摘要：針對新興智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)綜合性和快速發(fā)展的專業(yè)特性，在分析北京信息科技大學(xué)本科生實驗教學(xué)理念與實踐的基礎(chǔ)上，闡述了適應(yīng)于這一新興專業(yè)的實驗教學(xué)模式新思路。結(jié)合本科生能力培養(yǎng)實際，在實驗教學(xué)體系、開放式實驗教學(xué)、組建科研小組、舉辦比賽、考評方式等方面進(jìn)行了有益探索。實踐表明，這種實驗教學(xué)模式在我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科教育中取得良好效果。
　　關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；本科實驗教學(xué)模式；實驗教學(xué)體系
　　
　　“智能科學(xué)與技術(shù)”是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)型本科專業(yè)。它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計算機(jī)軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進(jìn)技術(shù)，是現(xiàn)代檢測技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、光學(xué)工程和機(jī)械工程等學(xué)科相互交叉和融合的綜合學(xué)科[1]。北京信息科技大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)于2005年開始申請，2006年獲教育部批準(zhǔn)設(shè)立，2007年開始正式招收本科生，至2009年，規(guī)模已擴(kuò)大到每屆3個班[2]。
　　智能科學(xué)與技術(shù)是集哲學(xué)、生命科學(xué)、電子、信息處理和計算機(jī)以及數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科為一體的交叉綜合性學(xué)科。同時，智能科學(xué)又是一個不斷發(fā)展的學(xué)科，它的技術(shù)成果和研究動向更新得很快[3]——這就給智能科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)教育提出了很大的挑戰(zhàn)。
　　因此，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)更加注重學(xué)生實踐應(yīng)用能力和研究思考能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)本科生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，注重本科生整體素質(zhì)的提高。實驗教學(xué)不僅可以使學(xué)生把實踐同課本知識聯(lián)系起來，而且能夠培養(yǎng)他們的實際動手能力、獨立思考能力和科學(xué)研究能力，對專業(yè)教學(xué)能起到很好的作用。本文主要介紹本專業(yè)在本科生實驗教學(xué)模式方面的思考。
　　1實驗教學(xué)理念與思路
　　我校的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)結(jié)合自動化、信息網(wǎng)絡(luò)、航空航天和機(jī)器人開展。本著培養(yǎng)工程領(lǐng)域的應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，實驗教學(xué)理念歸納如下。
　　1) 堅持以能力培養(yǎng)為核心，以學(xué)生為本，學(xué)習(xí)、實踐、創(chuàng)新相互促進(jìn)，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的實驗教學(xué)思想。
　　2) 培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬口徑的“大電類”人才，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型人才[4]。
　　為了能夠適應(yīng)時代要求，更好地實施《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》，在實驗教學(xué)理念與思想的指導(dǎo)下，我們對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)進(jìn)行了深化改革，展開創(chuàng)新模式的探討[5]。
　　2完善實驗教學(xué)體系，堅實實驗教學(xué)基礎(chǔ)
　　我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)分四個實驗層次，由淺入深地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動手能力和創(chuàng)新能力。
　　它們分別為基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗、工程應(yīng)用實踐、科學(xué)研究實驗。
