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摘 要:大学生创新能力的培养是目前大学生创新教育与创业教育的一个热点。本文从课程体系、研究性教学、实验室建设、体系组织实施形式和实施方式等方面初步构建起了地方院校电气类大学生创新能力培养体系。实践表明,该体系实施两年来成效显著,创建的培养体系符合新建地方本科院校的实情。
关键词:地方院校 创新教育 培养体系 大学生
地方院校创办时间一般较短,本科教育教学经验比较欠缺,尤其是学生的创新能力培养和实践能力培养方面更是如此。培养学生的创新意识和创新能力, 是现代大学教育的重要目标之一。科技创新活动,是实施综合素质教育的良好平台,是培养大学生科技创新能力的有效手段。大学生科技创新活动, 是培养大学生创新意识、锻炼并提高大学生创新能力的重要途径。目前,新建地方本科院校大学生的创新能力培养和实践动手能力培养成为了目前大学生创新与创业教育的一个热点。为了探索出一条适合于新建本科院校电气类大学生创新能力培养和实践能力培养的路子,本文从课程体系、研究性教学、实验室建设、实施形式和方式方面初步构建起了地方院校电气类大学生创新能力培养体系。实践表明,该体系实施两年来成效显著,创建的培养体系符合新建地方本科院校的实情。
一、在课程体系中开设产品技术创新课程
大学生创新能力培养体系的一项重要内容就是在课程体系中设置产品技术创新课程。根据学校制定的创办“优势突出、特色鲜明、水平较高,位居省内外同类院校先进行列的地方性、教学型、综合性大学”的办学定位和培养“素质高、基础好、知识广、能力强、有个性、会创新的应用型高级专门人才”的培养目标。产品技术创新课程以开发工科大学生创新思维力、培养创新能力和新产品研究开发能力为目的,以面向市场提高产品竞争优势设计为研究对象,重点讲述提高产品竞争优势的思想方法、创新方法、设计方法与试验方法。采用讲课、课堂讨论与课外创新实践结合的做法,使学生认识到创新的重大意义,懂得创新的源泉与创新技法,掌握正确选择、提出与评价创新课题的方法,熟悉产品竞争优势设计的理论与方法,学会产品优化试验研究方法和了解未来产品的研究方法。本课程为工科专业的通识教育课程,对培养学生知识综合应用、科技开发与创新能力有着重要的作用。本课程内容丰富、技术先进、方法实用,注重多学科交叉,经典与现代内容合理有机结合,学科新发展和教学成果及时引入教学。
二、在课程教学中积极倡导研究性教学
所谓研究性教学,是指教师以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标,通过教学过程的研究性,使学生不仅掌握系统的学科知识,还能综合运用知识去发现、分析和解决问题,学会研究与探索,培养研究能力、实践能力和创新能力一种教学模式。电气类专业属工科专业,研究性学生显得尤为重要。电气类专业的电力电子技术、电力拖动自动控制、电力系统自动控制等课程应大力提倡实施研究性教学。以电力电子技术为例:电力电子技术是电气类专业重要的专业基础课,该课程是电气类专业课电力拖动自动控制、运动控制系统、电力系统自动控制等的重要基础课程。电力电子技术课程实践性和应用性很强,且目前大部分高校都有与电力电子技术密切相关的研究方向,比如电力电子技术在电力系统中的应用、柔性输配电、电能质量控制技术等,所以对电力电子技术课程采用研究性教学具有重要意义。在讲授电力电子技术课程中的精髓部分“逆变电路和SPWM控制技术”时,可以先引入目前电气工程领域研究热点之一的电能质量控制装置(有源电力滤波器和静止同步补偿器),首先向学生介绍装置产生的背景和装置的功能及目前电网电能质量的现状,然后转入装置中与电力电子相关的内容,向学生提出几个与逆变电路和SPWM控制技术相关的问题,诱导学生进行思考和研究性学习。
三、将大学生科技创新基地纳入到实验室建设
大学生创新能力的培养最终要通过创新平台实现,创新平台的搭建对大学生创新能力的培养具有重要作用。我系在制定整个实验室建设规划中就考虑了大学生创新平台的建立,最终以大学生科技创新基地的形式确定了我系的大学生科技创新平台。基地现有专职管理指导教师1人,兼职指导教师7人,另外还有多名学术精湛的老师指导。创新基地管理制度比较齐全,且全部上墙。创新基地经过1年多建设,投入资金近40万元(其中部分仪器设备依托电气工程系电气测控综合实验室),场地约70m2,拥有可同时容纳15组电气测控设计所需要的示波器、调压器、电参数测量仪、工控机和万用表等主要仪器设备,以及泰克数字示波器、电力电子整流模块、智能电气量采集模块等一批专业电气测控仪器及无功补偿装置、通用逆变器等仪器设备。可以满足大学生课外科技活动、大学生电子设计竞赛、毕业设计等设计的大型电气测控综合实训系统。创新基地采取开放式管理模式,支持学生自拟、自选实验题目,自行组织实验,最大程度地锻炼和开发学生的创新能力。
