大學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索與實踐——以蘇州大學(xué)光電測專業(yè)為例

許宜申，吳迪，陳大慶，顧濟(jì)華，陶智，高雷

（蘇州大學(xué)物理與光電·能源學(xué)部，江蘇蘇州215006）

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大學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索與實踐——以蘇州大學(xué)光電測專業(yè)為例

許宜申，吳迪，陳大慶，顧濟(jì)華，陶智，高雷

（蘇州大學(xué)物理與光電·能源學(xué)部，江蘇蘇州215006）

摘 要：結(jié)合教育對于人才知識、素質(zhì)和綜合能力培養(yǎng)的內(nèi)在要求以及光電測專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以教學(xué)方法和教學(xué)模式改革作為切入點，以各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金、“政學(xué)者”或?qū)熆蒲械软椖繛橐€，以全國、江蘇省與蘇州地區(qū)電子設(shè)計競賽及其他相關(guān)學(xué)科競賽為提升，增強(qiáng)學(xué)生綜合實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力。通過引導(dǎo)學(xué)生將其畢業(yè)設(shè)計（論文）工作與參與的項目或競賽題目等融為一體，以提升本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量，逐步形成“本科生導(dǎo)師→創(chuàng)新實驗計劃或?qū)熆蒲许椖俊鷮W(xué)科競賽→畢業(yè)設(shè)計（論文）”的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)主線。該培養(yǎng)模式可有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，增強(qiáng)其分析問題與解決問題的綜合能力，提高其工程實踐和創(chuàng)新能力及團(tuán)隊合作精神。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；創(chuàng)新訓(xùn)練項目；學(xué)科競賽；工程實踐；自主學(xué)習(xí)

根據(jù)教育對于人才知識、素質(zhì)和綜合能力培養(yǎng)的內(nèi)在要求［1］以及光電測專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以教學(xué)方法和教學(xué)模式改革作為一個切入點，積極探索實踐“基礎(chǔ)寬厚、注重實踐、勇于創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式，力求逐步改變傳統(tǒng)的“以知識傳授為主、以教師和教材為中心”的認(rèn)同式知識傳授教學(xué)培養(yǎng)模式，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識和積極性，彌補(bǔ)“工程教育反而重視基礎(chǔ)知識傳授、忽視實踐能力培養(yǎng)，許多技術(shù)含量較高的課程淪為紙上談兵、光說不練”的弊端，真正實現(xiàn)“以教為主向以學(xué)為主、以課堂為主向課內(nèi)外相結(jié)合、以結(jié)果評價為主向結(jié)果過程評價相結(jié)合”［2］的轉(zhuǎn)變，切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升學(xué)生綜合實踐能力。

1　推動大學(xué)生實踐創(chuàng)新的主要措施

1．1讓學(xué)生了解并熱愛專業(yè)，激發(fā)興趣、責(zé)任感和主動學(xué)習(xí)精神

對專業(yè)有較為全面正確的了解，是本科生四年堅持自覺學(xué)習(xí)的動力之一。利用新生入學(xué)教育和專業(yè)介紹等機(jī)會，為新生介紹所學(xué)專業(yè)的發(fā)展與建設(shè)現(xiàn)狀、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、專業(yè)特點、行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r以及未來就業(yè)或研究方向等，通過“‘反推式’大學(xué)生涯規(guī)劃”激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的必要性和緊迫感。緊接著，組織學(xué)生參觀實驗室、展示科研項目，并做一定的演示講解，回答學(xué)生提出的相關(guān)問題，使學(xué)生較早地了解專業(yè)內(nèi)涵和特點，并鼓勵學(xué)生盡早參加科研活動，從而讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)精神，并以班會、專業(yè)課堂教學(xué)和本科生導(dǎo)師制等為契機(jī)，幫助學(xué)生樹立正確的努力方向。

1．2鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極申報各級創(chuàng)新訓(xùn)練和課外學(xué)術(shù)科研基金等項目，參加學(xué)科競賽

