融入人文情懷的新工科綜合性實驗改革初探

杜學(xué)領(lǐng)

(1.貴州理工學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003；2.礦業(yè)工程國家級實驗教學(xué)示范中心(山東科技大學(xué))，山東 青島 266590)

工科學(xué)生的人文素質(zhì)培養(yǎng)問題一直是高等工程教育討論的重要議題。李培根院士認(rèn)為“教育的根本目的是培養(yǎng)人。人之為人，不能只成為一個技術(shù)的人……從人的存在意義上去關(guān)注、學(xué)習(xí)、理解技術(shù)，這本身就是一種人文情懷”[1]。李潤洲認(rèn)為，以人文情懷和科學(xué)精神為主要內(nèi)容的知識旨趣在知識核心素養(yǎng)的三圓嵌套結(jié)構(gòu)中居于核心地位[2]。可見，人們對人文教育是高等工程教育的重要組成部分已達成廣泛共識。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對學(xué)生人文素養(yǎng)培養(yǎng)路徑進行過諸多研究，其中比較有代表性的觀點認(rèn)為：普及人文素質(zhì)教育可以從轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育理念、改革培養(yǎng)模式、優(yōu)化課程設(shè)置、提高師資人文水平、改善校園人文環(huán)境、打造“第二課堂”、關(guān)心學(xué)生心理健康等方面展開[3]。與美國人文課程數(shù)量多、形式多樣相比，我國工科學(xué)生人文教育流于形式、實效性差，如提出整合傳統(tǒng)課堂、第二課堂、實踐課堂、虛擬課堂“四個課堂”的解決建議，其思路是正確的，但卻沒有回答如何整合四個課堂、怎樣實現(xiàn)人文教育與專業(yè)教育的有機融合、培養(yǎng)什么樣的人文情懷等問題[4]。特別值得注意的是，目前我國高等教育的人才培養(yǎng)主要依托專業(yè)展開，通識教育與專業(yè)教育脫節(jié)、專業(yè)教育中缺少人文素質(zhì)培養(yǎng)等問題是當(dāng)前專業(yè)教育模式所存在的通病。結(jié)合新工科建設(shè)的要求，研究專業(yè)背景下的人文情懷培養(yǎng)不僅具有理論意義，而且也有助于專業(yè)人才人文素質(zhì)的實質(zhì)性提升。本文以專業(yè)實驗為突破口，探討融入人文情懷的新工科綜合性專業(yè)實驗教學(xué)改革。

一、人文實驗中的理論問題與現(xiàn)實問題

1.人文實驗中的理論問題

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)要素包括實驗原理、實驗設(shè)備、實驗操作步驟、實驗數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。但對于人文實驗，其具備事實判斷與價值判斷相結(jié)合、理性思考與情感體驗相結(jié)合等特點[5]。一些研究試圖從哲學(xué)、現(xiàn)代腦科學(xué)、心理學(xué)等視角尋找人文實驗的理論依據(jù)和實驗原理[6]，但這種為了尋找理論支撐而尋找原理的做法無疑會降低這些原理的可信度。如大連醫(yī)科大學(xué)通過組織學(xué)生參觀遺體捐獻紀(jì)念館、悼念為科研獻身的實驗動物等環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)[7]，但這些環(huán)節(jié)的實驗原理是什么？實驗數(shù)據(jù)如何處理？如果非要去尋找實驗原理，我們勉強可以從社會學(xué)、心理學(xué)甚至人類學(xué)等學(xué)科中尋找到依據(jù)，但我們也不禁想問：當(dāng)我們以原理來審視這些富有實際意義的教學(xué)環(huán)節(jié)的時候，是否我們所尋找的原理有跑題或故意為之的嫌疑呢？