四、体系的组织实施形式
学生是整个创新培养体系中最重要的因素,也是第一位的因素。为了达到培养学生创新能力的目的,我系以组建大学生科技创新小组的形式构建大学生创新能力培养体系的实施形式。根据电气信息类专业的特点和我系目前的现状,我们提出了以组建大学生科技创新小组为主要的创新教育形式。从电气测控类专业的在校大学生中选拔学生组建大学生科技创新小组,按照实施方案进行各方面的培训,最后参与到指导老师的科研课题。成立系级大学生科技创新小组在我校尚属首次。从我系在校大学中选拔基础较好且对科技创新有很强爱好兴趣的大学生组建大学生科技创新小组。根据学生自身的特点和专业方向,分成若干个小组:硬件1组(模拟电路、数字电路)、硬件2组(PLD、FPGA)、软件1组(仿真软件)、仿真2组(应用软件)、单片机组。然后根据确定的研究方向分为:无功补偿组、逆变器及SPWM组、有源电力滤波组、电气量采集及监控组、变电站自动化组和现场总线组。整个科技创新小组实行组长负责制,每个小组设立小组长,负责本组的相关工作。科技创新小组在学习上采取自学、定期培训、学术讲座相结合的学习方式。科技创新小组依托单位为我系的电气自动化研究所。小组成立后为各个专业小组配备指导老师,一般要求指导老师有校级以上科研课题,以便学生可以参与指导老师的科研课题。整个科技创新小组由我系主管教学的副主任负责各方面的工作,主要包括实验场地的提供、培养计划和实施方案的制定、学生科研经费的来源、指导教师工作量的计算等。
五、体系的具体实施方法
创新能力培养体系具备上述四个条件后,最后要落实的就是如何实施的问题了。根据我系的具体情况以及电气类专业的特点,我们提出了按照基础理论课程和专业课程学习、基本技能学习、科学研究方法学习和研究方向专题学习的“四步”学习法。
1.第一步:基础理论课程和专业课程学习
主要是学好电类专业的基础理论课程和专业课程,为后续的科技创新活动奠定基础。这里重点要学好的课程是高等数学、线性代数、大学英语、电路、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及应用、C语言程序设计和传感技术等。这些课程主要通过正常的课程学习完成学习任务。在以上课程的学习过程中我们加强了实验课程的教学,从而锻炼学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力,为后续的基本技能学习和科学研究方法学习奠定基础。
2.第二步:基本技能学习
基本技能学习是锻炼学生创新能力和实践动手能力的关键内容,是锻炼学生动手能力、发现问题和解决问题能力的重要措施。基本技能的学习主要包括如下内容:常用电子仪器仪表的使用方法;电子元器件的选型与使用;数学建模和数字仿真能力;硬件开发能力和实际电路装置的调试能力;软件开发和调试能力。
3.第三步:科学研究方法学习
通过学习科学研究方法使大学生具备科学研究的基本素质和基本修养,培养大学生进行科学研究所必须具备的科学研究思想。重点是培养学生在锻炼创新能力和实践动手能力过程中所需的创新性精神和探索精神。科学研究方法学习的主要内容包括如何查阅文献,了解国内外的研究现状;制定研究方案和确实可行的技术路线;所采取的研究方法等等。通过学习,学生具备了初步的科学研究能力,能配合老师的科研项目从事科研工作。
4.第四步:研究方向专题学习
在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中,要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。根据电气测控类学生的特点,我们为学生制定了两个研究方向:一是电力电子及控制技术方向;二是电气测量方向。电力电子及控制方向主要是设计电力电子主电路和利用单片机、DSP和ARM开发电力电子设备的控制系统,解决电力电子设备中遇到的难点技术问题。电气测量方向主要是解决电气参数的测量与监视问题,并利用高级语言或组态软件开发测控系统。为此,我们让学生参与到指导老师的科研课题,亲身体验科研工作。目前学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”两项研究课题当中。
