实验教学在大学生创新能力培养中的作用

李录锋

大学生创新能力与实验教学是相互关联的，一方面，实验教学能促进大学生创新能力的发展；另一方面，培养和发展大学生创新能力对实验教学提出了更高的要求，从而进一步推动实验教学的改革。在分析实验和培养创新人才的内在联系的基础上，就实验内容，实验教学方法以及实验教学测评体系的改革等方面进行了探讨。

实验教学 创新人才 大学生

一、创新与实验教学的内在联系

教育要面向未来，要加强创新性人材的培养。高校是培养高级人才的重要基地，而培养创新能力的源头是实验教学，实验教学对创新人才的培养至关重要。

在经济与科技高度发展的今天，创新被赋予了特定的经济学涵义，它是指创造或执行一种新方案，以达到更高的经济或社会效益。影响创新能力的因素有智力因素和非智力因素两大类。智力因素是指人的观察力、记忆力、想象力和思维力等综合能力，这是创新能力的基础，也是开发创新能力的必要前提。非智力因素是指对事物的认识、心境和外部环境等因素，是开发创新能力的外因。鉴于实验是在科学思想指导下，在一定条件下运用技术手段，探索未知或验证假说的实践活动，所以从本质上讲，实验本身就是一种创新活动。实验教学有别于科学研究，它是让学生通过实验手段，验证或加深理解所学的知识。实验教学的主要任务应是培养学生探索未知的能力，即创新意识和创新能力。

二、创新人才的素质

正确认识创新人才的素质是改革实验教学和培养创新人才的基础。创新人才除应具备良好的悟性和记忆力等条件外，还应具备以下一些素质：

1.好奇心或兴趣

好奇心或兴趣是科学研究的驱动力，如何引发学生的好奇心或兴趣是实验教学工作的重要职能之一。

2.勤奋、刻苦和集中注意力

创新要以一定的知识储备为基础，而勤奋刻苦是积累知识的必要条件，集中注意力则决定着思维的深度与广度，有助于增加创新灵感。

3.工程化意识

工程化是指运用科学知识和技术，对产品、工艺、设施和日标进行研究、设计、评价、施工，直到完成验收的周期性过程，是知识物化以及实现经济效益或社会效益的主要手段，可见创新活动成功与否，越来越多地取决于人们的工程能力。

4.人文素质

一是要有自信心，缺乏自信心不可能从事真正的创新工作。二是直觉力或洞察力，这是正确选择研究方向的内因。三是要有海纳百川的气度，即善于看到同行和竞争对手的优点或长处，做到相互学习、相互鼓励、相互支持和共同提高。四是要有坚强的意志，没有坚强的意志和不折不挠的精神，会导致半途而废。

三、建立实验教学新体系

创新人才的培养必须贯穿于实验教学的全过程，体现在实验教学的各个环节，包括实验场所的环境和实验教师的人格魅力等因素。下面重点从实验教学内容、实验教学方法、实验教学手段、实验能力测评体系及师生关系五个方面进行探讨。

1.改革实验教学内容

当前高校的实验教学内容存在以下问题：一是内容陈旧，工程实验少，工科教育理科化；二是知识结构不合理，相关学科知识面窄；三是内容零乱，不分层次，不成体系，低水平重复多；四是实验类型单一，验证性实验偏多，而综合性、设计性和研究性实验少。这些问题削弱了创新所需的知识基础，不利于学生树立自信心，限制了学生独立思考的空间，束缚了学生的学习主动性和创新性，阻碍了学生创新能力的培养。实验内容创新的主要目标在于让学生接受足够的、结构合理的基础教育和必要的适应时代需求的应用教育，积累创新所需的能力基础。

