高等院校理工類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考與實(shí)踐

[摘 要]：本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革入手，在課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，對(duì)高等院校理工類專業(yè)如何在基礎(chǔ)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提出了幾點(diǎn)設(shè)想，并對(duì)本人幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)，以在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面給出指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]：高等院校 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力

1 引言

我國(guó)高等院校理工類基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)中，在課程設(shè)置與課程教學(xué)方面存在以下兩個(gè)問(wèn)題：一是課程設(shè)置滯后于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的需求，課程開發(fā)者和實(shí)際執(zhí)行課程的教師之間，缺少應(yīng)有的緊密聯(lián)系，教師只停留在課程的執(zhí)行者層面，被動(dòng)的完成課程任務(wù)，沒(méi)有專業(yè)自主意識(shí)，缺乏結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況主動(dòng)進(jìn)行校本課程的開發(fā)與研究意識(shí)，造成課程設(shè)置不能滿足社會(huì)的需要，不能滿足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的需要。二是理工類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程有重理論結(jié)果輕實(shí)驗(yàn)過(guò)程的現(xiàn)象，不能達(dá)到真正培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。在很多師生的眼中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是跟隨在理論教學(xué)之后對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證、加深理解與掌握的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，理論主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，高于實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的附庸或輔助手段。這種認(rèn)識(shí)上的偏差人為地扭曲了理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互關(guān)系，造成理工類高校培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生只有理論知識(shí)，缺乏動(dòng)手能力，與社會(huì)需求脫節(jié)。學(xué)生走出校門不得不再?gòu)念^學(xué)習(xí)。在學(xué)生思想意識(shí)里形成了在校所學(xué)課程無(wú)用的觀念，學(xué)習(xí)興趣不高。目前，我國(guó)的教育國(guó)策是大力發(fā)展職業(yè)教育，教育經(jīng)費(fèi)的投入向職業(yè)教育傾斜，正是為了解決普通高校培養(yǎng)出來(lái)的人才不能滿足社會(huì)需求這一問(wèn)題。普通高校理工類專業(yè)也應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展校本課程研究，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，順應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需要。

目前我校理工科與其它大部分理工類學(xué)校一樣，基礎(chǔ)學(xué)科實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方式大都采用相同的教學(xué)模式，就是用實(shí)驗(yàn)箱來(lái)做實(shí)驗(yàn)。隨著科技的進(jìn)步，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的手段也集成化了，實(shí)驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)廠商設(shè)計(jì)生產(chǎn)了用于不同學(xué)科的多種實(shí)驗(yàn)箱，將事先設(shè)計(jì)好的十幾個(gè)、二十幾個(gè)實(shí)驗(yàn)集成到一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱里，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，特別是電類實(shí)驗(yàn)，往往是將儀器、實(shí)驗(yàn)箱連接好，接通電源就可以得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這的確對(duì)理論進(jìn)行了很好的驗(yàn)證，但是學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新意識(shí)得不到培養(yǎng)和鍛煉。造成了普通高校培養(yǎng)出來(lái)的理工科大學(xué)生不能滿足社會(huì)對(duì)既有理論又有技術(shù)的復(fù)合型人才的需求。針對(duì)這種現(xiàn)象，我們進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)課的教改與探索工作，取得了一定成果。但在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容、方式、手段等方面仍須進(jìn)行科學(xué)研究。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)施方案

