白云　柴鈺

摘要：開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力的主要教學(xué)手段。本文結(jié)合西安科技大學(xué)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)課情況、實(shí)踐及探索，闡述了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的理念，探討了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)在人才培養(yǎng)方面的突出作用。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；自主實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）34-0253-02

一、引言

開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是高校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、綜合知識(shí)應(yīng)用能力的重要教學(xué)手段。目前，各高校都相繼實(shí)施了從內(nèi)容到形式程度不一的多種多樣的實(shí)踐教學(xué)改革，開(kāi)展了創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，建立了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，并形成了自己的管理模式，取得了相當(dāng)成效[1-3]。西安科技大學(xué)作為以工科為主、兼顧文理的綜合性研究型大學(xué)，著眼于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，立足于工程教育，近年來(lái)把創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展推上了一個(gè)新臺(tái)階。我校與美國(guó)德州儀器公司簽約共同建立了“西安科技大學(xué)&美國(guó)德州儀器大學(xué)生創(chuàng)新中心”，針對(duì)該中心實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)踐。本文就如何進(jìn)一步加強(qiáng)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)在人才培養(yǎng)方面的突出作用進(jìn)行了研究和探索。

二、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的理念

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為核心內(nèi)容，緊緊圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革來(lái)展開(kāi)，在保持電工電子類專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)施開(kāi)放服務(wù)，使優(yōu)質(zhì)資源高度共享[4-6]。

1.多層次的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)工作。根據(jù)電工電子類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，從優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)出發(fā)，形成以學(xué)生為主體、自主實(shí)驗(yàn)、教師指導(dǎo)為輔的多層次開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。所謂多層次是指教師依據(jù)學(xué)生實(shí)際狀況，結(jié)合不同專業(yè)、不同培養(yǎng)層次，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)這三個(gè)方面。（1）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)基本技能為教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容包括電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、控制理論、傳感器技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)等配套實(shí)驗(yàn)，覆蓋了理論教學(xué)課程的重點(diǎn)知識(shí)。例如，在單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)中，只給出主要的電路原理圖，具體功能的實(shí)現(xiàn)由學(xué)生自己完成，在對(duì)電路的安裝、焊接和調(diào)試過(guò)程中，學(xué)生的主動(dòng)性得到發(fā)揮。類似的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生基本上具備了測(cè)量、調(diào)試和應(yīng)用簡(jiǎn)單電路的能力。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放主要針對(duì)電類相關(guān)專業(yè)大一、大二的學(xué)生。（2）應(yīng)用綜合性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用綜合性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)后，在具備一定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用一門或多門課程的知識(shí)來(lái)綜合訓(xùn)練自身動(dòng)手能力的復(fù)合型實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。例如，在設(shè)計(jì)智能救援小車的實(shí)驗(yàn)中，為完成小車所實(shí)現(xiàn)的避障、循跡、物體探測(cè)和轉(zhuǎn)移等功能，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化，分為主控制模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、壁障模塊、聲光報(bào)警模塊等。針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生只需要滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)自己查閱資料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇電子元器件、確定參數(shù)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生綜合掌握了單片機(jī)、嵌人式系統(tǒng)、控制原理、模電、數(shù)電及傳感器的知識(shí)。應(yīng)用綜合性實(shí)驗(yàn)開(kāi)放對(duì)象是電類相關(guān)專業(yè)大三、大四的學(xué)生。（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，教師承擔(dān)的與控制、檢測(cè)相關(guān)的科研項(xiàng)目、以及小發(fā)明、小制作、自擬實(shí)驗(yàn)課題等。教學(xué)目標(biāo)是鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)思維能力，建立工程意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高科研實(shí)踐能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要面向電類相關(guān)專業(yè)高年級(jí)的學(xué)生及研究生開(kāi)放，從實(shí)驗(yàn)題目的選擇、方案的設(shè)計(jì)、元器件的選購(gòu)到實(shí)驗(yàn)電路的搭建、系統(tǒng)調(diào)試的完成等過(guò)程均由學(xué)生獨(dú)立完成，教師只提供必要的技術(shù)指導(dǎo)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)既為學(xué)生創(chuàng)造了研究和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，又為學(xué)有所長(zhǎng)的學(xué)生開(kāi)辟了個(gè)性化培養(yǎng)途徑；既照顧到大多數(shù)學(xué)生的創(chuàng)新水平，又保證高素質(zhì)的學(xué)生獲得更多的發(fā)展空間，使不同情況的學(xué)生都能經(jīng)過(guò)自己的努力，在知識(shí)、能力、素質(zhì)方面有所提高。

