實驗創新教育與創新人才培養探索

唐 力, 張文娟

(中國礦業大學 機電工程學院實驗中心, 江蘇 徐州 221116)

實驗室創新

實驗創新教育與創新人才培養探索

唐 力, 張文娟

(中國礦業大學 機電工程學院實驗中心, 江蘇 徐州 221116)

創新教育是一個復雜的系統工程,實驗教學是其重要的組成部分。深化實驗教學改革,探索獨立設課、多層次實驗教學模式,構建個性化平臺,建立以學生為本的教育理念,是開展創新教育、培養創新人才的有效途徑。

創新人才； 創新教育； 實驗教學

建設創新型國家是21世紀我國經濟社會發展的戰略目標。高校是貫徹國家自主創新戰略、建設創新型國家的重要力量,擔負著培養符合創新型國家建設所需人才的重大責任,培養創新人才是歷史賦予高校的歷史使命。創新人才的培養依賴于創新教育。開展創新教育研究,改革人才培養模式,營造良好的創新教育環境是高校教學改革,特別是實驗教學改革面臨的重大課題[1-3]。

1 創新教育的內涵

創新教育是以培養學生創新精神、創新意識和創新能力為基本價值取向的教育,是在全面實施素質教育過程中,著重解決學生創新意識和創新能力培養問題。創新教育是在扎實的基礎理論知識基礎上,依靠實驗教學和科技實踐活動,培養學生實踐能力、創新精神和創新能力。高校實驗教學質量直接關系到創新教育的開展和成效,對創新人才的培養起著至關重要作用。

2 實施創新教育的障礙

目前一些高校普遍存在實驗教學模式化、實驗形式填鴨化、實驗報告格式化、實驗內容和管理僵化的“記憶力教育”教學模式。實驗教學停留在對理論知識的驗證及加深理解的附屬層面上。以教為中心的實驗模式,更多的是控制與支配,沒有足夠的實踐空間和思維時間留給學生,實驗報告抄襲現象時有發生,實驗教學收效甚微[4-5]。實驗內容陳舊、更新速度過慢、嚴重脫離生產實際,與現代科技的飛速發展極不適應,這些都嚴重制約了學生實踐能力和創新意識的形成,與創新人才的培養格格不入[6]。這些都是實施創新教育的障礙。

3 創新教育模式

創新就要打破常規,營造良好的創新環境 氛圍,為創新人才的成長提供條件。我校通過深化實驗教學改革、構建創新教育模式,在創新人才培養中取得了顯著成效。

3.1 獨立設課，開展多層次實驗教學

實驗教學是高校創新教育體系的重要組成部分,實驗教學與理論教學之間既有一定的聯系,又存在一定的獨立性。實驗教學獨立設課徹底改變了實驗教學從屬地位,從課堂教學中分離出來與課堂理論教學并行,在科學性、系統性和銜接性的前提下自成體系。實驗教學獨立設課單獨考核提高了學生的重視程度,獨立設課以后實驗室不再隸屬單一課程,多學科相關實驗室進行統一管理。通過實驗室資源整合,專業實驗室、學科實驗室實驗設備合理布置,教學與科研有機結合。實驗環境得到了大大改善,實驗項目增加，實驗內容豐富,滿足綜合訓練的要求,也為以后學生的科技創新活動提供了場所,構建出創新教育開展的平臺。獨立設課奠定了實驗內容的多元化的基礎,為基礎型、綜合型、創新型多種實驗類型并存提供了條件。同時層級化實驗教學能夠滿足不同層次、不同興趣學生學習的要求[7-8],促進了不同層次學生創新教育的開展。

我校在學科基礎課、專業課和公共選修課實驗課程中都進行了獨立設課、多層次實驗教學改革探索和實踐。以學科基礎實驗工程圖學實驗教學改革為例,“工程圖學實驗”是機械類和非機械類(如:電器、材料、環測、電力專業等)學生最要選擇的實驗。在這個涉及人數多、專業廣的實驗中開展創新教育,必須改革傳統的單一實驗教學模式,根據不同專業的特點實施多層次實驗教學,這樣才能有利于提高實驗教學質量,開展創新教育。“模型加工制作” 模塊是“工程圖學實驗”必選內容之一,要求學生以團隊形式選擇和進行實驗,提交組合體和回轉體模型作品實物及實驗報告。