　　基礎(chǔ)實驗包括基本元器件的認(rèn)知、基本實驗儀器的使用、基本操作技能的訓(xùn)練、重要原理的驗證、實驗數(shù)據(jù)的處理分析等，夯實學(xué)生的基礎(chǔ)理論，為后續(xù)的專業(yè)實驗和創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。我們以電路理論、模擬電路、數(shù)字電路為基礎(chǔ)，以電子工藝實習(xí)為平臺，設(shè)計制作小型實物型作品，如簡易數(shù)字表、機(jī)器貓、小收音機(jī)等。這些基礎(chǔ)實驗利于學(xué)生將基本理論與實際結(jié)合起來，提高學(xué)生對實驗的興趣，使學(xué)生有親手制作簡單電路的成就感。
　　專業(yè)實驗分為課堂實驗和課外實驗。課堂實驗包括教學(xué)內(nèi)容和一些擴(kuò)展內(nèi)容。比如對檢測傳感器的性能、電機(jī)的驅(qū)動方式等進(jìn)行實驗，讓學(xué)生把抽象理論落實到實際應(yīng)用環(huán)境中，促進(jìn)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握。同時，擴(kuò)展實驗內(nèi)容，利用開放實驗室環(huán)境，學(xué)生小組在教師的指導(dǎo)下，在一學(xué)期內(nèi)完成一項設(shè)計作品。經(jīng)過選擇元器件、購買元器件、選擇電路、搭建電路、實驗結(jié)果比較整個過程，學(xué)生對工程應(yīng)用有較系統(tǒng)的了解，提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
　　對于工程應(yīng)用實踐，雖然專業(yè)實驗也已經(jīng)涉及到一些具體內(nèi)容，但這與真正走出校園不同。我們鼓勵學(xué)生在暑假期間實習(xí)，并專門組織大三和大四學(xué)生去公司實習(xí)，體驗社會工作氣氛，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊合作精神、社會責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。
　　科學(xué)研究實驗是學(xué)生在工程應(yīng)用實踐基礎(chǔ)上參與教師科研課題、申請科研項目等，提高學(xué)習(xí)積極性和主動性，并進(jìn)一步提高工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力。
　　3開放式網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)提高自主學(xué)習(xí)能力
　　智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)分為課堂和課外兩部分。課堂實驗主要在課上完成，課外實驗采用開放式網(wǎng)絡(luò)化管理，學(xué)生根據(jù)興趣愛好選擇一些開放式實驗，提高實踐能力。實驗室為學(xué)生創(chuàng)造了一個儀器設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放服務(wù)的實驗教學(xué)環(huán)境，并提供了豐富的實驗教學(xué)資源，滿足學(xué)生的各種需求。網(wǎng)絡(luò)平臺為實驗室的開放式教學(xué)提供了良好保障，開放式實驗教學(xué)從以下幾個方面進(jìn)行。
　　1) 實驗室實行開放式管理，學(xué)生可以網(wǎng)上預(yù)約，教師會處理學(xué)生的申請，為學(xué)生分配實驗室。教師在網(wǎng)絡(luò)平臺上提出實驗要求，并布置實驗作業(yè)，學(xué)生將實驗結(jié)果與報告提交到網(wǎng)絡(luò)平臺，由教師驗收，從而達(dá)到“教”與“學(xué)”的互動。
　　2) 為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)，教師已經(jīng)把實驗項目中的關(guān)鍵步驟和重點難題錄制成視頻文件，放在網(wǎng)絡(luò)平臺上，學(xué)生可以根據(jù)需要下載。學(xué)生進(jìn)入實驗室前，可以從網(wǎng)絡(luò)平臺上了解實驗的整個過程，利于實驗的進(jìn)行和自身素質(zhì)的提高。
　　3) 進(jìn)入預(yù)約的實驗室后，學(xué)生根據(jù)課前的預(yù)習(xí)進(jìn)行實驗。每個實驗室都有專人現(xiàn)場指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決實驗中的問題，使學(xué)生更好地完成實驗。
　　4組建科研小組，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
　　組建專業(yè)科研小組，有針對性地對本科生的專業(yè)學(xué)習(xí)加以引導(dǎo)和幫助，可以調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，使學(xué)生學(xué)到更多的學(xué)科前沿知識，為將來的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。科研小組既有助于學(xué)生在“開放、自由、輕松”的環(huán)境中學(xué)有所得，學(xué)有所長，又可以幫助教師結(jié)合學(xué)生的實際情況深化教學(xué)改革，營造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維能力。
