基于“新工科”理念的理工基礎學科實驗教學改革設計

商澤進，鄧慶田，李新波，阮 苗

基于“新工科”理念的理工基礎學科實驗教學改革設計

商澤進，鄧慶田，李新波，阮 苗

（長安大學 理學院，陜西 西安 710064）

面向交通運輸一流學科和相關新工科專業建設，從實驗理論教學、實驗平臺建設、高水平實驗師資隊伍培育以及實驗管理保障建設等方面進行改革，提出了與之相適應的“泛理工基礎學科實驗教學體系”設計思路，探索了基于“新工科”理念深化基礎學科實驗教學改革的新路。

新工科；理工基礎學科；實驗教學改革

當前，我國以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高要求[1-3]。深化工程教育改革、建設工程教育強國，對服務和支撐我國經濟轉型升級有重要意義。基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的“新工科”概念，是我國工程教育改革的方向[4-6]。

理工基礎學科實驗是工程類專業人才培養課程體系中極為重要的部分，是對高等學校學生進行系統而全面的實驗技術和實驗方法訓練，培養學生科學實驗能力和素養的重要實踐性環節。結合《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》中闡述的“五新”，即工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系，深化理工基礎學科實驗教學改革，對于在大工程教育背景下，培養具備良好基礎科學素養和工程創新精神、實驗基礎扎實、綜合實驗素質高，能夠從事基礎和應用研究的高素質人才，以及探索工程教育創新人才培養新模式，具有重要的基礎性作用[7-10]。

鑒于此，借助我校“雙一流”學科建設契機，依托渭水校區理學院實驗教學中心建設和理學院數學、力學、物理、化學、工程圖學5個基礎學科實驗教學體系修訂，擬定了“夯實基礎、強化應用、注重交叉、突出特色、引導創新、提高素質”的大理工基礎學科實驗教學改革指導思想。本文將據此多角度地探討交通運輸行業特色高校深化理工基礎學科實驗教學改革的舉措，提出服務新工科建設的“泛理工基礎學科實驗教學體系”設計思路。

1 改革思路

秉承新工科建設的“五新”理念，以我校交通運輸一流學科建設為支撐，以提升學生基礎實驗能力和工程創新思維為目標，以實驗教學條件改善為基礎，以實驗教學內容優化為核心，以實驗教學模式、方法、手段改進為重點，以師資隊伍建設及管理運行機制改革為保障，開展理工基礎學科實驗教學改革。具體思路如下：

（1）基礎理論教學和實驗教學相結合，實驗教學與學科競賽、科學研究相結合，基本操作訓練與創新理念培養相結合，探索多類型、多層次的實驗教學模式，設計“泛理工基礎學科實驗教學體系”；

（2）整合挖掘學院實驗教學示范中心的軟硬件資源，促進學科間的互補融合，加快實驗教學的信息化建設，改進和提升實驗教學手段，強化理工基礎學科實驗教學平臺建設；

（3）引育并舉，倡導理論課程教師與實驗課程教師的交流互通，注重校內外結合，建設高水平理工基礎學科實驗教學師資隊伍；

（4）注重實驗教學過程管理，創新實驗教學管理制度，形成切實可行的理工基礎學科實驗教學質量評價體系。

2 改革舉措

2.1 優化整合實驗教學內容

通過優化整合實驗教學內容，構建分層次、分類型的理工基礎學科實驗課程模塊，以及點、線、面結合的實驗教學體系[11]。

根據專業調研結果，梳理整合各學科之間、各學科課程之間相關的實驗項目，并進行優化整合，按學院數學、物理、化學、力學及工程圖學5個學科門類分課程、分層次、分類型設置實驗模塊，形成泛理工基礎學科實驗教學體系，如圖1所示。實驗分為基本技能型、綜合設計型、創新實踐型3個層次，實驗類型包括傳授體驗型、演示型、虛擬仿真型和自主開發型4個模塊。每一模塊按照“基本技能開放、專業實驗綜合、課外突出創新”原則，貫徹“低年級學生以通識教育和基本技能訓練為主的基本實驗能力培養，高年級學生以學科競賽、課外科技活動及畢業論文（設計）為主的綜合創新實驗能力培養”的指導方針，精心選擇設計相應實驗內容和項目，真正體現以學生為本，因材施教。形成既體現系統性、綜合性，又體現層次性、模塊化的泛理工基礎學科實驗教學體系。

