大学生创新实践平台研究与实践

赵 娟，郝国成，余志华

(1.(中国地质大学(武汉) 信息技术教学实验中心, 湖北 武汉 430074; 2.中国地质大学(武汉) 机械与电子信息学院，湖北 武汉 430074)

近年来，国内高校通过推进培养学生创新精神和实践能力的实验教学改革，探索全面开放实验室进行实验教学的模式，在创新人才培养方面取得了很大的成效[1-2]。实验教学作为教学体系的重要组成部分，与理论教学之间是相辅相成和不可或缺的关系，对于工科学生，实验教学更是将理论与实践相结合、培养学生创新精神和实践能力的关键环节。但由于不同的高校在专业定位、培养目标、学生生源、办学条件等诸多方面各有特点，且存在着明显的差异，实验教学改革必须针对本校的专业优势和行业特点进行实施。我校作为教育部地学类重点高校，在教学设施、实验条件等方面具有较好的条件，但是也存在实验教学方法陈旧、学生创新能力不足的诸多问题。2003年，我校信息技术教学实验中心通过整合相关院系教学资源，建立了科技创新实验室。作为面向全校本科生的实践创新基地，其主要任务是招收电子类学生并对其开展创新意识与实践能力的培训，组织和指导本校学生参加以电子信息类为主的重大学科竞赛，申报大学生科技创新项目。由大学生社团吸收低年级学生参加课外科技活动，通过开设“电子设计实践”、“电子系统设计”等全校公选课，组织学生参加大学生电子设计、智能汽车等学科竞赛和参与科研项目，建立起全开放、分层次的实践平台。通过在教学中处理好基础理论学习和实践动手能力，基础素质和创新能力的关系，在学生创新和实践能力培养上取得了一定的成绩。

1 创新实践平台建设理念

1.1 创新实验室是一个全开放、分层次的实践平台

在传统的教学体系中，实验课主要作为理论教学的补充，以演示或验证理论教学为主，实验内容较为独立，一般较少与其他课程实验联系，实验时间的安排严格按教学计划并且与理论教学相匹配。由于实验时间和设备、指导教师等条件的诸多限制，学生很多情况下无法按照自己的兴趣，或对实验中出现的问题进行深入的学习和研究。实验室全开放作为解决学生主动学习的问题的较好方案已经在我校全面实施多年，积累了一些经验，但是全开放教学也存在实验室管理、教学效果评估和资金筹措等困难[3]。

创新实验室是实验教学的有益补充，可根据学生的个性和特点，通过分层次实验教学，将对创新和实践感兴趣的学生吸引到实验室中来。实验室提供不同层次的实践平台[4]，既能为初学者提供入门的学习环境，也能通过各种研究课题满足更高层次的学生的学习需求，并让学生接受初步的科研训练。

创新实验室也是一个全开放的实验室[5-8]，由于现有实验教学计划的限制，学生在有限的时间内必须完成足够的学分，留给学生的自主学习的时间不足且比较零散。为实现对学生实践能力和创新意识的培养，要求创新实验室在时间、设备、内容上的全开放，充分利用实验室的资源，为学生提供一个开放、宽松的实验和研究环境，通过开放型实验培养学生的设计思维、开拓意识、创新能力、科学素质和动手能力，为学生毕业后服务社会打下基础。

1.2 注重课内教学和课外学习相结合，既强调理论基础，又注重实践能力培养

创新实验室提供的实验项目和研究课题主要为综合性、设计性实验，和教学大纲制定的课程实验之间是互为补充的关系。教学大纲规定的实验教学计划应该严格执行，课内的理论和实验教学是所学专业的基本要求，保证学生能掌握必须的专业基础知识。创新实验室的科技实践活动离不开基础理论和实验教学的支撑，其实验项目不能替代基础理论学习和实验教学。教师在指导学生的实验和研究课题过程中，要求学生自行查阅资料，自主设计和完成实验，在实验中观察、分析、总结，并写出项目实验报告。与教学计划规定的实验教学相比，这种方式不仅可以培养学生的实际动手能力、分析和解决问题的能力，而且能够激发学生的主动性和创新性，培养他们对科学研究、发明创造的兴趣。在实验过程中学生必须运用课堂所学到的理论知识分析问题，利用创新实验室这个平台来解决实际中碰到的问题，打好学生的专业理论和实践的基础。

1.3 创新实验室是以人才培养为核心，以提高学生综合素质为目标的实验教学基地

创新实验室既是学生科技活动的主要平台，也是创新人才培养的基地。许多高校类似的实验室以培训学生参加学科竞赛为主要目标[9]，我们认为，组织学生参加学科竞赛只是人才培养的一种方式，而不是主要目的。创新实验室必须以人才培养为核心，激发学生的学习兴趣，通过组织各类对学生具有吸引力的科技实践活动，有针对性地将学生的兴趣吸引到本专业相关领域上面来，在实验室氛围的熏陶和指导教师的引导下，全面提高学生的综合素质。

