基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工科開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

張克宏

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院，合肥 230036)

經(jīng)濟(jì)的快速高質(zhì)量發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新型人才的支撐，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分，是實(shí)施“一帶一路”和“中國(guó)制造2025”的保障[1]。隨著企業(yè)對(duì)創(chuàng)新型人才需求的不斷提高，如何培養(yǎng)創(chuàng)新能力高、綜合素質(zhì)好的人才業(yè)已成為我國(guó)高等教育改革的核心問(wèn)題[2]。近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新能力上的重要作用；與理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在深化知識(shí)理解、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新精神上作用顯著[3]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論課程，沒(méi)有形成完整的實(shí)驗(yàn)課程體系，課程間銜接不暢，課時(shí)量少，浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，導(dǎo)致創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的滯后[4—5]。因此，深入理解人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的內(nèi)涵，分析其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，構(gòu)建開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，制定完善的平臺(tái)運(yùn)行體制，有助于更好地提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)水平。

一、大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的內(nèi)涵

創(chuàng)新是人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的動(dòng)力，人類的生存和發(fā)展與創(chuàng)新息息相關(guān)。創(chuàng)新能力可以理解為，基于自身認(rèn)知在創(chuàng)新活動(dòng)中所表現(xiàn)出來(lái)的積極心理取向，是個(gè)體與社會(huì)文化環(huán)境互動(dòng)的結(jié)果，集新穎性與實(shí)用性于一體。工科專業(yè)人才的培養(yǎng)是促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，其創(chuàng)新能力是提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的關(guān)鍵[6]；從工科專業(yè)的應(yīng)用性特征來(lái)看，大學(xué)生的創(chuàng)新能力可以概括為探知能力、集成能力、宏思維能力和反思能力，其形成是內(nèi)在因素(知識(shí)和心理)與外部環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，涉及學(xué)生個(gè)體、教師和學(xué)校三個(gè)方面[7]；對(duì)于大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，教師的創(chuàng)新素質(zhì)是關(guān)鍵，學(xué)校的教學(xué)條件是外因，學(xué)生個(gè)體的智力因素是基礎(chǔ)，非智力因素是動(dòng)力。

二、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵

美國(guó)的“自由式”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革被視作開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的源頭，實(shí)踐不斷表明，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效方法，近年來(lái)為國(guó)內(nèi)各高校所關(guān)注。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是一種創(chuàng)新實(shí)踐能力與思維能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，其核心是培養(yǎng)學(xué)生在創(chuàng)新方面的意識(shí)、精神與能力[8]；從實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的過(guò)程來(lái)看，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵體現(xiàn)在課程模塊化、項(xiàng)目遞進(jìn)化、內(nèi)容課程化，在教學(xué)的目標(biāo)、主體、方式、內(nèi)容與資源上實(shí)現(xiàn)開(kāi)放；作為實(shí)驗(yàn)的主角，學(xué)生可以依規(guī)自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)[9]；實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)呈現(xiàn)如圖1所示的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。為了提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)上的作用，高校紛紛加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入，開(kāi)展開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革[10]。

三、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

在高校，實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場(chǎng)所和進(jìn)行科研的基地，為學(xué)生開(kāi)展課程實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力提供了保障[11]；傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，不論從實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、體系、教學(xué)方法，還是從考核方式、實(shí)驗(yàn)室管理與經(jīng)費(fèi)投入上傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法顯得極為落伍。因此，基于社會(huì)發(fā)展對(duì)人才創(chuàng)新能力的要求，構(gòu)建與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相適應(yīng)的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)于最大限度發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在創(chuàng)新人才培養(yǎng)、資源利用、儀器設(shè)備使用效益上具有重要的意義。

