基于自主学习模式的学生创新与实践能力培养

王勇 张祥莉 罗大鹏

摘要：本文结合笔者组织和指导电子信息工程专业学生自主式学习的实际情况与试行效果，探讨了竞赛机制、自主性实践环节、互助交流以及科技创新团队等一系列培养学生创新与实践能力的具体措施。实践证明，自主学习模式调动和激发了学生的学习积极性与主动性，有效提高了学生的创新与实践能力。

关键词：自主式学习;创新能力;实践教学;电子信息工程专业

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）07-0152-02

电子信息工程是一个宽口径的专业，具有专业知识密集、技术发展与更新快、实践性强、工程应用面广的特点。当前，社会对电子信息类人才的要求是具有创新思维和创新能力，具有扎实的专业知识和较强的工程实践能力。如何提高学生的实践能力、培养创新型人才是电子信息工程专业亟待研究和探讨的课题。笔者通过实践教学的探索与尝试，逐步建立起了一种基于学生自主式学习的创新与实践能力培养模式，通过调动学生的主观能动性，引导学生积极参与实践环节与科技创新活动。

一、引入竞赛培养机制，扩大学生受益面

学科竞赛是培养学生创新精神，提高学生动手能力的有效形式。以历时最久、参赛规模最大的全国大学生电子设计竞赛为例，竞赛要求参赛学生在规定时间内完成特定电子系统的设计与制作，并提供书面报告和实物，这对于全面检验学生的理论知识和实践动手能力，增强创新和竞争意识，培养团队精神有着积极的促进作用。我校电子信息专业自1999年起一直参与全国大学生电子设计竞赛，积累了丰富的大赛组织与培训经验，但是参赛队员毕竟只是选拔出来的少数学生，大部分学生缺少这种系统化、专业化的培训过程。为了更好地发挥竞赛的特点与优势，扩大学生的受益面，从2013年开始，我们在全国与省级大学生电子设计竞赛、校级电子制作大赛的基础上，又增設开展了系级的“电信杯”电子设计竞赛，建立了三个层级的竞赛培训模式。将竞赛培训模式推广到电子信息工程专业全体学生，既为国赛、省赛考核和选拔了参赛队员，也使得未能参赛的大多数学生的创新与实践能力得到很好的锻炼，提高了整个专业学生的综合素质。

“电信杯”电子设计竞赛的组织形式借鉴了全国大学生电子设计竞赛的培训模式，感兴趣的学生都可报名参与，3～4人一组自由组合。第一阶段由专业课老师出题，学生自由选题、完成电路的设计、焊接与软硬件调试，参评作品必须同时提交详细的技术报告并制作实物，最后对所有参加比赛的同学进行统一验收和评奖，入选的小组将参加下阶段的角逐。第二阶段采用企业命题的形式，在了解了相关企业需求的基础上，将其急需的或者正在研发的部分电路模块设定为比赛题目，让学生自行设计制作，通过答辩与电路测评选出最佳方案提供给企业作为参考。这种校企合作的方式实现了双赢，一方面缩短了企业研发与实验的周期，节省了其开发成本;另一方面企业赞助部分资金作为学生竞赛的活动经费，解决了元器件与电路制板的费用。通过两年的试行，我们发现引入竞赛机制极大调动了学生的积极性，激发了学生的创新思维，也使得学生综合应用专业知识的能力与团结合作精神得到了很大的提升。

二、深化实践教学改革，提升学生动手能力

专业课实验学时不足导致学生很难将课堂所学知识实际应用到电路系统分析与设计中去。对于工程性、实践性较强的专业课而言，仅仅通过在实验箱上进行电路模块的连接和调试，完成验证性试验课题，只是加深了学生对课堂理论知识的理解，对学生创新思维与动手能力的培养十分有限。

针对这种现状，通过2011年与2015年两轮本科教学计划的修订，优化整合了现有专业课程的实践环节，构建了突显综合性、设计性、应用性的实践教学体系，包括基本技能训练、专业知识综合应用与创新能力培养多个环节，各环节循序渐进、相互衔接，保证大学四年每学期都有综合性实习。除了第一学期的金工实习、第二学期的C语言课程设计、第七学期的生产实习和第八学期的毕业设计以外，在第三至六学期分别设立了电子线路教学实习、电子工程教学实习、信息工程教学实习以及应用系统设计教学实习四个综合性实践教学环节。这些综合性实习安排在学期末，内容涵盖了该学期相关专业课程。例如，电子线路教学实习对应《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程，主要内容包括电路Multisim仿真、充电器焊接调试、多级放大电路设计以及数字钟设计;电子工程教学实习对应《高频电子线路》、《单片机原理及应用》以及《现代可编程逻辑器件》等课程，内容涉及Proteus仿真、Protel原理图设计与PCB制板、单片机应用系统设计、FPGA数字系统设计等;信息工程教学实习对应《数据结构》、《数字信号处理》、《数字图象处理》以及《信息论与编码》等课程;应用系统设计教学实习对应《嵌入式系统及应用》、《DSP技术及应用》、《无线传感器网络原理及应用》等课程。

