基于工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)改革*

邱意敏 李 煒

(安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

隨著知識經(jīng)濟時代的不斷發(fā)展，社會對工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求量急劇增加[1-3]。如何培養(yǎng)符合社會需求的工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才已經(jīng)成為目前高等教育急需解決的問題。

高等教育培養(yǎng)學(xué)生可以分為理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。理論教學(xué)是教師通過課堂講授、作業(yè)批改、考試等方式進行教學(xué)；實踐教學(xué)是學(xué)生通過實驗、實習(xí)、實訓(xùn)等方式實踐、驗證和強化理論知識[4-5]。由此可見，實踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面有著理論教學(xué)不能替代的重要地位[6]。實驗教學(xué)作為實踐教學(xué)的重要組成部分，對于提高實踐教學(xué)的質(zhì)量、培養(yǎng)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才起著重要的作用。因此，為了適應(yīng)我國工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求，必須拓寬實驗教學(xué)改革的思路和深化實驗教學(xué)的改革措施。

一、實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

近年來，高等院校為了提高實驗的教學(xué)質(zhì)量，對實驗教學(xué)采取了一些改革措施，并取得了一定的成績[7]，但從整體上看，實驗教學(xué)的改革局限在實驗教學(xué)本身，沒有與人才培養(yǎng)目標(biāo)相聯(lián)系，難以滿足社會對工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求[8]。

(一)定位不準(zhǔn)

我國高等教育長期受到“重理論，輕實踐”傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，實驗教學(xué)一直被定位為輔助理論課教學(xué)的手段[9]。這種不正確的定位，造成成績考核時以理論考核成績作為參考，而不考慮實驗成績的現(xiàn)象。這便導(dǎo)致學(xué)生將學(xué)習(xí)重心都放在理論知識的學(xué)習(xí)上，不重視實驗課程，導(dǎo)致學(xué)生在實驗操作時敷衍了事、實驗報告重復(fù)率高，甚至有少數(shù)學(xué)生在實驗課程結(jié)束后仍不會使用實驗設(shè)備的情況。

(二)內(nèi)容設(shè)置不合理

目前，我國高校依照理論課程體系設(shè)置實驗，不獨立設(shè)置課程，實驗內(nèi)容較為陳舊，很少有體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實驗。實驗項目幾乎均為驗證性、演示性實驗，很少有綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗。每門課程按照各自的課程要求獨立設(shè)置實驗，導(dǎo)致實驗內(nèi)容互相分割，重復(fù)率高，缺乏聯(lián)系性和系統(tǒng)性。這種不合理的內(nèi)容設(shè)置僅僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，對學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及工程設(shè)計的整體概念的形成沒有任何幫助，不但限制了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，而且嚴(yán)重制約了實驗教學(xué)的教學(xué)效果。

(三)教學(xué)模式單一

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式均以教師為中心，教師詳細(xì)講解實驗的全過程，如實驗原理、實驗內(nèi)容、操作步驟等，學(xué)生在進行實驗操作時只需按照教師介紹的實驗步驟操作，就能得到實驗結(jié)果。從表面上看學(xué)生確實參與了實驗教學(xué)活動，但實質(zhì)上他們是處于被動接受狀態(tài)的，這種實驗教學(xué)模式忽略了學(xué)生對知識的深入理解與掌握，抑制了學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。長久下去，學(xué)生就會變得懶得思考、懶得質(zhì)疑，更甚于會變得不會思考、不會質(zhì)疑、不會創(chuàng)新。

(四)管理模式落后

我國大多數(shù)高校實驗室采用非開放式管理模式，即學(xué)生只能在實驗課程規(guī)定的時間段內(nèi)在實驗室完成課程規(guī)定的內(nèi)容，并采用統(tǒng)一無差別的標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生進行考核。這一方面造成實驗室在沒有安排實驗教學(xué)時處于閑置狀態(tài)，嚴(yán)重浪費實驗室的資源；另一方面，沒有因材施教，限制了學(xué)生的主動性和積極性，制約了工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

(五)師資力量不足

大多數(shù)高校將實驗教師劃分為教學(xué)輔助人員，其地位和作用長期得不到重視。這使實驗師資在職稱評定、工作待遇以及業(yè)務(wù)培訓(xùn)等方面存在著諸多限制，還導(dǎo)致很多教師存在實驗教學(xué)僅僅是簡單的基本操作，根本無法與理論教學(xué)相提并論的錯誤觀點，高水平人才不愿從事實驗教學(xué)的現(xiàn)象。因而造成實驗教學(xué)師資力量不足，隊伍結(jié)構(gòu)不合理，缺乏高學(xué)歷、高職稱的“雙師型”實驗教師等問題。而現(xiàn)有的實驗教師長期脫離一線生產(chǎn)崗位，掌握的經(jīng)驗和技術(shù)嚴(yán)重滯后于目前企事業(yè)單位的發(fā)展需求，很大程度上限制了實驗教學(xué)的效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

二、實驗教學(xué)改革的措施與方法

目前，我國高校實驗教學(xué)的現(xiàn)狀難以適應(yīng)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。因此，必須深化實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生在掌握實驗知識的基礎(chǔ)上提出新思想、新觀點，充分發(fā)揮實驗教學(xué)對工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的作用。

(一)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

圍繞科技發(fā)展的需要對原有的實驗內(nèi)容進行統(tǒng)一規(guī)劃，及時刪除內(nèi)容重復(fù)、操作過于簡單、不符合科學(xué)發(fā)展的驗證性實驗，保留能訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性和研究性實驗的比例，建立一個階段化、層次化的實驗課程體系。