(一)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的目標(biāo)與思路

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技創(chuàng)新的重要場(chǎng)所，立足創(chuàng)新人才培養(yǎng)，以學(xué)生為主導(dǎo)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源布局，形成集教學(xué)與科研于一體，方便開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新環(huán)境，重塑實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、內(nèi)容、方法和手段，以更好的條件和資源為學(xué)生提供動(dòng)手和創(chuàng)新平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生形成創(chuàng)新意識(shí)和勇于探索的精神，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)[12]。構(gòu)建的基本思路：深入分析當(dāng)前社會(huì)對(duì)工科人才創(chuàng)新能力的要求及其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，認(rèn)真研究當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、內(nèi)容等方面存在的缺陷，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，合理布局實(shí)驗(yàn)室硬件，制定相應(yīng)的規(guī)章制度與激勵(lì)考核機(jī)制，確保平臺(tái)的高效運(yùn)行[13]。

(二)實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程教改，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平

作為實(shí)踐教學(xué)形式之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既有理論講解又有需要深入思考的動(dòng)手實(shí)踐，能夠很好地深化和拓展學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，既能夠鍛煉動(dòng)手能力，也能通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力，不是單純的理論教學(xué)的延伸，而是培養(yǎng)人才知識(shí)和能力的重要過(guò)程，具有理論教學(xué)不可比擬的重要性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是依附理論課程來(lái)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互分隔，不成體系，不利于創(chuàng)新能力的體系化培養(yǎng)，且很多時(shí)候?qū)嶒?yàn)教學(xué)都流于形式，為完成教學(xué)而教學(xué)，因此加大實(shí)驗(yàn)課程教改力度成為高校工科專業(yè)提升人才創(chuàng)新能力的重要舉措[14]。從專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的總體要求出發(fā)，以學(xué)生為中心，統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，整合專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目與內(nèi)容，形成一個(gè)呈遞進(jìn)式的獨(dú)立體系，并能與理論教學(xué)內(nèi)容有機(jī)統(tǒng)一，及時(shí)地將與專業(yè)緊密相關(guān)的科研成果編成實(shí)驗(yàn)納入到專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，降低驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)尤其是內(nèi)容比較陳舊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比重，增設(shè)有助于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，形成如圖2所示的基礎(chǔ)厚實(shí)、內(nèi)容創(chuàng)新的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系，形成專門(mén)的實(shí)驗(yàn)課模塊，與理論課程具有關(guān)聯(lián)性但又不依附于理論課，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容可以同時(shí)涉及多門(mén)同類課程。例如，包裝存儲(chǔ)過(guò)程中食品質(zhì)量的監(jiān)控與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，既涉及食品化學(xué)方面的知識(shí)，也涉及包裝材料與貯藏環(huán)境方面的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師要放手讓學(xué)生自己做，實(shí)驗(yàn)方案的制定、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施由學(xué)生自己進(jìn)行，教師只需評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案的可行性，做好監(jiān)督即可。

(三)加大經(jīng)費(fèi)投入力度，增強(qiáng)設(shè)備購(gòu)置的科學(xué)性

近年來(lái)，高校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)迅速增加，實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的投入也大幅提升，而擴(kuò)招與社會(huì)對(duì)人才創(chuàng)新能力要求的提高使得現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，需要進(jìn)一步加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境建設(shè)的投入，根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，從實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)材料供給、實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的更新與質(zhì)量提升、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行機(jī)制與保障等多個(gè)方面增加投入[15]。加快老舊實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新?lián)Q代，做好實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置規(guī)劃，科學(xué)驗(yàn)證，根據(jù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)室組建需要，針對(duì)設(shè)備應(yīng)滿足的功能制定詳細(xì)的要求，設(shè)備間要能夠形成體系，在功能上要做到最大公約數(shù)，發(fā)揮最大效益。

(四)合理架構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)意識(shí)