具体有以下三个方面：

（1）优化实验知识结构，从本专业能力培养的目标出发，调整相关学科知识配置。由于科学技术的迅速发展以及学科间的交叉渗透日益频繁，以专业为单位的单科教育己不能适应现代社会创新工作的需要，因此要根据“拓宽基础，淡化专业”的原则，进行以学科为基础的整体化的能力培养，吸收与本专业相关的实验内容，同时适当精简传统的实验内容。

（2）更新实验内容，主要是指实验内容的筛选、取优，应注意两个方面：一是从现实应用中提取素材，从创新应用成果中汲取题材，替代过于陈旧落后的实验内容。如自动控制课程的实验可引用交通指挥系统、锅炉及电梯控制等内容，使实验内容更加具体、实用，增强学生的感性认识；二是实验内容要趋工程化，要将工程技术、工程概念渗透到实验内容中去，实验教学不能局限于某一局部能力的培养，可以某一产品的研制、开发为题，通过产品设计、制造到产品质量检测全过程的实践，使学生初步掌握工程技术的系统思维方法。通过实战完成实验教学，帮助学生消除对创造发明的神秘感和自卑感，激发学生搞创造发明的自信心。

（3）整合实验体系是指合理编排实验教学内容，使之形成体系，以有利于学生的消化吸收和综合能力的培养。笔者认为，实验教学应根据专业培养目标，按认识和能力提高循序渐进的原则，分层次安排实验内容，各个层次有明确的能力培养定位，分别以验证实验、综合实验、设计实验和研究实验为主，使实验内容自成体系，后一层次以前一层次为基础。具体可分成以下几个层次：

①基本技能培养层次。目标是让学生了解基本实验理论、数据处理知识、实验规范、实验方法，学会常规实验仪器与装置的使用，编写实验报告，熟悉典型实验的原理、方法及实验过程。本阶段主要针对公共基础课实验，如物理、电工和机械基础实验等。

②综合能力培养层次。目标是培养综合运用知识和工程观念，初步具备的分析问题、解决问题的能力。该层次的实验内容可从实际工程中选取，内容具有一定的学科交叉。

③设计能力培养层次。重点在于通过设计性实验，让学生独立完成从查找资料、拟定与系统实现实验方案、直至设计编写实验报告的全过程，具有一定的工程化设计、制作和组织管理等实践能力。

④研究能力培养层次。教学内容来源于科学研究和产品开发等科技开发课题，可面向优秀学生，以课题小组的形式实施，目标是使学生初步掌握科学研究方法，学会设计、编写科研报告和有关论证报告，为从事科学研究打下基础。

以上四个层次中，基本技能培养层次是基础，必须熟练掌握，该部分实验以验证性形式为主，实验项目要精选，要求学生牢固掌握，在管理上应向学生开放。综合能力培养是该体系的核心，直接影响后续能力的培养，同时也是学生能力培养的最低线。对绝大部分学生来说，应完成设计能力阶段的学习，以具备初步创新能力基础。研究能力培养属个性化培养范畴，可作为选修内容，培养对象是少数有兴趣的优秀学生。

2.改革实验教学方法

目前的实验内容大都是验证性的，实验指导书详细，学生按照实验指导书按部就班地操作，实验报告按固定格式填写，学生的能力培养受到限制，因此改革实验教学方法己迫在眉睫。

（1）启发式教学法。是以引导和个别辅导为主，以学生为主体的教学方法，鼓励学生独立思考问题。只有经过独立思考，才能将书本知识变为自己能够应用的东西；一个缺乏独立思考能力的人，只会模仿，不能创新。在实验教学过程中，要善于引导学生观察问题、发现问题，要鼓励学生提出不同的设想，结合实验予以探讨；实验指导书要改细为粗，只需把实验内容、实验要求等基本内容讲清楚就行；实验准备可在学生完成方案设计后按要求提供；实验前的讲解不应面面俱到，有些问题可在学生实验时以点拨、提问和探讨等方式加以解决；实验结束后要留有思考的空间。总之，要千方百计地调动学生的学习主动性，培养独立思维和批判性思维能力。

