，讓來自全國各地的優秀學子滿懷希望而來，滿載佳績而去。全院師生深知：入學時的熱門專業必定也是就業時競爭最激烈的專業!要想在激烈的人才市場中謀得理想的工作，學生就必須具有過硬的專業本領。因此，學院在強調打好理論基礎的同時，特別重視學生創新實踐能力和綜合素質的培養。要求學生不僅要具備較扎實的專業知識，而且同時要求他們具備與本專業相關的常用軟、硬件的應用與開發能力，能夠獨立地進行項目和系統的研發。學院按教師主導、學生自主的模式進行了創新實踐基地的建設。為學生提供從基本功訓練、軟硬件的基本應用與研發實踐條件。

燕山大學電氣學院，現擁有教職工200余人，其中專任教師146人，其中正高級職稱教師44人，副高級職稱教師67人，高級職稱人員占專任教師的76％，具有博士學位教師91人，博士生導師19人，碩士生導師117人，現有學生總數3510人，其中博士研究生105人，碩士研究生673人，本科生2732人，生師比基本上保持在13.4：1。已形成學術造詣精深、學術思想活躍、教學經驗豐富、敬業愛崗的師資隊伍，為推行本科生按專業課題項目培養提供了前提條件。

學院規定，具有副高職以上職稱的人員或獲得博士學位教師必須開放自己課題組和實驗室，接納本科學生。學院符合這個條件下的老師有120多人，本科學生每個年級有600多人，所以平均每位老師每個年級帶不足6名本科生，按學院現有條件是完全可以做得到的。在輔導方式上采取研究生培養模式，即在學生中形成一支導師重點帶博士生或碩士生，博士生或碩士生帶大四的高年級學生，再由高年級學生帶低年級學生的“創新實踐梯隊”，使學生本科四年都能不間斷地獲得創新實踐能力鍛煉的機會。也為推行本科生按專業課題項目培養提供了政策保障條件。實踐證明，這是在當前增強大學生實踐創新能力、緩解高校師資緊張局面的有效舉措。

3 按專業課題項目培養的思路與措施

按學院的要求，首先在電氣工程系試點運行一年，效果良好將在全院實行。2009年，電氣工程系實行本科生按專業課題項目培養方案。具體實施辦法如下。

3.1學生的招收與管理

在本科生進入第四學期后，按雙向選擇的方式確定課題組。①學生報名的基本條件：積極上進，尊重師長，實事求是，言行一致；努力學習，成績優良；無違紀行為及不良嗜好。②課題組的招生條件：公布本課題組的科研項目和科研方向，各位導師可根據各自的指導重點制定招生條件和人數，一般為2名。⑧學年暑假前，院學生科向全系學生公布課題組導師名單、招生條件及人數。學生根據自身條件和興趣報名，由課題組導師擇優招收。④學生跟隨課題組學習期滿，達到培養目標的，由系發給結業證書；有科研成果獲獎或論文在省級以上公開刊物發表及取得突出成績的，由學院給予學生和指導教師表彰和獎勵。

3.2培養方式和內容

學生確定課題組后，可以在課題組參與如下活動：

1)參與課題組的學術活動，參與討論會、聆聽學術報告、學習課題組開設的科研思路、科研方法、論文寫作等講座，可以使學生了解學科前沿，進入子學科領域；并使學生初步了解科研工作的基本思路和掌握一般工作程序，培養參與科研工作的興趣，樹立為科學獻身的精神。學會查閱文獻并利用文獻撰寫綜述等。

2)有計劃地進行軟硬件訓練培養，像研究生工程培養模式一樣，對電氣學科學生而言，不僅僅要求他們掌握扎實的電氣學科相關理論知識，而且要求他們通過大學四年的學習，具備一定的實踐動手能力，能在導師的指導下進行電路或系統的設計和開發。對剛剛進入課題組的本科生，課題組要根據研究方向的需要，有針對性的進行軟硬件的學習和訓練。學生在課題組環境中可以很方便地學習Pspice、Protel、Matlab等軟件，并可以開展軟件的編程與調試訓練。硬件學習和訓練，課題組主要提供單片機、CPLD／FPGA、DSP、嵌入式等開發器。學生在課題組實驗室可方便地進行硬件的設計安裝與調試訓練：學生具備一定的軟、硬件動手能力后，就可以在研究生或導師的指導下，直接參與教師項目，使創新實踐能力更上一層樓。