因?yàn)檎n程歸屬不同，高校實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成較混亂，物理、化學(xué)這類公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室歸屬于公共課程部；專業(yè)實(shí)驗(yàn)室歸屬于專業(yè)所在學(xué)院，其中包括學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)室。近些年來(lái)，為吸引人才，高校又紛紛給引進(jìn)的人才搭建了教師個(gè)人實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室相互獨(dú)立，自成一體，造成了設(shè)備購(gòu)置的重復(fù)和資源的浪費(fèi)。因此，基于人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，應(yīng)該從學(xué)院層面成立實(shí)驗(yàn)中心，對(duì)學(xué)院所屬各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室布局進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，解決學(xué)院層面的實(shí)驗(yàn)室相互割裂問(wèn)題，整合原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研設(shè)備資源，與校級(jí)公共實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)對(duì)接，構(gòu)建布局合理、層次分明、教學(xué)科研互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境；整個(gè)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是由學(xué)校層面的公共基礎(chǔ)課類實(shí)驗(yàn)室、學(xué)院層面的專業(yè)基礎(chǔ)課類實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成，其中學(xué)院層面的實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)主體，破除過(guò)去實(shí)驗(yàn)室依賴課程而建的局面，實(shí)現(xiàn)基本實(shí)驗(yàn)技能、專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、專業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行配套環(huán)境的建設(shè)，通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)課程學(xué)分、設(shè)置專業(yè)創(chuàng)新學(xué)分、申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目與參加專業(yè)實(shí)驗(yàn)比賽等方式，鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在教師指導(dǎo)下自主選擇實(shí)驗(yàn)主題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研究，撰寫(xiě)最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；教師也應(yīng)積極吸納學(xué)生參與自己主持的科研項(xiàng)目，培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

(五)強(qiáng)化現(xiàn)代技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用既方便了教學(xué)的開(kāi)展，也提升了教學(xué)質(zhì)量，而將現(xiàn)代化、信息化技術(shù)融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是我們需要深入思考的問(wèn)題。營(yíng)造規(guī)范、互動(dòng)、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)課程的數(shù)字化，鼓勵(lì)教師開(kāi)發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)和軟件，既能方便教學(xué)的開(kāi)展，也能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)有趣易懂，提升個(gè)性化互動(dòng)教學(xué)水平，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理的理解，降低實(shí)驗(yàn)成本，為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供支撐。不斷探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，合理安排實(shí)驗(yàn)分組，教學(xué)過(guò)程中融入多媒體教學(xué)，逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。

四、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行管理與考核方式構(gòu)建

(一)建立多樣化的管理模式，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行

隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的完善，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已不能滿足需要，效率低下、信息交流不暢，無(wú)法適應(yīng)新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的需要。為此，高校應(yīng)當(dāng)正視網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的新機(jī)遇，強(qiáng)化信息化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用，通過(guò)建立教學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合管理信息平臺(tái)、健全開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)制度，提升實(shí)驗(yàn)室管理效率[16]。細(xì)化開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類別，吸收高水平、責(zé)任心強(qiáng)的教師與部分學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室管理，構(gòu)建完全開(kāi)放式、部分開(kāi)放式、科研課題開(kāi)放式和實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理模式，在管理理念、管理模式、管理技術(shù)手段和管理制度上不斷推陳出新，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的管理目標(biāo)。

(二)制定科學(xué)的考核制度，激發(fā)師生良性互動(dòng)

對(duì)于多數(shù)高校來(lái)說(shuō)，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是個(gè)新事物，在開(kāi)放過(guò)程中，失敗與成功是并存的，鼓勵(lì)創(chuàng)新也包容失敗，因此，從注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和分析問(wèn)題能力的角度出發(fā)，根據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，建立科學(xué)的、指標(biāo)明確的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)考核體系，將考核融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程中，提高實(shí)驗(yàn)中涉及創(chuàng)新能力部分的考核比重，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是當(dāng)前高校人才培養(yǎng)的核心，對(duì)創(chuàng)建創(chuàng)新型社會(huì)、創(chuàng)新型國(guó)家具有重要的意義，能夠有效提升國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量。通過(guò)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵的分析，提出了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的目標(biāo)與思路，開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)教改，強(qiáng)化現(xiàn)代技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，提出了平臺(tái)的構(gòu)成與運(yùn)行管理機(jī)制，以激勵(lì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。