培养学生创新能力的思考与探索

牛印锁?刘晋

摘要：如何培养大学生的创新能力成为各大院校研究的课题，在培养创新人才的过程中会遇到各种各样的问题。从培养学生兴趣、转变教学模式、创新型师资队伍培养、创新平台建设几个方面进行了探讨。

关键词：创新能力；教学模式；师资队伍；创新平台

作者简介：牛印锁（1973-），男，河北定州人，华北电力大学电气与电子工程学院，高级工程师；刘晋（1974-），男，河北涿州人，华北电力大学电气与电子工程学院，讲师。（北京 102206）

基金项目：本文系华北电力大学2010年教改项目的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0020-03

党的十七大以来，党中央、国务院作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署。这就迫切需要培养一大批创新型工程人才，增强综合国力，应对经济全球化的挑战。2010年6月，教育部启动了卓越工程师教育培养计划。该计划具有三个特点：行业企业深度参与培养过程；学校按通用标准和行业标准培养工程人才；强化培养学生的工程能力和创新能力。很多大学都积极参与了该计划，出台了卓越计划人才选拔机制，修改了教学大纲，努力探索了大学生创新能力培养的问题。

华北电力大学近些年一直保持快速发展，从学生的全面发展出发构建了以基本实验模块、校内实践模块、仿真实践模块、校外实践模块为构架的“四模块”实践教学体系，形成了“厚基础、重实践、强能力”的人才培养特色。学校从2007年开始设立了本科创新人才培养实验班，选拔基础好的学生，配备了高水平的教师，经过几轮的实践取得了很好的教学效果，同时也带动了普通班同学的学习积极性。2010年教育部提出了卓越工程师培养计划，学校积极响应，建立了相应的培养体系。无论是创新人才培养实验班还是卓越计划实验班都对学生的实践、创新能力提出了较高的要求，需要全体教师努力地探索教学模式和教学方法。培养学生的创新能力需要建立一个复杂而完善的体系，本文就其中几个方面进行探讨。

一、面临的问题

2012年在西安召开了卓越计划教师培训班，会上各个学校的教师进行了广泛、深入地交流，认为在创新能力培养方面存在着以下几个问题：

1.学生缺乏学习兴趣，缺乏创新意识

很多学生从高中升入大学后延续了高中时代那种学习—做题—复习—考试的模式，無法体会到工程实践的意义，因此对学习丧失了兴趣，更无法谈及创新意识。有些同学学习很好，但功利心很重，认为学习就是为了获得奖学金、获得研究生保送资格，一到实践环节就不太认真，也不愿意下力气参与创新活动。

2.教学模式需要改变

在教学内容上，大多数教师还停留在原来的教学模式，注重理论的讲解，重视知识的记忆，而没有教授学生探索未知领域的方法。在教学过程中，强调主导，忽视主体，片面强调教师的主导作用，学生围着教师转。[1]在课堂上无法调动学生学习的积极性，教学效果大打折扣。

3.缺乏具有工程实践经验的老师

目前学校的绝大多数老师都没有企业工作的经历，对企业的工作模式、工程的认知非常少，更加缺乏研发工业产品的能力，因此在培养学生时无法传授相关的知识。这样对培养学生的创新能力非常不利。

学校的相关制度难以转变教师普遍的“重科研、轻教学”倾向。因此，很少有老师愿意到企业接受工程实验教育并在学校开设相关课程。因此需要完善相关制度，加强对教师的引导。

4.缺乏创新人才的培养平台

目前的教学模式主要是理论教学和实验实践教学。实践环节是工科院校的重要教学环节，可以帮助学生更好地理解所学的理论知识。目前大多数实验台都来自于教学仪器制造厂。厂家为了保证学生和设备的安全而将实验台做成了傻瓜模式，接不了几根线就可以测试数据。学生对实验中的各个单元及整个系统缺乏必要的认识，实验台的开放性较差。

开设的实验大多是验证性实验，学生按照步骤做一遍就算完成了，缺乏必要的思考。有些实验项目虽然删掉了实验步骤，规定由学生自行设计，但大多数同学从网上或其他途径下载实验指导书，使得“自行设计”这一要求流于形式。

