以大学生创新实践能力培养为核心的课程体系实证研究＊

杨晓晴，桂 垣，张红岭，史 进

（河北建筑工程学院电气工程学院，河北 张家口075000）

1 引言

大学，作为为社会提供专业人才的“基地”，就需要根据社会对人才的需求情况，提供出其所需要的专业人才。从电气信息类专业的人才培养的目标要求和专业定位出发，以培养学生创新能力及全面提高学生素质为宗旨，强化学生实践能力的培养，激发学生的学习热情和创造激情，鼓励学生的个性发展，针对如何培养学生独立创新意识、思维、能力与提高的问题展开讨论，以适应目前社会对大学专业人才需求。

2 创新性个性培养课程体系的建立

2.1 学生基础创新平台构建

在大一、大二专业基础课阶段，以电路分析、电子技术理论课程、实验、电子工艺实习、课程设计等教学环节为主线，针对电子、电工技术方面进行基础训练，理解理想模型与实际元件电路的差异。这一环节旨在使学生掌握电子元器件的辨识、基本仪器的使用，基本电子和电工设备的安装、调试、测试方法等基本技能；以及掌握基本电路的搭建，建立初步的工程概念，培养学生的观察分析能力；培养学生的基本实验素养、实验操作技能；培养学生理论与实践相结合的能力、理解消化理论知识和解决实际问题的能力。

2.2 学生综合应用创新平台构建

以学生为主、教师为导，建立以核心电类专业理论课、课程实验、课程设计和工程实践环节为主的综合课程体系。根据不同的专业，结合实际应用课题，使学生能够较系统掌握选题、方案论证、电路设计、电路实现以及装配调试等各个环节。这就对学生的学习提出了更高的要求——要学习和掌握扎实的科学理论知识，有创新思维和创业意识。为学生建立创新平台，这个平台将科学理论知识、创新思维和创新意识结合起来，使大学生在实践中提高自己，在创新中成长。重点以“微机原理及接口技术”及“单片机原理与应用”课程、单片机综合实训周为契机，开展以项目为核心的理论、实验、实践三位一体的教学模式研究，帮助学生由浅入深，逐步掌握系统设计的基本知识及开发功能模块的能力。

2.3 课程体系改革

从实践性较强的“微机原理及接口技术”及“单片机原理与应用”课程及后续的实践环节入手，进行教学实践探索。传统教学模式下有关微机接口及单片机课程的各专业教学课程体系：电子信息工程专业“微机原理及接口技术”“单片机原理与应用”的理论、上机实验、课设学时分别为40+20、8+12、2周；电气工程及其自动化专业“微机原理及接口技术”“单片机原理与应用”的理论、上机实验、课设学时分别为32+28、16+12、2周；建筑电气与智能化专业“微机原理及接口技术”“单片机原理与应用”的理论、上机实验、课设学时分别为0+20、0+12、1周。

培养方案调整“微机接口及单片机应用”课程的各专业教学课程体系：电子信息工程专业“微机原理及单片机应用”的理论、上机实验、单片机综合实训学时分别为40、0、2周；电气工程及其自动化专业“微机原理及单片机应用”的理论、上机实验、单片机综合实训学时分别为40、0、2周；建筑电气与智能化专业“微机原理及单片机应用”的理论、上机实验、单片机综合实训学时分别为40、0、2周。

改革前后各专业新旧课程对比，从微机接口及单片机相关课程体系可看出：每个专业的理论及上机实验学时总计32～80学时，还配合有1～2周的课设，投入不可谓之不够大。而毕业时，真正能够独立进行单片机开发、研发的学生不到5%，效果不可谓之不差。

3 创新实践平台下学生创新能力培养的探索

3.1 合理课程知识体系

建立以核心电类专业理论课、课程实训和工程实践环节为主的综合课程体系。根据不同的专业，全面结合生产实际联系紧密的工程应用课题，使学生能够较系统掌握选题、方案论证、电路设计、电路实现以及装配调试等各个环节。以实际项目为核心，学生为主、教师为导，开展教学实践。

