“新工科”背景下高校工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

蔣變玲，陳 瓊，趙 亮，王維維，王海潮，韓方凱，徐禮性，鮑妮娜

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽宿州 234000）

“新工科”建設(shè)是國(guó)家基于對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造的目的、推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、應(yīng)對(duì)新時(shí)期的產(chǎn)業(yè)變革而采取的主動(dòng)的戰(zhàn)略行動(dòng)[1]，要求高校及時(shí)轉(zhuǎn)變教育形態(tài)，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合技能型人才。

隨著時(shí)代的急速發(fā)展，社會(huì)急需的高素質(zhì)應(yīng)用型綜合專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)狀況的相對(duì)滯后，已制約地方的持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程在形式上缺乏對(duì)學(xué)生綜合能力的養(yǎng)成，所培養(yǎng)的學(xué)生能力無法與當(dāng)今飛速發(fā)展的科技和社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)，尤其是部分學(xué)生存在缺少自主創(chuàng)新能力、專業(yè)認(rèn)同感不強(qiáng)、社會(huì)責(zé)任意識(shí)淡薄等問題，都制約著工科類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展[2]。因此，在“新工科”背景下，如何在高校課程中促進(jìn)專業(yè)課程教育與思想政治教育協(xié)同發(fā)展，是工科類專業(yè)實(shí)踐課程目前亟待解決的問題。

1 工科專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問題

工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)驗(yàn)中遇到問題的思維，鍛煉其將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的動(dòng)手能力，為后續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程在具體的教學(xué)中還存在一定的不足，如課程內(nèi)容選用不合理，缺乏綜合型實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式陳舊，學(xué)生積極性不足；考核方式固定，不能反映真實(shí)情況、缺乏思政元素的融入等。

1.1 內(nèi)容選用不合理，缺乏綜合型實(shí)驗(yàn)

工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容豐富，由于教材編者的研究方向及水平不同，導(dǎo)致選用的教材存在很大差異。部分內(nèi)容缺乏相關(guān)理論知識(shí)支撐，或理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同步。部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目耗時(shí)較長(zhǎng)，為了整體的課時(shí)安排，很多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能選擇簡(jiǎn)單易做的驗(yàn)證性甚至重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生缺乏綜合型實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，無法滿足人才培養(yǎng)的需要。

1.2 教學(xué)方式單一，學(xué)生缺乏積極性

部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，由于學(xué)生剛接觸此類實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手能力較弱，教師一般采用傳統(tǒng)的模式，即教師給學(xué)生發(fā)布實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，準(zhǔn)備材料、儀器及試劑，上課時(shí)教師還要對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)流程進(jìn)行詳細(xì)的講解，學(xué)生“照方抓藥”按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，過程完全程序化、簡(jiǎn)單化，結(jié)果也是可預(yù)知的驗(yàn)證型結(jié)果。學(xué)生很難做到帶著問題去學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，從而無法深入理解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，有的甚至出現(xiàn)做過的實(shí)驗(yàn)完全記不住的情況。學(xué)生沒有積極性去探究實(shí)踐，整個(gè)實(shí)踐課學(xué)生完全沒有參與感。

1.3 缺少驅(qū)動(dòng)力，學(xué)生創(chuàng)新性不足

傳統(tǒng)的工科類實(shí)驗(yàn)課程在內(nèi)容上缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)通常需要學(xué)生親自動(dòng)手操作，并且在實(shí)驗(yàn)完成后能夠掌握多種類型的儀器、設(shè)備、工具等使用方法。因此，學(xué)生僅僅掌握基礎(chǔ)知識(shí)尚不能達(dá)到要求，要鍛煉學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面創(chuàng)新求變[3]。

“新工科”的關(guān)鍵在于“新”，但傳統(tǒng)的工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課缺少創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，其任務(wù)往往只是讓學(xué)生完成相應(yīng)的操作獲得相關(guān)的結(jié)果即可，缺乏創(chuàng)新性。學(xué)生學(xué)習(xí)完成相關(guān)課程后，很難做到實(shí)踐創(chuàng)新，在參與相關(guān)創(chuàng)新類學(xué)科競(jìng)賽時(shí)，難以取得理想的優(yōu)異成績(jī)。畢業(yè)后從事相關(guān)工作，也會(huì)出現(xiàn)創(chuàng)新性不足的問題。

1.4 教學(xué)資源分配不合理

傳統(tǒng)的工科類專業(yè)課設(shè)模塊的問題主要為教學(xué)方法的問題。教學(xué)手段陳舊、方法落后，課程設(shè)計(jì)主要在期末階段進(jìn)行計(jì)算和繪圖，題目比較固定，大多數(shù)都是設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的內(nèi)容。教師采用陳舊的教學(xué)方法，沒有凸顯出學(xué)生的主體地位，在課堂上，教師照搬照抄教材的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生的參與機(jī)會(huì)比較少，教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，學(xué)生在知識(shí)的掌握和吸收上存在一定問題。