造成這一問題的根本原因在于：將教學(xué)實驗視為科學(xué)實驗的一類，以既定科學(xué)實驗標(biāo)準(zhǔn)來審視教學(xué)環(huán)節(jié)中的人文實驗?？茖W(xué)實驗具備嘗試性或探究性活動、實驗控制、科學(xué)理論或假說、透過現(xiàn)象看本質(zhì)等特點，其中有效的實驗控制被認(rèn)為是科學(xué)實驗中的核心要素[5]。早期的科學(xué)實驗源于科學(xué)愛好者對物理化學(xué)現(xiàn)象的探索，他們通過實驗來獲得新知或驗證假設(shè)。從這個意義而言，科學(xué)實驗的核心和本質(zhì)并不是實驗控制，而是從無到有的探索。無論是獲取新知還是驗證假設(shè)，甚至是失敗的實驗，實際上都在給實驗者以新的啟示。這種新的啟示，恰恰是科學(xué)實驗的魅力和從無到有的精髓所在。隨著時代的發(fā)展，人們對科學(xué)實驗的解釋和限制也越來越多，反而在一定程度上背離了科學(xué)實驗從無到有的探索精神。以至于在進行人文實驗時，當(dāng)我們生搬硬套已有科學(xué)實驗設(shè)計經(jīng)驗時，在實驗原理、實驗數(shù)據(jù)等方面找不到強有力的支撐。

必須指出，科學(xué)實驗傾向于對事物本質(zhì)規(guī)律進行探索，而教學(xué)實驗傾向于達成教學(xué)預(yù)期目標(biāo)，科學(xué)實驗不等于教學(xué)實驗，也不能完全用科學(xué)實驗的標(biāo)準(zhǔn)來框定教學(xué)實驗。在進行科學(xué)實驗設(shè)計時，有一定概率要承擔(dān)實驗失敗的風(fēng)險，甚至是與預(yù)期完全相反的結(jié)果；而在進行教學(xué)實驗設(shè)計時，是要在很大程度上實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，這個目標(biāo)是清晰的、明確的、具有較大實現(xiàn)可能性的。因此，教學(xué)實驗不同于科學(xué)實驗。具備價值判斷、情感體驗等非定量、隨機性、個體差異性等特點的人文實驗也不可能完全照搬科學(xué)實驗的已有理論。

2.新工科背景下人文實驗中的現(xiàn)實問題

近年來，隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，基于人機工程的情景案例、仿真模擬等實驗形式在培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)方面嶄露頭角[8-9]。但在人機二元結(jié)構(gòu)中，人機交互往往是單人模式(真實參與其中的人為單人)或計算機嚴(yán)密條件控制之下，在實驗過程中并沒有很好的體現(xiàn)具有社會性屬性的人的個體情感認(rèn)知在整個社會網(wǎng)中的真實表達。由于沒有建立真實的自然人之間的聯(lián)系，人的情感激發(fā)還處于表層，而沒有通過真實的人與人的社交性或社會屬性所激發(fā)，人機交互下所引起的情感共鳴的深度和持久性方面相對較弱。另一方面，人機二元結(jié)構(gòu)中，在一定程度上可視為是活人與不怕死的機器之間的對話，學(xué)生親身參與、有切膚之感的少，而流于形式的多，也會造成基于人機二元結(jié)構(gòu)的人文實驗教學(xué)效果大打折扣。

此外，在教學(xué)實踐中，新工科背景下的人文實驗還面臨如下問題：①教學(xué)類人文實驗設(shè)計與科學(xué)實驗已有經(jīng)驗間的取舍問題；②專業(yè)培養(yǎng)模式下人文素質(zhì)如何與新工科建設(shè)要求相契合的問題；③人文實驗在知識、能力方面的結(jié)合點問題；④綜合性實驗如何綜合的問題；⑤人文實驗的短期效應(yīng)與人文素質(zhì)培養(yǎng)的長期性問題；⑥人文實驗中的控制與自由、知識碎片與學(xué)科系統(tǒng)的問題；⑦實驗效度的檢驗與評價問題等。與理工農(nóng)醫(yī)類虛擬仿真實驗建設(shè)相比，人文類虛擬實驗建設(shè)的水平還相對較低[10]。

