模块化层次化创新体系的建立与实践

陈 璨　李 林　刘复玉　任旭虎

中国石油大学（华东）信息与控制工程学院　山东青岛　266580

模块化层次化创新体系的建立与实践

陈 璨李 林刘复玉任旭虎

中国石油大学（华东）信息与控制工程学院山东青岛266580

创新平台的建设是培养大学生科研训练和创新精神的有效途径。介绍了我校电专业创新平台的现状和存在的问题，提出了以模块化创新平台建设为基础，通过分阶段、层次化、多样化的创新训练新模式的实施，将创新实践活动贯穿于大学生四年学习的整个过程，实现学生各方面能力的提升。实践证明，这种创新训练新模式具有良好的教学效果。

创新平台；创新体系；能力培养；创新训练

中国石油大学历来重视大学生创新意识和创新能力的培养，从2000年开始在信息与控制工程学院持续投资建立了由多个创新实验室组成的创新平台，这些创新实验室隶属于学院下属的教学院系和教学中心［1］。依靠这一创新平台我校在大学生电子设计竞赛、西门子杯工业自动化控制挑战赛、全国机器人大赛等比赛中取得了较好的成绩。创新平台在实际运行中也暴露出许多问题，具体表现如下。

（1）重创新、轻基础。虽然各单位的创新实验室也面向学生开放，但存在准入门槛高，无创新实验项目和创新创业训练计划以及无专业基础知识的低年级学生无法进入的现象，从而使得学生的基础训练环节薄弱［2］。

（2）重结果、轻过程。创新实验室开设的训练项目主要集中安排在各类科技竞赛前3个月的赛前培训中，其他时间几乎没有培训项目、实验室处于自由散漫状态，忽略了平时的积累。

（3）重点、轻面。创新实验室只接纳水平较高、有基础和实践经验的学生进入，而把大部分无基础和经验却有着浓厚学习兴趣的学生拒之门外，从而使得学生受益面极小。

（4）管理分散、投资重复。由于创新实验室由各教学单位独立运行管理，自成体系，从而导致基础设备重复投资，例如4个单位的创新实验室都要配置台式直流电源、函数信号发生器、示波器以及万用表等。

（5）专业性强、学科交叉少。各系的创新实验室都具有自己的专业特色，仅仅只有本系学生能够使用，其他专业学生难以进入，例如电子专业的学生很难进入电气的创新实验室开展与电子专业相关的创新训练。

为了解决以上存在的问题，在借鉴兄弟院校的成功经验的同时，结合我院师资水平和学生的实际情况，学院重新认识了创新平台的作用和定位，认为创新平台的建设应遵循以下原则［3，4］。一是创新平台不仅仅用于创新和学科竞赛，它应当是大学生课外科技实践活动的基地，是一个可以组合变化的大平台。二是创新平台拥有自己的场地和设备，可以作为学生课外科技活动的空间，让学生做自己想做的实验和开发，支持他们富有创造性的活动。三是创新平台是教师和大学生自由进行学术交流、心灵互动的场所。四是创新平台也是开设学术讲座、专业技能培训，组织各类、各级学科竞赛的基地，引导学生向更专业的方向发展。基于以上原则，我校从创新平台的结构组成、管理体制等多方面对创新平台的建设进行了改革和调整，经过一段时期的试运行，取得了一定的成绩，下面简单地介绍一下。

1　模块化的创新平台

根据现有创新实验室存在的诸多问题，我们打乱原有的按照系别、条块分割的管理体系，以全院为整体，整合所有创新实验室资源，建立了从基础到扩展的模块化创新实验平台［5］。其中基础平台包含：焊接练习、模拟数字电路设计、单片机开发、EDA软件练习4个模块；扩展平台包含：嵌入式开发、仪器仪表设计、工业自动化模型控制、机器人设计训练、机械制作5个模块；基础平台配置电烙铁、模拟示波器、直流稳压电源等低端设备，扩展平台配置数字示波器、DDS函数信号发生器、高精度台式万用表、嵌入式开发平台等高性能设备。同时利用楼道和小房间等设置了作品展示区和创新答疑区。经过调整，打破了各系的创新实验室之间的壁垒，实现了资源共享，减少了硬件投资，提高了设备的利用率，同时也更便于管理［6］。模块化平台分布如图1所示。