除此之外，設(shè)計(jì)類實(shí)踐課程教學(xué)師生比例不合理，學(xué)生眾多，教師數(shù)量不夠，每一個(gè)教師要肩負(fù)多個(gè)班級(jí)的教學(xué)任務(wù)，精力不夠，導(dǎo)致教師無法顧及到每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，特別是在設(shè)計(jì)考核的階段，教師需要對(duì)每一位學(xué)生的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、指導(dǎo)報(bào)告進(jìn)行填寫，工作壓力過大，難以保證教學(xué)效果。

1.5 考核方式不合理

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課考核，一般有2 種形式：一是將實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與理論課的閉卷考試相結(jié)合，實(shí)質(zhì)上仍為理論知識(shí)考試，缺乏實(shí)踐操作考核部分；二是以平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)結(jié)合為最終的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)；由于每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)較多，教師無法兼顧到每一位學(xué)生，無法對(duì)其操作的規(guī)范程度給出合理的分值，且實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般在課后完成，學(xué)生之間存在相互交流甚至抄襲的現(xiàn)象，即便不操作或者操作很差也能通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告獲得較高分值。2 種方法都無法合理地通過報(bào)告判斷學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和掌握程度，甚至可能對(duì)認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生帶來不良影響。

1.6 缺乏思政元素的融入

傳統(tǒng)的工科專業(yè)實(shí)踐課的教學(xué)目標(biāo)主要集中在指導(dǎo)學(xué)生制定方法、利用儀器設(shè)備，就科學(xué)問題進(jìn)行觀察、測(cè)定和分析，從而得出科學(xué)結(jié)論的過程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的掌握和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，而思政教育方面的融入明顯不足。學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與科研實(shí)踐脫離、被動(dòng)接受教育、學(xué)習(xí)積極性不高、思想政治教育與專業(yè)課教育分離等。作為新時(shí)代的高素質(zhì)人才，除了能夠掌握科學(xué)先進(jìn)的專業(yè)知識(shí)以外，還需要高尚的品格和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感。

2 “新工科”背景下工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革

工科類專業(yè)實(shí)踐課程應(yīng)堅(jiān)持立德樹人的根本任務(wù)，貫徹“以學(xué)生發(fā)展為中心，以創(chuàng)新思維為核心”的教育理念，以“學(xué)習(xí)成果”為導(dǎo)向，依據(jù)教育部提出的“兩性一度”的高校金課標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置課程內(nèi)容，并將“課程思政”融入專業(yè)實(shí)踐課程的教學(xué)過程中。

2.1 合理選用教材，增加綜合型實(shí)驗(yàn)

根據(jù)“新工科”背景確定實(shí)驗(yàn)課的課程目標(biāo)，根據(jù)課程目標(biāo)選擇合適的教材。此外，還需對(duì)實(shí)驗(yàn)類型的比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，減少傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)所占比例，增設(shè)與學(xué)科前沿發(fā)展相關(guān)聯(lián)的綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，且實(shí)驗(yàn)的具體項(xiàng)目隨著科學(xué)研究的發(fā)展不斷變動(dòng)，進(jìn)而大大增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性和挑戰(zhàn)性。在進(jìn)行綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編寫或選擇時(shí)，一般不設(shè)置現(xiàn)成的解決方法和明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生需根據(jù)要求提前查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，尋找并整理解決相應(yīng)問題的方法。其次，為了加強(qiáng)各個(gè)項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)性及銜接程度，教師需按照“新工科”背景中的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求調(diào)整，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目順序進(jìn)行合理的編排，讓學(xué)生充分參與其中，發(fā)揮學(xué)生的主體地位。第三，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室和在線教學(xué)平臺(tái)等現(xiàn)代教學(xué)手段輔助實(shí)踐教學(xué)。

2.2 豐富教學(xué)方式，增加學(xué)生積極性

“新工科”背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要求以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索。傳統(tǒng)實(shí)踐課一般都有現(xiàn)成的指導(dǎo)或講義，學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下按既定步驟完成實(shí)驗(yàn)，參與感不強(qiáng)，且很少獨(dú)立思考，缺乏相關(guān)技能的持續(xù)練習(xí)，各方面能力無法得到有效鍛煉。應(yīng)鼓勵(lì)教師將實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行豐富和延伸，積極鼓勵(lì)學(xué)生加入教師科研團(tuán)隊(duì)，利用課余時(shí)間親身參與一些基本的科學(xué)研究和項(xiàng)目申報(bào)，將課上和課下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合，增加學(xué)生科學(xué)探究得到積極性。通過學(xué)科競(jìng)賽、科研立項(xiàng)等活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，實(shí)現(xiàn)課上課下無縫對(duì)接，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3 明確目標(biāo)，增加創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力