　　科研小組的成立在學(xué)生中引起了熱烈反響。學(xué)生踴躍報名，通過查閱資料、實踐調(diào)研等方式確定科研課題，結(jié)合實驗室提供的設(shè)備進(jìn)行實驗或驗證，最終印證自己的想法。最終學(xué)生以小組為單位，向教師和全體學(xué)生作專題報告，評比后給予一定獎勵。這種小組研究的教學(xué)方式能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，提高學(xué)生獨立分析與思考的能力。
　　5舉辦機(jī)器人比賽，提高學(xué)生實際操作能力
　　機(jī)器人大賽是我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重點舉辦的一項比賽。實驗室中有參與比賽所必需的機(jī)器人，如舞蹈機(jī)器人、智能小車、足球機(jī)器人等。教師指導(dǎo)學(xué)生解決實際操作中的問題，學(xué)生也組成幫帶小組，甚至對新生進(jìn)行培訓(xùn)。通過學(xué)校的選拔賽后，學(xué)生還有機(jī)會參加全國大學(xué)生機(jī)器人大賽，提高專業(yè)興趣和實踐能力。舉辦機(jī)器人大賽的優(yōu)點如下。
　　1) 幫助學(xué)生了解本專業(yè)的基本知識框架和專業(yè)方向，在培養(yǎng)學(xué)生運用基礎(chǔ)知識能力方面有很重要作用。
　　2) 在激發(fā)興趣和提高動手能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力及外文文獻(xiàn)閱讀理解能力，提高綜合應(yīng)用知識的能力，加強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作。
　　3) 不僅可以使學(xué)生強(qiáng)化硬件實踐能力，如焊接傳感器、光電編碼器等電子元器件及相關(guān)電路板，而且使學(xué)生對尚未系統(tǒng)學(xué)習(xí)的一些知識，如單片機(jī)和信號采集及處理電路的特征及性能有直觀的認(rèn)識，為以后學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識奠定認(rèn)識基礎(chǔ)。
　　4) 實戰(zhàn)訓(xùn)練可以很好地提高學(xué)生編程能力，使學(xué)生能面向問題、面向?qū)ο筮M(jìn)行編程設(shè)計，開發(fā)出實用的機(jī)器人程序。包括使用Java、Visual C++/C、VBasic、QBasic、MSWLOGO、PROLOG等編程語言實現(xiàn)機(jī)器人控制，達(dá)到理想的效果。
　　
　　6多種考核方法結(jié)合，完善考評體系
　　智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實驗著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的創(chuàng)新思維與動手能力。綜合考慮該專業(yè)特點，我們采用以下綜合考核方式。
　　1) 實驗預(yù)習(xí)報告審閱。根據(jù)實驗要求，學(xué)生提交預(yù)習(xí)報告，教師審閱合格后學(xué)生方能進(jìn)入實驗室。
　　2) 現(xiàn)場演示實驗。學(xué)生完成實驗后，可由教師現(xiàn)場觀看實驗演示，以確保真實實驗的效果。對于未達(dá)到實驗標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生，教師幫助學(xué)生重新完成。
　　3) 提交實驗報告，申請優(yōu)答辯。如學(xué)生對自己的實驗結(jié)果滿意，并對實驗有獨到的實際操作過程，則可申請優(yōu)答辯，以爭取更好的成績。
　　4) 期末課堂測試。全面考核學(xué)生的基本概念、基本理論與技能等，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，為成績的評定提供理論依據(jù)。
　　結(jié)合考核結(jié)果，我們對所做實驗的內(nèi)容和過程進(jìn)行效果評價。采用三種評價方式，即問卷調(diào)查、網(wǎng)上反饋、師生交流。通過效果評價，我們對實驗教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量。
　　7結(jié)語
　　北京信息科技大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生教學(xué)的幾年實踐表明，實驗教學(xué)模式的改革使學(xué)生的實踐能力有了較大提高，創(chuàng)新思維得到了鍛煉和發(fā)展，自主學(xué)習(xí)和邏輯表達(dá)能力也有了一定提高。當(dāng)然，智能科學(xué)與技術(shù)是一門新興的、不斷發(fā)展的新學(xué)科，我們需要不斷提高教學(xué)水平，以培養(yǎng)出更適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 北京信息科技大學(xué). 2009級智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)計劃[G]. 北京:北京信息科技大學(xué)