實驗課適應教學改革的必然性分析

李秀娟　張志輝　鄒猛　韓志武　任露泉

[摘要]長期以來，由于我國高校對實驗教學重要性的認識不夠，有的實驗教學往往流于形式，這就極不利于學生實踐能力的培養。論文從傳統實驗教學方法存在的問題分析著手，對實驗教學的人才培養、理論傳承、創新能力、社會需求以及產學研結合等各方面變革的必然性進行系統分析，明確在當今社會經濟高速發展階段，實驗教學必須在教學理論與實驗課程的內容安排上做出相應的改變，才能更好地加深學生對理論知識的理解，激發學生的學習興趣，最終培養出適應國家建設需要的高水平創新型人才。

[關鍵詞]實驗課;教學改革;人才培養

[中圖分類號] G64[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2019）11-0051-03

仿生科學與工程專業是我國重點發展且極具發展潛力的高新技術專業之一，但傳統的教學方式卻讓以實驗教學為主的仿生科學與工程專業人才的培養無法高度符合社會所需。在著手討論實驗教學改革時必須要先弄清實驗課教學的目的及現存問題，從而明確實驗課教學改革的方向，最終解決人才培養高度符合社會所需的問題。

一、實驗課教學的目的及現存問題

實驗教學是高等教育的重要組成部分，其首要目的是調動學生學習的積極性，提高學生的實踐動手能力，使學生既受到良好的操作訓練，又學會在實際中應用新技術、新知識。其次是通過實驗教學來培養學生主動發現問題、分析問題、自我解決問題的探究能力，從而學會開展知識理論的實用性探索，繼而向新的理論和實踐發出挑戰，這也是實驗教學的終極目標。然后是通過實驗技能的訓練提高學生的綜合素質和創新能力，使學生具有嚴謹治學的科研態度和開拓創新的意識，這是理論教學和其他教學環節所不能代替的。可以說，理論教學與實驗教學相結合的教學過程，是學生汲取理論知識、實用知識以及解決實際問題和培育創新能力的一條必由之路。

近幾年，各高校在實驗教學改革方面已經取得了不少成功的經驗。經過多年的建設，許多基礎理論課程逐漸形成了較為完善的實驗技術體系，如生物化學實驗、生物生理實驗、生物微結構實驗、生物摩擦實驗、生物力學實驗等課程，可選教材資源比較豐富，實驗與教學結合得也較好。但從長遠發展的眼光來看，相對于理論教學內容的調整，當前實驗課教學內容的調整明顯滯后[1]，而且在實驗教學中出現了多種不利趨勢：一是把實驗課當成了理論課，對實驗原理和實驗方法的講解過多，占據了學生動手操作實驗的時間，二是對實驗原理講述不夠，導致學生開展實驗時無從下手，只能為了完成實驗而敷衍了事，無法通過實驗拓展自己的思維。三是對教師指導學生開展創新實驗的激勵不足，導致大部分教師不愿積極參與學生創新實驗的指導，繼而無法有效提升學生參與實驗實踐活動的有效性，達不到滿足社會實際需求的標準。四是研究型實驗是動態變化的，而教學大綱是相對固定的，從而導致實驗教學在實際開展中可能會與教學大綱存在不匹配問題。總之，多方面的不利因素，極大地阻礙了實驗教學與理論教學的有效融合以及學生能力的高效提升。因此，在滿足實際需求并充分考慮培養學生綜合能力的前提下，合理設計并高效開展具有創新性的實驗教學是現階段乃至未來一段時期內實驗教學改革需重點關注的主要方面。

二、立足于實驗教學要求，培養創新型人才

實踐能力與創新能力的培養一直是大學生教育的重中之重，而實驗課是培養實踐能力和創新能力的有效抓手。學生通過實驗課不僅可以鞏固理論學習內容，還可以得到動手能力及思維創新能力的鍛煉。創新思維培養是社會和時代賦予每一位高等教育工作者的重任，只有以創新意識和創新思維培養為導向，通過各教學和實踐環節的改革，才能建立以創新能力培養為目標的實訓教學體系。

現階段，中國大學所開設的實驗大都是驗證性實驗，給學生“創造發揮”的空間較小。現有專業課實驗教學所存在的問題已成為制約學科發展和人才培養的主要因素之一，影響了學生創新精神和實踐能力的培養，不能適應復合型、應用型、創新型人才的培養需求。當前，雖然實驗教學已經在各高校進行了相應的改革，綜合性、設計性、研究性的實驗已經開始倡導并開展，但是，從長遠來看，實驗教學內容的先進性與創新性仍然遠不能滿足社會對創新型人才培養的需求。

