加強創新性實驗 培養創新人才

白云　柴鈺

摘要：開展創新性實驗是激發大學生創新思維，提高創新能力的主要教學手段。本文結合西安科技大學在實驗教學中創新性實驗的開課情況、實踐及探索，闡述了在實驗教學中融入創新性實驗的理念，探討了創新性實驗在人才培養方面的突出作用。

關鍵詞：創新實驗室；自主實驗；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）34-0253-02

一、引言

開展創新性實驗是高校實施素質教育，培養學生創新思維、綜合知識應用能力的重要教學手段。目前，各高校都相繼實施了從內容到形式程度不一的多種多樣的實踐教學改革，開展了創新性實驗，建立了創新實驗室，并形成了自己的管理模式，取得了相當成效[1-3]。西安科技大學作為以工科為主、兼顧文理的綜合性研究型大學，著眼于創新人才的培養，立足于工程教育，近年來把創新性實驗的開展推上了一個新臺階。我校與美國德州儀器公司簽約共同建立了“西安科技大學&美國德州儀器大學生創新中心”，針對該中心實驗室開展創新性實驗的具體實踐。本文就如何進一步加強創新性實驗及創新性實驗在人才培養方面的突出作用進行了研究和探索。

二、創新性實驗的理念

創新性實驗應以培養學生的創新能力為核心內容，緊緊圍繞實驗教學改革來展開，在保持電工電子類專業特色的基礎上，構建新的實驗教學體系，實施開放服務，使優質資源高度共享[4-6]。

1.多層次的開放式實驗教學。構建新的實驗教學體系是開展創新性實驗的重點工作。根據電工電子類專業實驗教學的目標，從優化學生的知識結構，提高學生的實踐動手能力，培養學生的創新意識和綜合素質出發，形成以學生為主體、自主實驗、教師指導為輔的多層次開放式實驗教學體系。所謂多層次是指教師依據學生實際狀況，結合不同專業、不同培養層次，將實驗教學內容分為基礎性實驗、應用綜合性實驗、設計創新性實驗這三個方面。（1）基礎性實驗。以培養學生的實驗興趣和訓練實驗基本技能為教學目標，教學內容包括電路、模擬電子技術、數字電子技術、控制理論、傳感器技術及單片機技術等配套實驗，覆蓋了理論教學課程的重點知識。例如，在單片機最小系統應用的實驗中，只給出主要的電路原理圖，具體功能的實現由學生自己完成，在對電路的安裝、焊接和調試過程中，學生的主動性得到發揮。類似的基礎性實驗的學習，使學生基本上具備了測量、調試和應用簡單電路的能力。基礎性實驗的開放主要針對電類相關專業大一、大二的學生。（2）應用綜合性實驗。應用綜合性實驗是指學生經過基礎性實驗的學習后，在具備一定的實驗知識和技能的基礎上，運用一門或多門課程的知識來綜合訓練自身動手能力的復合型實驗，其教學目標是培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。例如，在設計智能救援小車的實驗中，為完成小車所實現的避障、循跡、物體探測和轉移等功能，將整個實驗模塊化，分為主控制模塊、電源模塊、電機驅動模塊、壁障模塊、聲光報警模塊等。針對每個實驗模塊，學生只需要滿足設計要求，通過自己查閱資料設計實驗方案、選擇電子元器件、確定參數。整個實驗使學生綜合掌握了單片機、嵌人式系統、控制原理、模電、數電及傳感器的知識。應用綜合性實驗開放對象是電類相關專業大三、大四的學生。（3）設計性實驗。實驗內容包括國家級、省級和校級的大學生創新項目，教師承擔的與控制、檢測相關的科研項目、以及小發明、小制作、自擬實驗課題等。教學目標是鍛煉學生的系統思維能力，建立工程意識，培養創新精神，提高科研實踐能力。設計性實驗主要面向電類相關專業高年級的學生及研究生開放，從實驗題目的選擇、方案的設計、元器件的選購到實驗電路的搭建、系統調試的完成等過程均由學生獨立完成，教師只提供必要的技術指導。設計性實驗既為學生創造了研究和創新的機會，又為學有所長的學生開辟了個性化培養途徑；既照顧到大多數學生的創新水平，又保證高素質的學生獲得更多的發展空間，使不同情況的學生都能經過自己的努力，在知識、能力、素質方面有所提高。

