改革实验教学方式培养控制类专业学生创新能力

林海波　杨利达　高奇峰

摘要：本文论述了传统实验教学方式和改革实验教学方式，特别对改革实验教学方式的基础实验教学方式，综合性、设计性实验教学方式，创新性实验教学方法进行的阐述，并且比较了传统实验教学方式和改革实验教学方式优缺点，说明改革实验教学方式培养控制类专业学生创新能力的重要性。

关键词：实验教学；创新能力

一、引言

当今时代，科技进步日新月异，国际竞争变得日趋激烈。而各国之间的竞争，是民族创新能力的竞争。我国作为发展中国家，要想在激烈的国际竞争中占据有利位置，就必须走科教兴国的道路。高等教育是培养人才的摇篮，是经济发展的强大后盾，中华民族能否在二十一世纪取得更大的发展，关键在于我国的高等学校能否培育和造就出适应时代发展的大批创新人才。因此，高等学校必须加快教学改革，大力开展创新教育，着重培养大学生的创新性思维和创新能力，将教学目标由培养“知识型”人才转向培养“创新型”人才。

长期以来，控制类专业各教研室制定专业教学计划、教学大纲，习惯于把专业实验课附属于专业课，少量安排若干学时的教学实验，实验大多是观摩性、验证性实验。基本上是学生按照实验指导书规定的几个实验项目，学会一些操作，而无创新能力的训练。

二、传统实验教学方式

传统的实验教学常常是老师仔细讲解实验目的、内容、步骤，甚至将结论预先告诉学生，学生只需“照猫画虎”进行实验即可。这样虽然能够提高学生操作的熟练程度，却不能培养和锻炼学生的创新能力。因此，我们改革了实验教学方法，激发学生的实验兴趣、培养学生思维能力。

例如：比较典型计算机控制技术实验压力、流量、温度和水位单回路控制，学生根据老师提供的实验指导书预习，完成实验目的、内容、步骤并写在实验报告上，实验课上老师仔细讲解压力、流量、温度和水位单回路控制实验中P、I、D参数整定，学生根据老师讲解按部就班完成实验，记录相关参数，总结结果并写在实验报告上。在实验教学方式上存在问题，学生非常被动的按部就班完成实验，无法培养学生的创新能力。

另一个案例低压电器控制实验电机正反转控制，老师提供实验指导书包含电气原理图和接线图，学生利用成套实验设备，轻松完成实验。这种实验教学方式培养不了学生的创新能力。

三、改革实验教学方式培养创新能力

为了培养创新能力改革实验教学方式，将实验教学方式分为：基础实验教学，综合性、设计性实验教学，创新性实验教学。对于学生打好基础是根本，提升综合性、设计性能力是保障，最后培养创新能力。

1、基础实验教学方式

基础实验主要培养学生的基本操作技能，教师以讲座形式向学生讲授实验基本理论和基本知识、实验技术原理、数据处理方法、科学研究方法、文献查阅、科学论文和技术报告的撰写方法等；学生须预习实验讲义的内容，然后每个学生在实验室独立完成实际操作训练和数据测量，课后再撰写实验报告。对于基础实验教学，在方式上进行了改革，主要是将学生被动学习变主动学习，老师给出相关知识点，并讲解实验基本理论和基本知识、实验技术原理、数据处理方法、科学研究方法、文献查阅、科学论文和技术报告的撰写方法，学生自己写出实验目的、内容、步骤，并且完成实验内容。

2、综合性、设计性实验教学方式

综合性、设计性实验是培养学生运用理论知识解决实际问题的主要途径。教学时教师主要起“指导、引导、解惑”的作用。“指导”就是向学生讲解实验的进行方式、学生需要的理论知识；“引导”就是在学生查阅文献、设计实验方案、调试仪器、测量数据、数据分析、结果讨论等过程中，教师与学生共同分析各方案的利弊，向正确的方向指引，但不包办或指定学生实验方案；“解惑”就是当学生在自主实验时遇到疑问或实验失败总结教训时，教师对学生有疑问的地方或未注意到的地方进行解答。

在实验内容的设立上本着“以学生为主体，教师指导”的原则，学生带着任务目标去学习掌握与实验项目相关的控制专业理论和实验技能，使学生既充分体验到获得实验结果的成就感，又激发其自主学习、自主实践的兴趣，有利于培养其独立学习、独立探究的能力。

通过“指导、引导、解惑”的教学方法，使学生不仅熟练掌握实验技能和实验技术，而且学会提出问题、分析问题和解决问题的科学方法，开拓思路，熟悉和体验研究过程，使学生形成科学思维，培养科学精神，提高其综合素质。

以51单片机温度多路检测系统设计与制作为例，教师只提出基本要求：

为了实现对环境中多点的温度进行检测，提出了一种基于AT89C51单片机并采用数字化单总线技术的多路温度采集系统方案。

这是一个综合性、设计性实验，涉及相关课程有：信号与系统、数字电路、模拟电路、微机机原理及应用、51单片机原理及应用、C语言和汇编语言程序设计等，通过“指导、引导、解惑”的教学方式，学生的综合性、设计性能力得到很大提高，为创新能力的培养打下了良好的基础

3、创新性实验教学方法

创新性实验是学生与教师共同进行的实验，每个创新性实验一般由2-3名学生进行，需有一个以上指导教师，实验中心再配备一名实验技术人员，学生设计实验方案，教师进行审查把关，实验技术人员负责仪器使用及实验室安全等。

开展创新性实验主要依托科研项目进行，将最新科研成果转化为实验项目，并不断更新实验内容，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。包括本科生研究培养计划、国家大学生创新创业计划、本科生导师制及校企（或科研院所）合作制等。

中心积极推动学生通过项目参与到教师承担的各类课题研究中，进一步强化学生从事控制类专业调查和研究的实际工作能力。另外，学院实行本科生导师制，鼓励有科研兴趣的学生进入科研实验室，协助老师进行科研课题研究，取得了很好的成效。

在大学生创新性实验计划项目《基于西门子PLC的中药萃取控制系统设计和仿真》中，学生创新能力得到了很大提高。

通过创新性研究项目的实践锻炼，学生能够把握科技前沿、社会需求，建立先进的科学思想，探索、思考新的科学问题，同时其研究成果也为科研发展或者社会科技服务做出了贡献。

四、结束语

综上所述，通过改革实验教学方式和传统的实验教学方式的比较，改革实验教学方式，能够培养创新能力。

参考文献：

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[7]计算机控制技术——高等学校教材，作者：姜学军，出版社：清华大学出版社。

[8]深入浅出《西门子S7-300PLC》 西门子（中国）有限公司

[9]《中药萃取控制系统设计和仿真》讲义 重庆邮电大学出版