實(shí)驗(yàn)教學(xué)在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用

◆李錄鋒

(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

一、創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系

教育要面向未來(lái)，要加強(qiáng)創(chuàng)新性人材的培養(yǎng)。高校是培養(yǎng)高級(jí)人才的重要基地，而培養(yǎng)創(chuàng)新能力的源頭是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。

在經(jīng)濟(jì)與科技高度發(fā)展的今天，創(chuàng)新被賦予了特定的經(jīng)濟(jì)學(xué)涵義，它是指創(chuàng)造或執(zhí)行一種新方案，以達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)或社會(huì)效益。影響創(chuàng)新能力的因素有智力因素和非智力因素兩大類。智力因素是指人的觀察力、記憶力、想象力和思維力等綜合能力，這是創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，也是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力的必要前提。非智力因素是指對(duì)事物的認(rèn)識(shí)、心境和外部環(huán)境等因素，是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力的外因。鑒于實(shí)驗(yàn)是在科學(xué)思想指導(dǎo)下，在一定條件下運(yùn)用技術(shù)手段，探索未知或驗(yàn)證假說(shuō)的實(shí)踐活動(dòng)，所以從本質(zhì)上講，實(shí)驗(yàn)本身就是一種創(chuàng)新活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)有別于科學(xué)研究，它是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，驗(yàn)證或加深理解所學(xué)的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)應(yīng)是培養(yǎng)學(xué)生探索未知的能力，即創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

二、創(chuàng)新人才的素質(zhì)

正確認(rèn)識(shí)創(chuàng)新人才的素質(zhì)是改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)。創(chuàng)新人才除應(yīng)具備良好的悟性和記憶力等條件外，還應(yīng)具備以下一些素質(zhì):

1.好奇心或興趣

好奇心或興趣是科學(xué)研究的驅(qū)動(dòng)力，如何引發(fā)學(xué)生的好奇心或興趣是實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要職能之一。

2.勤奮、刻苦和集中注意力

創(chuàng)新要以一定的知識(shí)儲(chǔ)備為基礎(chǔ)，而勤奮刻苦是積累知識(shí)的必要條件，集中注意力則決定著思維的深度與廣度，有助于增加創(chuàng)新靈感。

3.工程化意識(shí)

工程化是指運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品、工藝、設(shè)施和日標(biāo)進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、施工，直到完成驗(yàn)收的周期性過(guò)程，是知識(shí)物化以及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益的主要手段，可見(jiàn)創(chuàng)新活動(dòng)成功與否，越來(lái)越多地取決于人們的工程能力。

4.人文素質(zhì)

一是要有自信心，缺乏自信心不可能從事真正的創(chuàng)新工作。二是直覺(jué)力或洞察力，這是正確選擇研究方向的內(nèi)因。三是要有海納百川的氣度，即善于看到同行和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)點(diǎn)或長(zhǎng)處，做到相互學(xué)習(xí)、相互鼓勵(lì)、相互支持和共同提高。四是要有堅(jiān)強(qiáng)的意志，沒(méi)有堅(jiān)強(qiáng)的意志和不折不撓的精神，會(huì)導(dǎo)致半途而廢。

三、建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)必須貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的環(huán)境和實(shí)驗(yàn)教師的人格魅力等因素。下面重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰y(cè)評(píng)體系及師生關(guān)系五個(gè)方面進(jìn)行探討。

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)前高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在以下問(wèn)題:一是內(nèi)容陳舊，工程實(shí)驗(yàn)少，工科教育理科化;二是知識(shí)結(jié)構(gòu)不合理，相關(guān)學(xué)科知識(shí)面窄;三是內(nèi)容零亂，不分層次，不成體系，低水平重復(fù)多;四是實(shí)驗(yàn)類型單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多，而綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)少。這些問(wèn)題削弱了創(chuàng)新所需的知識(shí)基礎(chǔ)，不利于學(xué)生樹(shù)立自信心，限制了學(xué)生獨(dú)立思考的空間，束縛了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新性，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)新的主要目標(biāo)在于讓學(xué)生接受足夠的、結(jié)構(gòu)合理的基礎(chǔ)教育和必要的適應(yīng)時(shí)代需求的應(yīng)用教育，積累創(chuàng)新所需的能力基礎(chǔ)。

具體有以下三個(gè)方面:

(1)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)，從本專業(yè)能力培養(yǎng)的目標(biāo)出發(fā)，調(diào)整相關(guān)學(xué)科知識(shí)配置。由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及學(xué)科間的交叉滲透日益頻繁，以專業(yè)為單位的單科教育己不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)創(chuàng)新工作的需要，因此要根據(jù)“拓寬基礎(chǔ)，淡化專業(yè)”的原則，進(jìn)行以學(xué)科為基礎(chǔ)的整體化的能力培養(yǎng)，吸收與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)適當(dāng)精簡(jiǎn)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

