培养学生电子技术应用能力的创新探索

培养学生电子技术应用能力的创新探索

曾伟一　林训超　曾友州　李明富　胡　莹

该项目基于提高我院电子电气类专业学生专业技能和综合素质，致力于探索在完成横向应用科研课题过程中，使提升教师科技开发能力和培养学生电子技术应用专业技能两个方面能够实现互相促进、共同发展。经过五年多的探索与实践，研究和总结了学生参与教师承担的横向应用科研项目的具体实施方法和操作中应注意的问题，提出了进一步加强学生实际工程项目的设计和培养施工能力应采取的措施、方法、手段；在此基础上，形成现代师傅带徒弟的职业教育教学科研新模式，并总结了该模式的具体的实现方法和操作程序。其次，让学生及早接触到实际工程项目，从中进一步锻炼其研究性学习能力和培养创新能力，开发学生潜能，发展学生个性，塑造和引导其创新思维的形成，从而培养出具有专业能力和创新精神的综合素质较高的高技能型人才。第三，促进职业化课程改革。教师通过课题项目的形式，把这些科技开发项目作为案例，在专业课中讲授，既生动又形象，与实际紧密相连。通过本项目的实施，引导学生创新意识的形成，训练学生的专业能力，提升了学生电子技术应用能力和创新能力，促进了教师顺利开展基于工作过程的教学改革，是一种具有工作实用性、专业应用性和社会服务性特点并取得了显著成果的值得推崇且付诸于实践的行之有效的职业教育教学科研模式。

一、问题的提出

高等职业教育走“产、学、研”结合之路既是高职院校深化改革、办出特色的必然要求，也是实现人才培养目标的可靠保证。我国的高等职业教育经过二十多年的实践和探索，已取得了一系列成果。但是自从1999年高校大面积扩招以来，进入高校的人数逐年增多，已经超过学校的负荷，造成了严重的后果。首当其冲的便是生师比严重失调，教学质量日益下降，学生的素质已大不如从前，尤其是科研创新能力。与此同时，社会的竞争日益激烈，对人才的要求也不再像以前那样简单。一些企业组织对人才的要求定位为科研创新能力强，综合素质高的复合型人才。但是大学生的能力却相去甚远，使得现在的大学生的就业压力越来越大。现在有不少大学毕业生反映，在大学三年所学的知识派不上用场。用人单位也反映，现在的大学生动手能力较差，高职院校毕业生，大多并不能为企业的技术提升、产品开发提供有效服务，产生及时效益。究其原因，一是教学内容脱离了企业生产实际，或内容陈旧落后；二是教学缺少实践环节，或是与现实发展脱节。

由此可见，探索一种行之有效的提高学生创新实践能力的办法，建立一套符合国情的

*荣获2008年成都航空职业技术学院第二届高等教育教学成果奖三等奖

高职科研模式体系具有非常的急迫性和重要的现实意义。

二、科研与教学有机结合是高等职业教育寻求发展的有效途径

2006年1月，中共中央、国务院做出了实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》，增强自主创新能力，努力建设创新型国家的决定。这一目标，要靠大批创新型人才来实现。高等院校是培养人才的地方，要创新，科研必须先行。高等院校具有较高的科研水平，能够提供给学生合适的科研条件，让其在科研实践中得到锻炼，是学生科研能力提高、科研素质加强的前提。高等职业教育是高等教育的重要组成部分，是与高等教育的一种教育类型，然而，科研工作开展较好、成绩较为显著的高职院校并不多见。这与高职院校科研方向的定位及有效实施的办法不无关系。

技术服务是高职院校科研的主要内容，能够体现高职高专院校自身的优势。一些较大的项目，由于其涉及面广、开发周期长、投入大、风险高，并不适合高职院校承担。高职院校科研的主要服务对象是中小企业，一些小的“技术服务”类项目更适合于高职的科研开发。这些横向的科研项目一方面可以适应高职院校的科研条件，另一方面，小的横向“技术服务”类项目更适应高职学生的自身素质条件。

从目前状况上看，一方面，高职教育为企业培养的是实用型人才，他们以一线工作和劳动为主，可协助专业设计人员从事高新产品的开发、新工艺的设计，需要有较强的科研创新能力来胜任企业的工作；另一方面，高职院校科研的主战场在企业，要面对企业找项目，针对工艺、产品找课题。高职院校的科研工作如果脱离了企业，就会失去立足点，如果远离了学生就不能促进其创新能力的培养。如今，科学技术迅猛发展，知识呈爆炸式增长，教师作为知识的传播者，只有亲自参加科学研究的实践，使自己首先成为创新型人才，才有可能在教学的过程中，用大量的科研成果来论证、分析所讲授的知识，进一步开拓学生的知识视野，激发学生学习的热情，解决教材内容陈旧和与现实脱节的现象，才能更好地引导学生进行创造性学习。而让学生参与科研项目，使其在项目研究中培养科研创新能力，既是一个值得深入研究的课题，又是可实现学校、企业、教师、学生多方同时受益的一条途径。

