工程对象教学法培养创新能力的应用研究

孙继元，苑广军

(北华大学 电气信息工程学院， 吉林 吉林 132021)

高等院校是国家创新体系的重要组成部分，在提高国家的自主创新能力，建设创新型国家中，肩负着培养人才的重大责任。当前，大学生自主创新能力的培养在我国高校正在逐步引起重视，但还处在摸索阶段，就目前的情况来看，大学教育从根本上还没有突破传统教育模式[1-2]。大学生自主创新能力还远远不能满足建设创新型国家的需要，大学生创新能力偏低也是当前电气信息类本科生就业难的主要因素。

1 大学生创新能力偏低的主要原因

1.1 外因

创造力的产生要靠知识，但有时知识与智慧是不成比例的，甚至有时会严重阻碍人们的思维与创新。我们现在的考试制度正在扼杀着学生的创新能力和学习兴趣[3]，教师教给学生的那些急功近利的解题方法以及学习技巧使学生正在逐步失去自我，逐步失去思考能力和创新能力，最终像是一个会考试的机器人。为了适应未来社会的发展，就要逐步改变传统的以传授知识为主要目的的教学模式，尽量在该学科内培养学生的创新思维能力[4]，以学科技术为基础，创新思维为引导，并给予实际的项目来训练这种能力[5]。

1.2 内因

1.2.1 缺少团队精神和协作意识

一项技术革新或科技成果，大都先有一个创造性设想。一般来说，创造性设想越多，发明也越容易获得成功。一个人的聪明智慧毕竟是有限的，三个臭皮匠抵一个诸葛亮，互相的刺激、知识互补和思维共振，会产生很多的创造性设想。当代大学生往往缺少团队精神和协作意识，良好的沟通能力是提高团队协作能力的重要因素[6-7]，有效的沟通能改善人际关系，改变团队成员的工作态度，从而带来新创意，取得事半功倍的效果。

1.2.2 缺乏毅力

毅力是实现理想的桥梁，是驶往成才的渡船，是攀上成功的阶梯。实训室的部分学生在实践的过程中往往表现出的就是缺乏毅力，无论对于学习还是工作都经常是半途而废，所以大学生除了要做到“我要学”外，还要做到“坚持学”。

2 工程对象教学法的研究与实践的4个阶段

为了提高大学生的创新能力，我们在学生的创新实践训练中，使用了工程对象教学法。工程对象教学法的模式有两大显著的特点：一是按照“任务驱动”的模式有针对性地传授知识点；二是按照“实践—归纳—推理—再实践”的模式授课，完全打破“讲课+实验”的传统模式，将讲课与实验合二为一，其结果是：教师“在讲中做，在做中讲”，学生“在学中做，在做中学”。

按照教育部提出的“学习知识，增强工程实践能力，提高工程素质，培养创新精神和创新能力”的教学目标[8-10]，北华大学智能电力电子设备工程中心实训室以主动工程实践的要求训练学生；以创新之根在于实践的精神培训学生；以组织参加大赛方式来促进常规创新活动和发现高端人才，从而实现了从“被动学习、被动实践”向“主动学习、主动实践”的转变。

学习是基础，思考是关键，创新之根在于实践[11-12]。下面对实训室经过多年运行建立的工程对象教学法的训练机制进行阐述。

2.1 基础阶段

这个阶段采用“培训制+实训制”的教学环节。在大一学生结束军训时就开始进行宣传教育，通过讲座将一些新奇的机器人系统或学生的小作品展示给大一学生，借助学生的好奇心来激发学习兴趣。此外，组织做出优秀的科技创新项目的学生介绍他们的学习经历及心得，让新生克服对学习电子电路设计及单片机的心理障碍，增强信心，然后开始第一学期培训。

第一学期培训分成3个部分：数制，C语言和单片机。对于数制，只要了解二进制、十六进制和十进制即可。对于C语言，要能应用if、for和while语句以及一维数组和函数编写简单程序。此过程8学时即可完成。单片机学习主要设置了8个实验，分别为：I/O口点亮一个LED；I/O口循环点亮8个LED；在七段码显示器上显示1个数；显示2个数(静态显示和动态显示)；定时中断、循环点亮8个LED；定时中断、显示0～9；简易电子钟；串口双机通信。学生只要认真完成这8个实验就能对单片机有个感性认识并可以利用Multisim软件对自主设计的小系统进行仿真。

