創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

劉 發(fā)，楊海峰，周威佳，趙洪運(yùn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，威海 264209)

實(shí)驗(yàn)室是工科高校實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，應(yīng)該達(dá)到培養(yǎng)人才的目標(biāo)，在教學(xué)中除了要讓學(xué)生掌握豐富的實(shí)踐技能，更重要的是促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。在以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師只是指導(dǎo)學(xué)生簡單驗(yàn)證了理論知識，學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)課上才有機(jī)會到實(shí)驗(yàn)室操作，這樣不利于對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，也導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣逐步喪失。此外，工科高校也未在實(shí)驗(yàn)課中增加能夠引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新與探索的內(nèi)容，特別是很多先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)未被應(yīng)用。工科高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的過程中，應(yīng)該對落后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生根據(jù)自身想法與思維開展實(shí)驗(yàn)活動，避免讓實(shí)驗(yàn)過程顯得過于機(jī)械與盲目。教師要將實(shí)驗(yàn)主動權(quán)還給學(xué)生，注重發(fā)揮出輔助作用，促使學(xué)生積極主動進(jìn)行探究，這樣既有利于發(fā)展學(xué)生的個性，還達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的目標(biāo)。

一、工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

一是工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)重科研輕教學(xué)。工科高校在教學(xué)與科研過程中，經(jīng)常出現(xiàn)制度性問題，這樣在培養(yǎng)科研與創(chuàng)新人才的過程中，在很多方面出現(xiàn)了分離與脫節(jié)的現(xiàn)象。即使一些工科高校有科研機(jī)構(gòu)，然而教師在職務(wù)晉升、崗位業(yè)績考評與評優(yōu)評獎中投入了大量時間與精力，導(dǎo)致他們無暇顧及教學(xué)任務(wù)，很少主動去培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。從資源分配上看，相比于科研工科高校在教學(xué)中投入的資源很少，無法提升創(chuàng)新型人才培養(yǎng)效果。

二是實(shí)驗(yàn)室科研成果轉(zhuǎn)化難。工科高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源不足，教師很難及時了解最新科技信息，為學(xué)生傳授的知識也比較落后，不能幫助學(xué)生掌握最新科技動態(tài)，導(dǎo)致創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量降低[1]。此外，因?yàn)楣芾眢w制不完善，科研成功轉(zhuǎn)化難度大，無法及時在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中應(yīng)用，這樣不利于教學(xué)內(nèi)容的更新，教學(xué)水平也很難有所提升，不利于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的快速發(fā)展。

三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容落后，方法過于簡單。當(dāng)前大多數(shù)工科高校在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方法上還顯得很陳舊，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，且各實(shí)驗(yàn)間聯(lián)系不夠密切，學(xué)生通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行操作，簡單分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中就顯得非常被動，教師提前為他們準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備、條件以及零部件，學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室后只需要根據(jù)規(guī)定進(jìn)行操作，不能啟發(fā)學(xué)生的思維，無法培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力。這樣就不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，不能滿足新時期對工科高校人才培養(yǎng)的要求。

四是實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備未實(shí)現(xiàn)有效共享。工科高校在建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的過程中，其經(jīng)費(fèi)來源通常來說，部門之間協(xié)調(diào)性不強(qiáng)，一些實(shí)驗(yàn)室雖然也注重對先進(jìn)儀器設(shè)備的購置，然而其很難得到有效應(yīng)用，甚至部分實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備還非常落后，無法達(dá)到學(xué)生探究知識的需求。因?yàn)榻虒W(xué)質(zhì)量未實(shí)現(xiàn)共享，其利用率不高，也導(dǎo)致在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)上物質(zhì)條件配置不均，不能將先進(jìn)儀器設(shè)備作用充分體現(xiàn)出來。

五是實(shí)驗(yàn)室教學(xué)效果較差。教師評定職稱的過程中，一般以科研項目、論文數(shù)量等為主，這是重要的評審條件，如果教師在科研上顯得很弱，則晉升高職則難度較大。除了晉升職稱的考慮，教師會將大部分時間與精力放在科研上，對實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的投入就很少，也影響了工科高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工作成效[2]。

六是實(shí)驗(yàn)室未形成合力。當(dāng)前很多工科高校未遵循“專業(yè)—學(xué)科”耦合的原則，實(shí)驗(yàn)室設(shè)置過程中規(guī)劃不科學(xué)，不注重對功能、規(guī)模及人員等配置的優(yōu)化，管理不嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境較差，也出現(xiàn)了很多安全問題。一些科研實(shí)驗(yàn)室未安排專門的管理人員，不能產(chǎn)生合力，給工科高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)展造成了阻礙。

