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工科专业课教学中创新精神与实践能力的培养
作者：谢 平 林洪彬
[关键词]创新精神，实践能力，教学改革。
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2007)02-0162-03
20世纪末，我国政府在第三次全国教育工作会议上通过了“关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定”，并指出素质教育要以德育教育为核心，以培养学生的创新精神和实践能力为重点；有关专家在99工程教育国际学术研讨会上进一步强调：适应21世纪的现代工程师要具有较强的创新和实践能力[1]。因此，在高等工科院校深化教学改革，加强教法研究，培养有创新意识和实践能力的高素质人才，成为十分紧迫的关键问题。本文拟结合工程专业的教学与实践，提出几点体会。
1拓宽教学内容，调整知识结构，强化创新基础
学生所掌握的多方面知识是创新能力的基础和源动力，知识面越广，背景知识越渊博，触类旁通的能力就越强 ,思维也愈活跃。就工程专业的学生而言，随着经济体制的变革和科学技术的发展，要求工程技术人员具备较为广博的专业知识和较强的创造能力。而现在的工科大学生——未来工程技术人员的主体，还在接受相对独立、专业面较窄、实验手段滞后的传统模式教育，而且这种矛盾日益突出，由此导致很多学生对自己所学专业难以准确定位，无法建立课程之间以及知识点之间相互联系的完整体系，更不用说提出问题进行创造性思维。为此，结合“测控技术及仪器”工科专业学生的培养目标，根据教育部高等学校工科专业目录调整精神，笔者重新制订了培养计划，调整教学内容, 增设了与本专业具有交叉领域的学科课程，如光学工程、数据通信、工程材料学、经济与管理学等方面的相关必修及选修课程，为学生掌握多方面知识与应用技能提供条件。
另一方面，在调整教学内容的同时，注重引导学生健全知识体系，将各门课程以及其中相关知识的学习统一结合起来，建立完整的知识结构。采取的方法可以是专题讲座、讨论等形式，也可在课堂教学过程中根据具体内容多角度随机进行，如讲解某一知识点时与其它相关内容进行对照、比较，寻找相互关系，建立网络知识结构。学生不是越学越凌乱、越抽象，而是越学越清晰、越直观、越系统。这样才有可能激发学生积极、主动地观察、思考，并准确地提出问题。
2改革教学模式，加强教法研究，培养创新意识
教学模式属于上层建筑的范畴，是受经济基础制约的。在市场经济形成过程中，产生了一种新的经济形式——知识经济，这就要求知识以各种方式渗透加盟于经济发展之中，而计划经济的产物——传统的教学模式和教学方法必须进行改革。为此，新的教学模式应具有以下特点：以继承、实践、创新为基本功能；以学生为主体、教师为主导的基本形式；以培养具有主动创造知识、熟练掌握技术、积极促进经济发展能力的人才为基本目的。具体内容如下：
1）教学模式的继承、实践、创新是相辅相成互相促进的，在工科专业教学中体现得尤为明显。一般说来，继承主要由课堂教学环节来完成，实践主要通过实验环节来完成，创新主要通过设计和科研环节来完成，三者缺一不可，构成一个完整的教学过程；
2）以学生为主体、教师为主导应体现在激发学生的求知欲望、积极创造性学习精神、联系实际大胆质疑的学习态度。教师应采用启发式教学方式，遵循问题由实际提出、理论由实践导入的认识规律。对一些技术问题，采用现代化的教学手段譬如CAI课件，通过实验、实例、系统运行及应用的演示图片或动画切入，代替大量枯燥、抽象的叙述过程，从而开阔学生的视野、启发学生的思维并增强学习兴趣。比如，在“数字信号处理”课程的多媒体教学过程中，为了使学生更好地理解采样定理的物理意义，将采样过程前后信号在时、频域表现形式的变化，以动画的形式进行演示和分析，不仅使学生产生了浓厚的兴趣，而且使抽象的定理和概念易于理解了，因此在加大课堂教学信息量的同时，保证了教学效率与教学质量的同步提高；
