信息工程类大学生实践与创新能力的培养研究

信息工程类大学生实践与创新能力的培养研究

摘要:本文从构建科学合理的实践教学体系,设计更新实验内容、改进实验教学方法,做好实验教学队伍的建设等几个方面来分析探讨学生的实践能力和创新精神培养的问题。在实践教学中引入新概念、新技术、新手段,对信息技术的实践教学环节进行改革和创新,是培养具有实践能力和创新精神的高级专业人才的有效途径。

关键词:实践教学;实践能力;创新能力

提高大学生的综合素质是高等院校面向21世纪培养目标的重要内容,而实践能力与创新精神是工科大学生尤其是应用型人才必不可少的基本素质。高等学校实验室是培养学生实践能力、创新能力和科研能力的主要场所。实验教学在培养学生创新精神和实践能力上具有独特的条件,在培养学生动手能力和运用知识能力方面起着独特的作用,是培养高水平人才的最为直接和有效的途径,是课堂教学无法替代的。这就要求信息工程类专业实践教学必须以培养具有综合能力和创新精神的复合型高等工程技术人才为目的,营造工程环境,构建科学合理的实践教学体系,设计更新实验内容、改进实验教学方法,做好实验教学队伍的建设,以培养高素质的创新复合型人才。

1优化实验教学体系

根据经济社会发展对高素质人才的需求,我们必须以培养学生的创新精神和实践能力为宗旨,以实验教学改革为重点,构建与理论教学相对独立的“重基础、抓综合、求提高”的分层次的实验教学体系,站在更高的层面上对信息技术实验进行重组、优化、精心设计与创新,在技术技能训练的同时,注意因材施教,增加趣味性、实用性、探索性、综合性和设计研究型实验的比重,结合信息技术相关学科的特点制定相应的实验教学规划,进一步整合、更新实验内容,建立与理论教学有机联系、以能力培养为核心、由“基础型、专业型、应用型、创新设计综合开发训练型”多层次实验项目组成的实验教学体系(如图1所示),从而对信息技术实验课程体系和教学模式进行改革与创新。

图1实验教学体系

(1) 采用“一体化、多层次、开放式”的实验教学模式。一体化就是对所有实验课在大信息平台层面上进行统一规划、统一管理、统筹安排,实验内容体现“重基础、抓综合、求创新”的原则。多层次是指在基本训练、综合研究性实验、探索创新型实验三个层次上组织教学;另外还有课外实践分四个层次,即学生自选实验层;设计竞赛层;大学生训练计划层;学生科研训练项目层。开放式是指每门实验课都要提供一定数目的课内选做和课外选做的实验项目供学生选择,学生可以在课余时间,随时到开放实验室自主进行实验,对实验兴趣浓厚和学有余力的学生提

供更多的实验空间。

(2) 根据学科发展的趋势,减少验证性实验,加大研制适用于综合型、设计型、创新型实验项目的实验装置的力度,采用先进的实验方法和手段,进一步建设和完善优质资源共享的开放式实验教学平台。为培养学生的实际操作能力、独立分析问题、解决问题的能力和创新思维能力,将原来的验证性实验即一定数量的基础性、验证性实验转变为比较复杂并要求学生独立思考的设计性实验以及学生自行选题设计的综合性实验和培养学生实际操作能力的工艺操作性实践。特别是综合型、设计型实验,学生可以选择最新器件来完成自己的设计。

(3) 引入虚拟实验教学。虚拟技术指的是基于EDA (Electronic Design Automation)软件的虚拟电子实验技术和虚拟仪器技术,它主要用来进行电路设计、性能分析、器件制作以及设计印刷版等,在很大程度上替代或改善了传统电子设计和实验方法。可以通过EWB、Multisim、System View、CCS、Matlab、Protel等软件来补充和完善“电路分析”、“数字电子技术”、“信号与系统”、“数字信号处理”和“通信原理”等课程的教学和实验要求以及完成设计电路原理图和印制电路板(PCB)等。虚拟技术与硬件技术相比,有其独特的优点:仪器、元器件丰富,因而可实现传统方式无法达到的功能;实验成本低;实验速度快,效率高;便于开设综合性和设计性实验;能充分利用计算机现有资源;技术更新周期短;可以实现自动化、智能化。可见,为了使学生掌握现代先进技术,培养学生较强的动手能力和创新思维能力,解决资金困难等问题,虚拟技术在实践教学中的应用是必不可少的。