利用專業(yè)課堂教學(xué)機(jī)會，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并加強(qiáng)實踐動手能力訓(xùn)練，同時義務(wù)指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地選購與專業(yè)相關(guān)的制作模塊和開發(fā)套件，解答其學(xué)習(xí)制作過程中遇到的各種技術(shù)難題，并培養(yǎng)學(xué)生如

何通過故障現(xiàn)象而提煉出問題關(guān)鍵字，進(jìn)而利用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎和相關(guān)專業(yè)論壇等現(xiàn)代化工具，解決所遇到的一般專業(yè)問題。積極鼓勵協(xié)助學(xué)生申報并認(rèn)真指導(dǎo)完成各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目和“政學(xué)者”項目等，并以此作為引線，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、獲取重要信息以及分析、歸納、解決問題的能力，將原本枯燥、抽象、離散的理論知識與工程實踐需求相結(jié)合，讓學(xué)生覺得學(xué)有所用，有成就感，以加深對理論知識的理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。組織學(xué)生參加兩年一屆的全國、江蘇省與蘇州地區(qū)電子設(shè)計競賽和每年一屆的江蘇省大學(xué)生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽，以及部分學(xué)生自主參加的全國電子專業(yè)人才設(shè)計與技能大賽等，通過“四天三夜”的高強(qiáng)度洗禮、專家嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致專業(yè)的點評和高度緊張的5小時全封閉實戰(zhàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，鍛造“技術(shù)源于積累、成功源于執(zhí)著”［3］的匠人精神。

1．3通過有計劃有步驟地修訂專業(yè)教學(xué)計劃，加強(qiáng)工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)

結(jié)合學(xué)校對于加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)的要求和學(xué)部光電測專業(yè)特色，在2008級～2013級連續(xù)6年的專業(yè)教學(xué)計劃修訂過程中，有計劃有步驟地增刪了部分課程，以加強(qiáng)對學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。如“單片微機(jī)原理與接口技術(shù)”“電子測量”“智能儀器原理與設(shè)計”等課程，增加了實驗課時比例；新開設(shè)了“專題研究（作品）”“光電技術(shù)綜合實驗與設(shè)計”“電子技術(shù)綜合實驗與設(shè)計”等專業(yè)綜合能力要求較高的課程，基本形成了工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程體系。

1．4通過布置綜合性作業(yè)、開展項目型設(shè)計，提高應(yīng)用實踐能力

“DSP原理與應(yīng)用”“精密測控與系統(tǒng)”等是實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，內(nèi)容包括系統(tǒng)建模與方案設(shè)計、硬件電路設(shè)計、元器件參數(shù)選型及應(yīng)用程序編寫等。為了培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力和探究意識，在講完系統(tǒng)定義、組成和軟硬件設(shè)計基本知識點后布置綜合性作業(yè)，學(xué)生通過研讀專業(yè)文獻(xiàn)和所用芯片英文數(shù)據(jù)手冊，將課堂所學(xué)知識點與實際系統(tǒng)開發(fā)需求相結(jié)合，通過難度不斷遞進(jìn)的系列探索性作業(yè)訓(xùn)練，加深對相關(guān)知識點的深寬理解。

新開設(shè)的專業(yè)綜合課程，通過開展綜合設(shè)計類實驗、研究探索類項目來取代“做常規(guī)實驗并提交實驗報告，參加實驗操作考核和書面閉卷考試”的傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式。學(xué)生從教師提供的備選題目中，選擇感興趣的實驗課題，經(jīng)歷查閱資料、設(shè)計系統(tǒng)方案和技術(shù)路線、元器件選型、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計與制作、應(yīng)用程序編寫、系統(tǒng)樣機(jī)測試、撰寫總結(jié)報告以及課題驗收答辯等諸多環(huán)節(jié)［4］。

2　培養(yǎng)模式的主要特點

2．1通過“‘反推式’大學(xué)生涯規(guī)劃”，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識和時間緊迫感

