基于開放性實驗教學提高大學生創新能力的改革實踐

摘要：電子信息類專業的高校實驗教學的根本目標是培養具有工程實踐和創新能力的高素質人才。為了提高學生運用理論知識去解決實際問題的能力，利用開放實驗，激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力和創新能力，實踐取得了明顯效果。

關鍵詞：開放實驗；實踐能力；創新教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）19-0021-03

為了適應社會對高素質、有創新能力的人才需求，學生不僅要具有較強的理論功底，而且要具有較強的綜合能力和創新能力。實踐教學是培養學生創新能力不可缺少的途徑。而實驗教學是實踐教學中重要的一環?，F在的高等教育體制比較注重理論知識的傳授而輕視實踐環節的訓練，注重知識的接受能力而輕視創新能力。傳統的驗證性實驗教學已經無法滿足新形勢發展的需求，與實際應用嚴重脫節。這使得所培養的學生實踐能力不強，創新意識薄弱，發展后勁不足，不能適應社會對高素質、有創新能力的人才需求[1-4]。因此，必須順應現代社會發展的需求，進行創新教育的教學改革與實踐。

一、工科類院校本科實驗教學存在的問題

1.多為驗證性實驗，缺少綜合性實驗?，F行的電子信息類的工科課程中設置的實踐類環節有基礎實驗（理論課的驗證性實驗）、專業基礎實驗（結合理論課單獨的驗證和設計實驗）、專業實驗（實踐）和集中實踐環節。這幾類實驗缺乏有機的聯系，而且基礎實驗主要是對理論的驗證，缺乏綜合性實驗，缺乏創新性的實驗內容，要求相對較低；專業基礎實驗雖然設置有綜合性實驗，但相對來說也是以驗證實驗為主。而驗證性實驗是要求學生在規定的時間內完成規定的實驗內容，不利于學生個性的發展，制約著學生表現自我的機會。

2.缺少設計實驗，創新能力不足。專業實驗受實驗的設計和時間的限制，對學生的吸引力也不夠[5-8]。學生只是按照指導書的內容與步驟演示一遍即可，程式化嚴重，學生缺少興趣和積極性。

實驗現狀見表1。

由于存在這些問題，學生們不重視實驗，將這些實驗視為可有可無的環節，上課時積極性不高，學習熱情較低，主動性差，不能達到實驗的目的，更無法提到創新能力培養上來。

二、開放性實驗教學的探索

經過多年的不斷探索和改革，為培養學生創新能力，提高學生的綜合素質，我們在完成正常教學、科研任務的前提下，開設了開放實驗，利用現有師資力量、儀器設備、實驗室等資源，構建專用開放式實驗室，向學生和教師開放，為學生和教師科技創新、科研和學生競賽等活動提供培訓條件及活動場所。

1.改變實驗教學模式。每年指導教師在大學三年級的第一學期申請開放實驗，提交申請報告。經審批通過，提供設備和場地。有意愿的學生根據自己的興趣，自愿報名。然后，教師根據學生能力挑選出10人左右，對他們進行基礎的數字和模擬電路的設計制作、單片機應用和嵌入式設計等技能的培訓指導和實驗練習。然后在這些學生中挑選出理論知識較好、能吃苦、肯鉆研的學生，以團隊的形式分組。指導教師根據科研、應用技術和現代科學發展的需求并結合電子競賽和課程設計的題目擬出一些實驗課題，供學生選擇，也鼓勵學生根據自己的興趣自擬題目。

2.增加設計性試驗，優化實驗教學內容。在實驗中，學生自主查閱大量相關題目的資料，確定最終綜合設計性實驗的題目，并寫出詳細的實施方案，與老師交流、探討，并進行摸索性的實驗，研究、設計、試驗、修改，完善實驗內容。綜合相關知識，擇優選擇設計方案，反復試驗、修改，分析數據結果，不斷循環往復，論證方案切實可行，經老師批準同意，進行制作、測試和調試，完成一個項目或課題的研發過程。這樣學生從最初的選題到制作完成，經歷了資料收集、整理、分析、制作、測試和調試等整個過程，培養了對學生創新能力至關重要的觀察能力、信息檢索能力、思維能力和操作能力，創新能力不知不覺中就提高了。開放實驗為學生打造一個獨立思考、綜合分析的實驗平臺，使學生積累了研發和制作過程寶貴的實踐經驗，同時通過開放實驗，高年級的學生在實驗室進行較高層次的項目，對新進入實驗室的學生有著一定的影響，而且形成了傳、幫、帶的風氣，使低年級的學生學習熱情提高。