三、高职教育教学科研模式的构建

（一）关于高职教育教学科研模式的建立

以专业为基础、项目为载体、活动为平台的科研模式，是基于课堂教学与科研有机结合的立体互动式科研能力培养模式。它以教与学为基本理论指导，遵循教与学的基本规律，立足于实际，实事求是，不仅强调学生学习课堂知识的重要性，更强调在学习课堂知识的同时，将所学知识运用到科研活动中去，提高其综合运用知识的能力，通过科研的锻炼，加深对所学知识的理解。这种可调动社会各个方面的积极性，为科研提供资金等方面支持的教师主持科研项目、学生积极参与项目研究的高职学生科研模式，是一种目标明确，寓教寓研、寓学寓研，项目驱动，任务导向的教学与科研结合的教学模式。此外，该模式是在归纳总结的基础上建立的，应随着情况的变化而不断改进，使其建立在科学的基础之上。

（二）高职教育教学科研模式建立的指导思想

基于“以胜任电子电气类专业职业岗位（群）需求为目标，以专业技能培养为主线，以企业要求为质量标准”的专业人才培养指导思想，以实际科研项目（任务）作为工作过程导向专业技术课程的“载体”，对实际科研项目进行必要的教学处理，使实际科研项目（任务）完整工作过程的所有元素都能展示给学生，让学生通过身体力行参加项目研究，构建起知识体系和技能体系，实现对学生的培养和锻炼。

（三）高职教育教学科研模式的构建

两种模式：一种是学生参加教师的科学研究小组，以学徒身份出现，做教师的科研助理；另一种模式是，学生自己提出项目，向学校申请研究资金。

一个原则：充分发挥学生在科研中的主体地位，教师指导始终是“授之以渔”，体现在启发、鼓励学生充分发挥其主观能动性上。教师在指导中不仅是为完成研究任务，更重要的是要通过指导学生参加项目研究而学有所得、学有所成，也即要体现项目研究的“教学性”。

1．学生扮演的角色。教师带学生一起做科研，学生扮演的角色是演员（学生自主申报课题并开展相关研究，学生就是导演兼演员，自主性很大，使得学生实践能力和创新精神有很大提高）。在参与教师应用科研项目中，学生不是被当作教师科研的“劳力”或“助手”，而是通过教师适当的指导，独立地完成某些具体任务。通过文献调研来确定研究思路，鼓励学生自主设计项目方案，使学生在训练过程中完成从“实验操作员”到“研究者”角色的转变。实施中，学生完成如下环节的任务：查阅文献资料（学生通过查阅资料，了解科研课题的背景、意义及所承当任务部分的国内、外发展动态）、制定研究方案（与课题同学开展讨论，使学生对方案中所存在问题进行深入分析，达到学习、提高的目的，也便于统一意见。此间，教师只作引导，启发学生发现方案中的错误，不提供解决的思路，留待学生自主完成）。在学生项目方案设计完成后再与教师的拟订的方案对比，研究两者各自的优缺点。对失败的实验，引导学生发现问题，寻找失败的原因，提出解决问题的方案，搞清相关知识点，提高学生的科研能力。另外，在训练过程中要求学生撰写阶段研究报告，使学生实验数据处理能力、分析总结能力和科技论文的写作能力得到全面的训练。形成老师带学生、学生带学生的现代“师傅带徒弟”教研模式，以点带面提高学生的学习兴趣、形成良好的学习氛围。现代师傅带徒弟的职业教育教研模式如图1、图2所示。

图1　现代师傅带徒弟的职业教学新模式结构图

图2　现代师傅带徒弟的职业教育新模式学生培养过程示意图

在现代师傅带徒弟的职业教育新模式中，学校基本教学、应用科研项目、项目指导老师和高年级及骨干学生之间对学生专业技能培养的关系如图3所示。

图3　现代师傅带徒弟的职业教学新模式学生技能培养关系图

2．学生参与科研项目方式。将“项目教学法”或“任务引领教学法”引进学生参与的科研项目中来。教师将项目按知识点或者步骤细分成若干个子任务分派给学生小组，每个子任务在实施期间都是独立的，设计与制作按照六个步骤：咨询、决策、计划、实施、检查、评估来实施，有其完整的教学目标和能力培养要求，但是各个子任务之间在功能上又是相互关联的，彼此牵制，共同构成一个项目的全部内容，如图4、图5所示。