圖1 泛理工基礎學科實驗教學體系

2.2 搭建實驗實踐平臺

促進理工基礎學科實驗室和專業實驗室的互補融合，搭建基礎、綜合、創新3層次的實驗實踐平臺。

整合學院實驗教學中心目前的實驗教學資源及儀器設備，按實驗教學體系中的實驗模塊，分類設置基礎教學實驗室、專業發展實驗室、學科基地實驗室、虛擬仿真實驗室、產學研開放實驗室等實驗實踐平臺。根據實驗層次的目標要求，配備相應儀器設備，并利用中央高校改善基本辦學條件專項資金等及時更新和改造實驗儀器設備，使實驗硬件條件逐步達到或接近省級以上實驗教學示范中心的標準。加強產學研合作協同育人，提升改善實驗實踐條件，努力營造實驗室背景下的工程實踐環境。借助現代信息化技術，加大實驗教學信息化資源共享平臺建設，推動實驗教學的在線開放建設，豐富和改善實驗教學手段和方法。緊跟當前實驗室建設的新形勢，以實驗教學過程和實際實驗流程為依據，利用建模、數值仿真模擬技術等，逐步推進虛擬仿真實驗教學平臺的建設。

2.3 建設高素質實驗師資隊伍

將實驗教學與理論教學師資隊伍互通，優化實驗教學隊伍，建立一支教學與實踐相結合的高素質實驗師資隊伍[12]。

重視實驗教學隊伍建設，統一規劃制定實驗教學隊伍建設的中長期整體方案，全面規劃實驗教學隊伍的人員規模、學緣結構、學歷層次等。遵循“有序引進、立足培養、旨在提高、最優使用”的方針。處理好教師引進與教師培養的關系，堅持教師引進、培養兩手抓，在全方位吸引國內外優秀博士畢業生、高層次人才充實實驗教學隊伍的同時，加強對現有人才的培養。選派一定數量的實驗教師進修培訓、攻讀學位、提升學歷，參加國內外學術會議和其他形式的學術交流，了解國內外高校實驗室的建設水平，學習掌握先進的實驗儀器設備和實驗室管理模式。定期舉辦各種知識和技術講座，不斷提高實驗教師和技術人員的業務素質。構建實驗室學術帶頭人、實驗指導教師和實驗技術人員三位一體的實驗師資結構，鼓勵從事理論教學的教師帶著科研項目進入實驗室，要求青年教師積極參與實驗中心建設，凡新進青年教師必須有1~2年實驗室實驗助教經歷。有效實現理論與實驗教學相結合、教學與科研相結合、學科建設與實驗室建設相結合。依托產學研平臺基地建設，聘用合作企業高級工程技術人員，指導學生工程實驗實踐。形成一支結構合理、穩定、高素質的實驗師資隊伍，為泛理工基礎學科實驗實踐教學的可持續發展奠定基礎。

