基于工程應用型創新人才培養的實驗教學改革*

邱意敏 李 煒

(安徽工程大學電氣工程學院，安徽 蕪湖 241000)

隨著知識經濟時代的不斷發展，社會對工程應用型創新人才的需求量急劇增加[1-3]。如何培養符合社會需求的工程應用型創新人才已經成為目前高等教育急需解決的問題。

高等教育培養學生可以分為理論教學環節和實踐教學環節。理論教學是教師通過課堂講授、作業批改、考試等方式進行教學；實踐教學是學生通過實驗、實習、實訓等方式實踐、驗證和強化理論知識[4-5]。由此可見，實踐教學在培養學生工程應用能力和創新能力方面有著理論教學不能替代的重要地位[6]。實驗教學作為實踐教學的重要組成部分，對于提高實踐教學的質量、培養工程應用型創新人才起著重要的作用。因此，為了適應我國工程應用型創新人才的培養需求，必須拓寬實驗教學改革的思路和深化實驗教學的改革措施。

一、實驗教學的現狀

近年來，高等院校為了提高實驗的教學質量，對實驗教學采取了一些改革措施，并取得了一定的成績[7]，但從整體上看，實驗教學的改革局限在實驗教學本身，沒有與人才培養目標相聯系，難以滿足社會對工程應用型創新人才的需求[8]。

(一)定位不準

我國高等教育長期受到“重理論，輕實踐”傳統教學理念的影響，實驗教學一直被定位為輔助理論課教學的手段[9]。這種不正確的定位，造成成績考核時以理論考核成績作為參考，而不考慮實驗成績的現象。這便導致學生將學習重心都放在理論知識的學習上，不重視實驗課程，導致學生在實驗操作時敷衍了事、實驗報告重復率高，甚至有少數學生在實驗課程結束后仍不會使用實驗設備的情況。

(二)內容設置不合理

目前，我國高校依照理論課程體系設置實驗，不獨立設置課程，實驗內容較為陳舊，很少有體現現代科學技術的實驗。實驗項目幾乎均為驗證性、演示性實驗，很少有綜合性、設計性、創新性實驗。每門課程按照各自的課程要求獨立設置實驗，導致實驗內容互相分割，重復率高，缺乏聯系性和系統性。這種不合理的內容設置僅僅能夠培養學生的基本技能，對學生工程應用能力和創新能力的培養以及工程設計的整體概念的形成沒有任何幫助，不但限制了學生的積極性和創造性，而且嚴重制約了實驗教學的教學效果。

(三)教學模式單一

傳統的實驗教學模式均以教師為中心，教師詳細講解實驗的全過程，如實驗原理、實驗內容、操作步驟等，學生在進行實驗操作時只需按照教師介紹的實驗步驟操作，就能得到實驗結果。從表面上看學生確實參與了實驗教學活動，但實質上他們是處于被動接受狀態的，這種實驗教學模式忽略了學生對知識的深入理解與掌握，抑制了學生的工程應用能力和創新能力的培養。長久下去，學生就會變得懶得思考、懶得質疑，更甚于會變得不會思考、不會質疑、不會創新。

(四)管理模式落后

我國大多數高校實驗室采用非開放式管理模式，即學生只能在實驗課程規定的時間段內在實驗室完成課程規定的內容，并采用統一無差別的標準對學生進行考核。這一方面造成實驗室在沒有安排實驗教學時處于閑置狀態，嚴重浪費實驗室的資源；另一方面，沒有因材施教，限制了學生的主動性和積極性，制約了工程應用型創新人才的培養質量。

(五)師資力量不足

大多數高校將實驗教師劃分為教學輔助人員，其地位和作用長期得不到重視。這使實驗師資在職稱評定、工作待遇以及業務培訓等方面存在著諸多限制，還導致很多教師存在實驗教學僅僅是簡單的基本操作，根本無法與理論教學相提并論的錯誤觀點，高水平人才不愿從事實驗教學的現象。因而造成實驗教學師資力量不足，隊伍結構不合理，缺乏高學歷、高職稱的“雙師型”實驗教師等問題。而現有的實驗教師長期脫離一線生產崗位，掌握的經驗和技術嚴重滯后于目前企事業單位的發展需求，很大程度上限制了實驗教學的效果，不利于培養學生的工程應用能力和創新能力。

二、實驗教學改革的措施與方法

目前，我國高校實驗教學的現狀難以適應工程應用型創新人才培養的需求。因此，必須深化實驗教學改革，提高實驗教學質量，引導學生在掌握實驗知識的基礎上提出新思想、新觀點，充分發揮實驗教學對工程應用型創新人才培養的作用。

