基于“卓越”試點班的創新教學模式研究與改革

李英偉　胡正平　李林

摘要：教育部“卓越工程師教育培養計劃”是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。為配合教育部以及燕山大學落實“卓越工程師教育培養計劃”，作者在不斷摸索和改革中提出了一套行之有效的提高大學生實踐創新能力的培養模式，即構建實踐教學新體系，構造新型導師與學生互動以及良性的學生與學生的競爭關系，培養學生創新及實踐能力，并且取得了良好效果。

關鍵詞：卓越計劃；創新教育；實踐教學；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0092-04

一、引言

教育部“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路，建設創新型國家和人才強國戰略目標服務。

燕山大學作為第一批“卓越工程師教育培養計劃”的高校單位，隨后試點實施“卓越工程師教育培養計劃”，并出臺了總體方案。該方案表示，主要依托“機械設計制造及其自動化”、“自動化”以及“電子信息工程”等傳統優勢特色專業，通過深入的教學改革與實踐，探索適于區域與行業、特色鮮明的地方重點大學的卓越工程師培養模式與方法，著力提高學生的工程意識、工程素質和適應各種工程實踐需求的能力，并要求試點專業領域為“機械設計制造及其自動化”專業、“自動化”專業和“電子信息工程”專業。

為配合教育部以及燕山大學落實“卓越工程師教育培養計劃”，作者在綜合多年教學經驗以及多方意見下，提出了基于電子信息“卓越”試點班的創新實踐教學模式，并進行了進一步的實踐與研究。

二、電子信息“卓越”試點班創新教育實踐教學模式

（一）重視基礎教學，加強實踐教育，提高學生綜合能力

通過開展基礎教學，為學生進一步的實踐活動打下了堅實的基礎。通過加強實踐教育，打破僵化的知識運用，拓展了學生的思維空間，培養了學生的實際操作能力，從而提高了學生的創新能力，為國家培養出一批具有創新意識的優秀人才。為此，我們從四個方面開展教學。

1.培養學生的基本知識技能。首先，通過基本知識技能的學習，加深學生對課程教學內容的理解。其次，使學生掌握基本的電子電路實驗理論、實驗的基本規范與基本方法、處理各種實驗數據的基本方法。最后，學生學會對如萬用表、信號發生器等基本的實驗儀器與裝置的使用，了解并掌握一些典型實驗的調試原理及方法，然后編寫規范的實驗報告。

2.培養學生的基本研究能力。研究能力是一個理工科學生最基本也是最重要的能力。我們從基本實驗分析開始，以小見大，逐步訓練和引導學生學會獨立研究問題。目的就是使學生初步掌握科學研究方法，為以后獨立從事科學研究打下一定的基礎。

3.培養學生的基本設計能力。這個實踐教學是在教師間接指導下根據實驗教學的目的與項目要求，讓學生自己設計實驗步驟，選擇實驗儀器。目的就是通過設計性的實驗，讓學生獨立完成從查找資料，到制訂設計方案和制作、編寫實驗報告的全過程。目標是培養學生在“工程”設計、制作和組織管理等方面的設計與創新能力和組織與管理能力。

4.培養學生工科綜合素質。目的是讓學生能基本運用工程觀念以及所學理論知識很好地分析問題和解決問題。燕山大學擁有完善的電工實習與電子實習平臺，我們通過借助該平臺，完成了基本的實踐教學，其中采用了邊學習邊實驗的方法，讓學生在腦海中逐步形成系統工程的觀念。

（二）立足實踐項目，構建“課堂教學+課程設計+電子競賽”的教學體系

學校工作的主旋律，乃至整個教育工作的中心，就是教學，而課堂教學位于整個教學工作之首，在基礎課教學之中尤為如此。在很大的程度上，實踐教學是課堂教學的延續、深入與發展，是課堂教學必不可少的組成環節，它在培養學生的實踐能力上有著極為重要的甚至不可取代的作用。因此，我們在進行實踐教學的同時，也決對不能忽略課堂教學。課堂教學，一般就是在整體教育計劃的教學內容的部署與安排下，有系統、有組織、有計劃地在教室內（基本都是）進行教師與學生面對面的文化“互動交流”。

