模塊化層次化創(chuàng)新體系的建立與實踐

陳 璨　李 林　劉復(fù)玉　任旭虎

中國石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院　山東青島　266580

模塊化層次化創(chuàng)新體系的建立與實踐

陳 璨李 林劉復(fù)玉任旭虎

中國石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院山東青島266580

創(chuàng)新平臺的建設(shè)是培養(yǎng)大學(xué)生科研訓(xùn)練和創(chuàng)新精神的有效途徑。介紹了我校電專業(yè)創(chuàng)新平臺的現(xiàn)狀和存在的問題，提出了以模塊化創(chuàng)新平臺建設(shè)為基礎(chǔ)，通過分階段、層次化、多樣化的創(chuàng)新訓(xùn)練新模式的實施，將創(chuàng)新實踐活動貫穿于大學(xué)生四年學(xué)習(xí)的整個過程，實現(xiàn)學(xué)生各方面能力的提升。實踐證明，這種創(chuàng)新訓(xùn)練新模式具有良好的教學(xué)效果。

創(chuàng)新平臺；創(chuàng)新體系；能力培養(yǎng)；創(chuàng)新訓(xùn)練

中國石油大學(xué)歷來重視大學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從2000年開始在信息與控制工程學(xué)院持續(xù)投資建立了由多個創(chuàng)新實驗室組成的創(chuàng)新平臺，這些創(chuàng)新實驗室隸屬于學(xué)院下屬的教學(xué)院系和教學(xué)中心［1］。依靠這一創(chuàng)新平臺我校在大學(xué)生電子設(shè)計競賽、西門子杯工業(yè)自動化控制挑戰(zhàn)賽、全國機(jī)器人大賽等比賽中取得了較好的成績。創(chuàng)新平臺在實際運行中也暴露出許多問題，具體表現(xiàn)如下。

（1）重創(chuàng)新、輕基礎(chǔ)。雖然各單位的創(chuàng)新實驗室也面向?qū)W生開放，但存在準(zhǔn)入門檻高，無創(chuàng)新實驗項目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃以及無專業(yè)基礎(chǔ)知識的低年級學(xué)生無法進(jìn)入的現(xiàn)象，從而使得學(xué)生的基礎(chǔ)訓(xùn)練環(huán)節(jié)薄弱［2］。

（2）重結(jié)果、輕過程。創(chuàng)新實驗室開設(shè)的訓(xùn)練項目主要集中安排在各類科技競賽前3個月的賽前培訓(xùn)中，其他時間幾乎沒有培訓(xùn)項目、實驗室處于自由散漫狀態(tài)，忽略了平時的積累。

（3）重點、輕面。創(chuàng)新實驗室只接納水平較高、有基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗的學(xué)生進(jìn)入，而把大部分無基礎(chǔ)和經(jīng)驗卻有著濃厚學(xué)習(xí)興趣的學(xué)生拒之門外，從而使得學(xué)生受益面極小。

（4）管理分散、投資重復(fù)。由于創(chuàng)新實驗室由各教學(xué)單位獨立運行管理，自成體系，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)備重復(fù)投資，例如4個單位的創(chuàng)新實驗室都要配置臺式直流電源、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器以及萬用表等。

（5）專業(yè)性強(qiáng)、學(xué)科交叉少。各系的創(chuàng)新實驗室都具有自己的專業(yè)特色，僅僅只有本系學(xué)生能夠使用，其他專業(yè)學(xué)生難以進(jìn)入，例如電子專業(yè)的學(xué)生很難進(jìn)入電氣的創(chuàng)新實驗室開展與電子專業(yè)相關(guān)的創(chuàng)新訓(xùn)練。

