高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)探索

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摘要：從“新工科”的背景出發(fā)，以高校人才培養(yǎng)實(shí)際要求為導(dǎo)向，在認(rèn)真總結(jié)歸納國(guó)內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)方面的優(yōu)勢(shì)與不足的基礎(chǔ)上，全面分析“新工科”背景給高校帶來(lái)的新趨勢(shì)、新要求，從而提出高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：“新工科”；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)體系

1“新工科”的內(nèi)涵及其對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新要求

1.1“新工科”的基本內(nèi)涵

我國(guó)具有完整的工業(yè)體系，也是一個(gè)工程教育大國(guó)，工科在校生數(shù)量占到了接受高等教育學(xué)生總數(shù)的1/3以上。從世界范圍來(lái)看，我國(guó)工科畢業(yè)生要占到全世界工科畢業(yè)生的30%~40%，遠(yuǎn)超其他任何國(guó)家。從20世紀(jì)50蘇聯(lián)，到后來(lái)學(xué)習(xí)美國(guó)、西歐，到現(xiàn)在提出建設(shè)“新工科”，中國(guó)的工程教育走過(guò)了一個(gè)較為艱辛的過(guò)程?？梢哉f(shuō)，優(yōu)質(zhì)的工程教育，是新時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，也是高等教育的重要使命。針對(duì)傳統(tǒng)工程教育的理念滯后、人才結(jié)構(gòu)不合理、知識(shí)體系不適應(yīng)和培養(yǎng)模式固化等問(wèn)題，“新工科”應(yīng)運(yùn)而生，更加注重學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通信、電子控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合[2]?！靶鹿た啤睆?qiáng)調(diào)的是工科的“新生”和“新型”，“新生”就是要建設(shè)戰(zhàn)略性與新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的“新工科”專業(yè)，“新型”就是要升級(jí)改造傳統(tǒng)工科專業(yè)，賦予其新的專業(yè)內(nèi)涵?！靶鹿た啤币孕陆?jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。“新工科”的建設(shè)，一方面要設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，并加強(qiáng)建設(shè)、提高質(zhì)量；另一方面要推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，探索符合工程教育規(guī)律和時(shí)代特征的新培養(yǎng)模式[3]。“新工科”絕不是簡(jiǎn)單地開設(shè)新專業(yè)，必須突破5大瓶頸，即打破學(xué)科壁壘、越過(guò)專業(yè)藩籬、打通本研隔斷、消除校企隔閡，必須關(guān)注教師和學(xué)生2個(gè)主體，著力培養(yǎng)工程創(chuàng)新和適應(yīng)變化2個(gè)能力，融通線上和線下2個(gè)空間，協(xié)調(diào)校內(nèi)和校外2個(gè)平臺(tái)，打造工程教育的“貫通體”“交叉體”和“共同體”[4]。

1.2“新工科”對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新要求

在“新工科”的建設(shè)過(guò)程中，最為標(biāo)志性的事件和成果就是前文提到的“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”?！皬?fù)旦共識(shí)”明確了“新工科”新范式的定義，也就是“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”；“天大行動(dòng)”則提出了“六問(wèn)”：即問(wèn)產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)、問(wèn)技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容、問(wèn)學(xué)生志趣變方法、問(wèn)學(xué)校主體推改革、問(wèn)內(nèi)外資源創(chuàng)條件、問(wèn)國(guó)際前沿立標(biāo)準(zhǔn)；“北京指南”提出了“五個(gè)更加”的理念：更加注重理念引領(lǐng)、更加注重結(jié)構(gòu)優(yōu)化、更加注重模式創(chuàng)新、更加注重質(zhì)量保障、更加注重分類發(fā)展[5]。在“新工科”背景下，工程教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)主要包括以下幾項(xiàng)特征：一是工程和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；二是多學(xué)科和跨界領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng)；三是解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)；四是人文和管理能力的培養(yǎng)；五是要引導(dǎo)學(xué)生樹立對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)和過(guò)程全生命周期的系統(tǒng)工程觀；六是要有廣闊的國(guó)際視野[6]。作為工程教育的本質(zhì)特征，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要作用，就是讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐的方式，更加深入地理解知識(shí)和創(chuàng)造知識(shí)，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在“新工科”的總體理念和要求的背景下，必須對(duì)現(xiàn)有工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行深入改革，使學(xué)生具備多維度、綜合性的知識(shí)、能力和素質(zhì)。

2現(xiàn)有高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足和改革動(dòng)向

2.1教學(xué)內(nèi)容方面

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分高校、專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容依然較為陳舊，偏離工程實(shí)際，與學(xué)科發(fā)展前沿有所脫節(jié)。如一些核心課程的設(shè)置具有一定的系統(tǒng)性，但缺乏時(shí)代性，課程內(nèi)容更新速度明顯偏慢；實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系較為單一，主要圍繞固定的學(xué)科進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏跨學(xué)科的交叉融合；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，研究傳統(tǒng)典型案例較多，但缺乏對(duì)新理念、新領(lǐng)域、新技術(shù)的解析，也未能與企業(yè)需求有效對(duì)接。這樣的教學(xué)內(nèi)容，容易造成學(xué)生脫離工程實(shí)際、缺乏相應(yīng)的工程實(shí)踐，這顯然無(wú)法滿足學(xué)生成長(zhǎng)的需要，也無(wú)法滿足企業(yè)對(duì)人才的需要。