為了彌補創新方面的不足，當前各大學實驗教學要緊密結合專業發展的新技術、新規范、新知識、新標準不斷進行調整、優化，構建合理的實驗教學模式，即既要強調專業基礎理論的構建與根植，同時也需強調創新能力的培養。沒有扎實的專業基礎就不可能有真正的創新。然而，僅僅有扎實的專業基礎并不能保證能夠推陳出新。如何有效激發學生學習的主動性、創造性，培養學生的創新思維以及自主學習與獨立工作等多種能力[2-3]，已經成為當前高等教育與實驗教學的核心任務，教育教學方式方法的改革需圍繞培養學生的思維能力進行。因此，在國家大力提倡科技創新的背景下，為培養學生的動手能力和實踐能力搭建創新型專業課實驗平臺，勢必要求將若干個有聯系的單元實驗結合在一起來進行。綜合多學科知識并運用已學知識去發現、分析和解決實驗中可能會遇到的問題，加深學生對實驗原理的理解、實驗過程的掌握、實驗結構的剖析，從而找到大學生創新素質培養的有效途徑和方法。

三、實驗教學是培養知識創新能力的基礎

在國際競爭日益激烈的知識經濟時代，創新能力已經取代自然資源成為主導國家核心競爭力的決定性因素。實驗教學是大學生綜合能力培養的有效途徑之一，通過實驗課不僅能提高學生的整體素質，還能培養學生的知識創新能力。因此，要實現學生創新能力的有效培養，就要進一步提升實驗課的教學內涵。

目前，在工程仿生領域，無論是生物基礎實驗還是機械工程專業實驗，大都僅僅停留在單一的知識點上，縱橫連貫性較差，很難進行有機整合，這就不利于培養學生的創新思維。轉變教育觀念，加強學科知識點間的橫向聯系，將學生創新意識和創新能力的培養滲透到實驗教學過程當中，既可以有助于訓練學生的創新思維與動手能力，促使學生進一步強化實驗設計與統計分析，深入聯系專業知識，又可以讓學生舉一反三，啟發學生利用生物與機械工程的理論及方法解決現實生活中的相關科研問題，增強創新思維能力。

“教學不是單純的技能型活動，不只是授之以魚。教學是師生共同進行的以發掘新知、啟迪思維、引領不斷求索為目的的探究性活動。只有開展必要的學術研究，教學才能達到目的”[4]。“學而優則用，學而優則創”。實驗的目的不是簡單地在教學體系內對某些知識點進行傳授和鞏固，而是要提高學生的創新意識和創新能力。因此，以實踐能力培養為切入點，通過實驗教學培養學生的學習興趣和科研能力，是建構滿足學生自身需求的知識創新體系的基礎。在工程仿生實驗教學中，只有通過以學生為主體，以研究性教學為導向，多種實驗教學方式有機結合，才能構架合理的實驗教學課程模塊，優化完善理論課程體系，進而培養學生分析問題和解決問題的能力，最終達到培育出具有仿生基本理論知識和技能的、能夠獨立應用仿生技術的、具有創新能力的實用型人才。

四、實驗教學是理論傳承的必要補充

實驗研究和理論探索是世界科學發展的兩大支柱，它們相互依存、相互促進但又各具特點。實驗教學是高等教育的重要組成部分，是實驗研究與教學相結合的產物。實驗的目的為“發現問題”和“解決問題”，“發現問題”即是“探”，“解決問題”即是究。理論課是教學，實驗課也是教學，教學中應注重將理論教學與實驗教學相結合[5]。按照現代教育理念，實驗教學和理論教學只是兩種不同的教學手段而已，理論教學是獲取知識的過程，實驗教學是學生應用知識并提升能力的過程，二者具有同等重要的地位。為體現“知行合一”的教育哲學，應該將實驗教學和理論教學有機地融為一體，讓學生邊學理論邊開展實驗，以消化、吸收、鞏固所學知識，提升實踐操作能力，實現學習效果最優化。

在科技日新月異的今天，多數高校的有些專業教育理念還較為落后，在教學實施過程中，實驗課只是理論課的補充和附庸，進而造成理論知識與實踐能力相脫節的狀況。傳統的重理論輕實驗的教學觀念已嚴重束縛了知識的傳播與應用。只有打通理論教學與實驗教學的界限，才能為學生打通理論與實踐相結合的道路，繼而有效促進學生創造能力、思維能力的發展。由此可以認為，實驗教學是學生不斷獲取新知識的必由之路，同時也是理論的承載之舟。