二、融入人文情懷的新工科綜合性實驗教學(xué)改革思路

新工科建設(shè)，包括新工科專業(yè)建設(shè)和傳統(tǒng)工科專業(yè)按照新工科要求進行升級改造兩個主要內(nèi)容[11]。新工科的“新”主要體現(xiàn)在新教育理念、新學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、新培養(yǎng)模式、新教學(xué)質(zhì)量、新發(fā)展體系[12]。同時，新工科建設(shè)中還應(yīng)努力實現(xiàn)工科人才在創(chuàng)新素質(zhì)、學(xué)科交叉、適應(yīng)動態(tài)發(fā)展等方面的能力提升[13]。在既定專業(yè)條件下，新工科建設(shè)著眼于傳統(tǒng)專業(yè)的升級改造。對應(yīng)于實驗教學(xué)而言，主要是在已有學(xué)科專業(yè)知識的前提下對實驗進行重構(gòu)，以適應(yīng)新工科建設(shè)的要求。課程是人才培養(yǎng)的基本模塊，其中單節(jié)課又是整個人才培養(yǎng)的最基本單元，單節(jié)課的好壞決定著課程的教學(xué)質(zhì)量，課程的教學(xué)質(zhì)量又是人才培養(yǎng)模式成敗的關(guān)鍵。從畢業(yè)生離校時的知識和能力構(gòu)成而言，任何一門課的教學(xué)失敗，都會給人才培養(yǎng)留下隱患。國內(nèi)不乏各種所謂創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究，如有的模式中教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)置CAD、課程設(shè)計、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容[14]，這些環(huán)節(jié)是十幾年前本科院校就有的環(huán)節(jié)，創(chuàng)新在哪里？怎么體現(xiàn)升級改造？升級改造中是否出現(xiàn)新的問題？如何解決新問題？在大力倡導(dǎo)對學(xué)生要實施過程考核的同時，我們是否也需要對教學(xué)改革進行過程考核呢？新工科建設(shè)要想取得成功，就要放到課程甚至是單節(jié)課的考察上，空泛的談模式、架構(gòu)而不落實到基本教學(xué)環(huán)節(jié)中，只能是紙上談兵和畫餅充饑。新工科背景下的實驗教學(xué)要重點在跨學(xué)科、學(xué)科融合、動態(tài)發(fā)展、終身學(xué)習(xí)等方面有所作為。

人文情懷包含廣泛而又豐富的內(nèi)容，可將其核心內(nèi)涵總結(jié)為真善美[15]，即求真、為善、盡美。對應(yīng)于工科專業(yè)而言，不能簡單的將人文情懷培養(yǎng)理解為德育，而應(yīng)該結(jié)合本學(xué)科的特點和發(fā)展趨勢、行業(yè)社會動態(tài)等，將人文情懷融入到日常教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中。對應(yīng)于工科專業(yè)而言，具有普遍意義的人文情懷包括工程倫理、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、職業(yè)道德、生命價值、公民意識等。由于人文情懷邊界的模糊性，這些具體的人文情懷會在內(nèi)容上有重合或存在交互影響。而在具體教學(xué)時，不應(yīng)生硬的將某個案例與某種人文情懷簡單粗暴的畫等號，而應(yīng)將這種人文影響內(nèi)化到教學(xué)過程中，由學(xué)生自己去反思、自己去提升。學(xué)生自我認(rèn)知的形成有助于改善人文教育流于形式的弊病，教學(xué)會更深入、效果會更持久。