該實踐項目是結合學生的課程設計來建造學科競賽平臺的。學科競賽就是對知識深入理解、系統整理和實踐運用的過程。競賽的結果集中體現了學生對知識的理解與應用能力，以及心理素質、身體素質和協作精神，并在很大程度上反映了教學計劃、教學內容的合理性。同時，競賽活動的開展，為部分優秀的學生提供了充分發揮的創新空間，同時為培養和選拔優秀人才提供了一個全新的視角。

1.實踐項目的綜合創新設計。實踐項目的綜合創新設計將《單片機原理及應用》課程的課堂講授內容與全國大學生電子設計競賽題目有機結合在一起，提煉出該設計的核心內容：以智能小車設計為核心，要求學生完成小車電機驅動模塊設計、紅外循跡模塊設計、超聲波壁障模塊設計、藍牙控制模塊設計、LCD顯示模塊設計等內容。該設計采用分組競賽的方式，競賽題目分為基本題目和擴展題目兩大部分，基本題目的目標是提高學生的實踐能力和綜合素質，擴展題目的目標是充分激發學生的創新意識。

在綜合設計過程中，有意識地重點培養動手能力強的學生，為參加全國大學生電子設計競賽打下基礎，從而構建“課堂教學+課程設計+電子競賽”的良性互動教學體系，形成創新教育實踐教學模式，然后在這種教學模式的指導下規劃各個階段的實施方案。在課堂教學階段主要是學生對單片機及相關課程的學習；在課程設計階段教師應該為學生安排額外的學習，比如學習和熟悉一些電子設計軟件，目的是讓學生能完整設計出一個完整的智能小車，以及最終教師對學生組織答辯考核等；在電子設計競賽階段，教師和學生針對之前的工作和學習進行總結分析，進而強化學生的創新設計能力，最終為參加比賽做好充分準備。

2.構造實驗室中的課堂教學模式及搭建學科競賽載體。在項目實施過程中項目組教師應完成的研究內容為：智能車控制模塊設計、超聲波測距離模塊設計、藍牙數據傳輸模塊設計、智能小車避障礙模塊設計、智能小車尋黑線模塊設計。項目實施過程中學生應完成的研究內容為：智能小車控制實驗、智能車超聲波避障實驗、智能車尋線實驗、藍牙遙控控制智能車實驗、多功能智能車實驗（在一臺智能車上實現避障、尋線、藍牙遙控等功能）。項目的指導方式為：綜合設計前，指導小組全體教師完成設計任務書及設計指導書，規劃比賽形式，在課程設計前向學生下達設計任務書，并提供必要的基本參考資料。指導教師按照各自的專業特長分工負責綜合設計的工作，確保全程指導；指導教師要與學生共同進行方案的可行性分析，最終幫助學生確定設計方案；指導教師要引導學生發揮主觀能動性，鼓勵學生創新；指導教師應及時掌握每個學生的設計完成進度，及時答疑。最后共同組織比賽驗收。

綜合設計要求學生自主設計一個具有避障功能的智能小車。學生通過對小車控制系統的軟硬件開發，培養學生的實踐能力，激發學生的創新意識，使學生將相關課程的知識和生產實際緊密結合在一起，并為參加全國大學生電子設計競賽打下基礎。學生以4～5人為一組，每組需要完成整套智能小車的設計、制作及調試，并繪制電路原理圖，撰寫項目設計報告。智能小車需要能夠完成給定的作業任務，如車體運動、智能循跡、智能避障、信息顯示等功能。最終采用分組競賽的方式對各組的課程設計結果進行綜合評定。

如上所述，在整個實踐項目實施的過程中，從項目開始規劃到實施結束，導師與學生之間始終存在互動關系，讓學生能夠積極主動地參與到項目中去，學生也因此能把課堂學到的理論知識應用到實踐當中，學以致用，從而達到教學目的。同時，在分組競賽中，由于在項目規劃中給學生預留了很大的創新空間，比如各個功能模塊、單片機核心、多種擴張方式，讓學生有了更多的發揮空間，因此通過這種方式既能培養學生的團隊協作精神，又能通過競賽讓學生感受到競爭的壓力，也就是讓學生在協作與競爭中大膽創新，同時也是對學生心理素質的檢驗。而在當今社會這正是企業與單位所需要的，這也為學生走上社會打下了基礎。這也完全符合《卓越工程師教育培養計劃通用標準》的通知要求。

