淺談儀器科學(xué)與技術(shù)實驗改革

魯億方　藍(lán)金輝

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)今社會對儀器科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用型人才的需求量不斷增加。測控技術(shù)實驗教學(xué)作為大學(xué)階段的重要實驗課程之一，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主要途徑，所以在實驗教學(xué)中，我們不僅要注重學(xué)生實踐能力和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，更重要的是要激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新意識。為了解決目前實驗教學(xué)中所存在的問題，我們需要根據(jù)近幾年的實驗教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行相應(yīng)改革，進(jìn)一步提高實驗教學(xué)水平，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：儀器科學(xué)與技術(shù)；實驗教學(xué)；改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0263-03

大學(xué)實驗教學(xué)，是高效教學(xué)體系的重要組成部分，是學(xué)生理論聯(lián)系實際的有效途徑，對大學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升具有重要的意義。作為21世紀(jì)的大學(xué)生，不僅要具有堅實、寬廣的理論基礎(chǔ)，更需要有較強(qiáng)的實踐能力和創(chuàng)新能力，從而在進(jìn)入社會后能夠?qū)W以致用，發(fā)揮當(dāng)代大學(xué)生的先進(jìn)性作用。因此，提高教學(xué)實驗水平，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，正越來越受到社會各界的關(guān)注。隨著教學(xué)改革的不斷深入，針對教學(xué)實驗中所存在的問題，加強(qiáng)實驗室設(shè)備建設(shè)、深化實驗教學(xué)內(nèi)容改革、進(jìn)一步提高實驗教學(xué)師資力量的綜合素質(zhì)，是提高實驗教學(xué)水平的重要措施。

一、測控系實驗存在的問題

（一）教學(xué)形式過于單一

目前，儀器科學(xué)與技術(shù)的實驗教學(xué)只是以各自學(xué)科為主，完全忽略了各個課程理論知識和技術(shù)技能之間的聯(lián)系，沒有系統(tǒng)綜合地把各個實驗課程聯(lián)系起來。這種實驗教學(xué)形式雖然在一定程度上可以訓(xùn)練并鞏固實驗課程的基本技能，但是從長遠(yuǎn)的角度上看，不利于學(xué)生理論知識框架的全面完整構(gòu)建，也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的儀器科學(xué)與技術(shù)實驗教學(xué)往往過分捆綁于理論教學(xué)，而且整個實驗步驟的描述過于詳細(xì)。在實踐課堂中，只是針對實驗教程中所提出的一個小知識點(diǎn)，按照實驗步驟要求進(jìn)行反復(fù)地設(shè)計、操作，實驗內(nèi)容不僅過于簡單，還煩瑣無趣。教學(xué)內(nèi)容的不靈活，大大限制了學(xué)生自主鉆研能力、發(fā)散性思維以及創(chuàng)新能力的提高。同時，在整個實驗教學(xué)中，還缺乏對學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提高。

（二）實驗教學(xué)資源不夠完善

儀器科學(xué)與技術(shù)實驗教學(xué)在整個教學(xué)的過程中往往涉及到很多硬件設(shè)備，然而隨著招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不斷擴(kuò)充后的學(xué)生規(guī)模與有限的實驗教學(xué)資源（包括實驗設(shè)備與實驗教學(xué)場地）存在著矛盾。往往是實驗設(shè)備根據(jù)計劃剛剛擴(kuò)充，學(xué)生人數(shù)的擴(kuò)充就超過了設(shè)備配備增加的比率，因此經(jīng)常會出現(xiàn)在整個實驗過程中有多名學(xué)生共用一臺實驗設(shè)備的情況，從而導(dǎo)致部分學(xué)生根本無法獲得充足的時間進(jìn)行實驗，不利于學(xué)生理論知識的鞏固以及實踐操作能力的提升。

另一方面，當(dāng)今信息學(xué)科專業(yè)技術(shù)更新快，新興技術(shù)的發(fā)展日新月異，這就要求設(shè)備更新的速度更加迅速、及時。然而由于經(jīng)費(fèi)等問題，現(xiàn)有的實驗室硬件設(shè)備的升級換代很難跟上科技前沿，不能滿足實驗教學(xué)的需求，嚴(yán)重制約了信息學(xué)科的發(fā)展。此外，在原有實驗設(shè)備的二次開發(fā)方面還有待于提高，不僅硬件平臺不完善，而且軟件支持也很欠缺，對鍛煉學(xué)生的自主創(chuàng)新能力沒有起到積極的作用。