通过以上四步学习之后,从高年级学生中选拔优秀者直接参与指导老师的课题研究,进实验室直接参与具体的研究项目。
六、培养体系实践后取得的成绩
根据以上内容构建的大学生创新能力培养体系在我系实践快两年来,成绩显著。到目前为止,学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套,发表学术论文5篇,获得国家实用新型专利1项,获得软件著作权3项,获得2009年“挑战杯”三等奖1项,获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目3项、获得校级大学生科研立项项目2项,获得校级优秀毕业设计(论文)1篇。目前科技创新小组的学生正在准备2009年全国大学生电子竞赛和“天华杯”电子技能竞赛。在今后的工作中我们将继续探索地方院校电气类专业大学生创新能力培养体系的构建问题,进一步完善培养体系,进而推广所取得的成果。
参考文献
[1]周仲魁,夏菲,梁丽萍,等.构建大学生科技创新体系的探索与实践[J].东华理工学院学报(社会科学版),2007,(26)1:49～52
[2]蔡苇,余波,兰伟.大学生科技创新活动存在的问题与对策[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2007,6:165～166
[3]李郁峰,陈念年.地方院校计算机本科人才创新实践能力培养的一种有效模式[J].计算机教育, 2009, 10: 12～14
[4]安茂香.大学生创新能力的培养[J].技术与创新管理,2009,(30)3: 387～390
[5]李陶深.做实与创新:培养学生实践与动手能力的关键[J].广西大学学报(自然科学版),2008,33(增刊): 201～203
[6]何红.试论我国高校工科学生实践动手能力的培养[J].科技咨询导报, 2007, 1: 250
[7]杨建华.产品技术创新[M].湖南:中南大学出版社,2006
[8]王明彦.“电力电子技术”实验环节开展研究性教学的探索[J].中国电力教育,2009, 132:137～139
关键词:地方院校 创新教育 培养体系 大学生
地方院校创办时间一般较短,本科教育教学经验比较欠缺,尤其是学生的创新能力培养和实践能力培养方面更是如此。培养学生的创新意识和创新能力, 是现代大学教育的重要目标之一。科技创新活动,是实施综合素质教育的良好平台,是培养大学生科技创新能力的有效手段。大学生科技创新活动, 是培养大学生创新意识、锻炼并提高大学生创新能力的重要途径。目前,新建地方本科院校大学生的创新能力培养和实践动手能力培养成为了目前大学生创新与创业教育的一个热点。为了探索出一条适合于新建本科院校电气类大学生创新能力培养和实践能力培养的路子,本文从课程体系、研究性教学、实验室建设、实施形式和方式方面初步构建起了地方院校电气类大学生创新能力培养体系。实践表明,该体系实施两年来成效显著,创建的培养体系符合新建地方本科院校的实情。
一、在课程体系中开设产品技术创新课程
大学生创新能力培养体系的一项重要内容就是在课程体系中设置产品技术创新课程。根据学校制定的创办“优势突出、特色鲜明、水平较高,位居省内外同类院校先进行列的地方性、教学型、综合性大学”的办学定位和培养“素质高、基础好、知识广、能力强、有个性、会创新的应用型高级专门人才”的培养目标。产品技术创新课程以开发工科大学生创新思维力、培养创新能力和新产品研究开发能力为目的,以面向市场提高产品竞争优势设计为研究对象,重点讲述提高产品竞争优势的思想方法、创新方法、设计方法与试验方法。采用讲课、课堂讨论与课外创新实践结合的做法,使学生认识到创新的重大意义,懂得创新的源泉与创新技法,掌握正确选择、提出与评价创新课题的方法,熟悉产品竞争优势设计的理论与方法,学会产品优化试验研究方法和了解未来产品的研究方法。本课程为工科专业的通识教育课程,对培养学生知识综合应用、科技开发与创新能力有着重要的作用。本课程内容丰富、技术先进、方法实用,注重多学科交叉,经典与现代内容合理有机结合,学科新发展和教学成果及时引入教学。