有些基础好、素质高的同学乐于进行探索，希望利用学到的知识解决生产生活中的问题，或者参加一些竞赛，但缺乏相应的平台支持。

二、解决途径

针对以上问题，经过认真思考，认为有必要从多方面入手改善目前的状况。

1.培养学生对工程实践和创新的兴趣

伟大的科学家爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”，也就是说一个人一旦对某个事物有了浓厚的兴趣就会主动去求知、去探索、去实践。如果大学生对所学专业有了兴趣，那必然会认真学习相关的知识，老师就不必天天要求他们去学，辅导员的管理工作也会减少很多。他们求学的目的就会发生改变。注意力就会放到科学知识上，而不至于功利心那么强烈。他们知道自己需要的是什么，应该怎样去学，从而形成良好的个人学风、班风乃至校风。如何调动学生学习的积极性，让学生有学习的兴趣和创新的动力呢？

目前学校已经在奖学金评定和保送研究生方面对有创新能力的同学进行了政策上的支持。但还可以从两个方面进一步加强：一是把参与工程实践与创新写入教学大纲，作为一个必修环节，以此调动学生参与创新的积极性。二是加强创新活动的宣传与引导，营造良好的学习氛围。通过对新生进行系列教育，帮助学生树立正确的学习观念，把那些成功创新的事迹介绍给他们，让他们崇尚学习、崇尚创新。在基础实验室、专业实验室设置宣传展板和展示柜，展示学生的创新作品，让学生感受创新、认识创新、勇于创新，而不是觉得创新太过深奥或是遥不可及的事情。

2.教师教学模式的转变

改变以往以老师为主体的填鸭式教学，老师不但要传授知识，还要引导学生掌握探索知识的方法。改变教学模式，可以采用“案例教学法”、“项目法”。[1]让学生在案例中学习知识，这样可以做到学以致用，将理论更快地和实践结合起来。学生可以通过类比老师的案例自行设计方案，使他们尽快地掌握工程实践的相关知识。教师可通过介绍本课程的最新动态及自己的科研成果激发学生学习的欲望，对部分能力强的同学鼓励其参与老师的科研项目。

3.培养创新型师资队伍

为了培养学生的创新能力，首先应该提高老师的工程实践能力和创新能力。师资队伍建设的解决方案大都为“送出去、请进来”。[2]即把学校的教师送出去接受企业的相关教育，把企业的教师请到学校来上课。

聘请具有工程背景、工程经历和工程成果的企业人员做兼职教师，可以让学生了解更多的工程实际问题，了解新技术、新方法的应用情况。但企业教师跟学生呆在一起的时间毕竟很少，很多的授课和指导还是需要学校教师来完成。所以培养创新型的教师队伍显得尤为重要。这就需要把更多的教师送到企业去学习，让他们学习企业的运作模式，积累工程经验，把企业需要解决的问题形成创新项目，以此熏陶和培养创新型的学生。

4.开设创新训练课，使更多的学生掌握创新的方法

在《世界经济论坛2002～2003年全球竞争力报告》中，根据创新能力把国家分为两大类，一类是核心创新国，另一类是非核心创新国。我国的自主创新能力较弱，已成为制约中国快速发展的瓶颈。高校是国家创新体系的重要组成部分，对提高国际的自主创新能力、建设创新型国家肩负着培养人才的重大责任。[3]虽然很多大学建立了创新中心，但还是以个别同学参加各种竞赛为主。而创新是一个群众性的活动，应该让学生都接受创新思维的训练。创新思维是多种思维形式协调活动的综合性思维，可以通过创新思维训练培养学生的创新能力。创新本身是一门科学，应该开设相关的创新训练课程，介绍相关的理论和知识，使每个人都了解创新的方法，塑造创造性人格，将自身潜在的创新能力挖掘出来，形成推动社会发展的巨大动力。

5.改变现有实践教学的模式，建立创新实验平台

企业希望有创新能力的学生进入企业，为企业注入新的活力。校企联合培养存在的问题是在校学习的知识跟企业的生产差距较大，学生不能很快融入企业，最终联合培养变成了参观、走过场，这就失去了意义。要改善这种情况就需要在学生进入企业学习前在学校接受更多的工程训练和创新训练，这就需要学校提供一个平台来培养他们。学生可以在该平台上进行研究，锻炼发现问题、解决问题的能力。