1）實(shí)驗(yàn)課延展為生產(chǎn)課。針對(duì)不同專業(yè)，作為教師，至少給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，使其在大學(xué)期間在實(shí)驗(yàn)課上最終生產(chǎn)出一個(gè)產(chǎn)品。一個(gè)實(shí)際生活中使用的產(chǎn)品，往往涉及諸多方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者有意把生活中使用的產(chǎn)品，或者附近工廠正在生產(chǎn)的產(chǎn)品，拿來(lái)作為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重新開發(fā)設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用、科技的進(jìn)步與社會(huì)實(shí)際應(yīng)用，尋找產(chǎn)品與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合點(diǎn)，將產(chǎn)品的制作分散到大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)、三年級(jí)等幾門課程中，或者分散到不同專業(yè)的不同學(xué)科中，并且設(shè)計(jì)出一種可以生產(chǎn)的產(chǎn)品或者器件，讓相關(guān)學(xué)科的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上制作我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作與生產(chǎn)能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上制作的半成品可以再利用，作為下一門課程或其它專業(yè)某門課程的實(shí)驗(yàn)器件，讓學(xué)生自己或另外的同學(xué)繼續(xù)使用這些產(chǎn)品，最終完成一件可以在實(shí)際生活中應(yīng)用的產(chǎn)品，或者完成一件其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)課需要的產(chǎn)品。形成“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——產(chǎn)品制作——產(chǎn)品再利用”這樣一種科學(xué)的、生產(chǎn)線式的鏈?zhǔn)綄?shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生既是學(xué)習(xí)者，又是生產(chǎn)者，還是理論的驗(yàn)證者。從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2）教學(xué)直接與實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系。在產(chǎn)品涉及的理論課的教學(xué)中，把實(shí)驗(yàn)課上要生產(chǎn)的產(chǎn)品的與本課程相關(guān)的工作原理加入到講課內(nèi)容中去加以講解，使原理與生產(chǎn)相結(jié)合，理論教學(xué)不再與實(shí)驗(yàn)脫鉤，理論不再空洞，學(xué)以致用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3）具體實(shí)施方案

首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，初步選擇或設(shè)計(jì)2到3個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，將產(chǎn)品拆分為幾部分，分散到應(yīng)用電子，電子信息、機(jī)電一體化、物理等幾個(gè)專業(yè)的不同課程中，設(shè)計(jì)成學(xué)生利用1到3次實(shí)驗(yàn)課能夠完成的制作內(nèi)容，寫出實(shí)驗(yàn)講義。其次是產(chǎn)品試制，先由教師試驗(yàn)制做前面選定的產(chǎn)品，總結(jié)制做經(jīng)驗(yàn)，工藝流程，為以后學(xué)生實(shí)驗(yàn)制做打基礎(chǔ)。第三學(xué)生制做實(shí)驗(yàn)，讓相關(guān)學(xué)科的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行實(shí)際制做，積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的成敗得失，為以后實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)講義的編寫和修改打基礎(chǔ)。改進(jìn)設(shè)計(jì)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，在試驗(yàn)中找問(wèn)題，邊實(shí)驗(yàn)邊改進(jìn)。第四是產(chǎn)品的再利用實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生制做的產(chǎn)品中挑選幾個(gè)做的比較好的半成品，作為其它學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課可以利用的產(chǎn)品，投入再利用實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)效果，總結(jié)成敗得失。

4）舉例。我們已經(jīng)制作完成4個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品，并做了修改和論證，認(rèn)為切實(shí)可行。僅舉一例作為參考。

音頻功率放大器及小音箱的制作 涉及課程：模擬電路、數(shù)字電路、電子工藝、金工工藝、木工工藝。

小音箱的制作過(guò)程可以拆分成4個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成：1線路板制作，2音頻功率放大器，3穩(wěn)壓電源，4 成品組裝。線路板的制作在電子工藝課程中完成，理論課中加入該線路板的制作內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課上完成制作。音頻功率放大器則在模擬電路或者數(shù)字電路中完成，同樣在理論課上加入該放大器的原理講解，實(shí)驗(yàn)課上完成焊接組裝（也可在電子工藝實(shí)驗(yàn)課上完成焊接組裝）。穩(wěn)壓電源則在模擬電路課上講解及組裝。最后是整體組裝，整體組裝涉及的木工工藝、金工工藝可以分到相關(guān)課程完成，也可以簡(jiǎn)化操作，定做、購(gòu)買成品木殼、塑殼，完成音箱的整體組裝。