二、在课程教学中积极倡导研究性教学
所谓研究性教学,是指教师以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标,通过教学过程的研究性,使学生不仅掌握系统的学科知识,还能综合运用知识去发现、分析和解决问题,学会研究与探索,培养研究能力、实践能力和创新能力一种教学模式。电气类专业属工科专业,研究性学生显得尤为重要。电气类专业的电力电子技术、电力拖动自动控制、电力系统自动控制等课程应大力提倡实施研究性教学。以电力电子技术为例:电力电子技术是电气类专业重要的专业基础课,该课程是电气类专业课电力拖动自动控制、运动控制系统、电力系统自动控制等的重要基础课程。电力电子技术课程实践性和应用性很强,且目前大部分高校都有与电力电子技术密切相关的研究方向,比如电力电子技术在电力系统中的应用、柔性输配电、电能质量控制技术等,所以对电力电子技术课程采用研究性教学具有重要意义。在讲授电力电子技术课程中的精髓部分“逆变电路和SPWM控制技术”时,可以先引入目前电气工程领域研究热点之一的电能质量控制装置(有源电力滤波器和静止同步补偿器),首先向学生介绍装置产生的背景和装置的功能及目前电网电能质量的现状,然后转入装置中与电力电子相关的内容,向学生提出几个与逆变电路和SPWM控制技术相关的问题,诱导学生进行思考和研究性学习。
三、将大学生科技创新基地纳入到实验室建设
大学生创新能力的培养最终要通过创新平台实现,创新平台的搭建对大学生创新能力的培养具有重要作用。我系在制定整个实验室建设规划中就考虑了大学生创新平台的建立,最终以大学生科技创新基地的形式确定了我系的大学生科技创新平台。基地现有专职管理指导教师1人,兼职指导教师7人,另外还有多名学术精湛的老师指导。创新基地管理制度比较齐全,且全部上墙。创新基地经过1年多建设,投入资金近40万元(其中部分仪器设备依托电气工程系电气测控综合实验室),场地约70m2,拥有可同时容纳15组电气测控设计所需要的示波器、调压器、电参数测量仪、工控机和万用表等主要仪器设备,以及泰克数字示波器、电力电子整流模块、智能电气量采集模块等一批专业电气测控仪器及无功补偿装置、通用逆变器等仪器设备。可以满足大学生课外科技活动、大学生电子设计竞赛、毕业设计等设计的大型电气测控综合实训系统。创新基地采取开放式管理模式,支持学生自拟、自选实验题目,自行组织实验,最大程度地锻炼和开发学生的创新能力。
四、体系的组织实施形式
学生是整个创新培养体系中最重要的因素,也是第一位的因素。为了达到培养学生创新能力的目的,我系以组建大学生科技创新小组的形式构建大学生创新能力培养体系的实施形式。根据电气信息类专业的特点和我系目前的现状,我们提出了以组建大学生科技创新小组为主要的创新教育形式。从电气测控类专业的在校大学生中选拔学生组建大学生科技创新小组,按照实施方案进行各方面的培训,最后参与到指导老师的科研课题。成立系级大学生科技创新小组在我校尚属首次。从我系在校大学中选拔基础较好且对科技创新有很强爱好兴趣的大学生组建大学生科技创新小组。根据学生自身的特点和专业方向,分成若干个小组:硬件1组(模拟电路、数字电路)、硬件2组(PLD、FPGA)、软件1组(仿真软件)、仿真2组(应用软件)、单片机组。然后根据确定的研究方向分为:无功补偿组、逆变器及SPWM组、有源电力滤波组、电气量采集及监控组、变电站自动化组和现场总线组。整个科技创新小组实行组长负责制,每个小组设立小组长,负责本组的相关工作。科技创新小组在学习上采取自学、定期培训、学术讲座相结合的学习方式。科技创新小组依托单位为我系的电气自动化研究所。小组成立后为各个专业小组配备指导老师,一般要求指导老师有校级以上科研课题,以便学生可以参与指导老师的科研课题。整个科技创新小组由我系主管教学的副主任负责各方面的工作,主要包括实验场地的提供、培养计划和实施方案的制定、学生科研经费的来源、指导教师工作量的计算等。
五、体系的具体实施方法
创新能力培养体系具备上述四个条件后,最后要落实的就是如何实施的问题了。根据我系的具体情况以及电气类专业的特点,我们提出了按照基础理论课程和专业课程学习、基本技能学习、科学研究方法学习和研究方向专题学习的“四步”学习法。
1.第一步:基础理论课程和专业课程学习
