淺談實驗教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

郭冰+邢紅宏+孫江+劉芬芬

【摘 要】實驗教學(xué)自成體系，具有理論課所不同的特點。本文從實驗的重要性、實驗教學(xué)面臨的問題分析了實驗教學(xué)的部分現(xiàn)狀，綜合提出了實驗室建設(shè)應(yīng)注意的三個方面——建設(shè)理念、突出創(chuàng)新、實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，最后列舉了在課程標準、教材、教學(xué)方法、實驗設(shè)備等方面進行的初步改革。

【關(guān)鍵詞】實驗教學(xué)；創(chuàng)新；改革

0 前言

近年來，高等教育領(lǐng)域的全面深化改革已來臨。實驗教學(xué)，作為高等教育的一部分，肩負著提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重任。針對突出人才創(chuàng)新培養(yǎng)、充分發(fā)揮實驗室優(yōu)勢這點，不少高校都在探索實驗室管理模式和教學(xué)模式方面進行著積極的改革和創(chuàng)新。

當前，明確實驗室的重要性，深刻分析實驗教學(xué)中的問題來源迫在眉睫。本文參考現(xiàn)狀中的問題，提出了實驗教學(xué)改革應(yīng)注意的三個方面，給出了改革初期的一系列措施。

1 實驗是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必由之路

從學(xué)科發(fā)展角度看，實驗的重要性不言而喻。實驗先于理論，是理論的來源[1]。實驗往往是幫助學(xué)科生長、開辟未知領(lǐng)域的利器。比如，從物理學(xué)發(fā)展來看，實驗結(jié)果在物理學(xué)概念的提出、物理理論規(guī)律的確立及被公認過程中有重要的地位，起到了關(guān)鍵的作用。實驗物理在推動物理學(xué)發(fā)展過程中有著明顯的作用。

從個人發(fā)展角度看，實驗具有不可替代、無法復(fù)制的重要性。實驗是實踐活動的一種。實驗是一些概念和知識從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的必經(jīng)之路，是鍛煉個人的動手能力、思維能力、分析能力的重要途徑。在實驗室里的科研工作成就了許多優(yōu)秀的科學(xué)家這一點從側(cè)面反映了實驗在個人發(fā)展上不可替代的重要作用[2]。

2 實驗教學(xué)面臨問題

2.1 重視程度

實驗的重要性和目前受到的重視程度不成比例。在教育觀念上，“重理論、輕實踐”的觀念雖有所轉(zhuǎn)變，但還沒從根本上扭轉(zhuǎn)。實驗教學(xué)在整體教學(xué)中的地位還需要繼續(xù)提升。雖然很多學(xué)校已經(jīng)認識到了實驗教學(xué)的重要性，實驗教學(xué)的課堂授課也得到了各級專家的高頻督導(dǎo)，但是還有很多方面需要改進。比如：督導(dǎo)實驗教學(xué)的專家是否了解現(xiàn)代實驗技術(shù)的前沿，是否有過所督導(dǎo)學(xué)科的科學(xué)實驗經(jīng)歷，是否親身講授過實驗課，能否準確把握實驗課的特點等等。而很多實驗課只是選修課或者是占少數(shù)學(xué)分的事實，使得部分學(xué)生走向?qū)嶒炚n不重要的誤區(qū)。所以，要從根本上重視實驗教學(xué)，還需要嚴格區(qū)分理論課套路，圍繞實驗課的特點制定一系列措施。

2.2 實驗室條件

實驗室的良好條件是實驗課高效開展的基礎(chǔ)。實驗室的環(huán)境、設(shè)計、規(guī)章制度這些方面，多數(shù)學(xué)校做得不錯。環(huán)境安全環(huán)保、設(shè)計科學(xué)人性化、規(guī)章制度合理有效，但是在教學(xué)過程中仍能發(fā)現(xiàn)不少問題。比如：設(shè)備陳舊、運行不穩(wěn)定，后期維修和更新跟不上；儀器原理落后，工程上已經(jīng)淘汰的方法仍被保留，不能與時俱進，更沒有前瞻性；設(shè)備集成度過高，自動化太強，密封性太好，導(dǎo)致學(xué)生“一鍵操作”完成實驗，不懂其中設(shè)計原理及實驗方法，誤失了探索的興趣和途徑。

2.3 隊伍建設(shè)