（三）教學(xué)人員水平受限

隨著實驗技術(shù)與設(shè)備的更新與增配，實驗教學(xué)人員的技能水平與理論素養(yǎng)未能完全與之同步發(fā)展，提供的培訓(xùn)與進(jìn)修的機(jī)遇有限，難以滿足自身素質(zhì)與能力的發(fā)展需求，因而使實驗人員在教學(xué)過程中的指導(dǎo)水平受到了一定的限制。

（四）評價方法的不足

目前，對于學(xué)生實驗成績的評價，主要采用學(xué)生完成實驗報告，老師批閱的表面形式。其成績最終的判定結(jié)果完全取決于是否符合老師的標(biāo)準(zhǔn)，整個過程中學(xué)生始終處于被動狀態(tài)，沒有達(dá)到實驗課著重培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力、創(chuàng)新能力的目的。而且以紙面報告作為成績評定的方式，容易使部分學(xué)生弄虛作假，從而導(dǎo)致學(xué)生無法從實驗中獲取本應(yīng)該掌握的工作技能、實際操作技巧等，形成了只會說、不會做的尷尬局面，學(xué)生無法從實驗課中獲取應(yīng)有的收益。

二、改革原則

1.堅持“以人為本，以學(xué)生為主體”。實驗教學(xué)的最終目標(biāo)是培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)，寬口徑，強(qiáng)能力，高素質(zhì)”的新世紀(jì)人才。儀器科學(xué)與技術(shù)實驗教學(xué)改革必須堅持“以人為本，以學(xué)生為本，理論與實踐并重，開放與創(chuàng)新并存”的實驗教學(xué)核心理念，以學(xué)生個體發(fā)展和社會整體需要為結(jié)合點(diǎn)，形成以基礎(chǔ)實踐能力、綜合設(shè)計能力、應(yīng)用創(chuàng)新能力、研發(fā)創(chuàng)業(yè)能力相結(jié)合的實驗教學(xué)體系，培養(yǎng)具有豐富專業(yè)知識、開拓創(chuàng)新意識和扎實創(chuàng)業(yè)能力的開創(chuàng)性專業(yè)人才。

2.堅持科學(xué)性原則。根據(jù)教育要“面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來”的方針，使學(xué)生在實驗教學(xué)中掌握現(xiàn)代化學(xué)的基本理論、方法和技能，并通過實驗來認(rèn)識自然、培養(yǎng)學(xué)生的能力和創(chuàng)造精神。因此，在實驗教學(xué)內(nèi)容上必須保證教師講授的正確性、科學(xué)知識的可靠性；要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識能力和發(fā)展?jié)摿?，引?dǎo)他們學(xué)習(xí)現(xiàn)代化學(xué)科的新成就、新技術(shù)。

3.堅持信息技術(shù)與實驗教學(xué)相結(jié)合。將信息技術(shù)與大學(xué)實驗教學(xué)整合，不僅能改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段，將現(xiàn)代化的教學(xué)思想、教學(xué)理念融于傳統(tǒng)大學(xué)實驗教學(xué)中，更重要的是使大學(xué)實驗教學(xué)與實踐相結(jié)合，增加了實驗內(nèi)容的靈活性，從而增強(qiáng)學(xué)生在實踐中的動手能力和自主鉆研能力?，F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，還大大降低了實驗教學(xué)的成本。建立在現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)上的實驗教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)成為開發(fā)教育資源、提高教育利用率、支持后進(jìn)地區(qū)實驗教學(xué)發(fā)展的有力力量。

4.堅持實踐結(jié)合創(chuàng)新的理念?，F(xiàn)如今，許多高校普遍存在只注重教授課本現(xiàn)有的理論知識并讓其熟悉掌握的情況，忽視了學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力，實驗教學(xué)的主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實驗素養(yǎng)，提高學(xué)生的實踐能力與科研能力。因此我們應(yīng)堅持理論結(jié)合實踐，實踐結(jié)合創(chuàng)新的教學(xué)模式，把教改的重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生獲得知識和運(yùn)用知識等方面，提高學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)在提升學(xué)生能力方面有重要的作用，主要是指在學(xué)生掌握課本知識的基礎(chǔ)上，增加實踐活動，將已學(xué)知識靈活靈用到實踐活動中去。實踐與創(chuàng)新相結(jié)合的原則，應(yīng)運(yùn)用于整個實驗教學(xué)中去，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，結(jié)合教學(xué)對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育。要根據(jù)能力結(jié)構(gòu)的層次，有計劃地實施教學(xué)。