（2）归纳式教学法。归纳法是通过观察、分析零乱的现象，得出抽象的规律或原则，归纳法不同于演绎法，可能会使学生多走弯路，但它符合认识论原理，可让学生透彻理解所学的知识，真正成为自己的东西。它是一种探索性学习法，符合实验探寻未知的原则，应在实验教学中广泛采用。为此，应减少验证性实验，多安排综合性、设计性实验，在实验安排上，也应更新观念，可安排在理论课，由学生通过实验自行总结分析，以加深理解，也有利于学生观察能力、注意力和逻辑思维能力的培养与开发。对设计性实验，实验题目要灵活，可包含多种设计或实现方案，以锻炼学生的开放性思维能力。

3.改革实验教学手段

目前，高校的实验手段落后，改革实验教学手段主要在于使用先进的仪器设备和计算机手段的应用，以提高学生的学习兴趣和使之具备适应时代发展的技术能力。改革实验教学手段卞要有以下四个方面：

（1）加强计算机技术以及网络信息技术在实验教学中的应用。创新教育不是个人的灵感、顿悟与直觉，而是集体的创造和智慧的集约。网络技术的应用，为此创造了条件，可自主地选择学习条件，从而回归到以学生为主体的教育模式。为此，在实验教学中可采用EDA技术，有条件的可在校园网上开放运行，通过软、硬件结合的实验方式，让学生接受相对完整的工程设计训练和掌握现代设计制作技术，切实提高工程设计能力。

（2）应用计算机技术改造传统实验。计算机技术己渗透到现代经济的方方面面，高校应尽可能应用计算机控制、检测等技术改造传统实验，以适应社会的需求。

（3）根据技术发展和实验教学要求，自制实验装备。为了让学生掌握适合社会需要的技术知识，实验教学装备也要不断更新，大量外购实验设备，学校则力难以承受，这就要求我们及时自制既能满足实验要求，而目费用相对低廉的实验设备。

（4）大量应用电子课件。电了课件的引用，不仅可缩短实验课的讲授时间，而且可以提高实验教学效果。

4.创新实验教学评体系

科学的考核测评体系对提高实验教学质量的影响很大，目前的实验教学考核是一个薄弱的环节，学生只要来实验室做实验，实验成绩就通过了。为此，建议实行“教考分离、分等考核、按等计分”的制度，可采用如下做法：与前面所说的四个培养层次相对应，建立每一级实验测评试题库，并实行计算机管理，不论那一年级的学生均可参加考核，通过后即给予相应的学分，并发给等级证书，可作为授奖、毕业的条件之一，并在学生综合素质测评中反映加分。测评试题库应结合相应层次的培养要求，重点考核知识的理解和灵活运用能力。测评试题由学生从计算机题库中自行选取，学校每年统一组织几次各个等级的测评工作。这样的实验测评体系有助于调动学生的学习主动性，提高学习效果。

5.正确定位师生关系

在师生关系中，传统的师道尊严往往使学生的学习主体性被淹没，阻碍了学生的兴趣和个性的形成，不利于创新能力的培养。在教育创新的今天，实验教学人员扮演着引导者与管理者的角色，是“导”师而不是“教”师。实验教师应注意参与到学生的实验小组中去共同探讨，以激发学生的学习兴趣，推动学生放开手脚，大胆实践，建立自信，逐步形成自身的社会观和价值观，培养良好的人格与个性。

21世纪，为高校带来了机遇与挑战，教育是一个系统工程，当今社会，作为教育者应认真反思传统的教育模式的基础上，重新建立全新的教育理念，努力探索科学的教育体系。坚持“以人为本”，进行教学改革，帮助学生转变单纯接受式的学习为自主、探索式的学习，培养创新能力。作为教育主体的学生，应该注重自我教育，通过实践更好地认识自我，改造自我，使自己成为适应时代需要的创新型人才。

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