淺談實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)

郭冰+邢紅宏+孫江+劉芬芬

【摘 要】實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成體系，具有理論課所不同的特點(diǎn)。本文從實(shí)驗(yàn)的重要性、實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問(wèn)題分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的部分現(xiàn)狀，綜合提出了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)注意的三個(gè)方面——建設(shè)理念、突出創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，最后列舉了在課程標(biāo)準(zhǔn)、教材、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面進(jìn)行的初步改革。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新；改革

0 前言

近年來(lái)，高等教育領(lǐng)域的全面深化改革已來(lái)臨。實(shí)驗(yàn)教學(xué)，作為高等教育的一部分，肩負(fù)著提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重任。針對(duì)突出人才創(chuàng)新培養(yǎng)、充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)這點(diǎn)，不少高校都在探索實(shí)驗(yàn)室管理模式和教學(xué)模式方面進(jìn)行著積極的改革和創(chuàng)新。

當(dāng)前，明確實(shí)驗(yàn)室的重要性，深刻分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題來(lái)源迫在眉睫。本文參考現(xiàn)狀中的問(wèn)題，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)注意的三個(gè)方面，給出了改革初期的一系列措施。

1 實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必由之路

從學(xué)科發(fā)展角度看，實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻。實(shí)驗(yàn)先于理論，是理論的來(lái)源[1]。實(shí)驗(yàn)往往是幫助學(xué)科生長(zhǎng)、開(kāi)辟未知領(lǐng)域的利器。比如，從物理學(xué)發(fā)展來(lái)看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在物理學(xué)概念的提出、物理理論規(guī)律的確立及被公認(rèn)過(guò)程中有重要的地位，起到了關(guān)鍵的作用。實(shí)驗(yàn)物理在推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中有著明顯的作用。

從個(gè)人發(fā)展角度看，實(shí)驗(yàn)具有不可替代、無(wú)法復(fù)制的重要性。實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐活動(dòng)的一種。實(shí)驗(yàn)是一些概念和知識(shí)從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的必經(jīng)之路，是鍛煉個(gè)人的動(dòng)手能力、思維能力、分析能力的重要途徑。在實(shí)驗(yàn)室里的科研工作成就了許多優(yōu)秀的科學(xué)家這一點(diǎn)從側(cè)面反映了實(shí)驗(yàn)在個(gè)人發(fā)展上不可替代的重要作用[2]。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨問(wèn)題

2.1 重視程度

實(shí)驗(yàn)的重要性和目前受到的重視程度不成比例。在教育觀(guān)念上，“重理論、輕實(shí)踐”的觀(guān)念雖有所轉(zhuǎn)變，但還沒(méi)從根本上扭轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整體教學(xué)中的地位還需要繼續(xù)提升。雖然很多學(xué)校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂授課也得到了各級(jí)專(zhuān)家的高頻督導(dǎo)，但是還有很多方面需要改進(jìn)。比如：督導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專(zhuān)家是否了解現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的前沿，是否有過(guò)所督導(dǎo)學(xué)科的科學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，是否親身講授過(guò)實(shí)驗(yàn)課，能否準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)等等。而很多實(shí)驗(yàn)課只是選修課或者是占少數(shù)學(xué)分的事實(shí)，使得部分學(xué)生走向?qū)嶒?yàn)課不重要的誤區(qū)。所以，要從根本上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還需要嚴(yán)格區(qū)分理論課套路，圍繞實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)制定一系列措施。

2.2 實(shí)驗(yàn)室條件

實(shí)驗(yàn)室的良好條件是實(shí)驗(yàn)課高效開(kāi)展的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境、設(shè)計(jì)、規(guī)章制度這些方面，多數(shù)學(xué)校做得不錯(cuò)。環(huán)境安全環(huán)保、設(shè)計(jì)科學(xué)人性化、規(guī)章制度合理有效，但是在教學(xué)過(guò)程中仍能發(fā)現(xiàn)不少問(wèn)題。比如：設(shè)備陳舊、運(yùn)行不穩(wěn)定，后期維修和更新跟不上；儀器原理落后，工程上已經(jīng)淘汰的方法仍被保留，不能與時(shí)俱進(jìn)，更沒(méi)有前瞻性；設(shè)備集成度過(guò)高，自動(dòng)化太強(qiáng)，密封性太好，導(dǎo)致學(xué)生“一鍵操作”完成實(shí)驗(yàn)，不懂其中設(shè)計(jì)原理及實(shí)驗(yàn)方法，誤失了探索的興趣和途徑。