借鑒OBE反向教學(xué)設(shè)計的理念[16-17]，融入人文情懷的工科專業(yè)綜合實驗教學(xué)改革基本思路為：①設(shè)定教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)人才培養(yǎng)方案、行業(yè)動態(tài)、學(xué)情、高等教育發(fā)展等因素確定需要著力培養(yǎng)的人文情懷；②學(xué)科專業(yè)耦合。將人文情懷與學(xué)生所學(xué)的專業(yè)課及行業(yè)動態(tài)等進一步進行關(guān)聯(lián)分析，初步確定人文情懷培養(yǎng)的實驗載體，如獨立實驗環(huán)節(jié)、課帶實驗環(huán)節(jié)、實習(xí)實踐過程等；③教學(xué)設(shè)計。參照科學(xué)實驗的已有經(jīng)驗，對實驗進行教學(xué)設(shè)計，細(xì)化實驗控制條件、實驗分組、實驗過程等教學(xué)實驗要素，設(shè)計過程應(yīng)思考通過何種形式融入人文情懷、怎樣改善現(xiàn)有實驗教學(xué)不足等問題，而不能簡單的將幾個實驗拼湊成拼盤式綜合實驗；④實驗效度檢驗。通過實驗報告內(nèi)容、實驗質(zhì)量或調(diào)查問卷等形式對教學(xué)目標(biāo)的達成度進行檢驗，由教學(xué)目標(biāo)的達成情況評價實驗的有效性；⑤反思及重構(gòu)。經(jīng)過理論設(shè)計、實驗教學(xué)后，進行教學(xué)反思，并進一步結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展動態(tài)對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計等進行重構(gòu)，以適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展需求，并形成整個設(shè)計的閉環(huán)反饋循環(huán)設(shè)計。

三、實驗教學(xué)實例及教學(xué)反思

1.教學(xué)目標(biāo)分析

貴州理工學(xué)院以培養(yǎng)“強責(zé)任、精技術(shù)、善管理、重實踐、求創(chuàng)新”的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主，其中強責(zé)任、善管理與人文情懷密切相關(guān)。以往的人才培養(yǎng)中將這些人文情懷的培養(yǎng)寄希望于“思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)”“企業(yè)管理”等課程，授課教師一般為文科科班出身的老師，但卻存在與理工科結(jié)合不緊密的問題。如對于采礦工程專業(yè)而言，這兩門課的老師幾乎都沒有下過煤礦、也不了解礦山生產(chǎn)的技術(shù)，造成學(xué)生的人文情懷熏染還停留在表面層次上，沒有內(nèi)化為學(xué)生自身應(yīng)具備的高素質(zhì)。在與學(xué)生的訪談中就有學(xué)生指出：管理類課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程的老師舉例時動輒就是馬云創(chuàng)業(yè)，一個例子在不同的課上能講好幾遍，感覺與本專業(yè)的結(jié)合不緊密。

造成這一問題的原因很大程度上在于授課教師沒有將人才培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)科專業(yè)相耦合，沒有去思考在行業(yè)背景下這些人文情懷有哪些具體的表現(xiàn)。以采礦工程為例，礦山事故頻發(fā)與企業(yè)經(jīng)營管理不善、一線人員操作不當(dāng)、責(zé)任意識淡薄等密切相關(guān)，如果讓學(xué)生帶著角色、進入情境去理解自己應(yīng)具備什么樣的素質(zhì)、掌握什么樣的技術(shù)、自己的失誤會造成哪些不良影響，會讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心的意識到責(zé)任的重大。因此，在素質(zhì)方面，學(xué)生應(yīng)能意識到安全生產(chǎn)的重要性、能夠?qū)Π踩鹿实脑蜻M行分析、具備良好的職業(yè)道德、建立人與人或人與自然間的生命價值關(guān)懷等。通過這些與專業(yè)密切相關(guān)的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生更好的理解職業(yè)道德、責(zé)任意識。一方面，可以直接將這些內(nèi)容融入到“安全生產(chǎn)法律法規(guī)”“事故調(diào)查與分析技術(shù)”等課程當(dāng)中；另一方面，也可以在礦山實習(xí)、校內(nèi)實驗等環(huán)節(jié)予以強化。

對本專業(yè)以往所開設(shè)的實驗進行分析可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)實驗內(nèi)容主要為與專業(yè)課結(jié)合緊密的實驗，如煤巖體物理力學(xué)測定、礦山類機械設(shè)備應(yīng)用、采礦模型搭建、模擬礦井參觀、虛擬礦井仿真等，這些實驗操作程序近乎標(biāo)準(zhǔn)，雖然有助于學(xué)生理解事物的本質(zhì)規(guī)律和應(yīng)用能力，但卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷。為此，本文認(rèn)為應(yīng)在實驗環(huán)節(jié)中設(shè)置一定數(shù)量的與本專業(yè)相關(guān)的融入人文情懷的實驗，強化學(xué)生的人文素養(yǎng)。

