基于“卓越”试点班的创新教学模式研究与改革

李英伟　胡正平　李林

摘要：教育部“卓越工程师教育培养计划”是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。为配合教育部以及燕山大学落实“卓越工程师教育培养计划”，作者在不断摸索和改革中提出了一套行之有效的提高大学生实践创新能力的培养模式，即构建实践教学新体系，构造新型导师与学生互动以及良性的学生与学生的竞争关系，培养学生创新及实践能力，并且取得了良好效果。

关键词：卓越计划；创新教育；实践教学；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0092-04

一、引言

教育部“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路，建设创新型国家和人才强国战略目标服务。

燕山大学作为第一批“卓越工程师教育培养计划”的高校单位，随后试点实施“卓越工程师教育培养计划”，并出台了总体方案。该方案表示，主要依托“机械设计制造及其自动化”、“自动化”以及“电子信息工程”等传统优势特色专业，通过深入的教学改革与实践，探索适于区域与行业、特色鲜明的地方重点大学的卓越工程师培养模式与方法，着力提高学生的工程意识、工程素质和适应各种工程实践需求的能力，并要求试点专业领域为“机械设计制造及其自动化”专业、“自动化”专业和“电子信息工程”专业。

为配合教育部以及燕山大学落实“卓越工程师教育培养计划”，作者在综合多年教学经验以及多方意见下，提出了基于电子信息“卓越”试点班的创新实践教学模式，并进行了进一步的实践与研究。

二、电子信息“卓越”试点班创新教育实践教学模式

（一）重视基础教学，加强实践教育，提高学生综合能力

通过开展基础教学，为学生进一步的实践活动打下了坚实的基础。通过加强实践教育，打破僵化的知识运用，拓展了学生的思维空间，培养了学生的实际操作能力，从而提高了学生的创新能力，为国家培养出一批具有创新意识的优秀人才。为此，我们从四个方面开展教学。

1.培养学生的基本知识技能。首先，通过基本知识技能的学习，加深学生对课程教学内容的理解。其次，使学生掌握基本的电子电路实验理论、实验的基本规范与基本方法、处理各种实验数据的基本方法。最后，学生学会对如万用表、信号发生器等基本的实验仪器与装置的使用，了解并掌握一些典型实验的调试原理及方法，然后编写规范的实验报告。

2.培养学生的基本研究能力。研究能力是一个理工科学生最基本也是最重要的能力。我们从基本实验分析开始，以小见大，逐步训练和引导学生学会独立研究问题。目的就是使学生初步掌握科学研究方法，为以后独立从事科学研究打下一定的基础。

3.培养学生的基本设计能力。这个实践教学是在教师间接指导下根据实验教学的目的与项目要求，让学生自己设计实验步骤，选择实验仪器。目的就是通过设计性的实验，让学生独立完成从查找资料，到制订设计方案和制作、编写实验报告的全过程。目标是培养学生在“工程”设计、制作和组织管理等方面的设计与创新能力和组织与管理能力。

4.培养学生工科综合素质。目的是让学生能基本运用工程观念以及所学理论知识很好地分析问题和解决问题。燕山大学拥有完善的电工实习与电子实习平台，我们通过借助该平台，完成了基本的实践教学，其中采用了边学习边实验的方法，让学生在脑海中逐步形成系统工程的观念。

（二）立足实践项目，构建“课堂教学+课程设计+电子竞赛”的教学体系

学校工作的主旋律，乃至整个教育工作的中心，就是教学，而课堂教学位于整个教学工作之首，在基础课教学之中尤为如此。在很大的程度上，实践教学是课堂教学的延续、深入与发展，是课堂教学必不可少的组成环节，它在培养学生的实践能力上有着极为重要的甚至不可取代的作用。因此，我们在进行实践教学的同时，也决对不能忽略课堂教学。课堂教学，一般就是在整体教育计划的教学内容的部署与安排下，有系统、有组织、有计划地在教室内（基本都是）进行教师与学生面对面的文化“互动交流”。

该实践项目是结合学生的课程设计来建造学科竞赛平台的。学科竞赛就是对知识深入理解、系统整理和实践运用的过程。竞赛的结果集中体现了学生对知识的理解与应用能力，以及心理素质、身体素质和协作精神，并在很大程度上反映了教学计划、教学内容的合理性。同时，竞赛活动的开展，为部分优秀的学生提供了充分发挥的创新空间，同时为培养和选拔优秀人才提供了一个全新的视角。