5.堅持教學(xué)內(nèi)容和形式的與時俱進(jìn)。本次實驗改革倡導(dǎo)師生共同探索的原則，不斷從科學(xué)研究、學(xué)術(shù)交流、社會實踐等渠道追蹤學(xué)科發(fā)展的最新趨勢，不斷探索更新教學(xué)內(nèi)容和總結(jié)不同類型實驗教學(xué)的規(guī)律。一是要主動思考、研究實驗教學(xué)改革問題；二是要樹立競爭意識，積極參與教學(xué)改革項目立項工作，力爭得到更多支持；三是樹立項目運(yùn)作觀念，通過項目形式對實驗教學(xué)問題展開專門研究；四是樹立精品意識，不斷探究實驗教學(xué)改革的新情況、新問題、新趨勢，尋求實驗教學(xué)的最優(yōu)模式。

三、改革措施

實驗教學(xué)是高校教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式來適應(yīng)社會發(fā)展的需求，應(yīng)從實驗教學(xué)形式，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、實踐動手操作能力，以及學(xué)生未來的就業(yè)發(fā)展等問題出發(fā)，如圖2所示。

實驗改革對于加強(qiáng)課程的系統(tǒng)實踐訓(xùn)練、提高學(xué)生對專業(yè)問題的綜合分析與解決能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有非常重要的作用。而目前我們的實驗教學(xué)多以驗證性的、孤立的基礎(chǔ)實驗為主，這對于提高學(xué)生對本門知識的綜合運(yùn)用能力非常有限。因此，其改革的目的旨在提高學(xué)生對本門知識實踐應(yīng)用的能力，以及獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新的能力。

1.樹立新的實驗教學(xué)理念。實驗改革是提高教學(xué)質(zhì)量、提高就業(yè)率的需要，而樹立新的實驗教學(xué)理念則是實驗改革的根本。測控系實驗堅持教學(xué)與科研并重、理論與實踐相結(jié)，以能力為核心的實驗教學(xué)理念。為實現(xiàn)上述實驗理念，我們應(yīng)該以建設(shè)滿足現(xiàn)代實驗教學(xué)需要的“高素質(zhì)實驗教學(xué)隊伍”，建設(shè)以設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放服務(wù)的“實驗教學(xué)環(huán)境”等為基礎(chǔ)，以全面提高實驗教學(xué)水平和學(xué)生實踐動手能力為目標(biāo)。在實驗過程中，學(xué)生始終是實驗活動的主體，充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性；教師給學(xué)生提供較寬闊的思維空間和選擇余地，使學(xué)生獨(dú)立解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力得到提高。

2.消減驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗。驗證性實驗過多，容易導(dǎo)致學(xué)生失去對科學(xué)實驗的興趣，不利于學(xué)生獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們在設(shè)計課程時只選取有代表性的實驗內(nèi)容，將驗證性實驗的數(shù)量控制在所開出實驗的30%左右；同時，改進(jìn)驗證性實驗，在其中融入探索和研究的成分，增加學(xué)生思考和探索的內(nèi)容，使學(xué)生通過操作達(dá)到對基本知識、技能的系統(tǒng)化、完整化理解的效果。

綜合性、設(shè)計性實驗是要求學(xué)生運(yùn)用某一課程或多種課程知識，依靠掌握的基礎(chǔ)理論知識和基本操作技能，完成實驗全程操作的實驗教學(xué)。綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)方案的精心設(shè)計與組織實施，營造了適宜培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高素質(zhì)的良好環(huán)境，它著重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決實際問題能力、創(chuàng)新能力的組織管理能力。在實驗過程中，學(xué)生始終是實驗活動的主體，充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性；教師給學(xué)生提供較寬闊的思維空間和選擇余地，使學(xué)生獨(dú)立解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力得到提高。綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容占所有實驗學(xué)時的40%。

3.系統(tǒng)編寫實驗教材。實驗教學(xué)改革主要是通過選擇最為合適的實驗內(nèi)容，通過加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識，拓寬口徑，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)的適應(yīng)性，以此來提高學(xué)生的基本能力、創(chuàng)新能力等。在教學(xué)過程中通過進(jìn)行一系列的改革措施，努力完善現(xiàn)有的教學(xué)體系。每個院校培養(yǎng)學(xué)生的方式、方法都是不同的，實驗是培養(yǎng)學(xué)生動手能力最直接、最有效的途徑之一，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生所使用的課本以及學(xué)生畢業(yè)后主要的就業(yè)取向，來系統(tǒng)地編寫實驗教材，這樣才可以更好地做到因材施教，更重要的是，可以更有效地檢驗學(xué)生所學(xué)的知識，也為學(xué)生將來的就業(yè)奠定了一定的基礎(chǔ)。