以新生入學(xué)教育、大一下學(xué)期開設(shè)的專業(yè)課堂教學(xué)、本科生導(dǎo)師研討以及班會等契機(jī)，向?qū)W生宣傳：若想獲得保送攻讀研究生的機(jī)會，大學(xué)前3年需要具備學(xué)習(xí)方面基本條件，且最好參加過省級以上大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目、獲得省級以上學(xué)科競賽二等獎以上、發(fā)表過省級以上科研論文或獲得發(fā)明專利等。對于光電測專業(yè)的畢業(yè)生而言，若想順利獲得待遇較好的工作職位，需要熟練使用烙鐵、吸錫器、熱風(fēng)槍、萬用表、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器等儀器設(shè)備，熟練應(yīng)用單片機(jī)、CPLD／FPGA、DSP等器件，掌握C語言、VC＋＋、VHDL等編程語言，熟練應(yīng)用Keil、WAVE、MPLAB、ADS、Quartus、Protel 99 SE、Altium Designer、Multisim、Proteus、CCS等專業(yè)軟件［5］，而這些專業(yè)技能的獲取需要學(xué)生平時循序漸進(jìn)地訓(xùn)練，“只有實際用過，才能真正掌握”，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，且意識到實現(xiàn)上述目標(biāo)的時間緊迫性。

2．2逐步形成“本科生導(dǎo)師→創(chuàng)新實驗計劃→學(xué)科競賽→畢業(yè)設(shè)計（論文）”的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)主線

以各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目、“政學(xué)者”項目或?qū)熆蒲许椖康葹橐€，增強(qiáng)學(xué)生對于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、專業(yè)特點、行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r以及未來就業(yè)或研究方向的深入理解，鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)技巧和分析、歸納、解決問題的能力，將理論知識在工程實踐中鮮活呈現(xiàn)，為學(xué)生帶來了成就感和精神動力，學(xué)習(xí)效果明顯增強(qiáng)。通過全國、江蘇省與蘇州地區(qū)的高強(qiáng)度電子設(shè)計競賽歷練、江蘇省大學(xué)生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽的專家現(xiàn)場嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致專業(yè)點評和全國電子專業(yè)人才設(shè)計與技能大賽的高度緊張實戰(zhàn)等，檢驗學(xué)生對于專業(yè)知識學(xué)習(xí)、應(yīng)用實踐和創(chuàng)新發(fā)揮的深廣度，同時學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身知識積累和實踐應(yīng)用等方面存在的不足之處，并以此作為動力彌補(bǔ)自身差距，進(jìn)一步提升其綜合實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力。而到了大四畢業(yè)設(shè)計（論文）選題階段，則引導(dǎo)學(xué)生對所主持或參與的創(chuàng)新實驗計劃課題或競賽題目進(jìn)一步研究或完善，將本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）工作與大學(xué)

生創(chuàng)新實驗計劃項目和學(xué)科競賽等融為一體，有效地提升了本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量。

2．3開設(shè)綜合設(shè)計類實驗和研究探索類項目課程，構(gòu)建工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程體系

近幾年來，通過有計劃有步驟地修訂專業(yè)教學(xué)計劃，增加了“單片微機(jī)原理與接口技術(shù)”“電子測量”“智能儀器原理與設(shè)計”等幾門專業(yè)課程的實踐課時比例；將工程實踐中廣泛采用的“C語言應(yīng)用程序設(shè)計”安排在大一下學(xué)期，且講授和實驗各為54學(xué)時，保證了后續(xù)課程和學(xué)生參加學(xué)科競賽的需求；而“DSP原理與應(yīng)用”“精密測控與系統(tǒng)”等實踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課和“專題研究（作品）”“光電技術(shù)綜合實驗與設(shè)計”“電子技術(shù)綜合實驗與設(shè)計”等綜合設(shè)計類實驗和研究探索類項目課程的開設(shè)，則為工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了理論指導(dǎo)和實踐平臺，學(xué)生在設(shè)計探索中不斷提升自身工程實踐和綜合創(chuàng)新能力，因為“靠老師手把手地去教，一定教不出來創(chuàng)新人才”［6］。同時，自2010級開始，部分實踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程采取開卷和設(shè)計作品考核方式，力求實現(xiàn)將大部分只會限于重點考試范圍的“考生”轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚶碚撀?lián)系實踐而學(xué)以致用的真正“學(xué)生”［7］。

