開發(fā)綜合設計性實驗培養(yǎng)創(chuàng)新人才

1開發(fā)綜合設計性實驗的必要性實踐教育中，實踐教育占很大比例。以往的實踐教育主要基于驗證性實驗，這對培養(yǎng)創(chuàng)新人才有一定的局限性。因此，我們現(xiàn)在倡導建立全球項目的全面嘗試，相關(guān)國內(nèi)外教育專家和科學家也在這方面進行了研究和討論。綜合設計實驗對培養(yǎng)創(chuàng)新人才有多重要？以及如何發(fā)展全球設計經(jīng)驗來培訓創(chuàng)新人才。2綜合設計性實驗發(fā)明創(chuàng)造都必須經(jīng)過實踐的試驗、檢驗,而大部分的發(fā)明創(chuàng)造都出自于試驗、實驗的成果,所以實驗室是培養(yǎng)發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)新人才的平臺。驗證性的實驗對學生的理論聯(lián)系實際,打好基礎有較好的幫助作用,但對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還遠遠不夠。要促進創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)就要讓學生多做一些綜合設計性的實驗。因為綜合設計性實驗的特點是:所需知識多而且要綜合靈活應用、設計技術(shù)高、實驗難度大、數(shù)據(jù)處理較復雜,有一定的創(chuàng)新份量。綜合設計性實驗培養(yǎng)學生的積極進取、勇于創(chuàng)新的奮斗精神,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力,培養(yǎng)學生的吃苦耐勞、不畏艱險的優(yōu)良品質(zhì),培養(yǎng)學生的工程設計、綜合運用的技術(shù)能力,培養(yǎng)學生的實事求是、嚴謹科學的工作作風,培養(yǎng)了大學生的安裝調(diào)試、實踐應用的動手能力。總之,綜合設計性實驗是通過理論指導實踐,在實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高創(chuàng)新能力、鍛煉創(chuàng)新能力,對培養(yǎng)創(chuàng)新人才有很大的促進作用。3綜合設計性實驗的步驟不論是哪種學科在綜合設計性實驗中培養(yǎng)人才的總目標應是一致的,而分目標和開發(fā)綜合設計性實驗的模式及方法就可能各有差異,但大體上是一致的,開發(fā)綜合設計性實驗的進程如圖1所示。第1步:確定綜合設計性實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新人才的總目標及分目標。首先,應明確培養(yǎng)的創(chuàng)新人才的總目標是:能為社會主義祖國、為人民多做貢獻的“四有”創(chuàng)新人才,只有目標遠大,才能打好培養(yǎng)創(chuàng)新人才的堅實基礎。結(jié)合總目標、學科的發(fā)展方向、專業(yè)特點等制定出分目標,這個分目標應能使創(chuàng)新人才在本學科及相關(guān)學科方面掌握較高深的理論知識,并能理論聯(lián)系實際,思想積極活躍、改革開放、大膽無畏、具有科學發(fā)展的創(chuàng)新想法、創(chuàng)新主意、創(chuàng)新立題,實踐中能做出創(chuàng)新設計、創(chuàng)新實驗、創(chuàng)新作品,為掌握本學科的理論和技術(shù)奠定更堅實的基礎,為本學科及相關(guān)學科的發(fā)展做出更大貢獻!第2步:制定綜合設計性實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)計劃及實施計劃。根據(jù)總目標及分目標制定出具體詳盡的培養(yǎng)計劃和實施計劃,從培養(yǎng)模式、培養(yǎng)教材、培養(yǎng)方法、培養(yǎng)管理等方面去制定計劃,以期能實現(xiàn)分目標和總目標。第3步:確定開發(fā)綜合設計性實驗的模式、方法及管理辦法。根據(jù)上述制定的目標及計劃確定綜合設計性實驗的模式、方法及管理辦法。模式可以是個人開發(fā),也可以是集體開發(fā);可以是利用現(xiàn)有的實驗平臺開發(fā),也可以在現(xiàn)有的實驗平臺上,再稍為購置一些元器件、儀器儀表等器件的開發(fā);可以是本單位開發(fā),也可以橫向聯(lián)合多個單位開發(fā),或者由外單位開發(fā);可以由教師開發(fā),也可以作為學生研究計劃,教師指導學生去開發(fā),或者直接由研究生去開發(fā)等等。一般的方法是:按照培養(yǎng)目標、計劃和模式,由開發(fā)綜合設計性實驗的小組成員討論、研究、制定、實施,具體方法見下面幾步。管理辦法上,一般應向?qū)W校和學院申請,經(jīng)同意后立項開發(fā),由項目主持人主持、項目小組成員研究開發(fā)。