二、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)下工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式

(一)開放實(shí)驗(yàn)室管理模式

開放實(shí)驗(yàn)室有著獨(dú)立性與開放性特點(diǎn)，必須在資源配置上保證科學(xué)與合理，避免出現(xiàn)重復(fù)投資的現(xiàn)象，讓資源有較高的利用率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)效益的最大化。工科高校領(lǐng)導(dǎo)要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室的管理，為教師創(chuàng)設(shè)良好的科研與實(shí)驗(yàn)環(huán)境，避免受到外界各種不利因素的干擾。確保他們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中保持精力充沛、思維活躍，進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)過程中激發(fā)其探究積極性和主動性，進(jìn)而促進(jìn)其創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維發(fā)展[3]。為保證實(shí)驗(yàn)室的開放性，還應(yīng)該將保障措施做到位，實(shí)行完善的規(guī)章制度，讓實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué)可以有序進(jìn)行。同時還要將實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法明確下來，加大對實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的管理力度，保障教學(xué)工作的順利開展。

(二)探究性實(shí)驗(yàn)項目的教學(xué)模式

探究性實(shí)驗(yàn)與常規(guī)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有明顯區(qū)別，學(xué)生在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)之前對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不知曉，而是要通過實(shí)驗(yàn)探究來對實(shí)驗(yàn)可能得出的結(jié)果進(jìn)行具體操作。教師可以在科研方案中抽出一個小課題，讓學(xué)生結(jié)合該課題相關(guān)知識設(shè)計探究性實(shí)驗(yàn)，自行制定實(shí)驗(yàn)方案，并通過實(shí)踐實(shí)驗(yàn)操作來研究可能會產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[4]。這種探究性實(shí)驗(yàn)與常規(guī)驗(yàn)證性相比，能夠更加有效激發(fā)學(xué)生自主探究意識，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚科學(xué)興趣，同時還可以培養(yǎng)學(xué)生之間協(xié)作能力，促使其創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新能力發(fā)展。

(三)拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)途徑的新平臺

工科高校在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中，需要將學(xué)科競技、技能比賽和工程實(shí)訓(xùn)等方法利用起來，通過這種方式可以促使學(xué)生專業(yè)能力不斷提升，也達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的目的。工科高校要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加技能比賽、工程實(shí)訓(xùn)以及學(xué)習(xí)競技等內(nèi)容，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑更加多元化，更好地培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。這樣學(xué)生不僅可以掌握牢固的理論知識，也能夠在實(shí)踐中有效應(yīng)用，為社會培養(yǎng)更多實(shí)用型、創(chuàng)新型優(yōu)秀人才。

三、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)理念下工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

(一)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程

傳統(tǒng)工科高校實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常是依照教材課程內(nèi)容來進(jìn)行，其中很少有各種學(xué)科之間互相滲透交叉情況的出現(xiàn)，大都是為了完成教學(xué)相關(guān)結(jié)論驗(yàn)證所開展，目的是為了進(jìn)一步對課程教材內(nèi)容理論知識進(jìn)行鞏固[5]。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對于學(xué)生的創(chuàng)新能力難以起到積極作用。對此，工科高?？梢詫鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行改革，不依附于教材，設(shè)置獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。在設(shè)置獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程體系后，教師可以綜合現(xiàn)階段先進(jìn)科研項目，讓學(xué)生結(jié)合科研項目自行查閱相關(guān)資料內(nèi)容，然后分組來設(shè)計實(shí)驗(yàn)開展方案。并讓不同小組之間針對不同問題來設(shè)計不同實(shí)驗(yàn)方案，再分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)開展過程中，要求每組學(xué)生提出新見解，做出新發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)新突破。實(shí)驗(yàn)完成后，在實(shí)驗(yàn)報告中除了要書寫常規(guī)內(nèi)容外，還應(yīng)要學(xué)生總結(jié)出實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新所在，同時提出新問題并制定下一步方案。通過歸納總結(jié)及探討，有助于工科高校學(xué)生創(chuàng)新思維意識產(chǎn)生。

(二)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，注重創(chuàng)新意識培養(yǎng)