2.校企聯合加強創新性實驗的硬件設施建設。校企聯合共建實驗室作為人才培養的新模式、新機制是被實踐證明了的成功經驗[7-10]。它拓寬了實驗室建設的資金來源，所增加的投入使實驗室的儀器設備達到新水平，提升了開展創新性實驗的硬件設施環境。目前，在我校與美國德州儀器公司共建的創新實驗室中，德州儀器每年會根據我校需求和自身庫存，向我校提供嵌入式最小系統板和芯片、高性能運放、數據轉換器、電源芯片及部分模擬器件的評估板；定期指派高水平的應用工程師為學生開展電子技術、單片機技術、嵌入式技術及系統設計應用等知識的培訓；定期向實驗室提供網站公開的電子新產品的技術資料和應用指南；每年舉辦德州儀器杯西安科技大學電子設計大賽；每年聯合開放創新項目供學生申請，同時提供相關開發板和芯片支持；在實驗教學、教材與開發方面，德州儀器與我校合作，針對實踐課程開設專題、設計實驗，在實驗項目建設、課程設計開發、課外創新實踐指導和教材建設方面雙方將進行長期合作。通過校企聯合，教師可以充分利用高校和企業兩種不同的教學環境和教學資源，培養適合社會和企業需要的具有現代管理意識和掌握先進科學技術的高素質復合型創新人才。

3.建立一支高素質的實驗教師隊伍。實驗教師隊伍是培養創新人才的重要力量，這支隊伍的素質直接影響到學生創新能力的培養及科學研究成果的產出。因此，培養一支責任心強、知識面廣、專業精通和具有豐富實踐經驗的教師隊伍尤為關鍵。為了提升實驗教師隊伍的整體素質，一方面，我校充分重視實驗教師隊伍的培訓、進修及校內外的技術交流，通過多種渠道和方式為實驗教師提供學習的機會，使其不斷提高自身素質。另一方面，為鼓勵實驗教師不斷加強學習，提高自己的業務水平，使他們積極參與到實驗教學研究、實驗創新項目的開發中，我校在實驗教師的培養、考核和聘任方面建立了一系列人事考核聘任制度，充分調動了教師的工作積極性和學習熱情，為創新人才的培養提供了有力保障。

三、創新性實驗對創新人才的培養

實踐證明，創新性實驗的開展對我校培養高素質復合型創新人才有積極的作用。

1.增強學生的專業知識，提高學生的工程實踐能力。創新性實驗室的鍛煉使學生的專業知識得到了不斷地增強和鞏固，使“培養學生分析問題和解決問題的能力”不再成為一句空洞的口號，對能力的訓練被列入具體的教學環節中進行要求、練習和考核。通過實驗，學生加深了對課堂上所學專業知識的理解以及對所學專業知識實際應用的認識；同時，熟悉了實驗的操作規程和技巧，掌握了實驗原理和方法，提高了實際動手能力和工程實踐能力。

2.激發學生的創新意識，增強學生的創新能力。我校創新實驗室自成立以來，每年都會選派學生組隊代表學校參加全國或陜西省大學生電子設計競賽、全國機器人設計大賽。在以往的大賽中，我們榮獲過全國大學生電子競賽二等獎、陜西省的一、二、三等獎以及機器人設計大賽多個獎項。通過參加校級、省級和國家級大學生電子設計競賽、機器人大賽、大學生創新項目等大學生課外科技創新活動，極大地鼓舞了學生對專業課的學習熱情，學生由被動學習變為了主動學習，教師啟發學生的思維，使他們對實驗進行獨立思考、自行設計方案、自主操作實驗、自由發揮想象，極大地調動了他們的主觀能動性，使學生的潛能得以充分發揮，激發了學生的創新意識和思維，增強了學生的科研實踐能力和創新能力。

3.磨煉學生的意志，提高學生的綜合素質。在具體實驗設計和操作的過程中，學生經常會碰到課堂教學內容尚未涉及且有相當難度的實際問題，這就需要他們用心觀察、分析討論、反復實驗、找出解決問題的辦法，面對困難要有耐力，要有刻苦和永不停止的探索精神，通過艱苦的實驗，最終感受到成功的快樂。在這個過程中，學生的動手能力、分析問題、解決問題的能力得到了充分鍛煉，吃苦耐勞、團隊協作精神得到了增強，學生的成就感、榮譽感獲得了提升，綜合素質得到了進一步的提高。

四、結語

創新性實驗在培養學生的創新思維和綜合素質方面具有突出的地位，有著不可替代的作用。就目前而言，我們需要結合自身的特點在開展創新性實驗方面不斷地進行嘗試和探索，不斷地改革創新，只有這樣才能把我校的創新性實驗教學工作提高到新水平，才能培養出更多的高素質復合型創新人才。

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