2.3 隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的、不可間斷的工作。目前，很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的隊(duì)伍面臨著隊(duì)伍不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)突出，設(shè)備的突發(fā)狀況、學(xué)生應(yīng)變能力及動(dòng)手能力的不同等都是實(shí)驗(yàn)課上考驗(yàn)教師掌控能力的因素。實(shí)驗(yàn)教師不僅能講得了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等理論知識(shí)，更要熟練掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)，還要兼顧實(shí)驗(yàn)方法的工程應(yīng)用，最后激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都體現(xiàn)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)教師的綜合素質(zhì)，所以，要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，必須要培養(yǎng)創(chuàng)新型的師資力量。如何留住教師、培養(yǎng)教師、鼓勵(lì)教師是實(shí)驗(yàn)教學(xué)至關(guān)重要的課題。

3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

3.1 建設(shè)理念

將哲學(xué)的思想融入實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中來(lái)[3]。將理論和實(shí)踐、理工和人文有機(jī)融合在一起，可以在理念上提升了一個(gè)層次，在實(shí)踐中收獲綜合的分析素質(zhì)，打破認(rèn)知的壁壘。這些年，很多學(xué)校針在實(shí)驗(yàn)課的單獨(dú)設(shè)課、課程標(biāo)準(zhǔn)制定、教材的改編、教學(xué)方法的探索等方面，都有了很多的創(chuàng)新和改革。正是因?yàn)閷?shí)踐是成長(zhǎng)的必需環(huán)節(jié)，所以實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)一直在向著創(chuàng)造更好的環(huán)境和條件、培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才的道路上邁進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)理念的創(chuàng)新可在很多方面開(kāi)展，這體現(xiàn)了注重實(shí)踐的觀(guān)念已深入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。基本性實(shí)驗(yàn)，尤其是其中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生固化和深化了書(shū)本知識(shí)。雖然滯后于科研實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生由此熟悉了實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，熟悉了常用的測(cè)量工具，基本的實(shí)驗(yàn)技能得到了訓(xùn)練，基本的實(shí)驗(yàn)方法也得到了體驗(yàn)。如果重創(chuàng)新，可在保留這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將其數(shù)量壓縮、學(xué)時(shí)壓縮，再把具有設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目放在后面，數(shù)量和時(shí)間上留出足夠的空間給學(xué)生，這樣更能符合實(shí)驗(yàn)初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律。

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展，很多新技術(shù)已經(jīng)被廣泛發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用，故一些古老的技術(shù)即便原理經(jīng)典、方法巧妙，在現(xiàn)代化測(cè)量和工程中也已經(jīng)無(wú)用武之地。作為教學(xué)研究，我們固然應(yīng)知測(cè)量發(fā)展的歷史，但一定要做到與時(shí)俱進(jìn)，因?yàn)閷W(xué)知識(shí)是為了運(yùn)用，而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的去留、怎么留都是以后應(yīng)當(dāng)探索的問(wèn)題。

3.2 突出創(chuàng)新

問(wèn)題是創(chuàng)新的來(lái)源，在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)階段學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和儀器的過(guò)程中就要引導(dǎo)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的問(wèn)題、探索問(wèn)題來(lái)源、設(shè)計(jì)解決方案、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。這些基本功得到鍛煉之后，在后續(xù)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生才能科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟、選擇合理的數(shù)據(jù)處理方法，再將積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)靈活運(yùn)用到創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，獲得創(chuàng)新能力上的本質(zhì)提高。可見(jiàn)，這一系列的訓(xùn)練之所以能為創(chuàng)新做好鋪墊，教師的引導(dǎo)意義重大。要做好引導(dǎo)，就必須摒棄灌輸式教學(xué)，采用多樣的教學(xué)方法，開(kāi)展啟發(fā)式、自主式、合作式、啟發(fā)式、探究式的方式，重視實(shí)驗(yàn)中方法的研究和選擇。總之，創(chuàng)新首先從重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)開(kāi)始，從教師的教學(xué)方法開(kāi)始，穩(wěn)固創(chuàng)新的根基[4]。