工科高校要促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)就應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，盡可能控制驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)更多創(chuàng)新型和研究型實(shí)驗(yàn)[6]。首先應(yīng)當(dāng)確保驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)“少而精”，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)一般是為了幫助學(xué)生鞏固教材中的知識內(nèi)容，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時，工科高校應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體專業(yè)特征精心選擇典型的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，盡可能促進(jìn)高校學(xué)生專業(yè)技能和動手實(shí)踐能力的提升；其次必須要增加更多的研究型創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這些實(shí)驗(yàn)增設(shè)的目的是為了促進(jìn)高校學(xué)生探究能力與創(chuàng)造性的培養(yǎng)。工科高校近年來更加強(qiáng)調(diào)對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，開設(shè)了大學(xué)生科技創(chuàng)新項目，也推進(jìn)執(zhí)行了大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計劃等，從而鼓勵大學(xué)生積極參與科技創(chuàng)新型活動，支持大學(xué)生申請并參與國家級或者省部級的科技創(chuàng)新項目，借助于參與這些創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，有效推動了大學(xué)生探究能力以及創(chuàng)新能力的發(fā)展，大學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)能力得以顯著提升。

(三)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，還原學(xué)生主體地位

首先應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中賦予學(xué)生更多的自主權(quán)，若在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時出現(xiàn)問題，在學(xué)生獨(dú)立思考無法解決的狀態(tài)下，能夠主動和其他同學(xué)與教師進(jìn)行交流，這種以學(xué)生為主的教學(xué)模式，將實(shí)驗(yàn)的主動權(quán)充分還給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行更加主動地探究學(xué)習(xí)，這不單單是知識的傳授，更加重視的是促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升。其次是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中積極應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展讓計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)入課堂，也讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變了過去的傳統(tǒng)做法，如計算機(jī)輔助、多媒體呈現(xiàn)等。對一部分不具備充分條件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以由計算機(jī)給學(xué)生進(jìn)行圖文演示以及動畫模擬。同時教師應(yīng)當(dāng)積極把國內(nèi)外專業(yè)領(lǐng)域的最新技術(shù)與方法引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，從而擴(kuò)展學(xué)生的知識視野，促進(jìn)教學(xué)效率的提升。最后應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺，依靠互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建在線訓(xùn)練與教育管理平臺，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)平臺應(yīng)當(dāng)向所有學(xué)生開放，借助于局域網(wǎng)讓學(xué)生能夠自由隨意觀看實(shí)驗(yàn)視頻、電子教案等，有助于學(xué)生更加深入全面地掌握實(shí)驗(yàn)信息。

(四)轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的在于培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，所以工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)堅持以能力評價為主，考核的關(guān)鍵不僅僅是實(shí)驗(yàn)報告中的結(jié)果的準(zhǔn)確性，而應(yīng)當(dāng)貫穿到整個實(shí)驗(yàn)的過程。對于實(shí)驗(yàn)項目的設(shè)計來說，實(shí)驗(yàn)材料和方法的選擇，實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)的設(shè)定以及實(shí)驗(yàn)緊急情況的處理，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計等都必須要當(dāng)成是統(tǒng)計依據(jù)[7]。同時考核也需要由單一教師評價發(fā)展為教師評價和學(xué)生評價的結(jié)合，讓考核結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性得以提升，還能夠營造一種良好的競爭氛圍，形成有效激勵。此外，要想防止學(xué)生之間出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果抄襲情況，教師可采取不同小組進(jìn)行不同項目實(shí)驗(yàn)的方法，這樣便可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)考核的目的。在實(shí)驗(yàn)項目完成過后，教師在分組考核上應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計性和綜合性，對不同小組實(shí)驗(yàn)難易程度設(shè)定不同考核標(biāo)準(zhǔn)，避免采用單一統(tǒng)一式標(biāo)準(zhǔn)。

(五)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)隊伍建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

要想促使工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)隊伍建設(shè)，確保工科高校實(shí)驗(yàn)課程改革的開展[8]?，F(xiàn)階段工科高校實(shí)驗(yàn)隊伍建設(shè)已經(jīng)成了其實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重中之重，實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師隊伍建設(shè)直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平實(shí)驗(yàn)教師隊伍可以為工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供活力和生機(jī)，進(jìn)而為工科高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。工科高校可建立專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革小組，由專業(yè)強(qiáng)、功底好、水平高、品質(zhì)良的教師組成，還可以引進(jìn)一些高學(xué)歷人才，建立一支結(jié)構(gòu)合理、梯隊層次良好的實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊伍。

四、結(jié)語

總而言之，現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工科高校教學(xué)體系中所占比例越來越重，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用。本文在此針對當(dāng)前工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，論述了工科高校實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中存在的問題；從實(shí)施開放性實(shí)驗(yàn)室管理模式、探究性實(shí)驗(yàn)項目教學(xué)模式、拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)途徑新平臺三方面提出了在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)下工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式；最后，針對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)理念下工科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施，指出了改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制以及加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)隊伍建設(shè)五點(diǎn)建議，以期能夠?qū)た聘咝?shí)驗(yàn)課程改革起到拋磚引玉作用。