开放性实验教学中工程创新人才的培养

洪澜　张煜彬　陈弟虎

摘要：本文在阐述创新人才培养重要性的基础上，着重介绍近几年实验教学的现状以及电子技术开放性实验教学关于培养创新人才的改革与实践方案，总结教学过程中培养创新人才的初步成果。

关键词：创新人才；开放性实验；实验教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0238-02

一、引言

在当今激烈的国际竞争中，不同企业、国家乃至民族的竞争，实质上是创新人才的竞争。为了培养出符合国际竞争要求的创新人才，中山大学物理与科学技术学院调整改进了实验教学体系，在新的教学体系下，更加注重科技、工程创新能力的培养。除了要求教师重视学生理论基础的教学外，还要注重学生综合、设计能力的培养。考虑到实验实操是培养学生创新能力的有效途径，学院在逐步完善基础理论学科教学质量的基础上，大力度地推进实验课程教学体系的改革、调整和完善。

电子技术综合设计实验作为实验教学体系的重要课程之一，为学生运用所学理论知识解决实际问题打下好的基础，并不断地提高解决实际问题过程中的创新能力和实践能力等。除了培养学生对电子线路设计的学习兴趣外，在教学过程中，教师要侧重强调学生综合能力特别是创新能力的培养，尝试培养出有专业特色的创新工程人才。

二、电子技术开放性实验教学状况

教学活动中，理科生“重理论、轻实践”，缺乏实际动手能力的现象普遍存在，缺乏有活力、有火花的创新能力，具体表现及原因体现在以下方面。

1.学生在学习过程中过分强调理论知识的学习，忽略了实验的重要性。我国传统教育过分注重理论的学习，造成学生对实验重要性的重视不足，进而导致他们在开放性电子技术实验中普遍存在不知道如何布局电路、如何焊接电路、如何调试电路等问题，甚至部分学生对实验敷衍了事，马虎应付，抄袭其他同学的实验结果。实验态度不端正，无法真正掌握基本的实验能力，创新能力就无从谈起。

2.某些学生虽然具有基本的实践能力和分析、解决问题的能力，但缺少创新。实验教学中，由于较少培养学生的创新意识、思维、能力，他们尽管能够按照实验要求完成电路的焊接、调试，但却缺失创新性分析和综合改进电路的能力，欠缺知识的综合应用能力。

3.实验中有严重的依赖思想，忽视培养独立解决、分析问题的能力。在以往的演示性、验证性实验教学中，大部分实验是由教师预先准备好的，学生只需要按照规定的步骤完成实验即可。实验设计的主体不在学生，遇到问题就向教师寻求帮助，容易造成学生的依赖心理，忽略培养自己独立分析问题、解决问题的能力[1]，导致他们缺乏自主创新能力。从目前的课程设置来看，大部分与理论课程配合的实验教学都以演示性、验证性为主，较少具有创新设计课程。

三、电子线路综合设计实验教学改革

为了更好地提高学生的实践能力，尤其是培养学生的创新能力，在电子技术开放性实验的教学实践过程中，我们会采取以下的改革措施。

1.电子技术开放性实验教学过程中，深化学生对实验重要性的认识，为提高他们的创新能力做好准备。考虑到学生对实验重要性的认识不足，我们可以通过在电子技术开放性实验教学过程中，重点强调理论知识与实操之间的关系，并让学生逐渐体会实验设计的重要性。同时，在电子技术开放性实验的教学过程中，根据课程要求，学生在进行自主设计、选材、组装、调试电路时，应由被动学习受教者转变为主动创造开发者，发挥自己的主观能动性，萌发学习热情，产生实验兴趣，对动手实操的学习充满热情和激情，从“被学习”变为“爱学习”。

