电工类专业学生创新能力培养的研究与实践

陈 烨，袁小平

（中国矿业大学 信息与电气工程学院，江苏 徐州 221008）

0 引言

中国矿业大学电工电子教学实验中心是国家级的教学实验中心，通过多年的创新教育探索、实践和项目研究，构建了电工电子专业大学生创新能力培养的一种有效模式：环境建设——创新素质教育——与电工电子专业教育结合——创新实践活动的培养途径［1］。

环境建设包括硬件环境和软件环境、创新实践活动环境和创新思维训练环境等，为学生提供一个广阔的创新思维和创新活动的时间和空间，使学生能够扩展思维的自由度，标新立异，别出心裁，提出与众不同的设想和见解，捕捉创意，勇于探索，大胆实践。

创新素质教育与创造思维训练相结合。学习创造学基本理论、基本规律、基本技法的目的是培养学生的创造性思维能力，必须加以训练引导，才能开发想象力，敢于“刨根问底”，激发学生的创新欲望，并养成习惯。

创新教育与专业教育相结合才能取得更好的教育效果。一方面要将专业知识引入到创新素质教育和思维训练中，使思考更贴近生活、贴近专业。另一方面要在专业教育中渗透创新教育，这样才能取得相辅相成、事半功倍的效果。

创新实践是将创意付诸实施的活动，也是创造力的体现，是创新能力培养的重要环节，应创造条件，有计划有组织的开展，使学生的个性得到发展，创造力得到发挥，展示学生的聪明才智。

1 电工电子专业创新教育的原则

我们在创新教育试点班的探索和实践中，遵循的基本原则是：整体优化，主体参与，强化实践，协同发展，激励进取，突出创新。

（1）坚定两个认识，大胆实践

① 坚定“创造力是人人皆有的自然属性，人人都蕴藏着创新的潜能”的认识。坚定这一认识，就是要把创新教育面向全体学生，注意优秀学生脱颖而出，但不搞“英才教育”。

② 坚信“创造力可以通过科学教育、训练而不断被激发，创新能力不断被提升”的认识，坚定这一认识，就是要不懈地坚持创新教育，不断实践，不断探索，不断总结，不断前进。

（2）把创新教育贯穿于教育教学全过程

逐步对教育目标，教育内容，课程体系、教育方法和手段，教育评价及校园文化等诸要素进行变革，形成有利于创新教育的环境和氛围，并在实践过程中逐步完善。

（3）建立教师主导、学生主体的双向交流机制

教师不但要传播知识，还要启发、引导学生学习、应用知识，鼓励、接纳、尊重、包容学生的异议和新见解。学生充分发挥主体性，主动参与，全程参与，与教师协同创新。师生共同创造富有生机和活力的教学气氛。

（4）更新观念，营造有利于创新的环境

变死板的管理为宽松的指导，爱护学生的好奇心、求知欲和自信心，保护、激励学生的探索精神和创新性思维，营造一个崇尚创新、追求创新的氛围，为学生创新潜能的充分开发，创造一个优良环境。

（5）强化实践，开放教育

积极组织、鼓励学生走出课堂，深入实际，开展多层次、多方式的科技实践活动，在实践、竞赛、科技活动中激发、训练学生的创造思维，培养学生的创新精神和创新能力。

（6）建设高水平、有活力的教师队伍

实施创新教育，教师是关键。鼓励引导教师勇于否定习以为常的过去；采取措施，不断提高教师的学识水平、思想水平和创新能力。教师要发扬“教学相长”，与学生相互学习，相互切磋，相互启发，相互激励，成为学生的良师益友，善于发现和挖掘学生的潜在的创造品质。

2 建设结合创新素质教育的系列课程

2.1 积极建设创新素质教育系列课程

创新素质教育不是一个独立的教育过程，而是人才培养模式中的一个有机组成部分。创新素质教育必须与学科基础教育、专业教育以及文化素质教育协同进行，交叉渗透，相互促进，共同融于创新教育的整体中。通过课堂教学渗透创新教育。