機械類選擇創新型實驗的學生要經歷查閱資料—提出設計方案和草圖—了解加工材料、設備—修改設計草圖、繪制加工圖—制定加工流程—加工制作—完成實驗報告的過程。這個過程中無論是課前的構型和加工工藝資料的查閱、組合體和回轉體模型創意方案的確定,還是了解加工設備、制定加工流程以及繪制出加工圖紙，學生都積極主動充滿了學習的熱情。在課堂上作品的制作中學生大膽動手加工制作,對每道工序仔細觀察、細致分析,發現設計缺陷和加工存在的問題,積極思考，在實驗指導教師幫助下完成加工圖修改、完善加工方案，最終制作出模型作品。學生得到了系統創新設計和機械加工訓練,對機械設計、幾何精度設計與檢測、材料成型工藝、機械制造工藝等課程形成了初步的認識,為未來專業課程的學習以及綜合運用、課程設計和畢業設計打下了基礎。

選擇基礎型實驗的學生按著實驗指導書的要求,安裝模型模板、規定實驗步驟進行圖形繪制和模型加工制作,解決了非機械類學生自己設計模型和制定加工流程能力不足、建立實驗興趣困難、多數人不能動手影響實驗效果的問題,在基礎的層面上加深了對工程圖學知識的理解,鍛煉了實踐能力,開闊視野。

3.2 構建個性化培養平臺

實驗室開放為學生搭建了一個開放的創新教育平臺[9],使學生有了獨立思考、自由發揮、自主學習的時間和空間,激發了自主學習的積極性,變被動的實驗為主動探索。不同興趣和愛好的學生都可以找到自己的切入點,有了了解、參與前沿科技的機會,每個人的個性都可以得到充分發揮。

3.2.1 開放實驗，營造創新教育氛圍

實驗開放是針對傳統的單一固定實驗教學模式進行的改革,本著以學生為主體,教師為主導的原則,充分考慮學生知識結構和能力水平,并尊重其個性選擇,學生可以根據自己專業特長、興趣愛好和實際能力選擇和完成實驗。基礎較差的學生能夠補做未完成的實驗,基礎好的學生根據自身特點可以延續課堂實驗使其升華，也可以自己重新選擇實驗項目或科技創新項目進行實驗；將基礎實驗轉變為綜合實驗,單學科實驗變成多學科系統實驗。在實驗室管理上采用多學科統一管理,學科之間可以交叉運行,開放實驗室統一安裝門禁系統,滿足學生選擇多學科實驗室完成實驗項目的要求。實驗室配備經驗豐富的教師幫助學生解決實驗中遇到的問題,使學生的綜合素質得到提高,培養學生創新意識和創新能力。

3.2.2 創新實踐基地開放，打造科技競技平臺

創新實踐基地的建立是高校培養創新人才的第二課堂,為課外創新教育的開展創造了良好的條件和氛圍。我校對“大學生實踐創新基地”和“機器人俱樂部”大力支持,撥出專項經費、配備多名教師支持學生開展課外科研創新活動。在基地學生自主管理，自我約束能力、責任心、合作精神和管理能力得到了鍛煉。在 “挑戰杯”“機械設計大賽”“創業設計大賽”“機器人大賽”“工程訓練大賽” 和“數學建模大賽”等一系列省、國家級大賽中,學生踴躍參加,自愿組成團隊,新老結合,強強結合,在經驗豐富的指導教師指導下,多項賽事都取得了優異的成績。在賽事籌備、作品設計、制作以及比賽過程，學生迎難而上,百折不撓,在突發事件面前,學會了頭腦冷靜深入分析,臨危不亂。通過各項大賽充分挖掘了學生的創新潛能,培養了競爭意識、增強了決斷能力、積累了創新人才具備的素養。