很多高校已经建立了自己的工程训练中心和创新基地，多数是针对大学生比赛设置的，比如机器人大赛、施耐德电气大赛。参与的学生都是各专业拔尖的学生。而这些学生实践能力的培养需要在每门课程的实践环节上下功夫。所以如何发挥实验室的作用、能否建立创新实验平台、能否建立合理的实践体系就显得非常重要。我校各个实验室都为此进行了很多努力，电力电子实验室在这方面也进行了探索。

电力电子实验室在多年的实践教学过程中经过不断总结，将目前的实验项目分为3个层次：基础实验、提高实验、研究实验。不同层次的学生可以根据需要选择不同层次的实验。

（1）基础实验。电力电子实验按照教学大纲主要包括整流、斩波、直流电机调速、SPWM逆变4个实验，共8个学时。实验采用的是浙江求是生产的实验设备。这些实验是该课程的必修实验，基本上都是验证性实验。为了更好地发挥实验的作用，全体任课教师重新修订了实验内容，在实验指导书中提出了更多的问题。这些问题不但针对理论教学中的重点和难点，还涉及到一些工程测试、设计有关的内容。学生通过实验把理论课上不太明白的弄清楚了，他们很有成就感，对实验产生了兴趣。事实证明，现在学生的出勤率高了，实验的质量提高了，学生提问的多了，问题的层次也高了。

（2）提高实验。基础实验针对所有同学开设，要求必须高质量完成。对于那些有能力、感兴趣的同学，教师们提供了提高实验。这类实验内容比较复杂，涉及的问题较多，往往需要多个实验箱的配合。完成一个实验基本都在4个学时以上。比如实验室开设了三相交流调压电路、高压直流输电、直流电机闭环调速实验。这些实验都紧贴电力系统的实际应用，受到了很多同学的欢迎。

（3）研究实验与研发平台。为了给学生的创新活动搭建一个平台，实验室建立了以下几个平台：

1）电力电子主回路实验平台。通用换流器平台采用模块化的设计理念，充分考虑了平台的通用性。在该平台上可以实现PWM整流、PWM逆变、DC-DC变换以及AC-AC变换等电力电子电路功能，大大提高了平台的利用率。同时，由于采用了通用化设计，使得学生在同一个平台上可以进行不同阶段的实验开发，大大减少了学生对于新平台的学习过程，提高了学生的学习效率，同时也提高了平台的使用效率。

2）变频调速实验平台和新能源发电平台。变频调速实验可使学生能够进行电机运行性能和电机控制的实验算法研究。新能源发电系统平台可以进行风力发电、太阳能光伏发电系统的实验。学生可以根据需要搭建风力发电或者太阳能发电系统开展相关的实验和研究。变频调速实验平台如图1所示。

3）电力电子控制平台。该平台包括基于DSP的电力电子控制平台、基于ARM的控制平台、基于LabVIEW的测控平台。这三个平台都是目前在实际工程中广泛应用的平台，学生可以在这三个平台上编写程序、制订控制策略，实现复杂的算法。完成高压直流输电系统设计与实现、静止无功补偿SVC设计与实现、太阳能发电系统控制算法研究、双馈风力发电系统控制算法研究、交流电机变频调速系统设计与实现以及换流器的各种控制算法研究，配合实验室的主回路和测试装置可以完成小型创新项目，这些对学生的创新能力有非常大的提升，能够使该平台上完成实验的同学都具备一定的产品研发能力。DSP控制系统软件调试界面如图2所示。

电力电子实验形成了多层次、多目标的实验系统，该系統的建立极大地满足了不同层次学生学习和创新的需要，受到了学生的喜爱，利用该平台获得竞赛奖励的同学越来越多。

三、总结

培养学生的创新能力是多元化的，应该对学生进行全方位、立体的培养。在今后的教学中，还需要在教学理念、教学方法、培养体系和培养机制等方面进行研究和探讨，把教学中的各个环节做到实处，以培养学生的创新意识、创新思维、创新能力与创新人格。[4]

参考文献：

[1]丁杰.高等学校工程教育创新培养模式途径探索[J].经济研究导刊，2011，（18）：277-278.

[2]韩金狭，韩华，徐建东.基于“创新能力培养”的电工学课程教学改革模式[J].中国电力教育，2012，（30）：54-55.

[3]陈赜，邹道胜.电子创新设计技术[M].北京：科学出版社，2008.

[4]Hui ZHAO.A Probe into Training Creative Ability of Undergraduates[J].Scientific Research，2012.

（责任编辑：王祝萍）