2.电子技术开放性实验过程中，逐渐培养学生独立发现问题、分析问题、解决问题的能力。在电子技术开放性实验中，学生应根据教学要求，独立自主地进行电路的模块功能设计，在计算机上进行模拟，确立满足功能要求的电路图和印制板图，选取合理的元器件，对原理图进行合理布局安排，制造PCB版，进行电路焊接、系统调试、上机整体调试。在实验过程中，学生所问的问题五花八门，教师要针对不同的问题，循循善诱，引导他们开发思维，把理论知识巧妙地融合到实验中，使个性化的自主设计具有创造性、创新性。正如北京工业大学副校长蒋毅所言：“只有在实践中教会学生怎样去发现问题、分析问题、解决问题，才能培养出真正能够适应当前社会发展的创新人才。”尽管整个过程会很艰巨、复杂、漫长，但学生最能在其中有所收获、有所成就。

3.分层式引导学生完成实验，培养特色创新人才。在电子技术开放性实验的教学过程中，由于各个学生的理论知识和实践能力存在差异，要实施分层培养，各有侧重。基础理论和实践能力相对薄弱的学生，我们会要求他们能够独立自主地完成电路布局、焊接和调试。在实际操作设计过程中，学生要充分能够运用所学知识解决、分析、综合具体问题，由过去的“学了不会如何用”转换为“学了就知道怎么用”和“怎么用才合理”[2]。通过这种培养方式，既可以提高学生运用所学知识的能力，又可以提高他们的实践能力，为进行创新打下牢固基础。比如在实验过程中，我们会要求学生使用以前学过的电路对功能进行设计和改进，如使用多谐振荡电路、波形发生器、电源电路、运算放大器等。这时，许多学生会求助于各种渠道，希望将设计做得更完美，功能更强大。对基础理论和实践能力比较好的学生，教师就要给出更高的要求，在合理的基础上，提高创新、创造能力，在培养学生创新意识的过程中，通过引导学生如何改进原有的任务要求和实际的参考电路，使他们意识到可以在原有的平台上进行创新性的改进与设计。当学生建立起创新意识后，我们会通过引导他们进行有效创新性的思考逐渐培养其创新思维，使他们掌握有效的创新思维方法。基于此，我们主要通过让学生独立进行并完成自己的创新性设计，不断地锻炼他们的创新能力，从而培养有特色的创新型人才，尤其是能够做出实用创新的科技人才。例如在实验教学过程中，我们通过让学生意识到做设计需要考虑成本这个因素，从而让部分学生明白参考电路中仍存在可以改进的地方和自己可以创新性地改进电路以减少成本，借此培养他们的创新意识。当学生意识到这一点后，就可以在以后的实验中进行更进一步的创新工作，不断地培养自己的创新思维和创新能力。

四、开放性实验的教学改革措施成果

电子技术开放性实验的教学改革实践表明，这会让学生逐渐认识到实验的重要性，并在实践过程中学会怎样去发现问题、分析问题和解决问题，还有一些学生会在实践过程逐渐培养并形成创新意识、创新思维、创新能力。

学生可以在教师的引导下，独立自主地上网搜集并整理资料，运用所学知识独立地分析整个参考电路的工作原理，为以后的创新设计打好理论基础。同时，在教师的引导下，学生会明白实际设计的设计理念。例如实际设计过程中，既需要考虑设计原因及怎样才能更好地完成设计，又要考虑设计产品的成本等。最后，学生可以在教师不断引导的基础上，独立自主地完成电路的创新性设计与改进，完成实际电路的焊接与调试工作。例如，有学生依照教师所倡导的更好地完成设计的理念，将8路激光输出图案提高到16路，具体电路原理如图1、图2所示。

此外，这位学生还采纳了教师提出的需要考虑实际产品成本的建议，由一块LM324运算放大器芯片取代原电路需要采用的两块LM324运算放大器芯片所能完成的功能，降低了产品的成本，更符合实际设计的要求。

参考文献：

[1]林土胜，林上港，刘文哲.设计性实验对培养学生实践和创新能力之我见[J].中国大学教学，2008，（4）.

[2]洪澜.物理学科电子技术开放性实验教学实践[C]//教学研究与实践——教师论文集，2009，（4）.endprint