3)參加課題組的研發課題，在課題組環境中獲得選題、研究與開發的方法及科研技能的培養。課題組中一個導師如果同時指導博士生、碩士生和本科生，不同層次的學生共同完成導師分配的科研任務，在交流與合作之中形成“傳、幫、帶”的好傳統，這種模式對本科生創新能力、協作精神和團隊意識的培養與提高起到了不可估量的作用。

4)被鼓勵進行科研立項，參加科技大賽選題、制作和參賽，提高大賽獲獎率。在這種環境下學生本人有信心有興趣參加國家級和省級的大學生科技競賽活動，如“大學生科技競賽”、“挑戰杯”等課外科技作品競賽，同時培養學生創新意識和能力。燕山大學的學生科技作品多人次獲獎。

5)畢業設計按專業課題項目培養的總結，到第八學期學生畢業設計階段，學生不重新選擇畢業設計指導教師，還在原課題組在原研究內容的基礎上提煉出畢業設計題目和內容方向，這將產生高水平的畢業設計論文，從而在學生畢業榮譽和就業中產生良好的影響。

4 按專業課題項目培養的效果

在課題組的環境里和導師的帶領下，通過參與課題組的學術活動、有計劃地進行軟硬件訓練培養、參加課題組的研發課題和自己進行科研立項等一系列舉措，培養了學生的科研能力、創新能力、動手能力和分析問題解決問題的能力，達到提高本科生的學習能力和科研實踐動手能力的目的，為以后的工作和攻讀研究生打下堅實的基礎。使學生初步了解科研工作的基本思路和掌握一般工作程序，培養參與科研工作的興趣，樹立為科學獻身的精神。學會查閱文獻并利用文獻撰寫綜述，在導師指導下開展實驗，培養了學生的實驗動手能力和科研技能，以及撰寫發表論文。具體的培養效果分以下三點。

4.1學生科研素質的培養

1)加強了專業基礎知識。各課題組在招生時就很重視學生的專業學習成績，80％以上課題組的招生條件都包括“品學兼優、學習成績優秀，英語、計算機基礎好、勤奮好學”等要求，這就給學生明確了導向，要參加課題組，必須要先抓緊專業基礎知識的學習。在指導過程中，導師們也首先強調專業學習，介紹學習方法，制定學習計劃，增強了學生的學習自主性，不僅提高了專業成績，也為科研和走向工作崗位打下了良好的基礎。

2)打下了科研基礎，本科生課題組制有利于培養學生的應用能力和創新意識，課題組的學生參與導師的課題研究，了解學科前沿，知道了什么是科研，怎么做科研。培養發現問題、觀察問題、解決問題的能力，增強了學生的創新意識，提高了學生的專業素質，彌補傳統教學對大學生創新教育和個性培養的不足。

3)鍛煉了意志品質，拓展了思維，在科研的過程中，同學們從被動接受到主動研究，從觀摩演示到實際操作，從表象到本質，從感性到理性，經歷了一個成長的過程，不僅學到了很多新的知識技能，而且學到了科學研究的思維方法，在不斷探索的過程中，也遇到了很多的困難，知道了科研之路不是一帆風順的，磨練了自己的意志，堅定了自己獻身電氣工程，做一名卓越工程師的信念。科研的成果、論文的發表，激發了大學生的成就感和自信心，為今后的學習、工作、成才鋪就了良好的心理基礎。使學生的學習由被動變為主動，包括查閱文獻資料的能力、實踐操作能力、學習能力、研究能力、創新能力等多方面能力得到了鍛煉和加強，開闊了視野，完善了自己的知識結構，意志力也得到了磨煉。并使大學生有更多的時間和機會與導師、博士生、碩士生接觸，在這樣充滿學術氛圍的研究集體中，大學生的個性品質得到了鍛煉，對科學研究的態度、對工作的認真踏實作風、對事業的敬業精神、對他人和社會的責任感等方面都得到了培養和提高。學生如是說：“在開展科研工作的過程中，鍛煉了我吃苦耐勞的能力，培養了我工作認真、細致的能力，嚴謹的科研態度、團結協調、與他人合作的能力，實驗中的動手、記錄、分析、處理實驗結果的能力，檢索文獻及初步科研設計的能力，啟發了我創造性思維、科學創新意識和創新能力。”