2.4 加強實驗教學管理制度建設

旨在創新和完善實驗教學質量管理運行機制，形成可行的實驗教學質量評價體系，實施實驗過程質量監控。

實驗教學管理實行院室兩級管理制度：學院組建實驗教學指導委員會，負責制定一系列實驗教學管理辦法和進行學院所屬各實驗教學中心的統一協調管理；學院5個學科對應的實驗教學中心分別設立實驗教學組，負責相關實驗項目的規劃、建設和研討，實驗室環境、設備、實驗指導書及實驗教材建設，促進實驗教學改革的不斷深入及實驗教學的規范化。建設網絡化的實驗教學信息共享平臺，實施學生實驗選課、實驗預習、成績查詢、實驗安排信息發布、每周排課、實驗人數統計、教師工作量統計、成績統計輸出打印以及創新性科技活動、校內外交流培訓等的開放管理。建立實驗原始記錄登記、過程抽檢與結果分析、報告提交與批改、筆試與操作考試、成績評定與學分獲得等環節的實驗教學評價體系，并聘請實驗教學督導對實驗實施過程的各環節進行質量監控。

3 結語

以一流學科建設為契機，以“新工科”建設理念為指引，從理工基礎學科實驗教學體系構建、實驗平臺建設、高水平實驗師資隊伍培養及實驗教學管理運行機制完善等方面全力推進理工基礎學科實驗教學改革。這是新時代、新形勢下，探索理論與實踐結合、傳統與創新結合、產學研協同育人的創新人才培養的一條新路。

[1] 教育部高等教育司.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J]．高等工程教育研究，2017(2): 24–25.

[2] 教育部高等教育司.新工科建設指南（“北京指南”）[J]．高等工程教育研究，2017(4): 20–21.

[3] 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017(3): 1–6.

[4] 林健．面向未來的中國新工科建設[J]. 清華大學教育研究，2017, 38(2): 26–35.

[5] 林健，鄭麗娜.從大國邁向強國: 改革開放40年中國工程教育[J]．清華大學教育研究，2018, 39(2): 1–17.

[6] 林健.引領高等教育改革的新工科建設[J].中國高等教育，2017（增刊2）: 40–43.

[7] 李會鵬，王海彥，封瑞江，等．高等工程教育工程能力培養的探討[J]. 教育教學論壇，2016(5): 254–255.

[8] 袁炎成，呂念玲，賴麗娟，等.工程教育實驗教學的科學設計與過程管理方案[J].實驗技術與管理，2019, 36(1): 192–198, 216.

[9] 楊延清，張遠明.基于大工程觀的實踐教學改革探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2015(12): 186–188.

[10] 王保建，王永泉，段玉崗，等.“新工科”背景下國家級實驗教學示范中心建設與實踐[J].高等工程教育研究，2018(6): 47–54.

[11] 吳旭，陳仁安，魏德志，等.論高校創新型實驗教學體系的構建[J]. 實驗室科學，2012, 15(1): 5–8.

[12] 楊春勇，馬楠.加強新時期高校實驗技術隊伍建設的思考[J]．實驗技術與管理，2016, 33(6): 1–3.

Design of experimental teaching reform on basic disciplines of science and engineering based on idea of “New engineering”

SHANG Zejin, DENG Qingtian, LI Xinbo, RUAN Miao

(School of Science, Chang’an University, Xi’an 710064, China)

Based on the construction of the first-class discipline of transportation and related new engineering specialties, the reform is carried out from the aspects of experimental theory teaching, experimental platform construction, cultivation of high-level experimental teachers and experimental management guarantee construction. The corresponding design idea of “Experimental teaching system of basic disciplines of science and engineering” is put forward, and a new way to deepen the experimental teaching reform on the basic disciplines based on the idea of “New engineering” is explored.

new engineering; basic disciplines of science and engineering; experimental teaching reform

G642.423

A

1002-4956(2019)09-0149-02

2019-02-01

2017年度陜西省高等教育科學研究項目（XGH17045）；陜西省一流專業（培育）建設項目（310612170114）；2018年度第一批教育部產學合作協同育人項目（201801098013）；2017年長安大學高等教育教學改革研究項目（1733）；陜西省自然科學基礎研究計劃一般項目（2018JM1033）

商澤進（1972—），女，重慶，博士，副教授，長安大學理學院教學副院長，從事教學及實驗室建設管理研究。

E-mail: yyhszj@chd.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.037