為了解決以上存在的問題，在借鑒兄弟院校的成功經(jīng)驗的同時，結(jié)合我院師資水平和學(xué)生的實際情況，學(xué)院重新認(rèn)識了創(chuàng)新平臺的作用和定位，認(rèn)為創(chuàng)新平臺的建設(shè)應(yīng)遵循以下原則［3，4］。一是創(chuàng)新平臺不僅僅用于創(chuàng)新和學(xué)科競賽，它應(yīng)當(dāng)是大學(xué)生課外科技實踐活動的基地，是一個可以組合變化的大平臺。二是創(chuàng)新平臺擁有自己的場地和設(shè)備，可以作為學(xué)生課外科技活動的空間，讓學(xué)生做自己想做的實驗和開發(fā)，支持他們富有創(chuàng)造性的活動。三是創(chuàng)新平臺是教師和大學(xué)生自由進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、心靈互動的場所。四是創(chuàng)新平臺也是開設(shè)學(xué)術(shù)講座、專業(yè)技能培訓(xùn)，組織各類、各級學(xué)科競賽的基地，引導(dǎo)學(xué)生向更專業(yè)的方向發(fā)展。基于以上原則，我校從創(chuàng)新平臺的結(jié)構(gòu)組成、管理體制等多方面對創(chuàng)新平臺的建設(shè)進(jìn)行了改革和調(diào)整，經(jīng)過一段時期的試運行，取得了一定的成績，下面簡單地介紹一下。

1　模塊化的創(chuàng)新平臺

根據(jù)現(xiàn)有創(chuàng)新實驗室存在的諸多問題，我們打亂原有的按照系別、條塊分割的管理體系，以全院為整體，整合所有創(chuàng)新實驗室資源，建立了從基礎(chǔ)到擴(kuò)展的模塊化創(chuàng)新實驗平臺［5］。其中基礎(chǔ)平臺包含：焊接練習(xí)、模擬數(shù)字電路設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、EDA軟件練習(xí)4個模塊；擴(kuò)展平臺包含：嵌入式開發(fā)、儀器儀表設(shè)計、工業(yè)自動化模型控制、機(jī)器人設(shè)計訓(xùn)練、機(jī)械制作5個模塊；基礎(chǔ)平臺配置電烙鐵、模擬示波器、直流穩(wěn)壓電源等低端設(shè)備，擴(kuò)展平臺配置數(shù)字示波器、DDS函數(shù)信號發(fā)生器、高精度臺式萬用表、嵌入式開發(fā)平臺等高性能設(shè)備。同時利用樓道和小房間等設(shè)置了作品展示區(qū)和創(chuàng)新答疑區(qū)。經(jīng)過調(diào)整，打破了各系的創(chuàng)新實驗室之間的壁壘，實現(xiàn)了資源共享，減少了硬件投資，提高了設(shè)備的利用率，同時也更便于管理［6］。模塊化平臺分布如圖1所示。

圖1　模塊化創(chuàng)新平臺分布示意圖

2　分階段、層次化、多樣化的創(chuàng)新訓(xùn)練模式

為全面提高大學(xué)生實踐動手能力、徹底拋棄以往“平時不燒香、臨時抱佛腳”的學(xué)科競賽參賽模式，開展從入學(xué)開始、從基礎(chǔ)做起、分階段、多層次、細(xì)水長流、多樣化的創(chuàng)新實踐教學(xué)活動，借助于建立的模塊化創(chuàng)新實驗平臺建立按學(xué)生年級、從“入門→基礎(chǔ)→專業(yè)→創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，該培訓(xùn)體系以講解、知識講座以及實訓(xùn)相結(jié)合的模式進(jìn)行［7］。體系的層次結(jié)構(gòu)及各階段訓(xùn)練內(nèi)容如圖2所示。

圖2　層次化培訓(xùn)體系結(jié)構(gòu)示意圖

2.1入門引導(dǎo)

剛剛?cè)雽W(xué)的大一新生對自己的專業(yè)一無所知，因此入門引導(dǎo)非常重要。我校乃至全國其他高校都安排了新生入學(xué)教育，聘請相關(guān)專業(yè)的教授、博士圍繞學(xué)生所學(xué)專業(yè)進(jìn)行介紹。但這涉及的具體專業(yè)知識還是很少、介紹不徹底，多數(shù)學(xué)生聽了仍是一片茫然，到底自己的專業(yè)需要學(xué)什么課程，課程里面到底有什么內(nèi)容，如何學(xué)，學(xué)了以后自己能干什么還是知之甚少［8］。針對以上情況，結(jié)合電類專業(yè)特點，該培訓(xùn)體系先讓新生參觀實驗室、特別是創(chuàng)新實驗平臺，讓他們動手感受歷屆學(xué)生作品，并由教師或研究生做簡單的講解，在此基礎(chǔ)上開展電子線路設(shè)計方面的知識講座（如一些解決生產(chǎn)實際或生活實際的科研項目，讓新生對自己的專業(yè)產(chǎn)生興趣，盡快渡過迷茫期）；在學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)有了較為全面認(rèn)識、對專業(yè)產(chǎn)生興趣后，認(rèn)識一些常規(guī)的電子元器件，并動手測試一些基本參數(shù)，熟悉并學(xué)會使用一些常規(guī)測量儀器，讓學(xué)生有一個感性認(rèn)識，使其有所思考，帶著問題和興趣去學(xué)習(xí)。