3.2.3 科研實驗室開放，造就科技人才

科研是高校獨立性與知識性的集中體現,是新知識和新技術的源泉。科研實驗室對本科生開放,引導學生介入科研是培養學生科研意識、提高創新能力的有效途徑。我校是全國唯一以礦業命名的特色鮮明高水平高校,有一批高水平科技創新專業實驗室,每年承擔著大量各類科技項目,引領著行業的科技前沿。本科生進入科研實驗室和碩士、博士生一起參與科研項目,不僅促進了專業知識的學習和提高,同時也學到了許多課外知識。在產品開發設計中,培養了學生分析問題和解決問題的能力,對充分挖掘創新潛能、提高創新能力起到了積極的作用,為有志于將來繼續研究深造的學生提供科研活動平臺，培養出一批具有理性、求實、批判和協作創新精神的優秀科研人才。另一方面科研實驗室開放充分發揮了科研資源和教師的作用,使學生接觸到最新的科研成果和先進實驗設備,使他們能夠了解到學科前沿,學習與先進的科學技術，與時俱進，最大限度提高了實驗設備資源的利用率。

4 以人為本,變“教”為“導”

實驗教學是實驗教師和學生共同參與相互配合的過程,在此過程中開展創新教育要堅持以學生為中心、以創新為重點教育理念,建立平等的師生關系,以創新型教師為主導,帶動創新人才的培養。

以人為本是科學發展觀的核心, 具有深厚的道德內涵。對于教育事業而言, 以人為本即以學生為本, 一切為了學生的未來[10]。高校是學生邁向社會的最后一站,是通向社會的橋梁,是他們從傳統的應試教育走向自主學習、建立創新意識、培養創新能力最終成長為創新人才的階段,而實驗教學理念和方法是影響這次轉型的重要的因素。以學生為本,變“教”為“導”,就是要變教師的單純說教為合作、引導和分享,為學生提供主動創造的條件。實驗課前積極引導學生選擇、準備實驗,激發學習興趣,調動自主學習積極性；課堂上營造溫馨、和諧、信任的環境,鼓勵學生大膽動手、積極提出創意,啟迪創新思維靈感；當遇到問題的時候師生共同商討解決方法,共同分享成功的快樂,使學生在活躍的氣氛中進步成長；鼓勵學生課余時間到實驗室參與管理,在儀器設備調試、保養和維修的過程中,在不斷發現問題和解決問題的過程中, 發現理論和實踐知識的不足,明確學習的目標, 找到學習方向,變被動學習為主動學習[11-12],使學生創新能力在潛移默化中得到提升。

5 緊跟學科發展,更新實驗內容

實驗指導書是學生實驗的指導性大綱,實驗教材的優劣直接關系到實驗教學的的效果。編寫適合創新教育的實驗教材首先要從優化實驗出發。在實驗類型設置上,增加綜合型、創新型實驗比例,使實驗內容多樣化,不同層次的學生可以根據自己的能力、興趣選擇性完成實驗；另一方面了解學生的學習興趣,開出既適合社會需要,又能激發學生學習興趣的實驗；另外，將教師的科研成果轉化為實驗項目,是實驗教學改革的又一有效的途徑。開出具有創新內容特色鮮明的綜合型、創新型實驗,這不僅大大提高科研儀器設備的利用率,也可以使學生盡早接觸先進的科學儀器設備,理解科研的真正含義,把實驗教學與相關行業發展聯系在一起,在建立學生學習興趣的同時,培養了創新意識,為創新教育的開展打下基礎。

6 結語

創新人才培養需要創新教育。在現有教育體系下開展創新教育,培養具有創新精神、創新意識和創新能力的人才,是高校教學改革的目標。實驗教學是培養創新人才的重要環節,探索獨立設課、多層次實驗教學模式,構建開放式個性化培養平臺,建立以學生為本的教育理念,為學生自主學習、自主創新、個性發展創造條件,是培養創新人才的有效途徑。

References)

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Exploration on experimental innovative education and innovative talent training

Tang Li, Zhang Wenjuan

(Mechanical & Electrical Engineering College, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China)

The innovative education is a complicated system engineering, and the experimental teaching is an important part of deepening the reform of experimental teaching, in order to explore independent courses, multi-level experimental teaching mode, build the personalized platform, and set up taking the student as this education concept, which is an effective way to cultivate innovative talents.

innovative talents; innovative education; experimental teaching

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.004

2016-12-06 修改日期：2017-02-17

國家級精品資源共享課；江蘇高校品牌專業建設工程資助項目(PPZY2015B120)

唐力(1962—),女,江蘇徐州,本科,研究員,主要從事車輛工程教學、實驗教學及實驗室管理.

E-mail：tangli20000@126.com

G642

A

1002-4956(2017)5-0011-03