(4) 加强实验教材的建设,不断吸收通信领域新技术、新成果,改革更新教学内容,加快开发网络课件、制作典型实验教学案例视频片的速度,建设丰富的实验考核试题库,不断充实有自身特色的教学资源。

(5) 积极开展科学研究,以科研促进实验教学。鼓励学生参与教师的科研实验,引导学生参与“大学生科研训练计划”、“步步高”科技攀登计划,早期注入科研和应用意识,突出对学生综合实验能力和科学素质的全面培养。学生参与科研,能全方位地锻炼他们综合设计、应用和创新的能力,包括查阅资料、方案构思、实施计划、设计及观察、分析、判断、抽象能力、自学能力和单独实践的能力。

2更新实验内容

随着时代的发展,理论教学内容的更新速度越来越快,实验教学的内容既要与相应的理论教学内容相符合,又要体现时代特征。按照“一体化、多层次、开放式”的实验教学模式优化实验内容,对原来实验教学内容仔细筛选和归类,剔除重复和过时的实验,补充反映学科发展的新实验,注意增加趣味性、实用性、探索性实验比重。注重将实验教学与科研结合起来,及时将科研成果转化为实验内容,从研究项目中抽取出来的或者原本就是研究项目,以生产生活中的实际问题为原型,进行理论分析、结构设计和实际操作,丰富实验内容。在对学生进行实践操作训练的同时,不断加强设计性、综合性、创新性实验教学的比例,充分发挥学生作为学习主体在实际工作中综合运用所学知识的能力和发现问题、分析问题、解决问题的

能力。

(1) 整合实验教学内容。整合后使得整个实验过程不仅仅是各单一课程的知识验证过程,而是多门课程知识综合应用过程,更是学生动手能力和设计创新能力的培养过程。特别是综合性、设计性实验一改以往“照方抓药”式的操作,使学生做实验时不能掉以轻心,草率了事,而需要充分预习、反复思考,才能使实验有条不紊、取得成功。

学生在教师指导下在新添置的光纤实验系统上可以通过不同组合,完成多项性能测试实验,熟悉各种先进仪器仪表,使学生了解光纤通信的基础知识。在专业实验中学生还可通过自己的努力,在完成教学内容规定的各项实验的同时,根据自己的兴趣爱好,加做相关实验,提高学生的动手能力。

在实验内容的安排上注意发挥学生的自主性和创造性。提供多种实验方案供学生选择,或由学生自行设计实验方案,提高学生的学习兴趣。淡化实验步骤改变过去由教师“包办”的形式,培养学生勇于探索的科学研究精神。

在课程设计中,进一步增强工程实践意识,强化“一个小型电子产品研制的全过程”,要充分地放手让学生独立设计,独立工作;多鼓励学生查阅资料,尽量选择集成度高的新产品、新器件;鼓励多种方案设计,尽量与工程实际接轨。

(2) 开放实验室。除了课内实验以外,可以开放实验室。开放是指每门实验课都要提供一定数目的课内选做和课外选做的实验项目供学生选择,学生可以在课余时间,随时到开放实验室自主进行实验,对实验兴趣浓厚和学有余力的学生提供更多的实验空间。

各学科专业可根据培养计划和课程的需要,有针对性地在实验中心所开出的各实验教学模块中选择合适的实验项目,每个实验项目有基本要求和提高要求,供学生选择。学生可以在课余时间,随时到开放实验室自主进行实验。

在毕业设计选题中, 鼓励学生选择贴近实际体现动手能力的题目、选择现场题目以及来自科研的题目,要求学生深入实验室动手制作硬件线路,并在毕业答辩中进行实际演示,在其成绩评定中给予肯定。实践中发现这大大提高了学生的实践动手能力和创新思维能力。

(3) 开展第二课堂活动。在完成计划内实验教学任务的同时,增加学生的课外实验,开展课外兴趣活动。课外活动有时间充裕、形式灵活多样的特点,根据学生的兴趣爱好成立各种创新小组,有针对性地通过实际操作来加强学生动手能力的培养。激励学生自主学习、合作学习、研究创新,使实验课程成为学生所喜爱的必修课。让学生亲自动手组装一些实用或感兴趣的电路,设计制作一些有使用价值的电子产品,不但拓展了学生的视野,也激发和培养了学生综合应用的能力和创新能力。每年可以举办适合于不同年级学生参加的形式多样的课外科技制作等活动,开展学生创新成果展示、自选实验、电子设计竞赛等活动,从中发现和培养优秀人才。