2.綜合性實驗教學(xué)設(shè)計

(1)綜合性實驗教學(xué)設(shè)計

綜合性實驗一般為按照一定邏輯設(shè)計的系統(tǒng)性實驗，實驗過程中涉及多種器材、多學(xué)科內(nèi)容等，是知識、能力、素質(zhì)的大綜合。傳統(tǒng)的實驗依賴于實驗者對器材的有效控制和實驗數(shù)據(jù)分析，從而認(rèn)識事物本質(zhì)規(guī)律。但在人文實驗中，由于人的個體隨機性，其情感要素并不能完全量化，而要通過人外在的表現(xiàn)、內(nèi)在的思考來評價。

針對人機二元模擬實驗無法真實體現(xiàn)人的社會屬性問題，并結(jié)合近年來礦山企業(yè)事故頻發(fā)、事故類型多樣、學(xué)生重理論輕實踐等現(xiàn)狀，借鑒事故應(yīng)急救援演練的內(nèi)容，本文提出通過礦山安全工程綜合性實驗來培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷和專業(yè)素養(yǎng)。該綜合性實驗由礦山開采虛擬仿真實驗、巖層移動虛擬仿真實驗、礦井災(zāi)害的模擬和可視化實驗、礦山事故應(yīng)急救援實驗、礦井災(zāi)害防治實驗構(gòu)成。前兩個實驗是第三、第四個實驗的理論基礎(chǔ)，第三、第四個實驗在實景搭建的模擬礦井中進行，第五個實驗為探究性實驗，引導(dǎo)學(xué)生自主探究礦山災(zāi)害防治方法，并自主設(shè)計相應(yīng)的效果檢驗實驗。整個綜合性實驗設(shè)計遵循發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思路，將人文情懷融入到整個專業(yè)實驗的培養(yǎng)體系中。

以第四個實驗礦山事故應(yīng)急救援實驗為例，如圖1所示為礦山事故應(yīng)急救援實驗教學(xué)設(shè)計，結(jié)合圖1，說明其具體的教學(xué)設(shè)計及組織過程：

圖1 礦山事故應(yīng)急救援實驗教學(xué)設(shè)計

①教學(xué)準(zhǔn)備。指導(dǎo)教師收集最近幾年國內(nèi)外發(fā)生的礦山事故案例，并根據(jù)需要對事故材料進行整理，形成不同的事故類型，具體包括頂板事故、瓦斯爆炸、觸電事故、機械事故、礦井水害、煤與瓦斯突出、沖擊地壓等類型[18]。實驗開始前，各組同學(xué)隨機抽取不同的事故材料，并熟悉事故過程。同時，確定這些事故中的共性關(guān)鍵人物，如礦長、副礦長、采煤機司機、掘進機司機、支護工、瓦檢員、探水工、絞車司機、救護隊隊長等，將這些人員名單裁剪成大小相同的紙片并置于黑盒中。

②隨機抽取身份。每組同學(xué)從黑盒中抽取不同的身份，指導(dǎo)教師確認(rèn)身份搭配合理后，各位參與人員在實景搭建的模擬礦井中確定自己的位置。

③應(yīng)急反應(yīng)觀測。指導(dǎo)教師根據(jù)本組同學(xué)抽取的事故類型，提醒學(xué)生實驗開始，并關(guān)閉照明燈。此時，整個環(huán)境處于與煤礦井下類似的弱光狀態(tài)(無照明空間)，對所有學(xué)生行為不加控制，觀察災(zāi)害發(fā)生后每個人的反應(yīng)、人與人之間的合作情況等。

④實驗過程指導(dǎo)。待本組同學(xué)無新的反應(yīng)出現(xiàn)后，打開照明燈，讓學(xué)生重復(fù)剛才發(fā)生的過程，并指出其行為可能造成的后果和專業(yè)知識盲點，如操作不當(dāng)直接導(dǎo)致本組同學(xué)死亡、事故發(fā)生后未展開救援導(dǎo)致他人死亡、事故發(fā)生后未及時上報導(dǎo)致災(zāi)情擴大等，知識應(yīng)以學(xué)生學(xué)過的知識為主，以利于學(xué)生消化吸收和課后反思。