在開放實驗室管理上，采取老師和學生共同負責制。實驗老師和學生都排班，每天由一名實驗老師和幾名學生共同負責實驗室的安全和衛生。考慮到低年級學生課程比較多，學生值班主要安排高年級的熟悉實驗室情況并有責任心的學生。對設備的管理，要求儀器設備擺放整齊，隨取隨用，用后歸位，個別貴重儀器設備有專人負責并指導使用，不用時收好。一星期對儀器儀表和設備做到及時清點、整理和歸位。所用器件也及時整理，擺放好。實驗室全天開放，學生可以利用課余時間進行實驗技能練習和項目的研究，提高動手能力和獨立思考能力。

3.實驗教學的拓展與成果。每年全國大學生可以參加的大大小小的電子設計競賽有很多，大到教育部主辦的全國大學生電子設計競賽和各省市高?；蚱髽I聯辦的電子設計賽事，如全國大學生電子設計大賽、大學生德州儀器（TI）杯模擬及模數混合電路應用設計競賽、“博創杯”全國大學生嵌入式設計大賽、全國機器人大賽和各類單片機大賽等。通過開放實驗，選拔出來經過培訓和實踐的學生參加比賽。在比賽過程中反映出培訓過的隊員無論是知識、技能、能力的發揮還是密切合作、協調和配合的能力都很強。考慮到培訓的學生較多，應當給每個學生鍛煉的機會，在比賽報名時，指導教師根據學生的綜合能力和創新能力，以及學生的意愿，決定參賽的選手，這樣在選拔出來的學生中，大家都很積極主動地投入到比賽中。

在開放實驗的整個實施過程中，選拔的學生因為參加了開發實驗的初步培訓，即便是后來被淘汰，他們在基礎知識、基礎理論和動手能力等方面也得到了較大提高。而最終留下來的學生，通過項目或課題的完成和各種競賽的參加，得到了充分的鍛煉，也培養了他們團結合作的團隊協作精神，同時提高了他們在找工作時的競爭優勢。因此，我們對學生的創新能力和實踐能力的培養，既注重了尖子，又注重了普及；做到在學生廣泛參與的前提下進行優秀學生的選拔，通過優秀學生的選拔調動普通學生的積極參與，提高了廣大學生的學習熱情。經過多年的實踐，不斷總結經驗教訓，逐漸摸索出培養學生應用能力和創新能力的有效方法和途徑。

多年來，學生在學術刊物上發表學術論文十余篇，多名學生先后考取了碩士研究生。同時，指導教師在指導過程中不斷充實和完善自己的知識結構，也提高了自己的業務水平和綜合素質。

三、結語

依托開放實驗教學，對學生的應用能力和創新能力的培養具有重要的指導意義和推進作用，并有著良好的社會效益。同時，也使我們能夠科學地利用實驗室資源，發揮實驗室的綜合優勢，使實驗室建設與管理適應創新體制要求。實驗管理人員和教師應不斷深入研究和探索實踐，使開放實驗室教學在提高學生的實驗動手能力、激發他們的研究熱情，拓寬他們的知識面等方面提供了有力的保障，充分發揮實驗室的作用。

參考文獻：

[1]于兵川，吳洪特.實驗教學與科研有機結合〓培養學生創新意識和能力[J].實驗室研究與探索，2010，（2）.

[2]章新友.關于高校創新性實驗教學的思考[J].實驗室研究與探索，2005，（6）.

[3]付延玲.對高校實施創新性實驗的認識和思考[J].實驗室研究與探索，2008，（4）.

基金項目：遼寧省教改項目（2012143-1-3）

作者簡介：劉文偉（1954-），男，遼寧沈陽人，沈陽大學工程師。