針對(duì)工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，明確教育教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建全員參與主體隊(duì)伍，激發(fā)學(xué)生主體地位意識(shí)，增加創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。帶領(lǐng)學(xué)生緊密關(guān)注科技前沿動(dòng)態(tài)，深入挖掘相關(guān)專業(yè)知識(shí)對(duì)我國(guó)科研進(jìn)展的影響；使學(xué)生能夠?qū)I(yè)課知識(shí)與日常學(xué)習(xí)緊密融合，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的科研思路。

2.4 加強(qiáng)合作，提高教師素質(zhì)

整合工科類專業(yè)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)施，優(yōu)化資源配置，創(chuàng)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心平臺(tái)，保證校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)與學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)相匹配。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室與企業(yè)、國(guó)內(nèi)外名校、著名實(shí)驗(yàn)室間的交流合作，做到“政、產(chǎn)、學(xué)、研”一體化。

此外，高校專業(yè)課教師需深入研究“新工科”的內(nèi)涵，并制定合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及計(jì)劃。學(xué)校還應(yīng)設(shè)立有經(jīng)費(fèi)支持的配套的“新工科”相關(guān)教學(xué)研究、改革、實(shí)踐項(xiàng)目等。增加實(shí)驗(yàn)教師比例，使每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果都能被教師關(guān)注到。高校需選派優(yōu)秀青年教師深入企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)和中長(zhǎng)期掛職鍛煉，將所學(xué)所練知識(shí)技能應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.5 改進(jìn)考核方式

高校工科類專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核，主要是任課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告或課程設(shè)計(jì)圖紙考核學(xué)生的掌握程度，但同組內(nèi)容及結(jié)果相近，很難區(qū)分學(xué)生真實(shí)的掌握程度。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核應(yīng)采用理論考核結(jié)合技能考核的方式，且技能考核占較大比例；同時(shí)根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的規(guī)范程度記錄平時(shí)成績(jī)；此外，還需將思想道德修養(yǎng)納入實(shí)踐課考核，綜合考查學(xué)生的思想政治水平及工程實(shí)踐能力。

2.6 融入課程思政

與思政課程有所不同，專業(yè)課程思想政治教育占據(jù)關(guān)鍵核心地位。因此，在新的時(shí)代背景下，高校工科專業(yè)教育工作需積極轉(zhuǎn)變定位，深入挖掘思政元素。在提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)相關(guān)技能的同時(shí)，強(qiáng)化思想政治教育。通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)道德素養(yǎng)及社會(huì)責(zé)任感，使學(xué)生的德智體美勞全面發(fā)展[4]。

“新工科”背景下的工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程思政素材可從以下幾個(gè)方面開展。首先，實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)部分，實(shí)驗(yàn)室安全教育、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、完成實(shí)驗(yàn)后的注意事項(xiàng)等，以知識(shí)為基礎(chǔ)，以德育為根本，使學(xué)生能夠遵守實(shí)驗(yàn)室安全守則，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和勞動(dòng)意識(shí)。其次，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)部分，對(duì)相關(guān)檢測(cè)、研發(fā)等經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證并分析；學(xué)生愿意嘗試協(xié)調(diào)合作，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和特殊性，能夠?qū)嵤虑笫沁M(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。第三，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)部分，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，計(jì)劃并實(shí)施創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和正確的科研態(tài)度。最后，綜合性實(shí)驗(yàn)部分，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、生命科學(xué)競(jìng)賽、創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、科研立項(xiàng)等，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，灌輸學(xué)生精益求精的大師精神[5]。

工科類專業(yè)實(shí)踐課程應(yīng)堅(jiān)持立德樹人的根本任務(wù)，貫徹“以學(xué)生發(fā)展為中心，以創(chuàng)新思維為核心”的教育理念，以“學(xué)習(xí)成果”為導(dǎo)向，依據(jù)教育部提出的“兩性一度”的高校金課標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置課程內(nèi)容，并將“課程思政”融入專業(yè)實(shí)踐課程的教學(xué)過程中。依據(jù)課程團(tuán)隊(duì)的教學(xué)創(chuàng)新理念穩(wěn)步推進(jìn)課程創(chuàng)新改革。

3 結(jié)語

在“新工科”背景下，高校工科類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)應(yīng)以立德樹人理念為宗旨，并依據(jù)課程特色，提升教育教學(xué)品質(zhì)，確保高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。