⑤應(yīng)急救援。根據(jù)指導(dǎo)意見，再次展開場景模擬，重點從應(yīng)急救援的角度展開，如傷員救治、心肺復(fù)蘇等。

⑥無領(lǐng)導(dǎo)小組討論。指導(dǎo)教師宣布實景模擬實驗結(jié)束，并根據(jù)學(xué)生的臨場反應(yīng)公布無領(lǐng)導(dǎo)小組討論題目，實驗參與學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)討論，指導(dǎo)教師作為觀察員身份觀察并記錄學(xué)生表現(xiàn)、評定討論環(huán)節(jié)的成績。

⑦重復(fù)實驗。更換實驗組，進行相同場景下不同事故類型的重復(fù)實驗，其基本過程與上述過程的②-⑥類似。

⑧實驗報告及實驗評價。指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生表現(xiàn)等提供報告內(nèi)容供學(xué)生完成，批改實驗報告并總結(jié)其中存在的問題，形成對本節(jié)課的總結(jié)、對下節(jié)課的關(guān)聯(lián)性影響分析、未來課程改進的總體評價，實現(xiàn)課程的動態(tài)閉環(huán)改革。

(2)教學(xué)改革的特色

該實驗教學(xué)改革具有以下特色：

①內(nèi)化的人文情懷培養(yǎng)。整個綜合性實驗依托專業(yè)背景展開，但在第三、第四個實驗中，每位學(xué)生具有明確的分工，其行為直接或間接的對他人的生命安全造成影響，從而將人文情懷的培養(yǎng)內(nèi)化到學(xué)生在實驗過程中的主動思考中，這種主動思考還將通過實驗報告進一步得到引導(dǎo)強化。與傳統(tǒng)直奔主題的德育相比，本實驗中的人文情懷培養(yǎng)是融入到實驗過程當(dāng)中的，教師對學(xué)生情感激發(fā)只起到引導(dǎo)作用，由于同學(xué)間日常的情感紐帶，學(xué)生會去主動思考自己對他人的責(zé)任感與道德感、會去反思職業(yè)素養(yǎng)不足可能引發(fā)的不良反應(yīng)，他們的職業(yè)道德和責(zé)任意識是在實驗過程中逐漸主動建立的，而不是教師強加的道德說教。

②多向綜合。其一，內(nèi)容的綜合。實驗內(nèi)容綜合了“煤礦開采學(xué)”“礦山壓力與巖層控制”“安全生產(chǎn)法律法規(guī)”“事故調(diào)查與分析技術(shù)”“礦山電工學(xué)”“礦山安全工程”“礦山災(zāi)害防治”等課程，具有較大專業(yè)綜合性；其二，實驗平臺的綜合。整個綜合性實驗包含虛擬仿真、基于實景搭建的模擬礦井、實驗驗證三個主要操作實踐平臺，實驗設(shè)備多樣；其三，參與形式的綜合。綜合實驗中既有個體練習(xí)，又有團隊合作，還融入了學(xué)生未來求職過程中可能會面臨的無領(lǐng)導(dǎo)小組討論環(huán)節(jié)，參與形式多樣。

③注重實驗的過程性。其一，整體的過程性。整個綜合性實驗按照遞進順序展開，第一、第二實驗學(xué)生的任務(wù)是進一步理解本專業(yè)的理論基礎(chǔ)、熟悉未來工作操作，為后續(xù)實驗做準(zhǔn)備。第三、第四實驗針對可能的災(zāi)害展開實景模擬，便于發(fā)現(xiàn)問題。第五實驗由學(xué)生去思考如何解決問題、依據(jù)何在、怎樣證明有效性，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力；其二，實驗本身的過程性。每一實驗均按照一定邏輯順序展開，如本文所舉例的第四實驗，采用“自然反應(yīng)—專業(yè)指導(dǎo)—重復(fù)強化操作—討論”的順序展開，符合學(xué)生“認(rèn)識—積累—成長”的過程性規(guī)律；其三，實驗考核的過程性。以學(xué)生實驗表現(xiàn)(包括實驗參與、實驗貢獻、討論質(zhì)量等)、報告完成情況(專業(yè)內(nèi)容的準(zhǔn)確度、豐富度、探究深度)、實驗報告中的反思情況(合理與否、深入與否)等作為主要考評依據(jù)。

