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。在教學工作中,按照“學生在建立最佳知識結構的同時建立最佳智能結構”的兩個最佳結構的理念,以“電子科學與技術———設計、實驗與制作”實驗選修課的教學形式,引導學生學習并掌握科學研究方法,掌握實驗技術,形成了一套以本科生參加研究性學習、設計、實驗和制作為載體,以協(xié)調發(fā)展本科生知識、能力與素質為目標的研究型大學人才培養(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生歡迎的全面開放的學生創(chuàng)新實踐基地,先后有7屆數(shù)千名學生接受過創(chuàng)新基地的訓練和培養(yǎng)。目前每學期有400-500名理工科專業(yè)學生選修基地課程,涵蓋我校10個學院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模式可有效調動學生主動學習的熱情,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、生命等十個學院的26個本科專業(yè),有效促進了學生知識、能力與素質協(xié)調發(fā)展和人才培養(yǎng)質量的提高。經(jīng)一、二層次培養(yǎng)的學生中,超過50%通過各種方式參加了科學研究活動,提高科學研究能力和創(chuàng)新能力,這些學生的升研率連續(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,學生在國家級、省市級多種學科競賽中共有418人次獲獎,僅在全國大學生電子設計競賽、全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽及“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術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)新基地學生獨立撰寫發(fā)表中英文學術論文10篇,其中IEEE和SPIE等國際學術會議論文5篇,具備國際學術交流能力。
光電創(chuàng)新教育實驗基地的實踐教學模式和育人效果先后獲得2005年國家級高等教育教學成果二等獎和2008年北京市高等教育教學成果一等獎等獎勵。作為北京理工大學指定對外教學交流單位,先后接待英國劍橋大學、英國利茲大學和俄羅斯鮑曼莫斯科國立技術大學等國內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)學院光電工程系的教學改革,經(jīng)過二十多年的實踐教學探索,逐步確立了“建立兩個最佳結構”的實踐教學理念。
高等學校各專業(yè)的教學計劃,構成了高級科技人才培養(yǎng)的最佳知識結構,隨著教學計劃的實施,理論知識學習的深入,逐步使學生學到應該具備的知識,最后形成最佳知識結構。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,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成的。大學畢業(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技術人員必須具備的最佳智能結構。事實證明,具有最佳知識結構和最佳智能結構的人才具有創(chuàng)新能力。
光電創(chuàng)新教育實驗基地是在學生每個學期在學習理論知識的同時,引導學生將理論知識應用在實踐活動和研究工作中,從而引導學生在建立最佳知識結構的同時建立最佳智能結構。
二、教學方法
依據(jù)“建立兩個最佳結構”的教育理念,創(chuàng)新基地建成了一整套實踐教學培養(yǎng)模式,由一系列相互斜接的教學活動計劃組成,單元課程的安排與學生該學期所學的理論課程相呼應,每個學年有適應不同年級學生基礎理論學習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生的學習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)設計、計算及仿真;
(5)實驗;
(6)制作裝置或原理樣機;
(7)裝配調試;
(8)技術總結和文檔工作。
通過這八個過程,培養(yǎng)學生科學研究能力,使他們掌握科學研究方法。在學科交叉空白區(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、六學期推進,分別設置不同的教學目標:先培養(yǎng)實踐能力,使學生實現(xiàn)從“不會做”到“會做”突破,再培養(yǎng)初步科學研究能力,使學生掌握科學研究的基本方法,實現(xiàn)從“不敢想”到“敢想”的突破,最后在完整的科學研究過程中培養(yǎng)科學研究能力和創(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、應用技術為主線,選擇典型的設計、實驗和制作科目,使學生循序漸進分段完成一個完整的電子儀器樣機。一個學期實驗制作內容結束,學生將平時課上作業(yè)、課后技術總結報告匯集成冊。作業(yè)集和作品的完成,不僅增強了學生的自信心,而且使它們實實在在看到了知識應用在實踐中,更加堅定了學習的目標和決心。
第二層次選取應用廣泛的單片機應用技術,重點通過一個典型系統(tǒng)的設計過程示范檢測控制系統(tǒng)的設計方法。學生制作調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,自主設計擴展基于單片機的檢測控制系統(tǒng),并撰寫技術總結報告,對完整設計過程進行總結,引導學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雜事物,激發(fā)學生的研究興趣和創(chuàng)新精神,進而將學生引向更深入的科學研究活動。
第三層次重點是通過完整的科學研究全過程提高學生的科學研究能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。創(chuàng)新基地以“國家大學生創(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”幾個步驟推進學生完成科學研究的全過程,重在過程,鼓勵學生發(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。