图1　模块化创新平台分布示意图

2　分阶段、层次化、多样化的创新训练模式

为全面提高大学生实践动手能力、彻底抛弃以往“平时不烧香、临时抱佛脚”的学科竞赛参赛模式，开展从入学开始、从基础做起、分阶段、多层次、细水长流、多样化的创新实践教学活动，借助于建立的模块化创新实验平台建立按学生年级、从“入门→基础→专业→创新”循序渐进的大学生创新能力培养体系，该培训体系以讲解、知识讲座以及实训相结合的模式进行［7］。体系的层次结构及各阶段训练内容如图2所示。

图2　层次化培训体系结构示意图

2.1入门引导

刚刚入学的大一新生对自己的专业一无所知，因此入门引导非常重要。我校乃至全国其他高校都安排了新生入学教育，聘请相关专业的教授、博士围绕学生所学专业进行介绍。但这涉及的具体专业知识还是很少、介绍不彻底，多数学生听了仍是一片茫然，到底自己的专业需要学什么课程，课程里面到底有什么内容，如何学，学了以后自己能干什么还是知之甚少［8］。针对以上情况，结合电类专业特点，该培训体系先让新生参观实验室、特别是创新实验平台，让他们动手感受历届学生作品，并由教师或研究生做简单的讲解，在此基础上开展电子线路设计方面的知识讲座（如一些解决生产实际或生活实际的科研项目，让新生对自己的专业产生兴趣，尽快渡过迷茫期）；在学生对自己所学专业有了较为全面认识、对专业产生兴趣后，认识一些常规的电子元器件，并动手测试一些基本参数，熟悉并学会使用一些常规测量仪器，让学生有一个感性认识，使其有所思考，带着问题和兴趣去学习。

2.2基本能力训练

通过入门训练后，学生对电类专业有了较为深入的认识，在此基础上我们让学生自己动手制作一些简单的电子线路，掌握一些电子线路仿真（设计）软件，熟悉电子产品设计、生产流程，进一步提高其兴趣。

2.3专业技能培训

入门引导和基本能力训练主要安排在第一和第二学期进行，专业技能培训则安排在第三和第四学期进行。该部分包含专业基础技能训练和专业技能训练两部分。专业基础技能主要是针对我院4个专业都开设的模拟电子技术、数字电子技术以及单片机原理等专业基础课程而设置，是专业技能训练所必须有的基础环节。专业技能培训根据各专业特点和理论教学内容的不同而设置，学生根据自身需要，可以参与其他专业的培训内容。

2.4创新创业训练计划

具备一定专业基础知识的学生可以进入创新实验平台进行创新创业训练计划，进入创新平台实施创新创业训练可以有以下3种形式。

（1）在教师指导下以立项的国家级或校级创新创业训练计划项目的学生，可直接申请进入创新平实验台实施创新创业训练计划。

（2）实验中心每年向全院师生征求创新创业训练题目，由学生组队报名选取，并写出详细实施方案和实施计划，经答辩合格后进入创新实验平台进行相关训练。

（3）学生可以根据自己的专业和兴趣爱好自己拟定题目，征求教师意见并写出可行的实施方案和计划后，可申请进入创新实验平台进行训练。

上述（2）（3）作为全国或全校创新创业训练计划培育项目，对于完成得比较好的题目和参与者，由学院直接推荐校级或国家级创新创业训练。

2.5学科竞赛

学科竞赛对激发学生的学习热情，培养学生创新能力、拼搏精神等具有十分重要的作用，是培养高素质和创新能力人才的重要途径，也是检验人才培养质量的重要标准。该大学生创新能力培养体系本着使竞赛常态化的指导思想，除了协助主办单位进行全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛、山东省和全国大学生机器人大赛、全国和山东省大学生电子设计大赛外，实验教学中不定期举办校内各种学科竞赛，提高学生兴趣。目前我们举办的校级学科竞赛有：电子线路设计兴趣知识竞赛、电路焊接大赛、51单片机汇编程序设计竞赛、单片机最小系统设计竞赛、单片机C语言程序设计竞赛和嵌入式系统设计竞赛等6个。