需要激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的熱情。首先，可以在教學(xué)內(nèi)容和教法方法上做功課，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣，進(jìn)而激發(fā)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、探索創(chuàng)新的熱情。再次，可以在學(xué)分制度上突出創(chuàng)新，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制，只要學(xué)生參加創(chuàng)新，就給予一定的評(píng)價(jià)，從而靈活地給予相應(yīng)的學(xué)分。參加創(chuàng)新的和沒(méi)參加創(chuàng)新的、創(chuàng)新作品優(yōu)秀的和創(chuàng)新作品一般的學(xué)生，在學(xué)分給予上有明顯的區(qū)分，在側(cè)面激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的積極性。最后，在所有創(chuàng)新的作品中，選拔優(yōu)秀的作品參加全省甚至全國(guó)的創(chuàng)新大賽，將作品放在更高的平臺(tái)上進(jìn)行評(píng)比，不僅能夠積累學(xué)生和老師的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，還能增強(qiáng)學(xué)生的榮譽(yù)感，加強(qiáng)創(chuàng)新的氛圍，鼓勵(lì)更多的學(xué)生參加創(chuàng)新活動(dòng)。

創(chuàng)新不僅源于實(shí)驗(yàn)，還源于工程和應(yīng)用。學(xué)校可以選擇與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的企業(yè)合作，讓學(xué)生遵循嚴(yán)格的上下班時(shí)間、了解生產(chǎn)中的原理和實(shí)際問(wèn)題、 參與企業(yè)的研發(fā)和創(chuàng)新活動(dòng)。借助企業(yè)大平臺(tái)來(lái)培養(yǎng)對(duì)時(shí)間有效管理的能力、項(xiàng)目模塊化設(shè)計(jì)的能力、思維能力等，將書(shū)本知識(shí)與現(xiàn)代化生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)主要包含吸引人才和培養(yǎng)人才兩個(gè)方面。首先，要吸引并留住人才，要有合理的評(píng)價(jià)體系和政策待遇[5]。實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的特點(diǎn)決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者工作任務(wù)的多樣性，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)室安全的落實(shí)等保障性工作占據(jù)了大量的時(shí)間和重要的地位，但是這些在科研論文、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)等量化性數(shù)據(jù)中都得不到相應(yīng)的體現(xiàn)。所以，應(yīng)該在崗位聘任和職稱(chēng)評(píng)審中有單列的政策來(lái)實(shí)施。其次，實(shí)驗(yàn)室教師的培訓(xùn)應(yīng)該是有計(jì)劃地、多交流性的、不間斷的。科研的發(fā)展與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，創(chuàng)新便蘊(yùn)含其中。教師隊(duì)伍的發(fā)展要緊跟科技前沿和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，有計(jì)劃地、盡可能多地參加學(xué)術(shù)交流，開(kāi)展學(xué)校間的相互學(xué)習(xí)，夯實(shí)基礎(chǔ)重實(shí)踐，積極更新知識(shí)與方法，這才有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

4 初步的改革

綜上所述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該不斷地與現(xiàn)代科技前沿和先進(jìn)的教學(xué)理念、教學(xué)方法高效融合，做到與時(shí)俱進(jìn)、夯實(shí)基礎(chǔ)。目前，一系列的改革和創(chuàng)新已在穩(wěn)步實(shí)施。首先，是課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的改革。課程標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同層次的學(xué)生，有著不同的實(shí)驗(yàn)要求，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上也有所區(qū)分。教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，其質(zhì)量直接影響著學(xué)生的興趣和專(zhuān)業(yè)技能水平的提升程度。教材對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)層次的區(qū)分已經(jīng)明顯，但對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)的區(qū)分還有待發(fā)展。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和人才培養(yǎng)方案，從專(zhuān)業(yè)角度審視、編寫(xiě)新的教材是有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的。其次是教學(xué)方法的改革。在研討式教學(xué)上做了小組合作學(xué)習(xí)等教學(xué)模式的嘗試，效果甚好。最后是鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，進(jìn)行創(chuàng)新的制作，帶著自己的作品走出去，去參加全軍或全省的大賽，在大賽中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)技能提高做鋪墊。

目前，虛擬實(shí)驗(yàn)的建設(shè)也在逐步實(shí)施。虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有利于學(xué)生在靈活的時(shí)間和空間中接觸實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生預(yù)習(xí)，也利于學(xué)生更加全面地掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。此外，學(xué)生正在嘗試進(jìn)行簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作和利用。現(xiàn)有很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備集成化太高，學(xué)生往往只要簡(jiǎn)單的操作，甚至是照說(shuō)明按幾下按鍵就可以輕松完成。這是現(xiàn)代化自動(dòng)化的便利，但是對(duì)于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理和方法有一定的制約性。所以，我希望探索一條輕集成化教學(xué)的道路，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作或拆解中完成對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和方法的高度理解、深刻體驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]