開放性實驗教學中工程創新人才的培養

洪瀾　張煜彬　陳弟虎

摘要：本文在闡述創新人才培養重要性的基礎上，著重介紹近幾年實驗教學的現狀以及電子技術開放性實驗教學關于培養創新人才的改革與實踐方案，總結教學過程中培養創新人才的初步成果。

關鍵詞：創新人才；開放性實驗；實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0238-02

一、引言

在當今激烈的國際競爭中，不同企業、國家乃至民族的競爭，實質上是創新人才的競爭。為了培養出符合國際競爭要求的創新人才，中山大學物理與科學技術學院調整改進了實驗教學體系，在新的教學體系下，更加注重科技、工程創新能力的培養。除了要求教師重視學生理論基礎的教學外，還要注重學生綜合、設計能力的培養。考慮到實驗實操是培養學生創新能力的有效途徑，學院在逐步完善基礎理論學科教學質量的基礎上，大力度地推進實驗課程教學體系的改革、調整和完善。

電子技術綜合設計實驗作為實驗教學體系的重要課程之一，為學生運用所學理論知識解決實際問題打下好的基礎，并不斷地提高解決實際問題過程中的創新能力和實踐能力等。除了培養學生對電子線路設計的學習興趣外，在教學過程中，教師要側重強調學生綜合能力特別是創新能力的培養，嘗試培養出有專業特色的創新工程人才。

二、電子技術開放性實驗教學狀況

教學活動中，理科生“重理論、輕實踐”，缺乏實際動手能力的現象普遍存在，缺乏有活力、有火花的創新能力，具體表現及原因體現在以下方面。

1.學生在學習過程中過分強調理論知識的學習，忽略了實驗的重要性。我國傳統教育過分注重理論的學習，造成學生對實驗重要性的重視不足，進而導致他們在開放性電子技術實驗中普遍存在不知道如何布局電路、如何焊接電路、如何調試電路等問題，甚至部分學生對實驗敷衍了事，馬虎應付，抄襲其他同學的實驗結果。實驗態度不端正，無法真正掌握基本的實驗能力，創新能力就無從談起。

2.某些學生雖然具有基本的實踐能力和分析、解決問題的能力，但缺少創新。實驗教學中，由于較少培養學生的創新意識、思維、能力，他們盡管能夠按照實驗要求完成電路的焊接、調試，但卻缺失創新性分析和綜合改進電路的能力，欠缺知識的綜合應用能力。

3.實驗中有嚴重的依賴思想，忽視培養獨立解決、分析問題的能力。在以往的演示性、驗證性實驗教學中，大部分實驗是由教師預先準備好的，學生只需要按照規定的步驟完成實驗即可。實驗設計的主體不在學生，遇到問題就向教師尋求幫助，容易造成學生的依賴心理，忽略培養自己獨立分析問題、解決問題的能力[1]，導致他們缺乏自主創新能力。從目前的課程設置來看，大部分與理論課程配合的實驗教學都以演示性、驗證性為主，較少具有創新設計課程。

三、電子線路綜合設計實驗教學改革

為了更好地提高學生的實踐能力，尤其是培養學生的創新能力，在電子技術開放性實驗的教學實踐過程中，我們會采取以下的改革措施。

1.電子技術開放性實驗教學過程中，深化學生對實驗重要性的認識，為提高他們的創新能力做好準備。考慮到學生對實驗重要性的認識不足，我們可以通過在電子技術開放性實驗教學過程中，重點強調理論知識與實操之間的關系，并讓學生逐漸體會實驗設計的重要性。同時，在電子技術開放性實驗的教學過程中，根據課程要求，學生在進行自主設計、選材、組裝、調試電路時，應由被動學習受教者轉變為主動創造開發者，發揮自己的主觀能動性，萌發學習熱情，產生實驗興趣，對動手實操的學習充滿熱情和激情，從“被學習”變為“愛學習”。

