面向卓越工程師培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究

胡志偉 葉蓁 徐琦

摘要實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)工科教育的一個(gè)重要組成部分，也是卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，本文提出了工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系卓越工程師綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)校企合作

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程教育的重要環(huán)節(jié)，積極探索面向卓越工程師培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)于鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要意義。本文以本科層次工科專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)為目的，探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與卓越工程師培養(yǎng)的關(guān)系

卓越工程師應(yīng)具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)與工程實(shí)踐能力，創(chuàng)新能力與自主學(xué)習(xí)能力，以及良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生形成良好的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力，是高校卓越工程師培養(yǎng)的必要條件。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)規(guī)劃的幾點(diǎn)思考

針對(duì)卓越工程師的教育培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系可以分為“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“綜合設(shè)計(jì)”、“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”三個(gè)層次和課堂、第二課堂兩個(gè)環(huán)節(jié)。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)基礎(chǔ)理論課的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，掌握實(shí)驗(yàn)儀器的使用和其他的實(shí)驗(yàn)手段和方法，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，從而可以進(jìn)行更高階的實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合理論課內(nèi)容，根據(jù)理論課教學(xué)大綱編制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)難度由易而難，整個(gè)實(shí)驗(yàn)要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，深刻理解相關(guān)理論的實(shí)質(zhì)意義。

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，主要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的內(nèi)容不易過(guò)難，題目要新穎，功能要常見(jiàn)和實(shí)用，所要運(yùn)用的知識(shí)要在學(xué)生學(xué)習(xí)范圍之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)課由于有時(shí)間限定，綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有一定難度，要抓好學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，預(yù)習(xí)工作放在學(xué)生課余完成，學(xué)生的設(shè)計(jì)方案通過(guò)實(shí)驗(yàn)教師檢查通過(guò)后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)課堂由學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，最終得到正確的設(shè)計(jì)結(jié)果。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受到要進(jìn)行更高階的實(shí)驗(yàn)有難度，但是在熟練掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)，可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的了解和掌握。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則是對(duì)綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的提高，主要針對(duì)自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力較強(qiáng)的同學(xué)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的題目可以通過(guò)教師選擇，或者學(xué)生選題教師審定的方式確定。題目的完成形式可以參考目前權(quán)威的科技競(jìng)賽的形式，指定負(fù)責(zé)人，由學(xué)生完成組織分工。目前，部分高校建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，以“挑戰(zhàn)杯”和“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”等科技競(jìng)賽為目標(biāo)，配備專門(mén)的指導(dǎo)教師或者研究生進(jìn)行指導(dǎo)，取得了很好的效果。對(duì)于學(xué)生參加省級(jí)以上比賽并獲獎(jiǎng)的學(xué)生，可以考慮其成績(jī)折抵創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)合作、進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。

這三個(gè)層次在實(shí)際教學(xué)中的體現(xiàn)，要根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況和學(xué)生的層次進(jìn)行合理安排，學(xué)分、學(xué)時(shí)的分配要合理。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以在低年級(jí)學(xué)生中推行，創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要面對(duì)高年級(jí)學(xué)生和低年級(jí)的優(yōu)秀學(xué)生。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分所占比重可以降低，綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)所占比重可以適當(dāng)加大。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)可以實(shí)行免修制度，綜合設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)的學(xué)生可以申請(qǐng)免修驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，以綜合設(shè)計(jì)進(jìn)行考核；創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)的學(xué)生可以申請(qǐng)免修其他實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以創(chuàng)新設(shè)計(jì)審定結(jié)果進(jìn)行考核。南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院對(duì)獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)的學(xué)生實(shí)行相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)免修，這樣大大提高了學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，讓不同層次的學(xué)生都得到了鍛煉和成長(zhǎng)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、教學(xué)的提高。

根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)由于難度不是很大，在合理的課時(shí)安排下是可以在課堂完成，但是創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)由于難度較大，且需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作，在課堂完成該類型的實(shí)驗(yàn)有一定難度，可操作性不大。這就需要對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改革。實(shí)驗(yàn)教師可以通過(guò)多媒體將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加形象的進(jìn)行剖析、講解，活躍實(shí)驗(yàn)課氣氛，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更容易吸收。綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，必然會(huì)對(duì)目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出更高的要求，對(duì)學(xué)時(shí)、平臺(tái)以及師資的要求也必然提高?？梢钥紤]在正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)第二課堂，補(bǔ)充課堂實(shí)驗(yàn)的不足。大學(xué)生的時(shí)間相對(duì)比較充足，相當(dāng)一部分學(xué)生沒(méi)有充分利用課余時(shí)間。第二課堂的開(kāi)設(shè)可以通過(guò)多種方式，目前采用較多的是學(xué)校安排特定的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室，建立和共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，學(xué)生自主選擇宿舍等場(chǎng)所進(jìn)行科技時(shí)間活動(dòng)。

學(xué)?？梢园才乓恍╅_(kāi)放實(shí)驗(yàn)室在課余對(duì)學(xué)生開(kāi)放，或者可以讓學(xué)生把一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器帶入學(xué)生宿舍。在對(duì)南昌航空大學(xué)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，獲得省級(jí)科技賽事獎(jiǎng)勵(lì)或者進(jìn)行“三小”課題的學(xué)生，超過(guò)90%以上課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室或者在宿舍進(jìn)行科技制作活動(dòng)。由此可見(jiàn)，鼓勵(lì)和支持學(xué)生利用課余時(shí)間也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)要考慮的一個(gè)因素。

3 探索校企合作模式

學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)基本上還是與實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)相脫離的。培養(yǎng)卓越工程師，要求在人才培養(yǎng)過(guò)程中企業(yè)深度參與，就是要回歸工程教育，讓理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐教學(xué)重新整合。

學(xué)校和企業(yè)可以在一定框架下實(shí)現(xiàn)資源共享。學(xué)?？梢愿髽I(yè)簽訂協(xié)議，將有條件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在企業(yè)完成，將理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合；或者利用學(xué)校教學(xué)資源完成企業(yè)部分產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，讓學(xué)生參與其中。學(xué)校可以鼓勵(lì)項(xiàng)目較多的教師吸收學(xué)生參與科研活動(dòng)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)科研活動(dòng)。通過(guò)這樣的環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合，并在工程實(shí)踐中不斷涉獵新的知識(shí)，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

4 結(jié)語(yǔ)

卓越工程師的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是高校卓越工程師培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立、完善需要一個(gè)過(guò)程，同樣也需要在制度等方面的支持。在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的過(guò)程中，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)，與學(xué)校的其他教學(xué)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，共同推進(jìn)以“卓越工程師”為目標(biāo)的育人工作的發(fā)展。

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