1.实践项目的综合创新设计。实践项目的综合创新设计将《单片机原理及应用》课程的课堂讲授内容与全国大学生电子设计竞赛题目有机结合在一起，提炼出该设计的核心内容：以智能小车设计为核心，要求学生完成小车电机驱动模块设计、红外循迹模块设计、超声波壁障模块设计、蓝牙控制模块设计、LCD显示模块设计等内容。该设计采用分组竞赛的方式，竞赛题目分为基本题目和扩展题目两大部分，基本题目的目标是提高学生的实践能力和综合素质，扩展题目的目标是充分激发学生的创新意识。

在综合设计过程中，有意识地重点培养动手能力强的学生，为参加全国大学生电子设计竞赛打下基础，从而构建“课堂教学+课程设计+电子竞赛”的良性互动教学体系，形成创新教育实践教学模式，然后在这种教学模式的指导下规划各个阶段的实施方案。在课堂教学阶段主要是学生对单片机及相关课程的学习；在课程设计阶段教师应该为学生安排额外的学习，比如学习和熟悉一些电子设计软件，目的是让学生能完整设计出一个完整的智能小车，以及最终教师对学生组织答辩考核等；在电子设计竞赛阶段，教师和学生针对之前的工作和学习进行总结分析，进而强化学生的创新设计能力，最终为参加比赛做好充分准备。

2.构造实验室中的课堂教学模式及搭建学科竞赛载体。在项目实施过程中项目组教师应完成的研究内容为：智能车控制模块设计、超声波测距离模块设计、蓝牙数据传输模块设计、智能小车避障碍模块设计、智能小车寻黑线模块设计。项目实施过程中学生应完成的研究内容为：智能小车控制实验、智能车超声波避障实验、智能车寻线实验、蓝牙遥控控制智能车实验、多功能智能车实验（在一台智能车上实现避障、寻线、蓝牙遥控等功能）。项目的指导方式为：综合设计前，指导小组全体教师完成设计任务书及设计指导书，规划比赛形式，在课程设计前向学生下达设计任务书，并提供必要的基本参考资料。指导教师按照各自的专业特长分工负责综合设计的工作，确保全程指导；指导教师要与学生共同进行方案的可行性分析，最终帮助学生确定设计方案；指导教师要引导学生发挥主观能动性，鼓励学生创新；指导教师应及时掌握每个学生的设计完成进度，及时答疑。最后共同组织比赛验收。

综合设计要求学生自主设计一个具有避障功能的智能小车。学生通过对小车控制系统的软硬件开发，培养学生的实践能力，激发学生的创新意识，使学生将相关课程的知识和生产实际紧密结合在一起，并为参加全国大学生电子设计竞赛打下基础。学生以4～5人为一组，每组需要完成整套智能小车的设计、制作及调试，并绘制电路原理图，撰写项目设计报告。智能小车需要能够完成给定的作业任务，如车体运动、智能循迹、智能避障、信息显示等功能。最终采用分组竞赛的方式对各组的课程设计结果进行综合评定。

如上所述，在整个实践项目实施的过程中，从项目开始规划到实施结束，导师与学生之间始终存在互动关系，让学生能够积极主动地参与到项目中去，学生也因此能把课堂学到的理论知识应用到实践当中，学以致用，从而达到教学目的。同时，在分组竞赛中，由于在项目规划中给学生预留了很大的创新空间，比如各个功能模块、单片机核心、多种扩张方式，让学生有了更多的发挥空间，因此通过这种方式既能培养学生的团队协作精神，又能通过竞赛让学生感受到竞争的压力，也就是让学生在协作与竞争中大胆创新，同时也是对学生心理素质的检验。而在当今社会这正是企业与单位所需要的，这也为学生走上社会打下了基础。这也完全符合《卓越工程师教育培养计划通用标准》的通知要求。

