以实物制作为手段培养工科学生综合实践能力

郭天太， 赵 军， 孔 明， 王道档， 刘 维

(中国计量学院 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)



以实物制作为手段培养工科学生综合实践能力

郭天太， 赵 军， 孔 明， 王道档， 刘 维

(中国计量学院 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)

随着社会对综合型、创新型人才的需求越来越明显，对创新人才的培养成了高等院校的首要任务，而对工科专业来讲，对学生综合实践能力的培养则是其重心。为此，提出了“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的综合实践教学模式，以培养工科学生的综合实践能力，提高学生的综合素质。对这一实践教学模式的基本理念、实施、教学改革实践及实施效果进行了介绍。教学改革实践表明，该模式取得了较好的成效。

综合实践能力； 实物制作； 教学改革； 人才培养

0 引 言

近年来，我国众多高等院校采取扩招政策后的一些问题已经日渐显现，如教学资源相对不足、学生的就业竞争压力增大等等[1-3]。与此同时，社会对学生的综合实践能力的重视，也对高校人才培养提出了更高的要求[4-6]。随着我国加入《华盛顿协议》，实施更加开放的人才政策，工程技术人才国际交流合作日益频繁，社会对综合型、创新型人才的需求更加紧迫[7-8]。

目前，在许多地方高等院校中，由于受到传统教育观念的长期束缚，加之高校扩招后出现的实验资源相对紧缺，导致相当一部分高校过分重视理论教育，而对工科学生实践动手能力的培养则有所忽略。这样一来，教学方式容易流于照本宣科，缺乏吸引力，这不仅不利于学生独立思考，同时也导致实践教学与课程结合度不够，效果难以持久，缺乏不同教学方式的有机综合。

高校实验教学作为一项实践性较强的教学活动，是培养创新性综合人才的重要手段[9-12]。尽管目前大部分工科院校为培养学生的综合实践能力，开展了金工实习、电子实习等一系列实践教学活动，但这些活动基本上都是在老师的带领下，学生完全按照书本内容进行操作，这样就使得实践教学容易流于形式化。学生在这个过程中无法将自己的想法融入，只能对所接触的东西有一个表层的了解，缺少自己的主观能动作用的发挥。因此容易导致学生对所学知识缺乏兴趣，不利于达成教学目的。

1 实践教学模式的基本理念

对于工科学生来说，动手能力的培养仅靠常规的实习和实验教学活动是远远不够的。知识的获得，必须经过学生动手与动脑相结合才能实现。因此，本文提出“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的实践教学模式，使实践教学真正达到培养学生综合实践能力、提高学生综合素质的目标。

通过实物制作，可以调动学生的学习积极性，使得学生能够对所学知识进行全方位的回顾和应用。对于工科学生来说，这样的经历比起传统的在实验室学习和做简单的接线实验要有趣、有用得多，其效果也必然更加持久。结合理论教学和本专业教师科研背景的培训，可以使所培养的学生不仅具有扎实的科学基础，而且还具有分析、解决问题的能力、创新能力、实践能力、多学科交叉的工程综合能力、交流与协作能力，以及最为重要的能力——正确的价值观和终身学习的能力。此外，学生自行开发的实验项目和实验设备，也可以丰富专业课程的实验内容。

2 实践教学模式的实施

2.1 制作对象的合理选择

“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的实践教学模式，其关键在于学生的自主参与，教师的参与应仅限于指导与帮助。从人员配置上来说，根据学生的个人选择与项目性质，可以是一个人独立完成实验项目，也可以以小组分工的形式完成实验；在对象选择方面，可以是一个完整的系统，也可以是一个大的系统中的子系统。

在选择实物制作对象的过程中，要按照难易适度的原则，鼓励学生根据自己的知识水平情况，选择不同的实物制作对象。制作对象可以由教师根据相关专业课程的教学内容提炼和引申而来，也可以由学生根据自己的个人兴趣来推荐。其中，要求所选对象具有一定的梯度，使不同层次的学生可以根据自己的实际情况选择适合自己的实物制作对象。与此同时，学生根据自己的兴趣爱好，可以选择相对简单的小型装置，也可以选择比较复杂的综合性系统。可以独立完成，也可以小组合作完成。

这样一来，学生可以依托专业背景，结合自身的兴趣和特长，然后根据自己的想法去开发完成一些不同复杂程度的实验项目。这不仅有针对性地培养了学生的实践动手能力，而且有助于挖掘学生在某些方面的潜力，真正做到因材施教，寓教于乐。

2.2 实物制作的管理与组织

实物制作方案的基本流程见图1。在实物制作过程中，具体的管理形式(如：实验进度、人员分工等)由个人或小组成员自行安排，如有需要(如：经费的使用、场地的确定)，再由指导教师统一协调和管理。最后，要求学生以论文或报告的形式，整理分析实验数据，并得出相应的实验结果，统一上交，既可作为评定学生成绩的依据，也可作为今后实验教学的数据资料和理论参考。