實驗教師隊伍的培養(yǎng)是一個長期的、不可間斷的工作。目前，很多學(xué)校實驗教學(xué)的隊伍面臨著隊伍不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)不合理等問題。實驗教學(xué)特點突出，設(shè)備的突發(fā)狀況、學(xué)生應(yīng)變能力及動手能力的不同等都是實驗課上考驗教師掌控能力的因素。實驗教師不僅能講得了實驗原理、實驗方法等理論知識，更要熟練掌握實驗設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)，還要兼顧實驗方法的工程應(yīng)用，最后激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。各個教學(xué)環(huán)節(jié)都體現(xiàn)了一個實驗教師的綜合素質(zhì)，所以，要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，必須要培養(yǎng)創(chuàng)新型的師資力量。如何留住教師、培養(yǎng)教師、鼓勵教師是實驗教學(xué)至關(guān)重要的課題。

3 實驗室建設(shè)

3.1 建設(shè)理念

將哲學(xué)的思想融入實驗室建設(shè)中來[3]。將理論和實踐、理工和人文有機融合在一起，可以在理念上提升了一個層次，在實踐中收獲綜合的分析素質(zhì)，打破認知的壁壘。這些年，很多學(xué)校針在實驗課的單獨設(shè)課、課程標準制定、教材的改編、教學(xué)方法的探索等方面，都有了很多的創(chuàng)新和改革。正是因為實踐是成長的必需環(huán)節(jié)，所以實驗室的建設(shè)一直在向著創(chuàng)造更好的環(huán)境和條件、培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才的道路上邁進。

實驗室建設(shè)理念的創(chuàng)新可在很多方面開展，這體現(xiàn)了注重實踐的觀念已深入實驗教學(xué)?；拘詫嶒?，尤其是其中的驗證性實驗讓學(xué)生固化和深化了書本知識。雖然滯后于科研實驗，但學(xué)生由此熟悉了實驗室的規(guī)章制度，熟悉了常用的測量工具，基本的實驗技能得到了訓(xùn)練，基本的實驗方法也得到了體驗。如果重創(chuàng)新，可在保留這類實驗的基礎(chǔ)上，將其數(shù)量壓縮、學(xué)時壓縮，再把具有設(shè)計和創(chuàng)新的實驗項目放在后面，數(shù)量和時間上留出足夠的空間給學(xué)生，這樣更能符合實驗初學(xué)者的認知規(guī)律。

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展，很多新技術(shù)已經(jīng)被廣泛發(fā)現(xiàn)和運用，故一些古老的技術(shù)即便原理經(jīng)典、方法巧妙，在現(xiàn)代化測量和工程中也已經(jīng)無用武之地。作為教學(xué)研究，我們固然應(yīng)知測量發(fā)展的歷史，但一定要做到與時俱進，因為學(xué)知識是為了運用，而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。這類實驗的去留、怎么留都是以后應(yīng)當探索的問題。

3.2 突出創(chuàng)新

問題是創(chuàng)新的來源，在基礎(chǔ)性實驗階段學(xué)習(xí)實驗原理和儀器的過程中就要引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)現(xiàn)有價值的問題、探索問題來源、設(shè)計解決方案、總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。這些基本功得到鍛煉之后，在后續(xù)的設(shè)計實驗中，學(xué)生才能科學(xué)地設(shè)計實驗內(nèi)容和步驟、選擇合理的數(shù)據(jù)處理方法，再將積累的經(jīng)驗教訓(xùn)靈活運用到創(chuàng)新實踐活動中，獲得創(chuàng)新能力上的本質(zhì)提高?？梢?，這一系列的訓(xùn)練之所以能為創(chuàng)新做好鋪墊，教師的引導(dǎo)意義重大。要做好引導(dǎo)，就必須摒棄灌輸式教學(xué)，采用多樣的教學(xué)方法，開展啟發(fā)式、自主式、合作式、啟發(fā)式、探究式的方式，重視實驗中方法的研究和選擇。總之，創(chuàng)新首先從重視基礎(chǔ)實驗的教學(xué)開始，從教師的教學(xué)方法開始，穩(wěn)固創(chuàng)新的根基[4]。

需要激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的熱情。首先，可以在教學(xué)內(nèi)容和教法方法上做功課，使學(xué)生對實驗感興趣，進而激發(fā)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、探索創(chuàng)新的熱情。再次，可以在學(xué)分制度上突出創(chuàng)新，建立科學(xué)的評價機制，只要學(xué)生參加創(chuàng)新，就給予一定的評價，從而靈活地給予相應(yīng)的學(xué)分。參加創(chuàng)新的和沒參加創(chuàng)新的、創(chuàng)新作品優(yōu)秀的和創(chuàng)新作品一般的學(xué)生，在學(xué)分給予上有明顯的區(qū)分，在側(cè)面激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的積極性。最后，在所有創(chuàng)新的作品中，選拔優(yōu)秀的作品參加全省甚至全國的創(chuàng)新大賽，將作品放在更高的平臺上進行評比，不僅能夠積累學(xué)生和老師的經(jīng)驗教訓(xùn)，還能增強學(xué)生的榮譽感，加強創(chuàng)新的氛圍，鼓勵更多的學(xué)生參加創(chuàng)新活動。