3.课程项目考核方式与改革。该课程的考核内容集中体现出学生的实践与综合创新能力。学生成绩由四部分组成，即本组学生自评分（重点考察学生在整个项目完成过程中的贡献大小）、指导教师评分（由指导教师根据学生的出勤、平时表现、项目设计作品完成质量及调试情况给学生打分）、汇报与比赛、课程设计报告。该课程的总成绩=本组学生自评分×20%+指导教师评分×30%+汇报与比赛×40%+课程设计报告×10%。

三、电子信息“卓越”试点班创新教育实践教学模式的显著特征

此模式所体现的理念是：使学生由文化的接受者，转变为一种校园文化的探索者。这种校园文化有以下三个显著特征。

1.突出学生在创新教育实践教学的主体地位，真正实现“互动教学”。在现代教育中，教师起主导作用，而学生占主体地位。在整个项目实践教学过程中，我们实现了“教学相长”。在整个项目中我们采取由学生和教师共同规划、共同研发，教师引导学生应用课堂所学理论知识去发现问题、解决问题，充分激发学生的学习兴趣和创新意识。因此，一方面，指导教师应用实践教学法去引导学生自主探索性地学习，学生不仅培养了自学能力和自我约束能力，也提高了动手能力和创新能力；另一方面，教师与学生共同规划开发，我们也可以在那些朝气蓬勃、思维活跃的本科生中获取新的创造力和新的灵感，同时也能激发教师的工作热情。

2.在整个项目中学生始终参与，了解了生产工艺、设备与制造系统。在这个过程中，首先学生是项目规划直接设计者的主体之一；其次，学生是项目具体实施的主体；最后，学生是创新的主体。也就是说学生了解了生产工艺、设备与制造系统。这也正是《卓越工程师教育培养计划通用标准》的通知要求之一。

3.在实践项目中学生之间协作与竞争并存，教师服务学生。首先，在学与教的互动关系中，教师必须为学生及时答疑解惑。其次，鼓励团队协作与良性竞争。团队中分工合作，即成员之间各自发挥自己的优势，形成优势互补。最后，在团队间形成良性竞争。竞争有利于人的成长，竞争是社会发展的动力。我们在培养学生协作的同时，也应该注重培养学生的竞争意识，端正学生态度。

四、结论

作为一个教育学者，我很认同这句话——创新教育是为积极应对未来可能出现的各种不确定性而出现的。创新教育本身的出现形式就蕴含着创新的意蕴。那就是创新教育应以人的未完成性为前提，既要遵守人身心发展的基本规律，又要强调人的主观能动性，依靠人自身的理解感悟探索未知世界。

正如哈佛大学校长福斯特说过的，“回望历史能够有助于创造未来。让我们回望科学和艺术，把创新与阐释结合起来。我们需要的是最好的创新和最好的阐释。而唯有大学，才能同时为我们提供最好的创新和最好的阐释”。还有无意中看到的一句话，“在人类的种种创造中，没有什么东西比大学更能经受得住漫长的吞没一切时间历程的考验”。一个社会、一个国家若需要完善，就应该同时进行大众教育与精英教育。而大学更应从社会需求出发，以培养应用型人才为主，服从国家社会需求，同时，开展大众教育与精英教育，也要更加关注大众教育。大学培养学生的目标应根据社会需求发展而制定，不同专业之间的培养方案的设置应有区别。在同一专业中，不同学生个体之间也应有所差异。这样，才能既适应社会发展的要求，培养出应用型专门人才，又可为各个行业领域输送高素质的综合人才。

参考文献：

[1]闫晓梅，高文华.基于“卓越计划”的电子技术课程教学改革[J].中国电力教育，2013，（34）.

[2]刘闯，邬万江，韩明辉.工科实践教学的现状与问题浅析[J].中国科技信息，2010，（22）.

[3]杨叔子，王筠.要真抓课堂教学质量[J].中国高教研究，2007，（4）.

[4]何义团，钟历，韩西，等.以学科竞赛为载体的工科多平台实践教学体系研究[J].课程教育研究，2012，（11）.

[5]黄道主，岳伟.创新教育实践的人学追问[J].中国教育学刊，2011，（12）.

基金项目：本文系2013年燕山大学校改项目（jg201316）的研究成果

作者简介：李英伟（1978-），男，河北卢龙人，副教授，燕山大学信息科学与工程学院博士研究生，研究方向：智能信息处理。