3）学生的创新能力主要指学生创造性地运用已学过的知识生成新知识、解决新问题的能力，学生创新能力的培养是检验教学模式和教学方法成败的主要指标。在工科专业教学过程中，要以促进经济发展和生产力创造为主线，并贯穿教学、实验、实习及科技活动的全过程。根据这一宗旨，燕山大学自动化仪表系根据教学计划改革的要求更新及编写了《微型计算机原理及应用》、《数字信号处理》等教材，教材在编写过程中增加了课程相关领域的工程应用技术内容，同时规范了专业的实践教学内容，改进了生产实习形式，把专业教学的各个环节、各个阶段都统一到突出培养学生创新精神和实践能力的主题上来，形成一种严谨、活泼、实效的教学模式和体系。
3改善实践环节教学，提高实践能力与综合素质
实践性教学环节是最直接、最活跃的素质教育环节，也是实施全面素质教育的关键。为此，除了在课堂教学中加强教学改革，培养创新精神以外，在实验、课程设计、毕业设计以及课余学习等实践环节中，采用先进教学方法及手段，对于学生的实践能力与综合素质的培养同样重要。
1）打破传统模式，使学生相对独立地开展实践。以往的实验环节为教师全面设计指导、学生照样模仿式实验，实验指导书通常写的非常详细，除了实验目的、要求和注意事项外，还把实验的原理图、接线图、实验方法、步骤、记录表以及仪器的选择等一一列举，而且在实验进行时还有老师随时帮助指点，必要时亲自上阵，因此使学生产生了强烈的依赖心理，实践动手及独立思考能力的培养无从谈起。其它如毕业设计、课程设计等实践环节中也存在或轻或重的类似问题。因此，必须打破传统模式，使学生相对独立地开展实践。教师在实践环节之前只提出如目的、要求和注意事项等基本前提，给学生留有充分的空间去查阅资料、寻找答案、自行设计，提高其独立解决问题的综合能力，然后根据学生的不同设计方案在其设计过程中加以指导；对实验中出现的问题和现象，应由指导教师启发、引导，迫使学生丢掉依赖思想，自己动手解决问题，逐步提高学生的独立思考和实践能力；
2）为学生提供完备、开放、综合的软、硬件实验室，使学生“自主实践”。由于教学计划安排的实践学时有限，同时学生各自的知识掌握程度、实践能力和兴趣各不相同，不可能在有限的实践环节内，得到适合个体的充分锻炼。为此，在数字信号处理课程教学体系改革中，开发了基于网络化的课程教学实验平台，为相关专业的老师和同学提供教学资源共享、网上学习系统、网上实验室、网上答疑和教师学生交互系统等，方便学生在课余时间自主学习和实践，或者加强薄弱环节，或者交流、探索有兴趣的方向和领域。除此之外，该教学实验平台更为显著的特点是，借助计算机仿真工具软件及网络服务功能，如Matlab等自行开发了“信号处理网络化综合实验平台”，其完备的实验工具箱、智能化的交互环境，可以由学生自行设计实践内容及题目，并通过Web服务器在线使用实验平台软件，成为一个完备、开放的 “网络化虚拟实验室”，可为学生提供独立设计、实践的综合实践环节，把学过的理论知识与实验内容联系起来，培养分析、解决问题的能力和创新精神，从而得到综合应用及实践能力的锻炼和培养。
创新精神与实践能力的培养是一个长期的工作，是一个潜移默化的过程，需要在专业课教学过程的各个环节认真研究，层层贯彻，善于引出问题，培养创新意识，加强实践技能，同时恰当地利用CAI等现代教学手段的优势，营造创新环境，才能产生良好的效果，从而全面实施素质教育，培养适应21世纪的现代工程师。
参考文献
1顾明远.21世纪人才培养与教育创新论坛.中国教育学刊,2001,(4):20-23.
2缑斌丽.工程教育改革与综合素质的培养. 中国林业教育,2000,(1):36-37
3周晔.理工科院校学生创新精神培养的影响因素.华北电力大学学报（社会科学版）,2005,(7):121-123.
4 叶上雄.素质教育的重点:培养创新精神和实践能力.中国教育学刊,2000,(2):8-11.
5 谢平,张立杰.CAI和CAL在素质教育中的应用.教学研究,2003,(1):82-85.
6谢平,刘彬,李宇波.基于MATLAB的数字信号处理ICAI系统.电化教育研究,2002,(3):33-35.