3　创新平台的激励机制

建立合理的激励机制，有效调动教师、学生参与各项创新实践活动的积极性，是创新平台成功运行的关键。创新平台的运行无论对于教师还是学生来说，都需要克服重重困难，付出比平时更多的努力。因此，建立科学合理的激励机制是对教师、学生努力工作的尊重与认同，对保证创新平台各项工作的良性发展具有重要意义。对于教师，学院制定了工作量认定、成果替代等相关指导性政策文件；对于学生，学院也制定专门的政策，参与创新平台各项活动学生在综合测评和研究生推免时给予一定的加分，同时对于在创新平台各项活动中表现突出的学生，由创新平台负责人直接推荐参加全国或山东省的各类学科竞赛。

4　平台的应用效果

该模块化创新平台于2010年完成了全部硬件建设工作，并将从“入门→基础→专业→创新”循序渐进的大学生创新能力培养体系应用于实践，取得了良好的效果。仅从我校参加全国或山东省大学生电子设计竞赛的获奖情况可以看出，我校的获奖数量和质量在逐年上升。表1为我校近4年的获奖情况。

表1　近四年获奖情况

5　结束语

创新是社会发展的不竭源泉，是国家发展的核动力；创新群体是实现中国梦的中坚力量；培养创新型人才是众多高等院校追求的终极目标。但我们不能一味地追求创新，而忽略了基础的重要性；更不能把创新当作尖子生的专利，而忽视了大部分学生创新潜能的挖掘，应当把创新作为一种大众化教育并加以普及。创新需要循序渐进，不能一蹴而就，创新能力的培养应当采取分阶段、分模块，从入学开始，从基础做起的模式。

［1］ 王国强，吴敏. 研究型大学实验教学创新平台的构建［J］.实验室研究与探索，2007，26（8）：65-69.

［2］ 元泽怀，陈英俊.开放式电子信息类学生创新平台的层次化管理探索与实践［J］.实验技术与管理，2011，28（3）：120-124.

［3］ 徐志玲，李飞标.基于提升学生实践能力的实验室科技创新平台构建［J］.实验技术与管理，2013，28（9）：28-32.

［4］ 宋跃，杨雷，雷瑞庭.学生科技创新平台的构建实践［J］.实验室研究与探索，2007，26（9）：72-76.

［5］ 李洋.高校实验室协同创新平台共建与共享刍议［J］.实验室研究与探索，2014，33（11）：297-301.

［6］ 沈剑敏，陈强，管利萍.培养大学生创新实践能力的探索与思考［J］.实验室研究与探索，2009，28（10）：104-109.

［7］ 刘振国，华子义，沈忠明.面向全校本科生的公共实验创新平台构建［J］.实验室研究与探索，2012，31（12）：212-216.

［8］ 汪雪琴，何苏勤，姜广峰.构建立体化全程培养科技创新平台的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（4）：74-78.

The Establishment and Practice of the Modular and Hierarchical Innovation System

Chen Can， Li Lin， Liu Fuyu，Ren Xuhu
College of Information and Control Engineering， China University Of Petroleum （East China）， Qing Dao， 266580， China

The construction of innovation platform is an effective way to cultivate college students' scientifc research training and innovation spirit. This paper frst introduces the status of our electric professional innovation platform and the existing problems， put forward based on the modularization innovation platform construction， through phased， hierarchical， diversifed training the implementation of the new model of innovation， the innovation practice activity throughout the whole process of college students four years learning， realize the ability of the students in all aspects， practice has proved that innovation training new model hasgood teaching effects.

innovation platform； innovation system ； ability training； innovation training

2016-02-17

陈璨，硕士，实验师，实验教学中心副主任。

山东省重点教改项目“基于能力培养的电工电子学课程体系与教学模式的探索与实践”（编号：2015Z025；校级实验教改项目“具有故障点设置功能的数字电路实验箱研制”（编号：YJ-A201624）。