第二学期培训分成2个部分：基础部分和升级强化部分。在基础部分，学生开始接触实物，主要是焊接单片机最小系统(包括电源和串口)和显示器，将上学期的程序通过串口下载到电路板上执行并调试，观察现象。接下来焊接4×4键盘、LCD1602接口、DS1302、DS18B20等常用电路。经过高年级学生和教师的指导，学生可在短期内掌握以上各部分的使用和编程。升级强化部分，学生结合简单的模拟、数字电路做一些简易小实验，如信号放大电路、电子钟电路等。此阶段属于基础训练层次，基本以模仿探索为主。

2.2 仿真项目开发阶段

此阶段，按照项目分析、方案确立、分工合作、项目检验及项目总结5个环节进行，严格培养学生的工程意识。本阶段要求在大二上学期和大二下学期完成。大二(上)主要是利用大一(下)的电路组装成具有实际意义的系统，如心电记录仪，电话远程控制系统等。大二(下)主要是使用历届大学生电子竞赛的题目作为模拟项目进行演练。此时，学生已初步具备独立完成电子竞赛的能力。

2.3 校内电子竞赛阶段

此阶段，组织校内电子竞赛。电子竞赛中的优胜者可以优先参加大学生科技创新比赛及大学生电子设计大赛。这个阶段是提高阶段，以学生的自主创新为主导，强调学生的自我探究性学习，发现问题、解决问题，同学之间相互合作、相互学习，培养学生的团队意识，使学生的综合素质得到提高。

2.4 科研阶段

最后这个阶段就是在创新基地，依托智能电力电子设备工程中心参与教师的科研项目，并为教师服务，成为真正的工程助理，为学生考研及就业打下坚实的基础。具体要求学生能够焊出稳定的电路板，并熟悉脉冲板电路及功能；完全熟悉控制柜和整流柜柜体的安装过程，并能够用CAD画出柜体结构图及了解整个设备从立项到投产的大略过程。

3 结束语

在大学里，学生进行的创新活动，不应停留在技术的层面进行创新，而应该有所突破，要有更宽阔的胸怀，要站在解决人类根本问题的基础上想问题，考虑到人类未来的发展，而不是为一时的利益。简单地讲，培养学生不能仅仅是以知识、技术为主体，而应培养学生的自学能力、思维能力和创新能力以及高尚的人格，并能将这些能力应用到实际的创新项目中。因此，在培养学生的方式上，尤其是在创新人才的培养方式上，不应仅仅注重技术，而应从项目出发去寻找解决问题的技术，通过项目的历练，达到个人综合素质的全面培养。

[1] 高文.教学模式论[M].上海:上海教育出版社，2006.

[2] 史承军.强化情商培养提升创新素质[J].职教论坛,2012(17): 38-40.

[3] 杨学海,杜春燕.学习兴趣培养与大学生科研创新关系思考[J].教育教学论坛,2011(9):106-107.

[4] 杨雁斌.创新思维法[M].上海:华东理工大学出版社,2008.

[5] 陈赜,邹道胜.电子创新设计技术[M].北京:科学出版社,2008.

[6] 张鑫,徐维莉.浅谈大学生的创新能力[J].商业文化,2011(3):200.

[7] 孙金玲.浅析大学生创新能力的培养[J].理论研究，2011(3): 81-82.

[8] 张清祥.探索实验教学载体,培养学生实践创新能力[J].实验技术与管理，2012,29(2): 130-133.

[9] 吴建平,成毅.“工程对象教学法”模式应用研究[J].成都理工大学学报：社会科学版,2009,17(4): 85-88.

[10] 蒋华平.基于机器人综合实训平台工程对象教学法的实践[J].职教通讯,2013(3):71-72.

[11] 陈宪明.论高校实验室管理的观念创新[J].实验技术与管理，2011,28(2): 21-23.

[12] 王俊发,魏天路,朱向东.工科大学生创新应用型人才培养途径探索[J].黑龙江教育,2013(5):58-59.