图4　引入行动导向的教学法到项目研制

图5　引入行动导向的教学法到项目研制

这就要求学生不仅要具备各方面的知识，拥有能够独立完成任务的能力，而且更要懂得相互协作，团结配合的精神。

3．交叉学习，循序渐进。学生小组在完成一次项目之后，可以将他们各自所承担的任务相互交换，重新组合，从而培养学生不同方面的能力。在实施过程中，根据学生的职业成长规律，技术复杂程度将逐渐增加，学习难度逐渐增加，学生自主完成工作的程度也在逐渐增加。基于实际工作过程将本专业学习内容划分为多个子学习领域，从而不断提高学生的实践水平。

4．因材施教。针对不同年级学生分阶段开展参与科研项目开发活动。在科研项目设计与制作中，针对高、低年级学生的个性特征、专业基础知识和科研能力等方面的差异，制定了学生参与科研项目设计与制作的“分阶段，突出重点、循序渐进”方针。对于一年级的学生，通过开展科技讲座，重在引导，激发学生的兴趣；对于二年级的学生，鼓励其积极参加科技竞赛活动，旨在培养其参与科研项目的热情和动手能力；对于三年级的学生，通过发挥科研工作学生骨干的作用，使整个在校期间的学生不分年级、全程跟踪某个科研项目的进展，了解在教师的指导下进行的科研项目的实施情况。其具体做法是：让学生参与到来自工厂和企业的应用科研项目之前，教师首先要结合认识实习，带领学生参观工厂、企业，使其对科研工作领域和工作内容有所认识；其次，教师向学生介绍科研工作的性质、内容、方法、过程及基本规律，让学生进一步了解科研的概念和内涵；第三，结合以往的科研项目和竞赛项目开展训练，增加学生对科学研究的感性认识，培养学生的专业兴趣；第四，讲解文献资料的检索、分析与综合等方面的知识；第五，介绍科技写作的方法，培养学生撰写科技论文的能力。

在实际科研活动中，教师起着宏观把握、总体指导的作用，学生则承担查阅文献、对比实验和安装调试等具体工作。由教师和学生组成的课题组深入企业调研，通过接触实际科研项目，让学生领会“做—学”统一的含义，即以“做”（科研实践）带“学”，在“做”的过程中“学”，在“学”的过程中强调“做”，通过“做”达到提高学生科研能力的目的。通过以上实践，让学生了解科研过程，认清科研的实质和内涵，从而掌握基本的科研方法，提高科研能力。科研就是理论联系实际的重要环节。

5．接力棒式学习。一般情况下，有些科研课题有一定的延续性，其中部分课题甚至已经延续了几年，只是这些课题每年在一些细节及方法上都会有所不同。这些课题上的联系，特别是在仪器的操作和使用方面，每一个课题几乎都有与之相同的参照对象。毕业生离校之前的最后一件事就是进行“接力棒”式的传递：每一个人把自己参加科研项目研究的笔记、项目总结、竞赛总结、实验的操作方法、有关仪器使用方法及注意事项等一一介绍和移交给下一届同学，由新的成员继续旧课题的新研究，进行新课题的再研发。

6．让学生走进实验室。实行学生自主管理实验室的制度。实验室有专职管理人员，主要负责实验室贵重实验设备的管理，这类设备只是在项目研究需要的时候才拿给学生使用，而且必须是在教师指导和监督下才能使用。其他管理则全权交于学生自己负责，选定或推举一个学生作为负责人，进行包括实验室的卫生、安全、人员管理、沟通等方面的工作。

7．分工与操作流程。在学生参与教师应用科研项目的实施过程中，企业、学院（系）、教师和学生各自承担自己的职责和工作任务：企业主要负责提出应用科研项目课题及要求、项目完成后的成果形式和成果验收工作；教师主要负责和企业的接洽，包括与企业人员互相讨论方案的实施细则、项目实施的相关准备工作、对学生的技术培训和技术交底工作以及项目完成后的评估验收；学生则主要完成项目的相关文献资料的收集及整理、样品的设计和制作等工作内容；而学院（系部）主要完成是管理和考评。学生参与教师应用科研项目分工与操作流程如图6所示。

8．学生参与科研模式实施流程。学生参与科研的主要途径是通过参与科研项目实现的。科研项目实施的规范与否将直接关系到科研训练的效果。此模式的流程主要包括如图7所示。

9．实践环境的营造。学生通过参与科研项目得到锻炼和提高，因此学院应为教师对学生进行实际科研工程项目的设计和制作辅导、课后辅导、认证考试、课程（项目或任务）设计和课程实习指导提供一个优良的实践教学环境。多年以来，学院重视学生能力的培养，重视能力培养教学科研模式的创新，并为全国大学生电子设计竞赛、四川省大学生电子设计竞赛、全国高职高专“发明杯”大学生创新大赛等各种竞赛的准备提供了良好的条件和环境，在教师指导下独立设计电子作品参加各种大赛，有效地培养了学生的创新意识及其自主研发能力。