④考慮社會屬性下的個人與團隊關(guān)系。第三、第四實驗每組題材均來源于真實案例且彼此間相互獨立，每組內(nèi)的每個個體抽取的角色也是互不相同的，在一定程度上既再現(xiàn)了真實的勞動組織形式、又避免了學(xué)生在參與實驗過程中相互抄襲的問題。與人機二元對話相比，處于實驗中的每個個體具有社會屬性，每個個體都是參與主體，其專業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)道德直接決定了他人的生死存亡。經(jīng)過第一次自由發(fā)揮、第二次教師指導(dǎo)、第三次重復(fù)強化之后，每位參與者不得不對面如何處理個人與團隊關(guān)系這一問題。這與現(xiàn)實情況接近，會讓參與者去思考自己作為社會屬性的人所承擔(dān)的責(zé)任與義務(wù)。

⑤凸顯新工科下的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)。該實驗體現(xiàn)了新工科建設(shè)對學(xué)科交叉、學(xué)科融合、創(chuàng)新思維等方面的要求，在素質(zhì)方面，兼顧職業(yè)素養(yǎng)和人文素質(zhì)，實現(xiàn)文理結(jié)合；在應(yīng)用方面，既有面向未來工作的專業(yè)性操作訓(xùn)練，又包含了諸如傷員搶救、心肺復(fù)蘇等基礎(chǔ)性實操練習(xí)，實驗中討論、反思等環(huán)節(jié)的設(shè)置，有助于深化教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

3.教學(xué)實踐及教學(xué)反思

第三、第四實驗以課帶實驗形式在我校經(jīng)過兩輪教學(xué)實踐，對學(xué)生的隨機抽樣調(diào)查表明，學(xué)生對實驗整體較為滿意。從學(xué)生的實驗報告中可以看出，幾乎所有學(xué)生都能在不同程度上意識到安全生產(chǎn)的重要性、學(xué)好專業(yè)技能及自己工作態(tài)度對他人生命的意義、人的社會性屬性和社會責(zé)任等，說明實驗對于學(xué)生人文情懷的培養(yǎng)是具有啟發(fā)意義的，達到了預(yù)期效果。

經(jīng)過兩輪教學(xué)實踐，也有一些問題值得深思：

(1)實驗數(shù)量與進度問題。對于工科專業(yè)而言，專門性的人文實驗數(shù)量不宜過高。本文所提出的融入人文情懷培養(yǎng)的實驗因依托專業(yè)課展開，在數(shù)量方面不存在這一問題。但由于實驗的綜合性較強，開設(shè)在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期較為適宜。另一方面，由于不同的專業(yè)核心課程開設(shè)在不同學(xué)期，會造成專業(yè)課與實驗環(huán)節(jié)的銜接不緊密。解決這一問題的辦法在于制定人才培養(yǎng)方案時就應(yīng)明確理論課與實驗課的具體教學(xué)邏輯，二者對照查漏補缺，然后合理調(diào)配理論課與實驗課的進度，而不能在人才培養(yǎng)方案中僅僅列出環(huán)節(jié)的名稱和課時。