2.2教學(xué)方法方面

教學(xué)方法要體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要保證。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要存在以下問(wèn)題：輕視學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)，對(duì)理論知識(shí)要求較多而對(duì)實(shí)踐訓(xùn)練要求較少，缺乏系統(tǒng)性、專業(yè)化的指導(dǎo)；教學(xué)方法比較傳統(tǒng)和刻板，大多是給定實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生只需要機(jī)械地操作，缺少主動(dòng)思考，創(chuàng)造性偏弱，達(dá)不到啟發(fā)性教育的效果；教師投入教學(xué)的主動(dòng)性和積極性不高，缺乏開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)器材的積極性，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性[7]。以上問(wèn)題導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣不高，制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，不能滿足新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的要求。

2.3管理體制方面

管理體制涉及教學(xué)過(guò)程的監(jiān)管、教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的配置、校企協(xié)同平臺(tái)的構(gòu)建、師資隊(duì)伍建設(shè)等。從教學(xué)過(guò)程的監(jiān)管來(lái)看，目前還非常不嚴(yán)格，除了課堂教學(xué)外，幾乎沒有其他的師生交流方式，相應(yīng)的制度建設(shè)也較為薄弱，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果也并不重視；從實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的配置來(lái)看，部分重要儀器設(shè)備無(wú)法及時(shí)添置，實(shí)驗(yàn)室共享化的程度也較低，部分實(shí)驗(yàn)室對(duì)本科生和外專業(yè)學(xué)生幾乎不開放，公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)亟待加強(qiáng)；校企協(xié)同平臺(tái)亟待完善，部分校企合作還停留在“牌子多、內(nèi)容空”的階段，未能出臺(tái)操作性強(qiáng)的工作制度和規(guī)范；實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師隊(duì)伍水平參差不齊，部分教師缺乏工程實(shí)踐能力，對(duì)企業(yè)的需求感知能力較弱，相應(yīng)的考核激勵(lì)制度也不夠健全，教師的積極性偏低。

2.4“新工科”背景下國(guó)內(nèi)高校改革的新動(dòng)向

由于“新工科”的新內(nèi)涵和新要求，國(guó)內(nèi)高校紛紛行動(dòng)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的相關(guān)改革。作為“新工科”建設(shè)的“高地”，天津大學(xué)建立產(chǎn)教深度融合機(jī)制，與40余家企業(yè)開展合作，共建新工科實(shí)驗(yàn)班、師資培訓(xùn)基地、人工智能平臺(tái)，面向全體學(xué)生開放國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；哈爾濱工業(yè)大學(xué)依托其工科與工程教育的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)多學(xué)科交叉、校企合作協(xié)同育人與國(guó)際合作聯(lián)合培養(yǎng)，并進(jìn)行相應(yīng)的教育教學(xué)改革；西安電子科技大學(xué)以“本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃”為核心，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，促進(jìn)師生交流；寧夏回族自治區(qū)針對(duì)當(dāng)前區(qū)內(nèi)高校師資隊(duì)伍工程實(shí)踐能力缺失的問(wèn)題，開展了高等學(xué)?！半p師型”教師實(shí)踐鍛煉計(jì)劃；北方民族大學(xué)在機(jī)械工程材料課程教學(xué)過(guò)程中加入了市場(chǎng)調(diào)研及案例分組討論環(huán)節(jié)等?？傮w上來(lái)看，雖然國(guó)內(nèi)高校已經(jīng)根據(jù)“新工科”的趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面進(jìn)行了一些調(diào)整和創(chuàng)新，但是依然無(wú)法完全適應(yīng)新工科的要求，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、體制機(jī)制等方面依然有很大的提升空間。

3“新工科”背景下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系優(yōu)化策略探索

在“新工科”的大背景下，要對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，重點(diǎn)是要明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念和目標(biāo)定位，并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和體制機(jī)制方面進(jìn)行改革，強(qiáng)化指導(dǎo)性、體現(xiàn)時(shí)代性、提高有效性、增強(qiáng)協(xié)同性。

3.1進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的目標(biāo)定位，更好適應(yīng)“新工科”背景的總體要求

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作應(yīng)該在“新工科”的大背景下，圍繞國(guó)家對(duì)人才培養(yǎng)的要求、社會(huì)對(duì)人才能力素質(zhì)的需求，尤其是學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行宏觀上的規(guī)劃，要尊重教學(xué)規(guī)律和學(xué)生成長(zhǎng)規(guī)律。一是要堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的理念，把激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、提高學(xué)生知識(shí)視野和實(shí)踐能力作為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)方法，改良體制機(jī)制；二是要以培養(yǎng)“新工科”所需要的創(chuàng)新型、復(fù)合型高素質(zhì)工程科技人才為目標(biāo)，發(fā)揮高校特色學(xué)科、高端師資、優(yōu)質(zhì)資源的協(xié)同效應(yīng)和集聚優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建全方位、全過(guò)程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作格局。