10．评价与总结。对于学生参与科研项目的成效，可采取学生自我评价、相互评价、教师评估等方式进行。项目实施效果评价应该是一种以提高学习效率为目的、为学生的终身发展提供服务的发展性教学评价，应采用“自我参照标准”，引导学生对自己在项目设计与制作中的表现进行“自我反思性评价”。考核方案既有过程评价，又有终结性评价；任务考核应涵盖学生的能力、知识、态度，突出能力考核，要保证让每个学生掌握必备的基本知识和能力。项目实施过程中侧重培养学生学习的主动性。项目设计与制作没有现成的方案和产品，所以给学生讲授的内容除了一些最基本的理论性知识外，与之相关的拓展性内容则多是发表在某些权威杂志上的文献，这样既保证了所讲授内容的普遍性，同时也保证了学生所学内容的先进性与广泛性。除此之外，还会给学生指定相关的参考书，但我们并不会像监工那样督促学生去阅读，这并不表示就将学生的学习放任自流，反而是利用不同的考核形式来检查学生的自学情况，最常用的检查方式就是可能在项目实施过程中随机地提出一些项目中应用到的基本原理、基本方法等问题让学生解答。

图6　学生参与教师应用科研项目实施流程图

图7　学生参与科研模式流程图

创新点

1．采用现代“师傅带徒弟”的方式，探索和实践电子电气类专业学生通过参与教师科技开发项目，建立了一种培养和提升学生专业技能、工程能力和实践能力的职业教育教学科研模式。该模式通过提供真实的科研项目、条件、环境，使学生在教师指导下以参与者的身份进行学习、探索和实践，并贯穿其整个学习过程；通过基于项目或任务的研发工作过程，达成综合应用知识和训练技能的目的。

2．实现了观念、机制、教学形式的创新。引导参与应用科研项目的学生在思想观念上逐步从“单纯的培养对象”过渡为“（准）工作者”，将从学习到岗位、从学生到职业者的这段过渡期融入平时的项目开发当中去；通过应用科研项目训练学生的实践能力，调动学生的主动性和积极性，将教学过程中模拟的实践教学环境改为提供真实的研发环境，从而在一定程度上实现真正意义上的从知识到能力的转换，培养学生的职业能力；由教师带领下，以科研项目协作小组形式对外承接应用性科研项目，选拔优秀学生参与项目研发，形成老师带学生、学生带学生的新的“师傅带徒弟”教学科研模式，以点带面提高学生的学习兴趣、形成良好的学习氛围。

实践效果及推广价值

1．以优秀学生参与教师应用科研项目的方式培养学生的创新思想和提高动手实践能力，提高了学生的专业能力，探索出一种老师带学生、学生带学生的一种新的“师傅带徒弟”教学科研模式，部分解决了学生人数多，教师工作量大的问题。

2．以科研促教学，以科研促教师的业务进步。教师通过指导学生和亲自参与科研工作，及时掌握专业领域技术的最新发展和应用情况，促进教师教学内容的更新；而科研项目的新技术直接应用于教学，促进了理论和实践、科研和教学的紧密结合，使教师的教学、学生的学习更容易掌握最新知识、训练最新技术应用，教师的科研能力、授课水平、专业技术能力得到了较大提高。

3．学生参与教师科研项目，直接观摩和参与项目的谈判、预算、方案论证、方案设计、实施过程，使得学生及早和企业的管理人员、专家、工程师、技术人员直接面对面沟通，培养了学生的社会适应能力和综合素质。

4．学生及早接触到实际科研工程项目，有利于学生在参与科研课题研发过程中学会自主发现问题、进而研究问题，并在这种真实科研项目的教学中，解决校企合作问题、破解工学结合课程的开发与实施难题，落实学生职业能力的培养。

5．采用从教师应用科研项目经费中划拨一笔作为学生科技创新制作的费用，专门资助学生的自主创新实践；利用开放的学院实验教学环境，给学生以充分发挥个性专长的天地空间；利用企业资金支持，对学生科技创新制作经费进行了补充。

6．达到了企业对员工的要求，提高了学生就业质量。通过参与科研项目培养的学生，因较早地接触企业、了解企业、熟悉科研和产品研发工作，很受企业欢迎，就业率高、就业质量好，且学生毕业后上手快、发展好、后劲足，真正达到企业对员工在“选（能够选得出来）、用（能够用得上）、育（培育后能够有发展）、留（员工能够留得住）”四方面要求。

7．学生实践动手能力和创新能力的提高，提高了学生参加电子设计以及高职高专“发明杯”竞赛获奖的数量和等级。

8．扩大了学院的社会影响力，加强了专业的对外宣传，架起了学院和教师与企业交流的桥梁，提高了企业对学院教师水平和学生能力水平的认可度，实现了参与科研项目学生素质与企业要求的零距离对接。