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光電創(chuàng)新教育試驗基地,于2000年立項,2001年1月1日開放運行,目前已建成本科生基地和研究生平臺。在教學(xué)工作中,按照“學(xué)生在建立最佳知識結(jié)構(gòu)的同時建立最佳智能結(jié)構(gòu)”的兩個最佳結(jié)構(gòu)的理念,以“電子科學(xué)與技術(shù)———設(shè)計、實驗與制作”實驗選修課的教學(xué)形式,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握科學(xué)研究方法,掌握實驗技術(shù),形成了一套以本科生參加研究性學(xué)習(xí)、設(shè)計、實驗和制作為載體,以協(xié)調(diào)發(fā)展本科生知識、能力與素質(zhì)為目標的研究型大學(xué)人才培養(yǎng)的創(chuàng)新教育模式。自2000年創(chuàng)建以來,光電創(chuàng)新教育試驗基地已成為校園中深受學(xué)生歡迎的全面開放的學(xué)生創(chuàng)新實踐基地,先后有7屆數(shù)千名學(xué)生接受過創(chuàng)新基地的訓(xùn)練和培養(yǎng)。目前每學(xué)期有400-500名理工科專業(yè)學(xué)生選修基地課程,涵蓋我校10個學(xué)院26個本科專業(yè)。
光電創(chuàng)新教育實驗基地所實施的這種研究型實踐教學(xué)模式可有效調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情,目前一、二層次實驗選修課的自愿選修課人數(shù)超過400人,覆蓋光電、電子、自控、宇航、機電、機械、生命等十個學(xué)院的26個本科專業(yè),有效促進了學(xué)生知識、能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。經(jīng)一、二層次培養(yǎng)的學(xué)生中,超過50%通過各種方式參加了科學(xué)研究活動,提高科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力,這些學(xué)生的升研率連續(xù)四年保持在70%以上,以2004級本科生143人為樣本統(tǒng)計:升研率、黨員比例和畢業(yè)設(shè)計優(yōu)良率三項統(tǒng)計數(shù)字均優(yōu)于全校平均水平。提高學(xué)生實踐動手能力和科技創(chuàng)新能力效果突出。2005-2009年,經(jīng)一、二層次培養(yǎng)后,學(xué)生在國家級、省市級多種學(xué)科競賽中共有418人次獲獎,僅在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽及“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲國家級一等獎人數(shù)達35人次。有效提升本科生科學(xué)研究能力和科技協(xié)作交流表達能力。據(jù)不完全統(tǒng)計,2005年以來,創(chuàng)新基地學(xué)生獨立撰寫發(fā)表中英文學(xué)術(shù)論文10篇,其中IEEE和SPIE等國際學(xué)術(shù)會議論文5篇,具備國際學(xué)術(shù)交流能力。
光電創(chuàng)新教育實驗基地的實踐教學(xué)模式和育人效果先后獲得2005年國家級高等教育教學(xué)成果二等獎和2008年北京市高等教育教學(xué)成果一等獎等獎勵。作為北京理工大學(xué)指定對外教學(xué)交流單位,先后接待英國劍橋大學(xué)、英國利茲大學(xué)和俄羅斯鮑曼莫斯科國立技術(shù)大學(xué)等國內(nèi)外多所高校的參觀訪問交流,獲得國外來訪參觀者的高度評價,和國內(nèi)同行的贊譽。
2010年4月16日,我校召開光電創(chuàng)新教育實驗基地媒體采訪會,新華社、人民日報、光明日報、人民政協(xié)報、中國教育報、中國青年報、工人日報、科技日報、科學(xué)時報、北京日報、現(xiàn)代教育報、北京晨報、北京考試報等10余家媒體來校參加,并進行了報道。光電創(chuàng)新教育實驗基地作為是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要嘗試之一,其成功經(jīng)驗在全校進行推廣。
一、 教育理念
光電創(chuàng)新教育實驗基地所開展的創(chuàng)新教育起源于1986年北京工業(yè)學(xué)院光電工程系的教學(xué)改革,經(jīng)過二十多年的實踐教學(xué)探索,逐步確立了“建立兩個最佳結(jié)構(gòu)”的實踐教學(xué)理念。
高等學(xué)校各專業(yè)的教學(xué)計劃,構(gòu)成了高級科技人才培養(yǎng)的最佳知識結(jié)構(gòu),隨著教學(xué)計劃的實施,理論知識學(xué)習(xí)的深入,逐步使學(xué)生學(xué)到應(yīng)該具備的知識,最后形成最佳知識結(jié)構(gòu)。但只有知識是不夠的,知識和能力是進行創(chuàng)造性活動的條件,知識是人才成長的基礎(chǔ),知識的積累為智力和能力的發(fā)展準備了條件,知識的積累過程又促進了智力和能力的發(fā)展。能力是知識和智力的外部表現(xiàn),而且必須通過實踐才能形成和發(fā)展。