3.2大力推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容改革，充分體現(xiàn)“新工科”背景的時(shí)代性

前文已經(jīng)指出了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的不足，按照“新工科”的要求，筆者認(rèn)為重點(diǎn)是圍繞國(guó)家戰(zhàn)略、社會(huì)需求、科技前沿進(jìn)行改革，具體從以下幾個(gè)方面實(shí)施：一是完善課程體系建設(shè)，課程體系應(yīng)反映學(xué)科前沿與技術(shù)進(jìn)步，體現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)需求，培養(yǎng)工程思維與工程能力，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性；二是注重文理知識(shí)的互相滲透和學(xué)科之間的交叉融合，在學(xué)科內(nèi)部貫穿文理滲透的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生既能掌握理工科的研究方法，又能培養(yǎng)文科的思維方式，提高學(xué)生多學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備；三是課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)，需從以教師為中心逐步轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，擴(kuò)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)的課時(shí)比例，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的工程素質(zhì)及工程實(shí)踐能力。

3.3不斷推進(jìn)教學(xué)體系方法改革，全面提高“新工科”背景人才培養(yǎng)體系的有效性

“95后”“00后”學(xué)生具有鮮明的個(gè)性，對(duì)于傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法接受程度不高，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)方法的改革勢(shì)在必行。（1）改革教學(xué)考核方式。探索建立更加開放性的考核模式，不設(shè)標(biāo)準(zhǔn)答案，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)歷、動(dòng)手能力的過(guò)程考察；采用“敏捷教學(xué)”等形式，發(fā)揮其高度靈活性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性的特點(diǎn)，通過(guò)教學(xué)資源配置由面向大中規(guī)模向面向中小規(guī)模的轉(zhuǎn)變，應(yīng)對(duì)新時(shí)代教學(xué)目標(biāo)多元化和人才需求個(gè)性化等需求[8]。（2）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)。用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作，線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)相結(jié)合，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行時(shí)間上有效延伸和空間上的有效拓展。（3）實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”。充分體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，通過(guò)翻轉(zhuǎn)式的教學(xué)方法，加強(qiáng)課堂討論與互動(dòng)式教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[7]。（4）加強(qiáng)校企協(xié)同。通過(guò)建立從理論、實(shí)踐到探索學(xué)習(xí)的教育鏈條，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的交叉螺旋進(jìn)行，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)理論開展系統(tǒng)分析和應(yīng)用設(shè)計(jì)的能力，有目的地融入企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目，使學(xué)生獲得有意義的綜合設(shè)計(jì)體驗(yàn)，培養(yǎng)未來(lái)工程師的綜合品質(zhì)和工程能力[4]。

3.4繼續(xù)加大體制機(jī)制改革力度，持續(xù)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的協(xié)同性

良好的體制機(jī)制對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的保障作用，應(yīng)該包括師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)評(píng)價(jià)、校企協(xié)同等方面。（1）加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。一是把好“源頭關(guān)”，招聘理論和實(shí)踐能力俱佳的優(yōu)秀師資；二是把好“培養(yǎng)關(guān)”，出臺(tái)相關(guān)文件，鼓勵(lì)和要求實(shí)驗(yàn)教師深入企業(yè)、參與企業(yè)項(xiàng)目、為企業(yè)提供技術(shù)咨詢等[9]。（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)。一是要擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)資源尤其是高水平實(shí)驗(yàn)室的開放共享，同時(shí)要與時(shí)俱進(jìn)地配置、更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備；二是要把握多學(xué)科交叉的重大項(xiàng)目研究、高水平師資團(tuán)隊(duì)引進(jìn)等契機(jī)，加快建立多學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。（3）改革教學(xué)評(píng)價(jià)和考核方式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，出臺(tái)符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師工作實(shí)際的考核制度，形成激勵(lì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好氛圍。（4）完善校企協(xié)同育人機(jī)制。高校要建立和完善與其他高校、科研院所、行業(yè)單位等之間的協(xié)同育人體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的有效“耦合”[10]。

4結(jié)語(yǔ)

眾多科學(xué)理論的源頭都是實(shí)驗(yàn)，牛頓、開普勒、伽利略、愛因斯坦、普朗克等自然科學(xué)領(lǐng)域的大科學(xué)家?guī)缀醵际菍?shí)驗(yàn)方面的大師。在“新工科”背景下，要回答著名的“錢學(xué)森之問(wèn)”，要培養(yǎng)更多杰出的工程人才，與時(shí)俱進(jìn)地對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，與學(xué)科發(fā)展、企業(yè)需求、教學(xué)方式調(diào)整、學(xué)生特點(diǎn)、教師素質(zhì)能力、配套機(jī)制等緊密相關(guān)。本文通過(guò)分析“新工科”對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體制改革進(jìn)行了初步思考。在未來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)更好地體現(xiàn)時(shí)代性、有效性、系統(tǒng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)更多的高素質(zhì)工程人才。

作者：劉宇雷 佘明 單位：南京航空航天大學(xué)