(2)實景模擬實驗的時間控制問題。第三、第四實驗為實景模擬實驗，實驗過程中不同組別所需要的實驗時間是不同的，如第一輪應(yīng)急反應(yīng)觀測環(huán)節(jié)，有的同學(xué)只顧自己，行動過程中也缺乏思考，不到一分鐘就結(jié)束了這一輪觀測；又如無領(lǐng)導(dǎo)小組討論環(huán)節(jié)，有的組滔滔不絕且觀點犀利，而有的組則集體面面相覷閉口不言。整體而言，整個班級完成實驗的集體耗時是超過預(yù)期的，一方面說明學(xué)生對實驗有較高的參與熱情，另一方面也說明單純按照學(xué)時來制定教學(xué)計劃是不符合教學(xué)實際的。這一點從第五實驗也可以看出，學(xué)生要設(shè)計方案、熟悉器材、驗證方案，甚至要推翻重做，按照傳統(tǒng)的2學(xué)時來制定教學(xué)計劃是不符合教學(xué)實際的。以開放實驗周的形式設(shè)置此環(huán)節(jié)將更符合教學(xué)需求。

(3)實驗效度檢驗問題。由于本實驗中缺少定量化和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，實驗效度檢驗主要依賴對實驗現(xiàn)場學(xué)生的參與情況、實驗后的實驗報告、實驗設(shè)計及完成情況來反映。以本綜合性實驗為例，知識方面期待學(xué)生能陳述采礦基本操作、礦壓基本理論、礦井災(zāi)害特征、防災(zāi)手段等，能力方面期待學(xué)生完成與本災(zāi)害相關(guān)的防災(zāi)手段設(shè)計并驗證其可行性，素質(zhì)方面期待學(xué)生完成實驗后能形成價值認(rèn)同、在以后類似場景中做出綜合收益最大化的價值判斷。但從實驗報告的完成情況而言，盡管對學(xué)生的角色已經(jīng)進行了差異化區(qū)分，但學(xué)生的回答主要來自于課本的知識，缺乏對問題探究的深度、文獻閱讀和橫向?qū)Ρ鹊膹V度，創(chuàng)新能力方面略顯不足。如果采用實驗周或?qū)嶒炘履Ｊ?，指?dǎo)教師一對一組或一對一多次指導(dǎo)、學(xué)生持續(xù)改進，教學(xué)效果和成果產(chǎn)出也將更佳。傳統(tǒng)實驗的效度檢驗及評價方面依然存在評價廣度不夠、指標(biāo)構(gòu)件不合理、成效分析缺少信服力等問題[19]，目前的教學(xué)評價研究在中觀、宏觀領(lǐng)域較多[20-21]，促學(xué)評價如何客觀、合理的落實到課程和教學(xué)細(xì)節(jié)上是重要但依然未被充分重視的[22]，加之人文實驗的培養(yǎng)目標(biāo)由于本身具有潛在性、長期性等特點，未來還有必要對人文實驗的效度檢驗、效果評價方面展開更深入的研究，以利于培養(yǎng)目標(biāo)的達成和教學(xué)改革的動態(tài)持續(xù)改進。

結(jié)語

近年來，隨著技術(shù)的進步，實驗教學(xué)已經(jīng)從早期的理化實驗擴展到虛擬仿真、人機情景模擬等形式。與科學(xué)實驗相比，教學(xué)實驗的主要目的是服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)的達成。從這一點而言，在設(shè)立合理教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，教學(xué)目標(biāo)達成度是評價教學(xué)實驗成敗的主要指標(biāo)。本文從專業(yè)背景出發(fā)，設(shè)計了融入人文情懷的新工科綜合性實驗。由于實驗的綜合性，很難用某一實驗原理去解釋這一綜合性實驗。從實驗的有效控制而言，與傳統(tǒng)更強調(diào)對實驗的精確操作控制而言，本文所提出的實驗主要在實驗環(huán)境、實驗內(nèi)容、實驗流程、實驗報告等方面進行了把控，控制的目的依然是服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。作為一種新的嘗試，本文并未尋找多么高深的理論去支撐這種試驗，也沒有羅列多少學(xué)生獲獎數(shù)據(jù)來支撐這一改革成效，而是希望通過教學(xué)實踐和反思來不斷優(yōu)化現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)。與之相對應(yīng)的，教學(xué)效果的進一步提升還需要教學(xué)管理、教學(xué)制度等方面的配合。教學(xué)改革的成功不可能是一蹴而就，而應(yīng)該是長期的、持續(xù)的。管理與實踐相得益彰，才有益于中國高等教育的健康發(fā)展！