图1 实物制作方案的基本流程

学生的实物制作既可以作为课程教学的一部分，也可以以课外科技活动小组的形式实现，通过学生的自主学习加上小组成员的分工合作，共同完成实物的制作，并对过程中遇到的问题及解决方法进行经验总结。这样一来，学生不仅可以根据自己的知识范畴及兴趣自主选择实验课题，还可以在小组合作的基础上对其他相关专业知识有一定了解。

3 教学改革实践及实施效果

3.1 教学改革实践

作为“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的实践教学模式的试点，实物制作方案在操作过程中选择了中国计量学院“测控技术与仪器”专业为试点单位。中国计量学院是我国质量监督检验检疫行业唯一的本科院校，在计量、质量、检测、标准等方面具有鲜明的办学特色[13-15]。作为试点课程，选择了“测控技术与仪器”专业四门具有代表性的专业课——“传感器技术”“测控电路”“微机原理及应用”和“光电检测技术”进行了教学改革实践。为保证此项教学实践工作的长期顺利实施，建立了长期性的指导教师与课外科技活动小组的协调机制，实现了项目化管理。

在老师的指导下，学生以课外科技活动的形式，自觉、自愿地完成一系列实物制作项目。在具体操作过程中，首先根据所选专业方向，对现有的实验内容进行梳理，并选择相关知识点进行综合，结合课程教学内容，以符合学生能力培养目标为原则，拟出一些可实施的实验项目，例如：不同类型传感器的制作、基于接触式和非接触式传感器的报警装置、酒精浓度检测装置、基于单片机的门禁计数系统、光干涉法测量头发丝的直径等。这是一个开放的过程，鼓励学生参与，也允许中途调整制作内容。与此同时，确定实验地点，安排相关指导老师，为学生开展活动提供平台。学生以小组或个人的形式制定不同的实验方案开展实物制作，最后以报告或论文的形式展示自己的实验结果。

3.2 实施效果

实践教学作为一种培养综合型、创新型人才的方式，是高等教育的重要环节。根据学生反映，实物制作的实践教学模式，使其提高了学习的主动性，学会了多方面的能力，如：调试电路的能力、编写软件的能力、查找资料的能力、整理文档的能力、人际协调能力等。另外，还对项目涉及的具体专业知识有了更深入的理解和提高。还有部分学生以第一作者身份发表了学术论文(包括核心期刊论文和EI收录论文)，或者成功申请了专利。学生们还开发了如超声测距仪、酒精浓度检测装置、光栅传感器演示装置、微型渗水称重仪、电子价格标签演示系统等部分作品。

总体而论，开展“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的实践教学，使学生不但锻炼了自己的实际动手能力，加深了对专业知识的了解，养成了良好的解决问题的思维模式，而且增强了组织协调的能力，参与这一过程的学生在就业和考研方面都表现出了明显的竞争优势。

4 结 语

人才培养是一项系统工程，高校实验教学作为一项实践性较强的教学活动是培养创新性人才的重要手段。近年来，如何开展实验教学模式，怎样利用现有条件更好地培养学生的综合实践动手能力，一直是教育界研究的热点之一。“以实物制作为手段，培养工科学生综合实践能力”的实践教学模式作为一种开创性实践教学方案，不仅能够有效培养工科学生的实践动手能力，启发学生的创新能力，也有利于学生整体素质的真正提高。

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[15] 李东升，李文军，毛 成，等.地方高校特色专业培育方法研究――以测控技术与仪器专业为例[J].中国大学教学，2010(10)：80-82.

·名人名言·

成功=艰苦的劳动+正确的方法+少说空话。

——爱因斯坦

Development of Engineering Students’ Comprehensive Practical Capabilities by Means of Objects Construction

GUOTian-tai,ZHAOJun,KONGMing,WANGDao-dang,LIUWei

(School of Metrological Testing Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)

The requirement of comprehensive and innovative talents by the society is becoming more and more pressing, and the cultivation of innovative talents has become the top priority of higher education, in which the training of comprehensive practical capabilities lies at the center for engineering specialties. This paper puts forward the comprehensive practical education mode of “development of engineering students’ comprehensive practical capabilities by means of objects construction”, so as to develop engineering students’ comprehensive practical capabilities and enhance their general quality. The basic idea, implementation, practice in education reform and subsequent results are introduced to show that the mode has obtained good results.

comprehensive practical capabilities; objects construction; education reform; talents training

2015-04-27

中国高等教育学会2010年年度专项课题(2010CX170)；中国计量学院教改项目(HEX2014076、HEX2014059)

郭天太(1968-)，男，甘肃庄浪人，博士，副教授，主要研究方向：虚拟测试与无损检测。

Tel.：13588349087；E-mail：guotiantai@cjlu.edu.cn

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A

1006-7167(2016)04-0198-03