2.2基本能力訓(xùn)練

通過入門訓(xùn)練后，學(xué)生對電類專業(yè)有了較為深入的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上我們讓學(xué)生自己動手制作一些簡單的電子線路，掌握一些電子線路仿真（設(shè)計）軟件，熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)流程，進(jìn)一步提高其興趣。

2.3專業(yè)技能培訓(xùn)

入門引導(dǎo)和基本能力訓(xùn)練主要安排在第一和第二學(xué)期進(jìn)行，專業(yè)技能培訓(xùn)則安排在第三和第四學(xué)期進(jìn)行。該部分包含專業(yè)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練和專業(yè)技能訓(xùn)練兩部分。專業(yè)基礎(chǔ)技能主要是針對我院4個專業(yè)都開設(shè)的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及單片機(jī)原理等專業(yè)基礎(chǔ)課程而設(shè)置，是專業(yè)技能訓(xùn)練所必須有的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。專業(yè)技能培訓(xùn)根據(jù)各專業(yè)特點和理論教學(xué)內(nèi)容的不同而設(shè)置，學(xué)生根據(jù)自身需要，可以參與其他專業(yè)的培訓(xùn)內(nèi)容。

2.4創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃

具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)生可以進(jìn)入創(chuàng)新實驗平臺進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，進(jìn)入創(chuàng)新平臺實施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練可以有以下3種形式。

（1）在教師指導(dǎo)下以立項的國家級或校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目的學(xué)生，可直接申請進(jìn)入創(chuàng)新平實驗臺實施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃。

（2）實驗中心每年向全院師生征求創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練題目，由學(xué)生組隊報名選取，并寫出詳細(xì)實施方案和實施計劃，經(jīng)答辯合格后進(jìn)入創(chuàng)新實驗平臺進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練。

（3）學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣愛好自己擬定題目，征求教師意見并寫出可行的實施方案和計劃后，可申請進(jìn)入創(chuàng)新實驗平臺進(jìn)行訓(xùn)練。

上述（2）（3）作為全國或全校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃培育項目，對于完成得比較好的題目和參與者，由學(xué)院直接推薦校級或國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練。

2.5學(xué)科競賽

學(xué)科競賽對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、拼搏精神等具有十分重要的作用，是培養(yǎng)高素質(zhì)和創(chuàng)新能力人才的重要途徑，也是檢驗人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。該大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系本著使競賽常態(tài)化的指導(dǎo)思想，除了協(xié)助主辦單位進(jìn)行全國大學(xué)生“西門子杯”工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽、山東省和全國大學(xué)生機(jī)器人大賽、全國和山東省大學(xué)生電子設(shè)計大賽外，實驗教學(xué)中不定期舉辦校內(nèi)各種學(xué)科競賽，提高學(xué)生興趣。目前我們舉辦的校級學(xué)科競賽有：電子線路設(shè)計興趣知識競賽、電路焊接大賽、51單片機(jī)匯編程序設(shè)計競賽、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計競賽、單片機(jī)C語言程序設(shè)計競賽和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計競賽等6個。

3　創(chuàng)新平臺的激勵機(jī)制

建立合理的激勵機(jī)制，有效調(diào)動教師、學(xué)生參與各項創(chuàng)新實踐活動的積極性，是創(chuàng)新平臺成功運行的關(guān)鍵。創(chuàng)新平臺的運行無論對于教師還是學(xué)生來說，都需要克服重重困難，付出比平時更多的努力。因此，建立科學(xué)合理的激勵機(jī)制是對教師、學(xué)生努力工作的尊重與認(rèn)同，對保證創(chuàng)新平臺各項工作的良性發(fā)展具有重要意義。對于教師，學(xué)院制定了工作量認(rèn)定、成果替代等相關(guān)指導(dǎo)性政策文件；對于學(xué)生，學(xué)院也制定專門的政策，參與創(chuàng)新平臺各項活動學(xué)生在綜合測評和研究生推免時給予一定的加分，同時對于在創(chuàng)新平臺各項活動中表現(xiàn)突出的學(xué)生，由創(chuàng)新平臺負(fù)責(zé)人直接推薦參加全國或山東省的各類學(xué)科競賽。