综合性实践教学不再是书本知识简单的重复或验证，而是根据相关课程的主要知识点精心设计若干个课题，学生自由组合形成学习小组，根据自己的基础、兴趣、能力和需求，自主选题，自主设计完成课题任务。最后，各小组制作幻灯片向全体同学汇报其选题依据、设计方案、调试与测试过程，并进行实物演示。汇报讲解过程中学生可以随时提问，指导老师可以及时点评。整个实践过程充分体现了以学生为主体的教学理念，激发了学生的学习主动性和创新思维，使其感受到如何将课堂所学的理论知识运用到实际的电路设计中去，学生的创新意识和动手能力得到了明显提高。从实际教学情况来看，学生在自主性设计过程中表现出了很高的积极性，方案汇报时现场气氛也十分热烈。

三、开展多层次沟通交流，营造良好学习氛围

除了课堂授课与实践教学，如何有效利用课余时间，促使学生开展学习与交流，营造出良好的学习氛围，对学生培养也非常关键。为了消除不同班级、不同年级学生间的隔阂，我们创建了电子信息研创会QQ群，其宗旨是“老带新、强帮弱、互助互学”，各年级学生自愿加入。为了给学生课后自学、交流、进行科技小制作提供活动场所，我们专门设立了电子信息专业本科生专用实验室，安排电子信息研创会的同学轮值。通过高年级学生为低年级学生答疑解惑，让有学科竞赛经验的学生帮助新生分析、解决电路设计中遇到的问题，使得学生在相互帮助、相互激励中更快地学习、掌握专业知识，打开思路，提高实践动手能力。针对于部分低年级学生在专业课程学习初期“不知道如何学”、“学了能做什么”的困惑，安排优秀的高年级学生结合自己的学习经历谈体会、分享经验，引导低年级学生尽快适应专业课的学习，帮助他们找到适合自己的学习方法;对于即将毕业准备进一步学习深造的高年级学生，安排研究生就考研或推免、学习与科研等方面做报告。

专业知识面的宽窄和对学科前沿的了解程度直接影响学生的创造性思维。电子信息技术发展迅猛，新技术、新方法不断涌现。这就要求学生在学习书本知识的同时，及时了解学科前沿动态，不断开阔眼界、拓宽思路。为此，举办了电类专业系列报告会，邀请相关专业青年教师，特别是有出国留学经历的老师开展专项主题讲座，介绍学科新的动态、相关科研领域的国内外研究热点和发展趋势、国外先进的测试方法与实验技术手段等，培养学生对前沿科技的学习、理解能力，激发学生的创新思维和创造意识，从而提升其分析问题、解决问题的能力。

四、建立学生科技团队，发掘学生创新潜能

依托专业实验室与学科平台建立“学习型、创新型”学生科技团队，对培养学生创新意识、实践能力和团队精神也具有重要作用。目前，我校电子信息工程专业以信号采集与处理、无线传感器网络、嵌入式系统等专业实验室为平台，初步形成了图像/视频分析与处理、无线传感器网络环境监测、智能仪器嵌入式开发三个相对稳定、有较强实践创新能力的学生科技团队。每个团队配备1～2名相关方向的年轻教师，指导学生积极申报学校创新人才基金、大学生科研立项基金以及实验室开放基金等项目，利用实验室软硬件资源完成获得资助的各类大学生科技项目。

学生科技团队利用课余时间完成的各类发明、制作和小型仪器装置不仅综合运用了电子技术、传感器技术、无线通信技术以及计算机技术等相关专业知识，还涉及了机械加工、工程力学以及外观设计等其他学科知识。这种由学生自发组成的科技团队极大地拓展了学生的知识面，促进了学科交叉与融合，通过充分发掘每个学生的创新潜能，发挥各自特长，形成了一股合力。各类实践创新成果层出不穷，硕果累累。例如，学生自己设计制作的直流稳压电源、单片机系统板、FPGA核心板以及射频模块、数据采集、放大滤波等功能单元模块被成功应用于我校全国大学生电子设计竞赛中;设计的CC2530无线传感器环境感知模块已成功应用于《无线传感器网络原理及应用》课程的实验教学中。

五、结束语

大学的人才培养模式已从“知识型”向“知识能力型”转变，从“应试型”向“素质型”转变，学生创新与实践能力的培养已成为高校人才培养的首要目标。笔者在学生培养方式的探索和实践中，通过引入竞赛培养机制、优化重组实践教学环节、开展学生交流与互动、建立学生科技团队等一系列举措，突出了以学生为主体的教育理念，为学生提供了更多、更自由的发展空间，激发了学生的学习兴趣和创新思维，提高了他们的实践动手能力。实践证明，自主式学习的培养模式在学生创新和实践能力培养中发挥出了重要作用。

参考文献：

[1]王东云，肖俊明.电气信息类应用型人才培养实验课程体系改革探索[J].长春理工大学学报（高教版），2009，（8）：132-134.

[2]王義全.本科学生创新精神与实践能力培养体系的研究与实践[J].石油教育，2009，（1）：85-88.