五、實驗教學有效滿足社會需求的適應性

教育是與經濟發展、民生就業和社會和諧發展聯系最直接、最緊密的部分。隨著市場經濟的不斷發展，經濟社會發展必須依靠發達的教育來支撐。近年來，由于種種原因，實踐教學培養目標與社會經濟發展需求相脫節，一方面是社會需要大量應用型人才，另一方面是學生的實際動手能力較差，不能滿足社會發展的需要，供需雙方不匹配。如何才能滿足經濟社會對高層次應用型人才的需求？越來越多的學校與人才需求方都已意識到，學校應該密切關注社會需求，充分利用學科基礎資源、科學研究成果資源、科學研究基地資源和校企合作社會資源，從“強化實踐、突出創新”兩個方面人手，使教學、科研、生產相互滲透，探索以培養學生創新能力為重點、校內外人才培養相結合的新路。

隨著教學改革的逐步深入，越來越多的教育工作者與研究人員已經意識到，實驗課教學的成功與否與社會需求的適應性關聯緊密。在過去的教學過程中，往往由于對實驗教學課程缺乏應有的重視，導致實驗教學流于形式，忽視了實踐技能的訓練，結果導致畢業生的實際動手能力較差，實踐創新能力不足，很難適應企業的需求，從而在競爭日益激烈的人才市場中面臨非常嚴峻的就業挑戰。

面對如此迫切的人才需求，為使學生具備較強的實踐及創新能力，在工程仿生實驗教學過程中，需要積極推進問題式教學、案例式教學和討論式教學等教學方法及科研合作式學習方式，改變傳統實驗教學方式中的不合理因素，使學生由“被牽著走”變為“自己走”。在現有實驗基礎上，重新組織和安排實驗內容，把實驗項目分為驗證性實驗、綜合性實驗和創新性實驗三個層次，這樣不僅可使教學質量有較大提高，同時還可有效提升學生的動手實踐能力及創新能力，從而更好地滿足經濟社會發展對高素質創新型人才的需求。

六、實驗教學與科研結合是理論實踐的最佳體現

研究型教學從18世紀開始受到關注，20世紀初在杜威、施瓦布等人的推動下得到了廣泛實施。美國當代著名教育學專家伯頓.R.克拉克曾經說過：現代大學教育中，沒有任何問題比教學與科研之間的關系更為根本[6]。教學與科研已成為現代大學的兩大基本職能，也是衡量高校教育教學質量的一個標準。從兩者的關系來講，教學與科研并不對立，教學是基礎和核心，科研是教學的延伸和發展，二者既相互依賴又相互促進。因為科研需要立足于專業領域，是對某專業問題的創新性研究，科研所關注的是某專業領域的前沿問題，其研究成果反映了該專業領域的最先進水平[7]，而這部分內容恰恰應該反饋到教學中來，讓學生從中學到本專業最前沿、最先進的知識與技能。

21世紀以來，我國實施科教興國戰略，研究型教學受到教育部的高度重視。高等教育教學越來越重視提高教學水平、增強科研能力，并將產研內容轉化為教學內容，提倡實驗教學與科研課題相結合。科研正成為高校培養、發現知識創新型人才的重要手段，是高校潛在的課堂資源。當然，所有的過程都不是一蹴而就的，實現教學與科研的有機融合還需一定時間的摸索。科研畢竟是解決專業學科領域內較為尖端、前沿的科學問題，假若僅憑課堂上的基礎知識及通識性專業知識，不了解實驗對象的原理、基本結構等，學生將無法真正參與科研研究。如果教師能結合實際將部分科研成果引入課堂教學中，組織有一定科研興趣和操作能力的學生參與科研活動，學生的學習興趣和學習能力將會得到大大提升，教師的實踐教學和科研創新能力也會得到顯著提高。

“教”的目的是為了學生的“學”，“學”的目的是為了“用”。只有將取得的科研成果轉化為教學資源，才能真正為教學及人才培養服務[8]。反過來，通過進行科學研究，教師可以了解最新的前沿熱點，并提高自身的學術能力和教學水平。通過科研實例綜合利用一系列相關知識，既有助于啟發學生利用基礎理論及方法解決現實生活中的科研問題，同時也能促使學生通過對現實問題的有效解決由被動學習變為主動學習。總之，構建教學與科研相結合的研究型教學體系，形成學科建設與專業建設的互動機制，是理論演進的現實需求，也是理論實踐化的最佳體現。

七、結語

無論采取何種教學模式，建立何種教學關系，都要遵循“一切從實際出發”的原則。在此基礎上結合本專業的特色和特點，加快專業課的實驗教學改革、優化實驗教學體系，使之朝著研究型實驗為主體的方向發展，從而培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才[9]。

實踐表明，教學改革是一項長期而系統的工程，我們將不斷努力、繼續總結和完善、積極學習其他院校成功的教學改革經驗，探索出符合本專業實情的科學有效的教學模式，為培養更多更好的復合型、實用型、創新型的技術人才而不懈努力。

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[責任編輯：龐丹丹]