（1）通过系统教育培养创新意识是后天养成的，直接受制于人们所接受的教育

创造思维与逻辑思维、发散思维密切相关，是二者的对立统一，有机结合。其中，逻辑思维是已有信息的产物，为创造思维提供条件和基础。而发散思维是对未知信息的假设，为创造思维提供想象和动机。因此，创造思维既包含智力因素，也包含非智力因素。创新思维是可以通过系统教育来培养的。

（2）创新素质的基础教育主要是创新意识和创新思维引导、训练

创新意识是创新的先导，创新教育的主要任务是培养学生的创新意识。创新意识是根据社会生活发展的需要而产生的一种创新动机、创新意向和创新愿望，是创新活动的内在动力。创新意识主要表现为能自觉地突破常规和传统，以新颖、独特的想法来指导实践的思维动力。包括发散性思维，联想性思维、直觉性思维和求异性思维等。

（3）增设创新素质系列课程

为了提高大学生的创新素质，我们增设了创新素质系列课程。主要有：电子创造学，创造工程、创造性思维、发明案例分析、创造设计实践和专利申请等。其中，电子创造学、创造工程的学习，主要使学生接受比较系统的创造学原理、规律和基本技法方面的知识，培养创造意识，启发创造思维能力；创造性思维、发明案例分析课程，主要是对学生进行创新思维引导、训练，诱发创造力；创造设计实践则侧重创新规律和创新实践训练等［2］。

在“发明与发明案例分析”课程中，为了突出专业特色，在内容上作了较大改进，将理论课时压缩至12学时，增设了电工电子专利申请3学时，综合设计4学时，电子线路讨论13学时。所有例子全部选用日常生活中创新性和实用性强的电子线路，其中还有一些以往电工电子实验中实验电路的创新性设计，如：“性价比较高的抢答器设计”。在教学时间安排上将电子线路举例融合在理论课教学中，并提出了“功能模块”、“电路聚合”等新的概念，将传统的创造学理论与电工电子理论作了较强的结合。

“创造设计实践”课程，是面向四年级学生开设的，共16学时，强调创新思想在实际创造设计中的应用，指导学生在掌握了较强的专业理论后，如何将专业理论知识同实际结合的方法。为了达到预期目的，聘请三到四位有丰富实际经验的专家担当主讲教师。

“电子创造学”课程是面向一年级学生开设的，共32学时，本课程密切结合我院学生动手能力强、理科基础强的特点，对传统的教学内容作了较大改动，对理论部分作了大量缩减，同时增加了创新训练、专利申请等内容，具体安排为：“电子创造学理论”（16）、“专利申请指南”（3）、“发明能力的培养＋训练”（2）、“创造原理的应用＋训练”（2）、“创造技法的应用＋训练”（3）、“科技短片”（4），“综合设计”（2）。

建设创新素质教育系列课程的目的有三：①使学生普遍掌握创新基本理论、规律和基本技法；②培养学生主动探索的创新精神和创新思维能力；③开发学生的创造力。

［例一］技法训练，思维引导

共进行10种技法训练，有智力激励法、缺点列举法、联想法等。每次一种方法。

教师：制造创意环境和氛围，诱发学生激情和创造思维；

学生：全员参与，全员训练；

程序：（1）教师讲某种技法及事例，布置创意内容；

（2）学生分组讨论，即入境、入题、联想、发散性思维等；

（3）小组归纳，主题发言，自由发挥；

（4）教师小结；

（5）利用压力原理，要求每人每周交一份设想（小发明）；

（6）择优完善—专利申请。

［例二］结合专业基础课，进行发明案例分析，诱发创造力

发明案例分析，多以纯理论加经典案例分析讲解，与专业无联系。我们进行了大胆实践：所有案例全部选用电子电路——与专业有结合。

主要特点有：

（1）教师在查阅大量资料的基础上，进行梳理归类，取其精华；

（2）选题新颖，具有趣味性，容易激发学生的好奇心，新鲜感。学生主动参与，教师因势利导，师生一起发散性思维研讨。不唯书，不唯权威，大胆设想，满足的心态溢于言表。

（3）教师与学生多方沟通，随时听取学生意见，不断改进教学方法，取得意想不到的效果。学生追求感受，高而可攀，弱化思维定势，挖掘思维潜能，在课程进行中，又有同学申请“功能电路”专利。