該實驗課程體系將實驗教學(xué)內(nèi)容按照大學(xué)的不同階段進行劃分，每個階段的實驗分為基本要求、一般要求和較高要求三個層次。在學(xué)生低年級時，實驗內(nèi)容需和基礎(chǔ)理論緊密結(jié)合，主要加深學(xué)生對理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實驗操作能力；在學(xué)生中年級時，實驗內(nèi)容需具有一定的應(yīng)用性，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力；在學(xué)生高年級時，實驗內(nèi)容需具有工程實踐性，主要培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。在每一個階段，學(xué)生又可以根據(jù)自己的興趣和能力選擇不同要求的實驗課程，即學(xué)有余力、有興趣的同學(xué)可以選擇一般要求和較高要求的實驗課程，而學(xué)習(xí)一般的學(xué)生選擇基本要求的實驗即可。該實驗課程體系能實現(xiàn)真正意義上的因材施教，不但增加了學(xué)生的自由性和自主性，而且能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。

(二)拓展教學(xué)模式

在實驗教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)的以教師為中心的“講解+操作”的模式，建立一個以學(xué)生為中心多平臺有機結(jié)合的教學(xué)模式。在課堂教學(xué)中，可以引入?yún)⑴c式討論，即學(xué)生完成實驗操作后，教師組織學(xué)生對實驗情況進行自我總結(jié)，讓他們自己討論實驗操作中出現(xiàn)的問題并分析原因，最后教師進行總結(jié)并介紹部分工程解決方案。同時，利用微博、微信公眾號等互聯(lián)網(wǎng)平臺向?qū)W生提供各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，將實驗原理和實驗方法直接展示在學(xué)生面前，讓他們有更多自主選擇權(quán)，對實驗有更直觀深刻的感性認(rèn)識。這種教學(xué)模式讓學(xué)生由“被動的操作”變?yōu)椤爸鲃拥乃伎肌?，不但培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，而且為工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供了保障。

(三)建立實驗室開放機制

建立實驗室開放機制是實驗教學(xué)改革的不可缺少的部分，它包括實驗場地、實驗設(shè)備、實驗內(nèi)容的開放和實驗方式的開放。實驗場地、實驗設(shè)備、實驗內(nèi)容的開放是指學(xué)生通過預(yù)約進入實驗室，并根據(jù)自己感興趣的問題自行設(shè)計實驗，利用實驗設(shè)備進行操作驗證。在此過程中，學(xué)生需獨立完成資料的查閱、實驗過程的制定、實驗數(shù)據(jù)的處理等各個環(huán)節(jié)，實驗教師僅僅起到輔助指導(dǎo)的作用。這充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的工程教育理念，讓學(xué)生具有更大的獨立性和自由性。實驗方式的開放是指通過第二課堂的活動，即數(shù)學(xué)建模競賽、飛思卡爾杯全國大學(xué)生智能車競賽、電子設(shè)計大賽等學(xué)科競賽，讓有興趣的學(xué)生參與其中，提高他們工程應(yīng)用能力和團隊協(xié)作精神。實施實驗室開放機制是加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，有利于提高實驗設(shè)備的利用率和實驗教學(xué)的效果，拓展學(xué)生的視野和思路，促進應(yīng)用能力和科學(xué)思維能力的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。

(四)提高教師隊伍素質(zhì)

作為實驗教學(xué)活動的組織者和引導(dǎo)者，實驗教師的水平直接影響實驗教學(xué)的效果，建設(shè)一支具有實踐操作能力和工程實踐經(jīng)驗的實驗教師隊伍是培養(yǎng)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要保障。就個人層面而言，實驗教師在提高專業(yè)教學(xué)能力的同時還需提高自己的科研能力，只有具有較強的科研能力，才能更好地向?qū)W生傳授學(xué)科前沿的知識和科研方法。就組織層面而言，學(xué)校應(yīng)該定期組織實驗教師參加培訓(xùn)，選派實驗教師去企業(yè)掛職鍛煉，并制定相應(yīng)的激勵措施，吸引高學(xué)歷、高水平的教師以及具有豐富工程經(jīng)驗的企業(yè)技術(shù)人員參與實驗教學(xué)活動，形成一支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、教學(xué)水平高、工程經(jīng)驗豐富的實驗教學(xué)師資隊伍。

(五)建立實驗教學(xué)評價系統(tǒng)

實驗教學(xué)評價體系是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的有效保證，是檢驗實驗教學(xué)成果是否滿足學(xué)生發(fā)展需要和社會人才培養(yǎng)需求的重要措施。實驗教師根據(jù)實驗教學(xué)評價系統(tǒng)中的來源于學(xué)生、教師、學(xué)院、企業(yè)等多方面的反饋信息，結(jié)合當(dāng)前社會人才培養(yǎng)的需求，運用工程教育理念中的持續(xù)改進的概念，對實驗教學(xué)的方法、實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)的目標(biāo)等多個指標(biāo)進行修正，以提高自己的教學(xué)水平和教學(xué)效果，從而培養(yǎng)出更加符合社會需求的工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

三、結(jié)論

實驗教學(xué)作為高等教育中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在高校培養(yǎng)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才方面起著不可替代的作用。作為高校教學(xué)的工作者，我們必須不斷總結(jié)和完善實驗教學(xué)經(jīng)驗，堅持以學(xué)生為中心，進一步深化實驗教學(xué)改革，為培養(yǎng)符合需求的社會工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才貢獻出更大的力量。