(一)優化教學內容

圍繞科技發展的需要對原有的實驗內容進行統一規劃，及時刪除內容重復、操作過于簡單、不符合科學發展的驗證性實驗，保留能訓練學生發現問題、分析問題、解決問題能力的驗證性實驗，增加綜合性、設計性和研究性實驗的比例，建立一個階段化、層次化的實驗課程體系。

該實驗課程體系將實驗教學內容按照大學的不同階段進行劃分，每個階段的實驗分為基本要求、一般要求和較高要求三個層次。在學生低年級時，實驗內容需和基礎理論緊密結合，主要加深學生對理論知識的理解，培養學生動手能力和實驗操作能力；在學生中年級時，實驗內容需具有一定的應用性，主要培養學生綜合運用知識的能力；在學生高年級時，實驗內容需具有工程實踐性，主要培養學生工程應用能力、團隊協作能力和創新精神。在每一個階段，學生又可以根據自己的興趣和能力選擇不同要求的實驗課程，即學有余力、有興趣的同學可以選擇一般要求和較高要求的實驗課程，而學習一般的學生選擇基本要求的實驗即可。該實驗課程體系能實現真正意義上的因材施教，不但增加了學生的自由性和自主性，而且能夠激發學生的學習興趣和創造力。

(二)拓展教學模式

在實驗教學過程中，改變傳統的以教師為中心的“講解+操作”的模式，建立一個以學生為中心多平臺有機結合的教學模式。在課堂教學中，可以引入參與式討論，即學生完成實驗操作后，教師組織學生對實驗情況進行自我總結，讓他們自己討論實驗操作中出現的問題并分析原因，最后教師進行總結并介紹部分工程解決方案。同時，利用微博、微信公眾號等互聯網平臺向學生提供各種網絡教學資源，將實驗原理和實驗方法直接展示在學生面前，讓他們有更多自主選擇權，對實驗有更直觀深刻的感性認識。這種教學模式讓學生由“被動的操作”變為“主動的思考”，不但培養了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，而且為工程應用能力和創新精神的培養提供了保障。

(三)建立實驗室開放機制

建立實驗室開放機制是實驗教學改革的不可缺少的部分，它包括實驗場地、實驗設備、實驗內容的開放和實驗方式的開放。實驗場地、實驗設備、實驗內容的開放是指學生通過預約進入實驗室，并根據自己感興趣的問題自行設計實驗，利用實驗設備進行操作驗證。在此過程中，學生需獨立完成資料的查閱、實驗過程的制定、實驗數據的處理等各個環節，實驗教師僅僅起到輔助指導的作用。這充分體現了以學生為中心的工程教育理念，讓學生具有更大的獨立性和自由性。實驗方式的開放是指通過第二課堂的活動，即數學建模競賽、飛思卡爾杯全國大學生智能車競賽、電子設計大賽等學科競賽，讓有興趣的學生參與其中，提高他們工程應用能力和團隊協作精神。實施實驗室開放機制是加強學生自主學習的基礎，有利于提高實驗設備的利用率和實驗教學的效果，拓展學生的視野和思路，促進應用能力和科學思維能力的發展，激發學生的創新意識和創新精神。

(四)提高教師隊伍素質

作為實驗教學活動的組織者和引導者，實驗教師的水平直接影響實驗教學的效果，建設一支具有實踐操作能力和工程實踐經驗的實驗教師隊伍是培養工程應用型創新人才的重要保障。就個人層面而言，實驗教師在提高專業教學能力的同時還需提高自己的科研能力，只有具有較強的科研能力，才能更好地向學生傳授學科前沿的知識和科研方法。就組織層面而言，學校應該定期組織實驗教師參加培訓，選派實驗教師去企業掛職鍛煉，并制定相應的激勵措施，吸引高學歷、高水平的教師以及具有豐富工程經驗的企業技術人員參與實驗教學活動，形成一支結構穩定、教學水平高、工程經驗豐富的實驗教學師資隊伍。

(五)建立實驗教學評價系統

實驗教學評價體系是提高實驗教學質量的有效保證，是檢驗實驗教學成果是否滿足學生發展需要和社會人才培養需求的重要措施。實驗教師根據實驗教學評價系統中的來源于學生、教師、學院、企業等多方面的反饋信息，結合當前社會人才培養的需求，運用工程教育理念中的持續改進的概念，對實驗教學的方法、實驗教學內容和實驗教學的目標等多個指標進行修正，以提高自己的教學水平和教學效果，從而培養出更加符合社會需求的工程應用型創新人才。

三、結論

實驗教學作為高等教育中重要的教學環節，在高校培養工程應用型創新人才方面起著不可替代的作用。作為高校教學的工作者，我們必須不斷總結和完善實驗教學經驗，堅持以學生為中心，進一步深化實驗教學改革，為培養符合需求的社會工程應用型創新人才貢獻出更大的力量。