“微机接口及单片机应用”课程是响应创新实践教育课程改革的要求而推出的，是电气信息类专业必修课。将通用微机原理与接口技术和单片机这两大分支的内容结合在一起，形成“二合一”课程。通过“微机接口及单片机应用”课程的学习，培养学生软硬件的开发与设计能力，提高动手操作和技术创新的能力，通过“单片机实训周”的训练主要解决一两个实际问题，巩固和加深单片机原理理论知识，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对单片机知识的理解，为将来从事相关工作奠定良好的基础。

3.2 教师教学方式的改革

课堂教学以学生需求和能力培养需要为主旨，以培养学生创新能力和自主学习能力为主导，对课堂教学内容进行组织和设计。教师在实践教学中，理论与实践交替、直观与抽象交错，提高了教师的工程实践能力。在课程教学中，由传统的以知识本身的逻辑设置课程和组织内容的教学模式，转化为以实际工作项目为参照点设置和组成内容。课堂教学实践分以下两种模式进行。

模式1：在实践性较强的“微机接口及单片机应用”课程以电子141-2为试点进行了“基于‘理实耦合’分类教学模式的改革思路”的教学实践。实行教学加实训同步改革操作，课程在实验室组织教学，采用理论与项目实训相结合的方式，分模块讲解并进行实际电路设计、制版、焊接、硬件程序驱动编写等教学过程，即“学中做”“做中学”。通过为学生创造实践、理论课程之间有机知识关联的教学情景、鼓励学生以主动的方式进行自主学习，以全面的学习活动让学生巩固理论基础、增强实际操作能力。在下一学期再进行两周的强化实训。

模式2：对2015级电子信息工程、电气工程及其自动化、建筑电气与智能化三个本科专业实施一学期的理论学习和两周的实训（课堂讲授、实训、单片机开发板训练、开发板视频教程、网络在线课程）。实训通过设计制作单片机应用产品来考查学生对本门课程的掌握程度，要求学生在实训中独立写出实验程序，自行设计电路，并在Proteus上对硬件进行软件仿真，实训老师在教室里巡回进行指导，及时帮助学生解决问题。通过这些途径，学生对待实训的态度发生了根本性改变，从被动走入实验室转向了主动走入实验室。

在实训中，通过鼓励学生主动发现问题进行探索和课题的研究，以教师选题和学生自主选题自主实验为内容、以个性培养和导师指导为手段，倡导创新性实验研究、交流性学习、探索性学习，强调知识、能力、素质训练的深化和有机结合，引导学生自主学习、主动思考和主动实践，以及培养主动发现问题、分析问题和解决问题的能力，从而达到扎实基础知识、培养创新能力和实现个人的全面发展的创新人才培养目标。

3.3 教学效果

从教学效果看，学生理论水平有所提高，对单片机的实际应用能力得到锻炼，每组同学都作出了相应的设计成品。由于2014级电子信息工程专业的实训进行的是强化训练，电子2014级的学生设计的产品明显优于2015级三个本科专业。总体来说在第一轮教学改革中，学生对电路仿真软件（ORCAD）、电路制版软件（Altium Designer）、基于单片机的仿真软件（Proteus）应用程度都得到提高，对“单片机原理与应用”课程不再停留在表面，达到了更深入的理解、应用。虽然学时减少，但学生的实际动手设计能力得到提高，每个学生都参与了单片机相关应用作品的设计，学生的潜能得到发挥。

4 学生课外创新实践平台建设

建立课外实践创新平台，设立“电子爱好者协会”，为学生提供丰富的课外实践活动的机会。紧紧围绕“大学生电子设计竞赛”内容，组织学生开展电子设计制作，吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，鼓励学生参加实验室建设、大学生创新创业项目、科技创新创业项目等。提高同学们的实验兴趣，培养他们研究与创新的综合能力。