3　改革實踐成效

3．1人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提高

探索實施該方案幾年（2008－2014年）來，所指導(dǎo)的光電測專業(yè)學(xué)生先后獲得各級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目18項、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金資助項目25項和“政學(xué)者”項目3項；在各級大學(xué)生電子設(shè)計競賽及相關(guān)學(xué)科競賽中，獲國家級獎勵3項，省級獎勵36項，蘇州地區(qū)獎勵4項，榮獲2014江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)優(yōu)秀成果交流展示會“最具潛力創(chuàng)新項目獎”；本科生為第一作者發(fā)表論文多篇。

3．2學(xué)生主動學(xué)習(xí)、參與實踐創(chuàng)新意識增強(qiáng)

以創(chuàng)新訓(xùn)練計劃等項目為引線、學(xué)科競賽為提升的人才培養(yǎng)模式大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，每學(xué)年都會涌現(xiàn)出一批勇于實踐、勇于創(chuàng)新的學(xué)生積極投身其中，制作出一批具有光電測特色的優(yōu)秀作品，如智能直流微電阻測試儀、基于LED的智能家居情景化照明系統(tǒng)、智能蓄電池脈沖充電／修復(fù)控制系統(tǒng)、高精度數(shù)控可調(diào)電源等。

3．3專業(yè)建設(shè)水平得到提高

依托專業(yè)基礎(chǔ)和教學(xué)改革實踐所取得的階段成果，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)于2010年被遴選為江蘇省高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點，并于2012年以優(yōu)秀通過檢查驗收。2012年，光電信息科學(xué)與工程和電子信息科學(xué)與技術(shù)兩個專業(yè)入選江蘇省卓越工程師（軟件類）教育培養(yǎng)計劃，進(jìn)一步促進(jìn)了人才培養(yǎng)模式改革，不斷增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新意識和工程實踐能力。

4　結(jié)語

近幾年探索與實踐所取得的階段性成果表明：該培養(yǎng)模式可有效地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，積極將大學(xué)的大部分寶貴時光投入于科研訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽等提高自身工程實踐和創(chuàng)新能力等方面，積極提高分析問題和解決問題的綜合能力，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐和團(tuán)隊合作精神。

參考文獻(xiàn)：

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［3］張俊．匠人手記：一個單片機(jī)工作者的實踐與思考［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008．

［4］林遠(yuǎn)芳，王曉萍，梁宜勇，等．“以課堂為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變”的教學(xué)方法改革［J］．高等教育研究學(xué)報，2014，37 （3）：70－74．

［5］郭天祥．新概念51單片機(jī)C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2009．

［6］李子晗，羅旭．中科院院士、數(shù)學(xué)家王元：“創(chuàng)新人才豈是教出來的”［N］．光明日報，2014－12－06．

［7］施佳秀，董佳麗．浙大開學(xué)重申教育問題期待“考生”變“學(xué)生”［EB／OL］．（2014－08－31）［2015－03－16］．http：／／www．chinanews．com／edu／2014／08－31／6547584．shtml．

（責(zé)任校對 王小飛）

作者簡介：許宜申（1979－），男，江蘇新沂人，副教授，博士，主要從事儀器儀表與自動化檢測、光電測試技術(shù)等教學(xué)與研究。

基金項目：2015年蘇州大學(xué)高等教育教改研究資助項目“基于立體式實踐教學(xué)體系的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究”

收稿日期：20150423

doi：10．13582／j．cnki．1674－5884．2015．11．014

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674－5884（2015）11－0044－03