2.電子技術開放性實驗過程中，逐漸培養學生獨立發現問題、分析問題、解決問題的能力。在電子技術開放性實驗中，學生應根據教學要求，獨立自主地進行電路的模塊功能設計，在計算機上進行模擬，確立滿足功能要求的電路圖和印制板圖，選取合理的元器件，對原理圖進行合理布局安排，制造PCB版，進行電路焊接、系統調試、上機整體調試。在實驗過程中，學生所問的問題五花八門，教師要針對不同的問題，循循善誘，引導他們開發思維，把理論知識巧妙地融合到實驗中，使個性化的自主設計具有創造性、創新性。正如北京工業大學副校長蔣毅所言：“只有在實踐中教會學生怎樣去發現問題、分析問題、解決問題，才能培養出真正能夠適應當前社會發展的創新人才。”盡管整個過程會很艱巨、復雜、漫長，但學生最能在其中有所收獲、有所成就。

3.分層式引導學生完成實驗，培養特色創新人才。在電子技術開放性實驗的教學過程中，由于各個學生的理論知識和實踐能力存在差異，要實施分層培養，各有側重。基礎理論和實踐能力相對薄弱的學生，我們會要求他們能夠獨立自主地完成電路布局、焊接和調試。在實際操作設計過程中，學生要充分能夠運用所學知識解決、分析、綜合具體問題，由過去的“學了不會如何用”轉換為“學了就知道怎么用”和“怎么用才合理”[2]。通過這種培養方式，既可以提高學生運用所學知識的能力，又可以提高他們的實踐能力，為進行創新打下牢固基礎。比如在實驗過程中，我們會要求學生使用以前學過的電路對功能進行設計和改進，如使用多諧振蕩電路、波形發生器、電源電路、運算放大器等。這時，許多學生會求助于各種渠道，希望將設計做得更完美，功能更強大。對基礎理論和實踐能力比較好的學生，教師就要給出更高的要求，在合理的基礎上，提高創新、創造能力，在培養學生創新意識的過程中，通過引導學生如何改進原有的任務要求和實際的參考電路，使他們意識到可以在原有的平臺上進行創新性的改進與設計。當學生建立起創新意識后，我們會通過引導他們進行有效創新性的思考逐漸培養其創新思維，使他們掌握有效的創新思維方法。基于此，我們主要通過讓學生獨立進行并完成自己的創新性設計，不斷地鍛煉他們的創新能力，從而培養有特色的創新型人才，尤其是能夠做出實用創新的科技人才。例如在實驗教學過程中，我們通過讓學生意識到做設計需要考慮成本這個因素，從而讓部分學生明白參考電路中仍存在可以改進的地方和自己可以創新性地改進電路以減少成本，借此培養他們的創新意識。當學生意識到這一點后，就可以在以后的實驗中進行更進一步的創新工作，不斷地培養自己的創新思維和創新能力。

四、開放性實驗的教學改革措施成果

電子技術開放性實驗的教學改革實踐表明，這會讓學生逐漸認識到實驗的重要性，并在實踐過程中學會怎樣去發現問題、分析問題和解決問題，還有一些學生會在實踐過程逐漸培養并形成創新意識、創新思維、創新能力。

學生可以在教師的引導下，獨立自主地上網搜集并整理資料，運用所學知識獨立地分析整個參考電路的工作原理，為以后的創新設計打好理論基礎。同時，在教師的引導下，學生會明白實際設計的設計理念。例如實際設計過程中，既需要考慮設計原因及怎樣才能更好地完成設計，又要考慮設計產品的成本等。最后，學生可以在教師不斷引導的基礎上，獨立自主地完成電路的創新性設計與改進，完成實際電路的焊接與調試工作。例如，有學生依照教師所倡導的更好地完成設計的理念，將8路激光輸出圖案提高到16路，具體電路原理如圖1、圖2所示。

此外，這位學生還采納了教師提出的需要考慮實際產品成本的建議，由一塊LM324運算放大器芯片取代原電路需要采用的兩塊LM324運算放大器芯片所能完成的功能，降低了產品的成本，更符合實際設計的要求。

參考文獻：

[1]林土勝，林上港，劉文哲.設計性實驗對培養學生實踐和創新能力之我見[J].中國大學教學，2008，（4）.

[2]洪瀾.物理學科電子技術開放性實驗教學實踐[C]//教學研究與實踐——教師論文集，2009，（4）.endprint