第4步:大量查找資料,確定綜合設計性實驗的題目。根據(jù)培養(yǎng)目標、計劃和模式大量查找資料,確定題目的難易程度、涉及的知識面、包含的內(nèi)容、設計的技術(shù)指標、達到的性能、實驗報告的要求等等。第5步:研究、設計、試驗、修改、完善綜合設計性實驗。根據(jù)綜合設計性實驗的題目展開研究、設計、試驗、修改、完善等工作,學習探索研究,綜合相關(guān)知識,擇優(yōu)選擇設計方案,反復試驗修改,分析數(shù)據(jù)結(jié)果,不斷循環(huán)往復,最好還能準備多種方案。第6步:編寫綜合設計性實驗指導書,并經(jīng)實踐檢驗。根據(jù)開發(fā)的綜合設計性實驗編寫實驗指導書,該書并不是將選用的綜合設計性實驗和盤托出,而是讓學生根據(jù)實驗指導書要求進行設計和實施綜合設計性實驗。實驗指導書可以含有實驗目的、需用器材與設備、設計要求、設計進程等方面的內(nèi)容,開發(fā)者應站在大學生的角度編寫綜合設計性實驗指導書,反復修改。總之,該綜合設計性實驗指導書要能在目標上、綜合設計上給大學生指明方向,引導他們最終按照要求自行設計,并且能成功實施完成。第7步:應用綜合設計性實驗。最后將開發(fā)出的綜合設計性實驗實施在大學生的實驗課或創(chuàng)新實驗中,通過學生進行綜合設計性實驗的效果,驗證所開發(fā)的綜合設計性實驗的效果,若達不到預期效果和目的,則重復上述的進程、方法、或者再選擇更好的方法,直至達到預期的效果和目的。4自動檢測技術(shù)實驗的開發(fā)具體介紹2個綜合設計性實驗在培養(yǎng)創(chuàng)新人才中的開發(fā)應用實例。(1)自動檢測技術(shù)綜合設計性實驗的開發(fā)應用。根據(jù)自動檢測技術(shù)這個學科的發(fā)展方向、專業(yè)特點,應是自動檢測信息的技術(shù)較先進、線性化程度高、靈敏準確、高精度地進行檢測、處理各種信息和數(shù)據(jù),為此,培養(yǎng)這個學科的創(chuàng)新人才必需是具有上述各方面理論水平較高、設計能力較強的創(chuàng)新人才。依此目標,申請了華南理工大學“自動檢測技術(shù)設計性、綜合性實驗的設計和開發(fā)”的教學研究項目,這個教研小組由副院長、教授、博士生導師、擔任“自動檢測技術(shù)”這門校級精品課程的教授領(lǐng)頭,一名擔任“自動檢測技術(shù)實驗”課和“高級算法語言(C語言)”實驗的指導教師、工程師和一名擔任“控制儀表技術(shù)實驗”課和“過程控制系統(tǒng)實驗”課的指導教師、實驗師組成,知識層次和能力程度等配備比較合理。按照第二點所述的方法開發(fā)出4個自動檢測技術(shù)的綜合設計性實驗,分別是:“二種傳感器組合式壓力測量實驗”、“用磁電式傳感器設計地震測量儀”、“非接觸式金屬物體線徑測量儀”、“設計數(shù)字體溫計”,編寫了這4個綜合設計性實驗的實驗指導書,并應用在自動化專業(yè)的大學本科生的“自動檢測技術(shù)實驗”課中,提前2~3周布置題目,本科生按照設計要求自行設計出綜合設計性實驗,并在2節(jié)實驗課的考核中實驗成功,還整理編寫出較高質(zhì)量的實驗報告,其中考核情況是:成績≥90分的占45%。成績在89~80分的占47%,成績在79~70分的占8%,驗證了這些綜合設計性實驗開發(fā)的成功。(2)高級算法語言C/C++語言綜合設計性實驗的開發(fā)應用。學習高級算法語言C/C++語言的最終目的是運用該語言設計開發(fā)應用軟件,而且要開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效、安全可靠、可讀性好、可維護性好、可移植性好、使用方便的綜合應用軟件,所以,這個學科應朝著這個方向去培養(yǎng)創(chuàng)新人才。由任“高級算法語言(C語言)”實驗指導教師主持、研究、開發(fā)、設計和實施了11類的高級算法語言C/C++語言綜合設計性實驗,例如有:“自動電鍍生產(chǎn)線的簡單生產(chǎn)工序操作控制軟件”、“簡單圖書館借書、還書管理軟件”、“學生成績管理軟件”、“編制課程表軟件”等,并安排在最后一次實驗中進行考核,提前2~3周布置題目,讓本科生自愿組成學習小組,但每個組員均獨立設計開發(fā)1個綜合設計性實驗,不能互相抄襲,最后將調(diào)試運行成功的較大型的軟件在2節(jié)課中考核,首先由指導教師進行機上運行考查,然后進行口試、結(jié)合寫出的綜合設計性實驗報告,綜合評定成績,最后以30%的綜合設計性實驗考核分數(shù)計入“高級算法語言(C語言)”實驗總分中,這類綜合設計性實驗的考核情況是:成績≥90分的占16.4%。成績在89~80分的占38.8%,成績在79~70分的占36.3%,成績在69~60分的占6%,成績不合格的占2.5%,也驗證了這類綜合設計性實驗開發(fā)成功。5