2.2 把创新教育贯穿于课堂教学全过程

创新素质教育不是一个独立的教育过程，而是人才培养模式中的一个有机组成部分。创新素质教育必须与学科基础教育、专业教育以及文化素质教育协同进行，交叉渗透，相互促进，共同融于创新教育的整体中。通过课堂教学渗透创新教育。

（1）弃旧立新，确立创新教育内容体系

我们的指导思想是：淘汰陈旧知识，反映现代科学技术的新发展，传播科研新成果，增强教学内容的前瞻性和创新性。

①引入EWB电子工作台

EWB电子工作台是电子电路仿真设计软件，可以提供电子电路的虚拟实验环境，不仅可以用于实验教学，还可作为实际电路的设计工具，我们在试点班及时引入，在几门课中同时使用，取得了很好的效果。

②增设CPLD可编程逻辑器件课

CPLD是复杂可编程逻辑器件，属于大规模集成电路，一般可取代几十到几百块通用IC芯片，近几年得到迅速发展。CPLD可构成系统设计，而且改变了以往传统的逻辑设计方法，专业人员可在实验室自行设计。芯片具有可编程和修改程序便捷的特点，尤其是芯片内部硬件连接关系，可存放磁盘或ROM存储器；因此很容易更换芯片或修改编程设计。我们在试点班和电子设计提高班开设此课程，成为全国高校开此课程的十几所高校之一。

③开设现代电子技术讲座和现代电子技术综合设计课。

④整合优化微机原理与接口技术和高频电路与锁相技术等课程，减少重复，精简了学时。

（2）改变固有的课堂教学结构，改革教学方法

发挥教师的主导作用，改变原有的教学结构，根据教学内容和特点，灵活采用多种教学方法。如自学、演示、对比、课堂提问、学生上台演练和不同学时的讨论等。通过不同方法，寻找创意思维“契机”，安排创意铺垫内容，培育学生的创意萌芽，营造创意环境，引发学生争鸣。为学生提供更多的思维空间，诱发学生的思维灵感，让学生获得更丰富的学科知识。于洪珍教授就是很好的示范。

（3）实行多种媒体组合教学

可以有效激活学生的思维，为学生提供更多的信息量和更大的想象时空。

（4）打破课程界限，相近课程渗透

①增设模电、数电、单片机综合设计课。

②模电、数电综合实验，可跨课程设计（混合电路）。如“心律检测电路”设计，覆盖了压力传感、放大、计数、显示等，综合运用了多学科知识。使学生开阔了视野，丰富了知识，思维更活跃，更容易联想，触发，醒悟，诱发创造力。

（5）开放实验，虚实结合

①在教学组织形式上开放

开放形式采取2个结合，即课内与课外结合（简易实验箱）、必做与选作结合。开放层次分为课内开放（按进度进行，到时演示）与课外开放（选作或其它），预约开放与自由开放（试点班、提高班）。

使学生既能按照教学任务学习，又可根据自己的兴趣和爱好选择，为学生个性发展和创造力的开发提供了更广阔的时间和空间。

②在实验手段上“虚”“实”结合

对常用仪器使用、元器件测试及电路调试、故障分析等基本技能实验采取实际动手，实际操作，实际分析。对综合性设计性实验采取“虚”“实”结合的办法。“虚”，即充分利用计算机仿真技术，完成电路设计；“实”，即硬件电路连接、调试。“虚”“实”结合，优势互补。对较大型实验或直接采用器件进行实验有困难的情况下，可以采用模拟仿真的方法，进行虚拟实验以虚补实。为此在电路、模电、数电分别安排了比例不同的虚拟实验［3］。