創(chuàng)新不僅源于實驗，還源于工程和應(yīng)用。學(xué)?？梢赃x擇與專業(yè)相關(guān)的企業(yè)合作，讓學(xué)生遵循嚴格的上下班時間、了解生產(chǎn)中的原理和實際問題、 參與企業(yè)的研發(fā)和創(chuàng)新活動。借助企業(yè)大平臺來培養(yǎng)對時間有效管理的能力、項目模塊化設(shè)計的能力、思維能力等，將書本知識與現(xiàn)代化生產(chǎn)有機結(jié)合起來。

3.3 實驗教學(xué)隊伍建設(shè)

實驗教學(xué)隊伍的建設(shè)主要包含吸引人才和培養(yǎng)人才兩個方面。首先，要吸引并留住人才，要有合理的評價體系和政策待遇[5]。實驗室教學(xué)的特點決定了實驗教學(xué)工作者工作任務(wù)的多樣性，實驗設(shè)備的維護、實驗室安全的落實等保障性工作占據(jù)了大量的時間和重要的地位，但是這些在科研論文、項目經(jīng)費等量化性數(shù)據(jù)中都得不到相應(yīng)的體現(xiàn)。所以，應(yīng)該在崗位聘任和職稱評審中有單列的政策來實施。其次，實驗室教師的培訓(xùn)應(yīng)該是有計劃地、多交流性的、不間斷的?？蒲械陌l(fā)展與實驗技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，創(chuàng)新便蘊含其中。教師隊伍的發(fā)展要緊跟科技前沿和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，有計劃地、盡可能多地參加學(xué)術(shù)交流，開展學(xué)校間的相互學(xué)習(xí)，夯實基礎(chǔ)重實踐，積極更新知識與方法，這才有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

4 初步的改革

綜上所述，實驗教學(xué)應(yīng)該不斷地與現(xiàn)代科技前沿和先進的教學(xué)理念、教學(xué)方法高效融合，做到與時俱進、夯實基礎(chǔ)。目前，一系列的改革和創(chuàng)新已在穩(wěn)步實施。首先，是課程標準和教材的改革。課程標準針對不同層次的學(xué)生，有著不同的實驗要求，在實驗內(nèi)容上也有所區(qū)分。教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，其質(zhì)量直接影響著學(xué)生的興趣和專業(yè)技能水平的提升程度。教材對于不同專業(yè)層次的區(qū)分已經(jīng)明顯，但對于不同專業(yè)的區(qū)分還有待發(fā)展。依據(jù)課程標準和人才培養(yǎng)方案，從專業(yè)角度審視、編寫新的教材是有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的。其次是教學(xué)方法的改革。在研討式教學(xué)上做了小組合作學(xué)習(xí)等教學(xué)模式的嘗試，效果甚好。最后是鼓勵學(xué)生創(chuàng)新，進行創(chuàng)新的制作，帶著自己的作品走出去，去參加全軍或全省的大賽，在大賽中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，為后續(xù)的實驗技能提高做鋪墊。

目前，虛擬實驗的建設(shè)也在逐步實施。虛擬實驗設(shè)備，有利于學(xué)生在靈活的時間和空間中接觸實驗，方便學(xué)生預(yù)習(xí)，也利于學(xué)生更加全面地掌握實驗原理和實驗方法。此外，學(xué)生正在嘗試進行簡易實驗設(shè)備的制作和利用?，F(xiàn)有很多實驗設(shè)備集成化太高，學(xué)生往往只要簡單的操作，甚至是照說明按幾下按鍵就可以輕松完成。這是現(xiàn)代化自動化的便利，但是對于學(xué)生理解實驗原理和方法有一定的制約性。所以，我希望探索一條輕集成化教學(xué)的道路，在實驗設(shè)備的制作或拆解中完成對實驗原理和方法的高度理解、深刻體驗。

【參考文獻】

[1]許敖敖.處理好理論教學(xué)與實驗教學(xué)關(guān)系，提高學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實驗技術(shù)與管理，2001，18（6）：1-3.

[2]《實驗室研究與探索》編輯部.“泡”實驗室造就優(yōu)秀的科學(xué)家（續(xù)）——中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)生命科學(xué)院院長施一公教授博文選編[J].實驗室研究與探索，2015，34（6）：1-4.

[3]夏有為.實驗室建設(shè)要有哲學(xué)思想——訪中南大學(xué)校長張堯?qū)W院士[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：1-4.

[4]李進.實驗教學(xué)，重在過程[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：1-4.

[5]劉鳳泰.關(guān)于實驗教學(xué)改革的問題[J].實驗技術(shù)與管理，2000，17（3）：6-10.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]