主要是学好电类专业的基础理论课程和专业课程,为后续的科技创新活动奠定基础。这里重点要学好的课程是高等数学、线性代数、大学英语、电路、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及应用、C语言程序设计和传感技术等。这些课程主要通过正常的课程学习完成学习任务。在以上课程的学习过程中我们加强了实验课程的教学,从而锻炼学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力,为后续的基本技能学习和科学研究方法学习奠定基础。
2.第二步:基本技能学习
基本技能学习是锻炼学生创新能力和实践动手能力的关键内容,是锻炼学生动手能力、发现问题和解决问题能力的重要措施。基本技能的学习主要包括如下内容:常用电子仪器仪表的使用方法;电子元器件的选型与使用;数学建模和数字仿真能力;硬件开发能力和实际电路装置的调试能力;软件开发和调试能力。
3.第三步:科学研究方法学习
通过学习科学研究方法使大学生具备科学研究的基本素质和基本修养,培养大学生进行科学研究所必须具备的科学研究思想。重点是培养学生在锻炼创新能力和实践动手能力过程中所需的创新性精神和探索精神。科学研究方法学习的主要内容包括如何查阅文献,了解国内外的研究现状;制定研究方案和确实可行的技术路线;所采取的研究方法等等。通过学习,学生具备了初步的科学研究能力,能配合老师的科研项目从事科研工作。
4.第四步:研究方向专题学习
在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中,要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。根据电气测控类学生的特点,我们为学生制定了两个研究方向:一是电力电子及控制技术方向;二是电气测量方向。电力电子及控制方向主要是设计电力电子主电路和利用单片机、DSP和ARM开发电力电子设备的控制系统,解决电力电子设备中遇到的难点技术问题。电气测量方向主要是解决电气参数的测量与监视问题,并利用高级语言或组态软件开发测控系统。为此,我们让学生参与到指导老师的科研课题,亲身体验科研工作。目前学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”两项研究课题当中。
通过以上四步学习之后,从高年级学生中选拔优秀者直接参与指导老师的课题研究,进实验室直接参与具体的研究项目。
六、培养体系实践后取得的成绩
根据以上内容构建的大学生创新能力培养体系在我系实践快两年来,成绩显著。到目前为止,学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套,发表学术论文5篇,获得国家实用新型专利1项,获得软件著作权3项,获得2009年“挑战杯”三等奖1项,获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目3项、获得校级大学生科研立项项目2项,获得校级优秀毕业设计(论文)1篇。目前科技创新小组的学生正在准备2009年全国大学生电子竞赛和“天华杯”电子技能竞赛。在今后的工作中我们将继续探索地方院校电气类专业大学生创新能力培养体系的构建问题,进一步完善培养体系,进而推广所取得的成果。
参考文献
[1]周仲魁,夏菲,梁丽萍,等.构建大学生科技创新体系的探索与实践[J].东华理工学院学报(社会科学版),2007,(26)1:49～52
[2]蔡苇,余波,兰伟.大学生科技创新活动存在的问题与对策[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2007,6:165～166
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[4]安茂香.大学生创新能力的培养[J].技术与创新管理,2009,(30)3: 387～390
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[7]杨建华.产品技术创新[M].湖南:中南大学出版社,2006
[8]王明彦.“电力电子技术”实验环节开展研究性教学的探索[J].中国电力教育,2009, 132:137～139