2 运行和管理机制

2.1 以学生社团为基础，构建多层次的开放实践平台

为了让更多的学生到实验室开展活动，充分发挥实验室效能和扩大受益面，通过指导教师的引导和组织，将相关专业的新生吸引到本校学生社团如“侏罗纪电子制作协会”等。各社团积极主动地向学生宣传开展创新活动的益处，以老生带新生、学生之间相互交流的形式，提高学生参与科技创新活动的积极性和主动性，开设以实践内容为主的系列课程及培训活动，推进学生科技创新实践平台的建设[10]。通过分层次建设，搭建覆盖高、中、低3个层面的开放实践平台，如表1所示。为低年级甚至刚入学的新生提供锻炼实践能力的场所，使学生在入学之初就可以进入创新实验室，并可长期进行科技创新活动；组织高年级学生参加电子设计竞赛、智能汽车竞赛等学科赛事，推荐其中能力突出的学生提前参与信息中心教师的科研项目，为学生提供一个进一步提升实践能力、开拓学术视野的学习环境。通过“电子设计实践”等课程，采用实例讲解的教学方法，精心选择实验项目，对项目所涉及的知识点讲精讲透，引导学生自己设计实现项目的方案，激发学生对创新和实践能力训练的兴趣。学生从基本的元器件的认知、焊接及小系统的设计、调试，到参加学科竞赛培训，将所学理论知识系统地联系起来，为毕业后开展技术工作或进一步深造学习打下良好的基础。我们特别注重引导学生参与学校各级创新训练项目和教师科研项目。经过多年的实践证明，科研训练是高校重要教学方法，这一举措对学生科研能力培养起到了重要的作用。

表1 多层次开放实践平台构成

2.2 全开放实验室实行学生自我管理

信息技术教学实验中心拥有完善的仪器设备设施和视频监控系统，针对不同层次的学生提供3个实验室共100个台位，可同时容纳300名学生全天24小时进行实验。实验室管理采用全方位的开放管理模式。学生根据自己的实际情况，自由选择适合的训练课题和时间，不受实验室教师作息安排的限制，大大增加学生参与创新实践活动的时间，通过制定严格的规章制度和聘请学生助管，将实验室的日常管理如元器件的领用和归还、实验仪器的使用、实验室卫生和安全等工作都交给学生完成，充分发挥学生主观能动性，培养自我管理能力。这种管理方式，既锻炼学生的能力，也大大减轻教师的工作量。

2.3 培养学生的创新实践能力和人文修养等综合素质

创新人才不仅仅要具有良好的科学素养，也应该具有深厚的人文修养，要求学生不但具有扎实的专业学科知识和技能, 形成独立的创新精神和实践能力，还应该具有优秀的道德品质和团队协作精神[11]。根据这个要求，在学生进入实验室的第一天起，我们就对学生强调提高综合素质的重要性，告诉学生不仅仅要掌握专业技能，学会与人交往和沟通，更重要的是知道作为大学生所肩负的责任，让学生树立起勇于创新的学习方式、求真务实的工作态度、科技兴国的远大理想。

2.4 以学生为本，强化指导教师的作用

创新实验室作为学生科技实践活动的基地，不存在学分的约束。创新实验室在建立之初，就确定了以学生为科技创新活动主体的理念，从实验室设备和器材分配，到实验室的整体管理，各个方面都以学生为本。只要是学生项目设计中的合理需要，我们都会不遗余力地安排相关资源，同时也着力营造学生为主的氛围。实验室为每一个愿意参与实践活动的学生配备了实验室门禁IC卡，安排实验室台位和相关设备，实验室24小时都为学生开放，让学生真正体会到他们是实验室的主人。我们要求学生做每一个实验项目都必须按照规定的要求保质保量完成，并按照规定的格式将相关文档保存好，作为实验室的资源为后来者提供参考。通过橱窗、展板、标语等形式, 对创新设计原理、方法及学生创新设计获奖作品进行展示; 聘请知名教授拓宽学生视野, 激发学生学习理论和重视实践能力培养的兴趣。实验室每年都会采用联欢会、座谈会等多种形式，让学生既能坐得住，也能学得开心。

我们也注意到，学生必须得到教师的指导才能取得良好的效果，在学生选题、设计实验内容、调试仪器和编写报告过程中必然会碰到各种问题，迫切需要教师的点拨和指引正确的方向。实验室安排专职实验指导教师1名，并聘请了多名经验丰富的兼职指导教师，包括湖北省教学名师1名、教授5名、副教授8名等。教师从项目设计之初到结束都对学生进行细致的技术指导。教师的指导方向重点是强化学生的自学能力，鼓励和要求学生在教师的指导下，自由发挥想象力和创造性。

2.5 通过校企合作提供良好的教学资源

校企合作是实现创新实验室开放发展的一条重要途径，可以把校外优秀的教学资源引进到实验过程中，让学生在本科阶段就能接触到业界领先的先进技术，拓展他们的视野[12]。通过努力，与世界上著名的一些公司建立了联合实验室，如TI模拟技术实验室、Altera SOPC联合实验室等。通过这些合作，既可以得到这些公司最新的先进硬件和软件方面的支持，让学生得到国际化的最新科技，也和他们建立了良好的合作关系，实现了互利双赢。

3 结束语

通过不断努力，创新实践平台在人才培养、教学改革等领域取得了一定的成绩，近4年来，在全国大学生电子设计竞赛、“飞思卡尔”杯大学生智能汽车竞赛等学科竞赛中，获得国家级一等奖8项、二等奖12项，获批国家级创新项目15项。通过实验室培训的学生多人进入TI、华为等知名企业从事研发工作。每年参与创新实践活动的学生多达400人，占电子类学生总数的60%，取得了一些成绩。但是，在实践过程中我们也发现一些问题，还需要在指导思想上进一步开放，以学生兴趣为根本，将参加学科竞赛、参与科研项目与长期的人才培养结合起来，以全方位的开放式服务引领创新实践活动的开展。

[1] 王晓东,赵玉茹,沈国芳.开放式学生创新基地管理模式的实践与探索[J].实验技术与管理,2008,25(8):160 -162.

[2] 邝溯琼,杨定新,陶利民.构建开放式实验教学模式培养创新型人才[J] .高等教育研究学报, 2012(3):100-102.

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[11] 陈国松.我国重点大学本科工程教育实践教学改革研究[D].武汉:华中科技大学,2012.

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