3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案的價(jià)值分析

1）改變實(shí)驗(yàn)課性質(zhì)

針對(duì)理工類學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，在實(shí)驗(yàn)課課程設(shè)置與教學(xué)方法上進(jìn)行探索研究，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)手段，重新開發(fā)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)課由原來(lái)的純理論驗(yàn)證變?yōu)樯a(chǎn)實(shí)踐與理論驗(yàn)證并舉，讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)什么就制作什么，或者用到什么就自己動(dòng)手制作什么，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)意識(shí)、動(dòng)手意識(shí)、生產(chǎn)意識(shí)。

2）改變學(xué)生的學(xué)習(xí)地位

學(xué)生不再是單純的學(xué)習(xí)課本知識(shí)，單純的使用現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)儀器，而是自己動(dòng)手制作產(chǎn)品、制作器件，并且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上制作的產(chǎn)品可以再利用，作為下一門課程或其它專業(yè)某門課程的實(shí)驗(yàn)器件，讓學(xué)生自己或另外的同學(xué)繼續(xù)使用這些產(chǎn)品。在實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生既是學(xué)習(xí)者，又是生產(chǎn)者，還是理論的驗(yàn)證者，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作與生產(chǎn)能力，使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制作有一個(gè)粗淺的認(rèn)識(shí)，學(xué)生步入社會(huì)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐不再陌生。

3）改變教師的工作性質(zhì)

從對(duì)實(shí)驗(yàn)課的改革與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的研究來(lái)說(shuō)，教師不再是單純的教師，而成為：教師+設(shè)計(jì)師+工程師+技師。

4 實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案的困難

1）學(xué)生制作實(shí)驗(yàn)的開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的制作往往涉及多門課程，需要對(duì)多門課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改動(dòng)，這會(huì)增加講課教師的工作量。

2）盡管我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)總是選擇那些可以再利用的產(chǎn)品來(lái)制作，但是，隨著制作的產(chǎn)品的增多，總會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品不能全部被利用的情況，造成實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)比不讓學(xué)生制作產(chǎn)品需要更多的投入。

3）目前我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都是電子類實(shí)驗(yàn)，對(duì)于機(jī)械類、機(jī)電一體化類等等實(shí)驗(yàn)還有待進(jìn)一步研究。

4）這是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，包括設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)、試制新產(chǎn)品、為新產(chǎn)品尋找再利用機(jī)會(huì)等等。需要不同專業(yè)、不同學(xué)科間合作完成，需要更多志愿者加入其中，并需要取得學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可與支持，制定相應(yīng)鼓勵(lì)機(jī)制，獎(jiǎng)勵(lì)教師設(shè)計(jì)試驗(yàn)、制作產(chǎn)品。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)普通高校理工類教育，普遍存在重理論輕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)手段缺乏培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的問(wèn)題。我們的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案正好與大力發(fā)展職業(yè)教育的國(guó)策相符，與社會(huì)需求相符，它可以彌補(bǔ)普通高校教育手段的不足，是教育手段的創(chuàng)新和變革，具有時(shí)代性和可發(fā)展性。會(huì)對(duì)我們的教育現(xiàn)狀產(chǎn)生積極影響，改善理工科院校所培養(yǎng)的人才與社會(huì)需求脫節(jié)的問(wèn)題。請(qǐng)相信，只要我們的學(xué)生在3年、4年的大學(xué)生活中能夠親手制做一件可利用的產(chǎn)品，利用自己制做的產(chǎn)品完成一次新的實(shí)驗(yàn)，就會(huì)對(duì)其今后一生產(chǎn)生不可磨滅的積極影響。其社會(huì)效益是巨大的。

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作者簡(jiǎn)介：

周貴德，男，1962-11- 碩士，滄州師范學(xué)院副教授。