4　平臺的應(yīng)用效果

該模塊化創(chuàng)新平臺于2010年完成了全部硬件建設(shè)工作，并將從“入門→基礎(chǔ)→專業(yè)→創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系應(yīng)用于實踐，取得了良好的效果。僅從我校參加全國或山東省大學(xué)生電子設(shè)計競賽的獲獎情況可以看出，我校的獲獎數(shù)量和質(zhì)量在逐年上升。表1為我校近4年的獲獎情況。

表1　近四年獲獎情況

5　結(jié)束語

創(chuàng)新是社會發(fā)展的不竭源泉，是國家發(fā)展的核動力；創(chuàng)新群體是實現(xiàn)中國夢的中堅力量；培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是眾多高等院校追求的終極目標(biāo)。但我們不能一味地追求創(chuàng)新，而忽略了基礎(chǔ)的重要性；更不能把創(chuàng)新當(dāng)作尖子生的專利，而忽視了大部分學(xué)生創(chuàng)新潛能的挖掘，應(yīng)當(dāng)把創(chuàng)新作為一種大眾化教育并加以普及。創(chuàng)新需要循序漸進(jìn)，不能一蹴而就，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)采取分階段、分模塊，從入學(xué)開始，從基礎(chǔ)做起的模式。

［1］ 王國強(qiáng)，吳敏. 研究型大學(xué)實驗教學(xué)創(chuàng)新平臺的構(gòu)建［J］.實驗室研究與探索，2007，26（8）：65-69.

［2］ 元澤懷，陳英俊.開放式電子信息類學(xué)生創(chuàng)新平臺的層次化管理探索與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（3）：120-124.

［3］ 徐志玲，李飛標(biāo).基于提升學(xué)生實踐能力的實驗室科技創(chuàng)新平臺構(gòu)建［J］.實驗技術(shù)與管理，2013，28（9）：28-32.

［4］ 宋躍，楊雷，雷瑞庭.學(xué)生科技創(chuàng)新平臺的構(gòu)建實踐［J］.實驗室研究與探索，2007，26（9）：72-76.

［5］ 李洋.高校實驗室協(xié)同創(chuàng)新平臺共建與共享芻議［J］.實驗室研究與探索，2014，33（11）：297-301.

［6］ 沈劍敏，陳強(qiáng)，管利萍.培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的探索與思考［J］.實驗室研究與探索，2009，28（10）：104-109.

［7］ 劉振國，華子義，沈忠明.面向全校本科生的公共實驗創(chuàng)新平臺構(gòu)建［J］.實驗室研究與探索，2012，31（12）：212-216.

［8］ 汪雪琴，何蘇勤，姜廣峰.構(gòu)建立體化全程培養(yǎng)科技創(chuàng)新平臺的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2010，29（4）：74-78.

The Establishment and Practice of the Modular and Hierarchical Innovation System

Chen Can， Li Lin， Liu Fuyu，Ren Xuhu
College of Information and Control Engineering， China University Of Petroleum （East China）， Qing Dao， 266580， China

The construction of innovation platform is an effective way to cultivate college students' scientifc research training and innovation spirit. This paper frst introduces the status of our electric professional innovation platform and the existing problems， put forward based on the modularization innovation platform construction， through phased， hierarchical， diversifed training the implementation of the new model of innovation， the innovation practice activity throughout the whole process of college students four years learning， realize the ability of the students in all aspects， practice has proved that innovation training new model hasgood teaching effects.

innovation platform； innovation system ； ability training； innovation training

2016-02-17

陳璨，碩士，實驗師，實驗教學(xué)中心副主任。

山東省重點教改項目“基于能力培養(yǎng)的電工電子學(xué)課程體系與教學(xué)模式的探索與實踐”（編號：2015Z025；校級實驗教改項目“具有故障點設(shè)置功能的數(shù)字電路實驗箱研制”（編號：YJ-A201624）。