3.課程項目考核方式與改革。該課程的考核內容集中體現出學生的實踐與綜合創新能力。學生成績由四部分組成，即本組學生自評分（重點考察學生在整個項目完成過程中的貢獻大小）、指導教師評分（由指導教師根據學生的出勤、平時表現、項目設計作品完成質量及調試情況給學生打分）、匯報與比賽、課程設計報告。該課程的總成績=本組學生自評分×20%+指導教師評分×30%+匯報與比賽×40%+課程設計報告×10%。

三、電子信息“卓越”試點班創新教育實踐教學模式的顯著特征

此模式所體現的理念是：使學生由文化的接受者，轉變為一種校園文化的探索者。這種校園文化有以下三個顯著特征。

1.突出學生在創新教育實踐教學的主體地位，真正實現“互動教學”。在現代教育中，教師起主導作用，而學生占主體地位。在整個項目實踐教學過程中，我們實現了“教學相長”。在整個項目中我們采取由學生和教師共同規劃、共同研發，教師引導學生應用課堂所學理論知識去發現問題、解決問題，充分激發學生的學習興趣和創新意識。因此，一方面，指導教師應用實踐教學法去引導學生自主探索性地學習，學生不僅培養了自學能力和自我約束能力，也提高了動手能力和創新能力；另一方面，教師與學生共同規劃開發，我們也可以在那些朝氣蓬勃、思維活躍的本科生中獲取新的創造力和新的靈感，同時也能激發教師的工作熱情。

2.在整個項目中學生始終參與，了解了生產工藝、設備與制造系統。在這個過程中，首先學生是項目規劃直接設計者的主體之一；其次，學生是項目具體實施的主體；最后，學生是創新的主體。也就是說學生了解了生產工藝、設備與制造系統。這也正是《卓越工程師教育培養計劃通用標準》的通知要求之一。

3.在實踐項目中學生之間協作與競爭并存，教師服務學生。首先，在學與教的互動關系中，教師必須為學生及時答疑解惑。其次，鼓勵團隊協作與良性競爭。團隊中分工合作，即成員之間各自發揮自己的優勢，形成優勢互補。最后，在團隊間形成良性競爭。競爭有利于人的成長，競爭是社會發展的動力。我們在培養學生協作的同時，也應該注重培養學生的競爭意識，端正學生態度。

四、結論

作為一個教育學者，我很認同這句話——創新教育是為積極應對未來可能出現的各種不確定性而出現的。創新教育本身的出現形式就蘊含著創新的意蘊。那就是創新教育應以人的未完成性為前提，既要遵守人身心發展的基本規律，又要強調人的主觀能動性，依靠人自身的理解感悟探索未知世界。

正如哈佛大學校長福斯特說過的，“回望歷史能夠有助于創造未來。讓我們回望科學和藝術，把創新與闡釋結合起來。我們需要的是最好的創新和最好的闡釋。而唯有大學，才能同時為我們提供最好的創新和最好的闡釋”。還有無意中看到的一句話，“在人類的種種創造中，沒有什么東西比大學更能經受得住漫長的吞沒一切時間歷程的考驗”。一個社會、一個國家若需要完善，就應該同時進行大眾教育與精英教育。而大學更應從社會需求出發，以培養應用型人才為主，服從國家社會需求，同時，開展大眾教育與精英教育，也要更加關注大眾教育。大學培養學生的目標應根據社會需求發展而制定，不同專業之間的培養方案的設置應有區別。在同一專業中，不同學生個體之間也應有所差異。這樣，才能既適應社會發展的要求，培養出應用型專門人才，又可為各個行業領域輸送高素質的綜合人才。

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基金項目：本文系2013年燕山大學校改項目（jg201316）的研究成果

作者簡介：李英偉（1978-），男，河北盧龍人，副教授，燕山大學信息科學與工程學院博士研究生，研究方向：智能信息處理。