2.校企聯(lián)合加強(qiáng)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)施建設(shè)。校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室作為人才培養(yǎng)的新模式、新機(jī)制是被實(shí)踐證明了的成功經(jīng)驗(yàn)[7-10]。它拓寬了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金來(lái)源，所增加的投入使實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備達(dá)到新水平，提升了開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)施環(huán)境。目前，在我校與美國(guó)德州儀器公司共建的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室中，德州儀器每年會(huì)根據(jù)我校需求和自身庫(kù)存，向我校提供嵌入式最小系統(tǒng)板和芯片、高性能運(yùn)放、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、電源芯片及部分模擬器件的評(píng)估板；定期指派高水平的應(yīng)用工程師為學(xué)生開(kāi)展電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用等知識(shí)的培訓(xùn)；定期向?qū)嶒?yàn)室提供網(wǎng)站公開(kāi)的電子新產(chǎn)品的技術(shù)資料和應(yīng)用指南；每年舉辦德州儀器杯西安科技大學(xué)電子設(shè)計(jì)大賽；每年聯(lián)合開(kāi)放創(chuàng)新項(xiàng)目供學(xué)生申請(qǐng)，同時(shí)提供相關(guān)開(kāi)發(fā)板和芯片支持；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教材與開(kāi)發(fā)方面，德州儀器與我校合作，針對(duì)實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)專題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)、課程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、課外創(chuàng)新實(shí)踐指導(dǎo)和教材建設(shè)方面雙方將進(jìn)行長(zhǎng)期合作。通過(guò)校企聯(lián)合，教師可以充分利用高校和企業(yè)兩種不同的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源，培養(yǎng)適合社會(huì)和企業(yè)需要的具有現(xiàn)代管理意識(shí)和掌握先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才。

3.建立一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要力量，這支隊(duì)伍的素質(zhì)直接影響到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及科學(xué)研究成果的產(chǎn)出。因此，培養(yǎng)一支責(zé)任心強(qiáng)、知識(shí)面廣、專業(yè)精通和具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師隊(duì)伍尤為關(guān)鍵。為了提升實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的整體素質(zhì)，一方面，我校充分重視實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的培訓(xùn)、進(jìn)修及校內(nèi)外的技術(shù)交流，通過(guò)多種渠道和方式為實(shí)驗(yàn)教師提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使其不斷提高自身素質(zhì)。另一方面，為鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自己的業(yè)務(wù)水平，使他們積極參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，我校在實(shí)驗(yàn)教師的培養(yǎng)、考核和聘任方面建立了一系列人事考核聘任制度，充分調(diào)動(dòng)了教師的工作積極性和學(xué)習(xí)熱情，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了有力保障。

三、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

實(shí)踐證明，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展對(duì)我校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才有積極的作用。

1.增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室的鍛煉使學(xué)生的專業(yè)知識(shí)得到了不斷地增強(qiáng)和鞏固，使“培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力”不再成為一句空洞的口號(hào)，對(duì)能力的訓(xùn)練被列入具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中進(jìn)行要求、練習(xí)和考核。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生加深了對(duì)課堂上所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解以及對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)識(shí)；同時(shí)，熟悉了實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和技巧，掌握了實(shí)驗(yàn)原理和方法，提高了實(shí)際動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

2.激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室自成立以來(lái)，每年都會(huì)選派學(xué)生組隊(duì)代表學(xué)校參加全國(guó)或陜西省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽。在以往的大賽中，我們榮獲過(guò)全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽二等獎(jiǎng)、陜西省的一、二、三等獎(jiǎng)以及機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。通過(guò)參加校級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、機(jī)器人大賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目等大學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，極大地鼓舞了學(xué)生對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)榱酥鲃?dòng)學(xué)習(xí)，教師啟發(fā)學(xué)生的思維，使他們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立思考、自行設(shè)計(jì)方案、自主操作實(shí)驗(yàn)、自由發(fā)揮想象，極大地調(diào)動(dòng)了他們的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生的潛能得以充分發(fā)揮，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維，增強(qiáng)了學(xué)生的科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

3.磨煉學(xué)生的意志，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)碰到課堂教學(xué)內(nèi)容尚未涉及且有相當(dāng)難度的實(shí)際問(wèn)題，這就需要他們用心觀察、分析討論、反復(fù)實(shí)驗(yàn)、找出解決問(wèn)題的辦法，面對(duì)困難要有耐力，要有刻苦和永不停止的探索精神，通過(guò)艱苦的實(shí)驗(yàn)，最終感受到成功的快樂(lè)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到了充分鍛煉，吃苦耐勞、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神得到了增強(qiáng)，學(xué)生的成就感、榮譽(yù)感獲得了提升，綜合素質(zhì)得到了進(jìn)一步的提高。

四、結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)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(jié)合自身的特點(diǎn)在開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方面不斷地進(jìn)行嘗試和探索，不斷地改革創(chuàng)新，只有這樣才能把我校的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作提高到新水平，才能培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才。

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