(2)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的篩選、取優(yōu)，應(yīng)注意兩個(gè)方面:一是從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中提取素材，從創(chuàng)新應(yīng)用成果中汲取題材，替代過(guò)于陳舊落后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如自動(dòng)控制課程的實(shí)驗(yàn)可引用交通指揮系統(tǒng)、鍋爐及電梯控制等內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加具體、實(shí)用，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí);二是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要趨工程化，要將工程技術(shù)、工程概念滲透到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中去，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能局限于某一局部能力的培養(yǎng)，可以某一產(chǎn)品的研制、開(kāi)發(fā)為題，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)全過(guò)程的實(shí)踐，使學(xué)生初步掌握工程技術(shù)的系統(tǒng)思維方法。通過(guò)實(shí)戰(zhàn)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生消除對(duì)創(chuàng)造發(fā)明的神秘感和自卑感，激發(fā)學(xué)生搞創(chuàng)造發(fā)明的自信心。

(3)整合實(shí)驗(yàn)體系是指合理編排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使之形成體系，以有利于學(xué)生的消化吸收和綜合能力的培養(yǎng)。筆者認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，按認(rèn)識(shí)和能力提高循序漸進(jìn)的原則，分層次安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，各個(gè)層次有明確的能力培養(yǎng)定位，分別以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和研究實(shí)驗(yàn)為主，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自成體系，后一層次以前一層次為基礎(chǔ)。具體可分成以下幾個(gè)層次:

①基本技能培養(yǎng)層次。目標(biāo)是讓學(xué)生了解基本實(shí)驗(yàn)理論、數(shù)據(jù)處理知識(shí)、實(shí)驗(yàn)規(guī)范、實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器與裝置的使用，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，熟悉典型實(shí)驗(yàn)的原理、方法及實(shí)驗(yàn)過(guò)程。本階段主要針對(duì)公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)，如物理、電工和機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等。

②綜合能力培養(yǎng)層次。目標(biāo)是培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)和工程觀念，初步具備的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。該層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可從實(shí)際工程中選取，內(nèi)容具有一定的學(xué)科交叉。

③設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)層次。重點(diǎn)在于通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獨(dú)立完成從查找資料、擬定與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案、直至設(shè)計(jì)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過(guò)程，具有一定的工程化設(shè)計(jì)、制作和組織管理等實(shí)踐能力。

④研究能力培養(yǎng)層次。教學(xué)內(nèi)容來(lái)源于科學(xué)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等科技開(kāi)發(fā)課題，可面向優(yōu)秀學(xué)生，以課題小組的形式實(shí)施，目標(biāo)是使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究方法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)、編寫(xiě)科研報(bào)告和有關(guān)論證報(bào)告，為從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

以上四個(gè)層次中，基本技能培養(yǎng)層次是基礎(chǔ)，必須熟練掌握，該部分實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性形式為主，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要精選，要求學(xué)生牢固掌握，在管理上應(yīng)向?qū)W生開(kāi)放。綜合能力培養(yǎng)是該體系的核心，直接影響后續(xù)能力的培養(yǎng)，同時(shí)也是學(xué)生能力培養(yǎng)的最低線。對(duì)絕大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)完成設(shè)計(jì)能力階段的學(xué)習(xí)，以具備初步創(chuàng)新能力基礎(chǔ)。研究能力培養(yǎng)屬個(gè)性化培養(yǎng)范疇，可作為選修內(nèi)容，培養(yǎng)對(duì)象是少數(shù)有興趣的優(yōu)秀學(xué)生。

2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

目前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大都是驗(yàn)證性的，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)詳細(xì)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按部就班地操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告按固定格式填寫(xiě)，學(xué)生的能力培養(yǎng)受到限制，因此改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法己迫在眉睫。

(1)啟發(fā)式教學(xué)法。是以引導(dǎo)和個(gè)別輔導(dǎo)為主，以學(xué)生為主體的教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題。只有經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考，才能將書(shū)本知識(shí)變?yōu)樽约耗軌驊?yīng)用的東西;一個(gè)缺乏獨(dú)立思考能力的人，只會(huì)模仿，不能創(chuàng)新。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要善于引導(dǎo)學(xué)生觀察問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的設(shè)想，結(jié)合實(shí)驗(yàn)予以探討;實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要改細(xì)為粗，只需把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求等基本內(nèi)容講清楚就行;實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備可在學(xué)生完成方案設(shè)計(jì)后按要求提供;實(shí)驗(yàn)前的講解不應(yīng)面面俱到，有些問(wèn)題可在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)以點(diǎn)撥、提問(wèn)和探討等方式加以解決;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要留有思考的空間。總之，要千方百計(jì)地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)獨(dú)立思維和批判性思維能力。