4.2學生的科研成果

按專業課題項目培養的試點運行和相關政策的出臺實施，進一步激發大學生的科技創新熱情，激勵學生脫穎而出。學院呈現出本科生參與科技創新活動的新局面并取得明顯的成效。目前試點運行的80名學生已經達到培養目標，現已本科畢業。參加專業課題項目培養的學生就業率達到100％，動手能力和創新能力很強，簡單培訓即可上崗，在用人單位很受青睞；考上研究生的同學，打下了良好的科研基礎和科研精神，不論是考上名校還是本校，都受到導師的肯定。這將形成良性的循環，有助于本科學生就業形成良好的局面。

在按專業課題項目培養已經達到培養目標的80名學生中，有12人次在省級以上科研刊物發表科研論文，并獲得了學院頒發的獎勵；有約40人次8個科技小組在國家級、省級和市級的大學生課外學術科技作品競賽中獲獎。代表性如：

“挑戰杯”河北省大學生課外學術科技作品競賽是由河北省團省委、省教育廳、省科協、省學聯組織舉辦的一項重要的科技賽事。是展現高校學生科技創新能力水平的重要平臺。2009年燕山大學推報的13件作品全部獲獎，其中特等獎2項，一等獎6項，二等獎5項。學院閆朝陽老師指導的里仁學院本科生設計的“主動式太陽能智能追光裝置的研究”獲得特等獎。學院其他兩位老師指導的本科學生都獲得了一等獎。

2010年8月，第二屆“天華杯”全國電子專業人才設計與技能大賽河北賽區的選拔賽中，燕山大學電氣工程學院本科學生在單片機設計與開發組別中以河北賽區一等獎的成績晉級全國總決賽，另有8名學生獲得河北賽區三等獎。河北賽區公有5名學生晉級全國總決賽。這些參賽隊員全部由電氣工程學院2007、2008級本科生組成。

2010年8月，學院學生代表隊在第五屆“飛思卡爾杯”全國大學生智能車競賽中，在電磁組獲得了東北賽區二等獎，光電組和攝像頭組獲得4個東北賽區三等獎。這些學生為了參賽，在老師的指導下，每天封閉在實驗室里研究控制算法、硬件電路及結構設計。

4.3教師的教育觀念得到了轉變

通過本科生按專業課題項目培養的實施，課題組教師對教育理念和人才培養目標有了新的認識，對能力培養和推進素質教育的重要性和必要性認識進一步提高，改變了傳統的“說教式”、“填鴨式”的教學模式，“以學生為主體，教師為主導”的觀念進一步增強，對完善人才培養模式、加強教學與科研相結合、推進學生科研訓練、培養學生創新精神和實踐動手能力更為關注。在按專業課題項目培養過程中，教師會更加及時地融入最新的學科發展動態及教學改革成果，以保證教學內容的先進性。

目前，按專業課題項目培養的適用范圍已經擴展到全系學生，并且學院將全面實施這個方案。5結束語

本科生在低年級階段學好基礎課，夯實理論基礎；而在高年級階段，積極參與溶入到專業課題組的科研環境，有意識的開始科研訓l練，使其具備良好的科研素質，強化其對創新精神和創新能力的培養，從而在工作以后及研究生階段能夠很快適應角色的轉變。筆者認為，本科生專業課題項目培養教學改革的核心主要體現在教育教學過程的設計性、綜合性及創新性上，使教學內容實現了一系列的轉變。這對于培養學生創新意識，提高學生科研素質，起到了實質性的推動作用。實踐已經證明，這種培養機制不僅對于本科生的培養質量起到巨大的推動作用，也是本科生就業和研究生培養質量得以保證的有力措施之一。