实验改革，减少对学生的限制，可以选择内容，灵活性大；可以选择时间，主动性大；可以选择场所，可以虚实结合，思维空间大。有利于因材施教，有利于拓宽学生的知识面，有利于创造能力的开发。

3 积极开展创新实践活动

理论上讲人的潜能是无限的，但能否发挥潜能则取决于两个条件，即主观上的自觉性和客观上的必要条件，当学生的积极性调动起来以后，起决定作用的就是及时主动地把他们引上实践的平台，让他们经风雨，见世面，在实践中强化创新意识、创新思维，发挥自身的潜能，大胆创新［4］。

（1）与第一课堂有机结合，积极开展多种形式的第二课堂活动。如实验仪器、设备维修、自制实验仪器设备，担任学生助教，结合实习参与技术攻关及各种社会服务活动等。

（2）举办大学生创新学术科技节。开展电脑大赛、发明制作大赛、创业计划大赛、学术论文竞赛等。参赛作品之多，参赛作品的提高，充分说明大学生潜在的创造意识、创新思维和创新能力是可以培养、被激发的。

（3）指导大学生各种协会和电子设计提高班活动。为学有专的学生提供更广阔的空间和活动平台，促进学生的个性发展，发挥潜能，脱颖而出。

（4）参与教师科技攻关，新产品开发和课件制作等。

（5）组织学生到厂、矿企业实践，开展为企业提“创意、金点子”活动，目前已与杭州天煌电器设备厂开展了共建活动。

（6）在试点班中开展“每日一想，每月一创，每年一发明，四年一专利”活动。

4 大学生创新素质教育评价考核方法

考试方式改革在我国的传统教育改革中是一个非常敏感的话题，目前我国高校的课程评定方法主要还是靠试卷成绩结合平时作业情况来考察，调查中发现大多数学生认为这种方式还是无法避免大量“高分低能”类型的学生出现［5］。

在创新素质教育系列课程中，如何进行考核呢？设计多种考核方式

首先，要面对两大难题：

第一，创新设想的定量问题

每个学生会提出不同的想法，对于两个不同门类的想法，很难说出A同学比B同学相差的1分到底在什么地方，如果要定量成绩，只能存在一个共同的评分标准，可是这一点在创新思想中是不存在的。

第二，创造学试卷内容

试卷中应当包括客观题（理论）和主观题（设计），理论部分有评分标准，主观题的成绩定量不易控制，两种类型题所占比例必须体现创新，同时总成绩还必须要包括平时课堂发言及作业中所提出的设想的数量和质量。

考虑到以上两方面的问题，采用了以下考核方案：对“发明与发明案例分析”、“电子创造学”改革方案：平时作业成绩30，课堂表现20，综合设计50（设计内容必须包括技术领域、背景技术、设计目的、设计优点、附图说明、技术方案）；“创造设计实践”改革方案：综合创新设计100。

5 结束语

当前，大学毕业生面临的就业问题在一定程度上反映了当前大学生在就业市场上没有找到区别于其他竞争者的能力或性格上的特点，而创新本质上来说就是竞争，就是木秀于林，创新意味着竞争，应当认为创新是高等教育中的第一素质，理论上讲人的潜能是无限的，但能否发挥潜能则取决于两个条件，即主观上的自觉性和客观上的必要条件，当学生的积极性调动起来以后，起决定作用的就是及时主动地把他们引上实践的平台，让他们经风雨，见世面，在实践中强化创新意识、创新思维，碰撞出灵感的火花，发挥自身的潜能，大胆创新。

［1］王香婷.EWB在电子技术课程教学中的应用［J］.实验室研究与探索，2004.10

［2］王香婷，刘涛等.电工电子技术网络教学系统的设计与实现［J］.2002.24（5）

［3］林苗.《电工电子学》课程新型教学模式建设实践与认识［J］.中国电力教育，2007.9

［4］李丽娜.浅谈电工电子教学过程中的实验室开放问题［J］.管理观察，2009.19

［5］张运波，王妍哲.改革实践教学体系，培养电工电子实践能力［J］.长春工程学院学报，2007.1