(2)歸納式教學(xué)法。歸納法是通過(guò)觀察、分析零亂的現(xiàn)象，得出抽象的規(guī)律或原則，歸納法不同于演繹法，可能會(huì)使學(xué)生多走彎路，但它符合認(rèn)識(shí)論原理，可讓學(xué)生透徹理解所學(xué)的知識(shí)，真正成為自己的東西。它是一種探索性學(xué)習(xí)法，符合實(shí)驗(yàn)探尋未知的原則，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣泛采用。為此，應(yīng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，多安排綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)安排上，也應(yīng)更新觀念，可安排在理論課，由學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)自行總結(jié)分析，以加深理解，也有利于學(xué)生觀察能力、注意力和邏輯思維能力的培養(yǎng)與開(kāi)發(fā)。對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)題目要靈活，可包含多種設(shè)計(jì)或?qū)崿F(xiàn)方案，以鍛煉學(xué)生的開(kāi)放性思維能力。

3.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

目前，高校的實(shí)驗(yàn)手段落后，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段主要在于使用先進(jìn)的儀器設(shè)備和計(jì)算機(jī)手段的應(yīng)用，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和使之具備適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的技術(shù)能力。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段卞要有以下四個(gè)方面:

(1)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。創(chuàng)新教育不是個(gè)人的靈感、頓悟與直覺(jué)，而是集體的創(chuàng)造和智慧的集約。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為此創(chuàng)造了條件，可自主地選擇學(xué)習(xí)條件，從而回歸到以學(xué)生為主體的教育模式。為此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可采用EDA 技術(shù)，有條件的可在校園網(wǎng)上開(kāi)放運(yùn)行，通過(guò)軟、硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式，讓學(xué)生接受相對(duì)完整的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練和掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)制作技術(shù)，切實(shí)提高工程設(shè)計(jì)能力。

(2)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)己滲透到現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的方方面面，高校應(yīng)盡可能應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)等技術(shù)改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以適應(yīng)社會(huì)的需求。

(3)根據(jù)技術(shù)發(fā)展和實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，自制實(shí)驗(yàn)裝備。為了讓學(xué)生掌握適合社會(huì)需要的技術(shù)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備也要不斷更新，大量外購(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)校則力難以承受，這就要求我們及時(shí)自制既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，而目費(fèi)用相對(duì)低廉的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

(4)大量應(yīng)用電子課件。電了課件的引用，不僅可縮短實(shí)驗(yàn)課的講授時(shí)間，而且可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

4.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)體系

科學(xué)的考核測(cè)評(píng)體系對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的影響很大，目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)，學(xué)生只要來(lái)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)就通過(guò)了。為此，建議實(shí)行“教考分離、分等考核、按等計(jì)分”的制度，可采用如下做法:與前面所說(shuō)的四個(gè)培養(yǎng)層次相對(duì)應(yīng)，建立每一級(jí)實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)試題庫(kù)，并實(shí)行計(jì)算機(jī)管理，不論那一年級(jí)的學(xué)生均可參加考核，通過(guò)后即給予相應(yīng)的學(xué)分，并發(fā)給等級(jí)證書(shū)，可作為授獎(jiǎng)、畢業(yè)的條件之一，并在學(xué)生綜合素質(zhì)測(cè)評(píng)中反映加分。測(cè)評(píng)試題庫(kù)應(yīng)結(jié)合相應(yīng)層次的培養(yǎng)要求，重點(diǎn)考核知識(shí)的理解和靈活運(yùn)用能力。測(cè)評(píng)試題由學(xué)生從計(jì)算機(jī)題庫(kù)中自行選取，學(xué)校每年統(tǒng)一組織幾次各個(gè)等級(jí)的測(cè)評(píng)工作。這樣的實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)體系有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效果。

5.正確定位師生關(guān)系

在師生關(guān)系中，傳統(tǒng)的師道尊嚴(yán)往往使學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性被淹沒(méi)，阻礙了學(xué)生的興趣和個(gè)性的形成，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教育創(chuàng)新的今天，實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員扮演著引導(dǎo)者與管理者的角色，是“導(dǎo)”師而不是“教”師。實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)注意參與到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)小組中去共同探討，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，推動(dòng)學(xué)生放開(kāi)手腳，大膽實(shí)踐，建立自信，逐步形成自身的社會(huì)觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)良好的人格與個(gè)性。

21 世紀(jì)，為高校帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，教育是一個(gè)系統(tǒng)工程，當(dāng)今社會(huì)，作為教育者應(yīng)認(rèn)真反思傳統(tǒng)的教育模式的基礎(chǔ)上，重新建立全新的教育理念，努力探索科學(xué)的教育體系。堅(jiān)持“以人為本”，進(jìn)行教學(xué)改革，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變單純接受式的學(xué)習(xí)為自主、探索式的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。作為教育主體的學(xué)生，應(yīng)該注重自我教育，通過(guò)實(shí)踐更好地認(rèn)識(shí)自我，改造自我，使自己成為適應(yīng)時(shí)代需要的創(chuàng)新型人才。

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