4.開放實驗室的方案。由于課堂時間有限，學(xué)生完成必做的實驗項目后，就很少有選做實驗項目的。另外，對于一些能力較弱的同學(xué)甚至課內(nèi)不能完成基本實驗內(nèi)容。針對這種情況，我們可以開放實驗室，這樣一來，能力較弱的同學(xué)可以有較多的時間去完成基本實驗內(nèi)容，同時給積極性高的學(xué)生提供一個更好的實踐平臺。建立實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是很有必要的，學(xué)生可以通過實驗室網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)對實驗室進(jìn)行預(yù)約和查詢，對于不同專業(yè)的同學(xué)，還可以跨專業(yè)選擇自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行實驗。時間與空間的開放給學(xué)生提供了更多的實驗機(jī)會，實驗內(nèi)容的開放有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

5.加大實驗設(shè)備投入。由于信息科學(xué)的學(xué)科發(fā)展特點(diǎn)的需要，中心的發(fā)展規(guī)劃應(yīng)不斷跟進(jìn)新興技術(shù)與理論的發(fā)展腳步，在滿足成熟技術(shù)更新過程中的資源配備需求的同時，投入一定比例的資源在科技創(chuàng)新平臺的建設(shè)中，大力支持實驗教學(xué)與學(xué)生實踐在創(chuàng)新平臺中的發(fā)展與探索，可以考慮利用校企合作的模式，不僅能了解社會的實際人才需求，而且還能增加學(xué)生的社會實踐經(jīng)驗，從而為滿足社會新技術(shù)發(fā)展的需求而培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。

6.實驗成績評定的改革。目前個別同學(xué)對實驗很不重視，在實驗過程中，不是把精力放在實驗操作技能的提高上，而是更多的關(guān)注實驗報告的寫法，這不僅極大地?fù)p害了那些認(rèn)真進(jìn)行實驗操作的同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，更重要的是，不利于學(xué)生實驗的提高。針對這種現(xiàn)象，我們應(yīng)系統(tǒng)全面地對實驗成績評定體系進(jìn)行改革。首先將測控系實驗作為一門獨(dú)立課程，引起學(xué)生重視，端正學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度。其次要建立多元化的實驗成績評定模式，就是要加大實驗操作在實驗成績中的比例。

7.加強(qiáng)校企結(jié)合。首先，校企合作為學(xué)生提高了有利的實踐平臺，提高了學(xué)生實踐創(chuàng)新等綜合能力，同時也增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競爭力。其次，校企合作能很快使畢業(yè)生轉(zhuǎn)變成社會人。同時通過理論結(jié)合實踐，提高了學(xué)校的教育質(zhì)量，最關(guān)鍵的是鍛煉了學(xué)生的動手能力，提高了對問題的綜合分析能力。最后，校企結(jié)合能使學(xué)生很快地了解就業(yè)信息，實現(xiàn)學(xué)生就業(yè)和企業(yè)用工的順利對接。

四、結(jié)束語

儀器科學(xué)與技術(shù)是一個專業(yè)面很寬的多學(xué)科結(jié)合的行業(yè)，是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的重要支柱。由于受到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段嚴(yán)重遏制了學(xué)生的應(yīng)用能力的發(fā)展，這一趨勢使其面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此應(yīng)該適應(yīng)新的技術(shù)發(fā)展，對實驗教學(xué)進(jìn)行更深入的思考和研究。本次測控系實驗改革優(yōu)化了教學(xué)資源，遵循了因材施教的教學(xué)理念，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量，具有很好的推廣和借鑒價值。

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Abstract：With the development of social economy and the science and technology，the demand of applied talents in instrument science and technology is increasing faster. The instrument science and technology experimental teaching is one of the most important curriculum in the college life，and is the main way to cultivate applied talents. So it is significant that not only pay attention to the cultivation of the ability and quality，more important is to stimulate students' independent thinking and innovation consciousness during the experiments. To solve the existing problems in the experiments，we should reform the experimental teaching correspondingly according to the experimental teaching experience in recent years，improving the level of experimental teaching and laying a solid foundation to cultivate applied talents.

Key words：instrument science and technology；experimental teaching；reformation