智力和能力的總稱是智能,智力是由思維力、想象力、觀察力、注意力和記憶力所構(gòu)成的。大學(xué)畢業(yè)生至少要掌握以下五個方面的能力:掌握處理信息的能力、設(shè)計與計算能力、實驗操作能力、交流表達能力和組織管理能力。五種智力和五種能力是一個科學(xué)技術(shù)人員必須具備的最佳智能結(jié)構(gòu)。事實證明,具有最佳知識結(jié)構(gòu)和最佳智能結(jié)構(gòu)的人才具有創(chuàng)新能力。
光電創(chuàng)新教育實驗基地是在學(xué)生每個學(xué)期在學(xué)習(xí)理論知識的同時,引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用在實踐活動和研究工作中,從而引導(dǎo)學(xué)生在建立最佳知識結(jié)構(gòu)的同時建立最佳智能結(jié)構(gòu)。
二、教學(xué)方法
依據(jù)“建立兩個最佳結(jié)構(gòu)”的教育理念,創(chuàng)新基地建成了一整套實踐教學(xué)培養(yǎng)模式,由一系列相互斜接的教學(xué)活動計劃組成,單元課程的安排與學(xué)生該學(xué)期所學(xué)的理論課程相呼應(yīng),每個學(xué)年有適應(yīng)不同年級學(xué)生基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)進度的科技實踐活動,分別突出不同的實踐教育培養(yǎng)目的,這些科技實踐活動按照學(xué)生的學(xué)習(xí)進程劃分為三個階段,其中的每個科技活動課題都要遵循科研工作方法的8個過程:
(1)選擇所要研究的課題;
(2)檢索文獻,查閱資料;
(3)方案論證、對比和確定;
(4)設(shè)計、計算及仿真;
(5)實驗;
(6)制作裝置或原理樣機;
(7)裝配調(diào)試;
(8)技術(shù)總結(jié)和文檔工作。
通過這八個過程,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力,使他們掌握科學(xué)研究方法。在學(xué)科交叉空白區(qū)開拓實踐能力培養(yǎng)的著力點,在填補技術(shù)空白的同時,培養(yǎng)創(chuàng)新能力和精神。
三、培養(yǎng)體系
創(chuàng)新基地用4年時間研究探索提出一套以培養(yǎng)本科生科學(xué)研究能力為目標的規(guī)?;?、系統(tǒng)化研究性實踐教育模式。分三個層次在四、五、六學(xué)期推進,分別設(shè)置不同的教學(xué)目標:先培養(yǎng)實踐能力,使學(xué)生實現(xiàn)從“不會做”到“會做”突破,再培養(yǎng)初步科學(xué)研究能力,使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本方法,實現(xiàn)從“不敢想”到“敢想”的突破,最后在完整的科學(xué)研究過程中培養(yǎng)科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力,實現(xiàn)“能創(chuàng)新”的突破。
第一層次以電子測試、檢控、應(yīng)用技術(shù)為主線,選擇典型的設(shè)計、實驗和制作科目,使學(xué)生循序漸進分段完成一個完整的電子儀器樣機。一個學(xué)期實驗制作內(nèi)容結(jié)束,學(xué)生將平時課上作業(yè)、課后技術(shù)總結(jié)報告匯集成冊。作業(yè)集和作品的完成,不僅增強了學(xué)生的自信心,而且使它們實實在在看到了知識應(yīng)用在實踐中,更加堅定了學(xué)習(xí)的目標和決心。
第二層次選取應(yīng)用廣泛的單片機應(yīng)用技術(shù),重點通過一個典型系統(tǒng)的設(shè)計過程示范檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。學(xué)生制作調(diào)試完成簡單的單片機系統(tǒng)后,發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性思維,從日常生活中觀察選取實例,自主設(shè)計擴展基于單片機的檢測控制系統(tǒng),并撰寫技術(shù)總結(jié)報告,對完整設(shè)計過程進行總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生從探尋研究身邊事物出發(fā),積極主動思考,增強想象力和創(chuàng)新思維力,敢于運用已有知識分析和解釋復(fù)雜事物,激發(fā)學(xué)生的研究興趣和創(chuàng)新精神,進而將學(xué)生引向更深入的科學(xué)研究活動。
第三層次重點是通過完整的科學(xué)研究全過程提高學(xué)生的科學(xué)研究能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。創(chuàng)新基地以“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目”和各種科技競賽項目為載體,以課程班的形式組織,按照“選題討論———方案論證———研究實施———成果總結(jié)”幾個步驟推進學(xué)生完成科學(xué)研究的全過程,重在過程,鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,自主選擇研究課題、自主實驗、自主管理,制定詳細實施步驟、工作計劃和階段性目標,按照計劃完成階段性成果,最后制作完成原理樣機。