工程专业实验教学及创新模式研究

杨敬东，黎扬武，岳新霖，刘文彬

(重庆交通大学，重庆 400074)

20世纪末，普通高校开始大规模扩招。急速的扩招所带来的弊端也越来越显著，基础设施跟不上扩招的步伐，导致教育质量下降[1]。虽然之后限制了扩招的比例，但是大学生的数量还是在持续增长。如何平衡大学生数量与保持学生质量已成为亟待解决的问题，需要高等院校及教育机构人员进行深入的思考。

本科教育作为我国高等教育结构的基础，肩负着国民素质的提升与现代化建设的重任，然而现实是本科生的理论能力与实践能力相差很大。其根源在于目前本科生的教学重理论轻实践，没有完整的实验教学体系，这导致学生缺乏创新思维。鉴于此，推出完善的本科实验教学与创新实验教学模式,力求解决本科生创新能力和实践能力不强的问题。

1 实验教学存在的弊端

1.1 基础设施不足

一方面，重点实验室及培训基地造价昂贵，并不能实现全覆盖，这导致一些院校的学生接触不到实验教学。另一方面，尽管在政府的大力支持下，大型仪器设备不断进驻到大学，但是由于这些设备价格昂贵、维护复杂、专业性强，所以实验室的设施主要满足教师与研究生的科研使用，并不对尚不具备科研能力的本科生开放，这就形成了本科教学实验与大型仪器严重脱节的现象，导致本科生对实验室的资源利用率很低。

1.2 实验教学方法传统

本科式实验教学模式单一，半填鸭式教育导致学生的创新意识受到了限制。本科生实验教学模式以老师为主学生为辅，以“准备实验、讲述实验、模式操作、辅导实验、完成报告”为主线贯穿实验教学课堂[2]。学生不能参加到实验的准备阶段，实验的内容老师在教学之前已经准备好，学生的主观能动性受到了极大的限制，以至于学生难以发挥独立创造设计实验的能力。

实验的教学内容主要以验证性实验为主，内容陈旧古老，缺乏创新。学生在实验过程中根据老师的指挥按部就班地完成实验，缺乏科学的讨论与沟通。这种教学方式既不存在创新也不具有对学科的前瞻性，从一定程度上遏制了学生对实验教学的兴趣。

1.3 实验教学不被重视

本科生人数众多，基础实验设施的不健全在一定程度上诱发本科教育呈现重理论轻实践的现象。本科生的课程组成广泛、全面但不精准，实验教学与理论教学时间安排比重不合理，教师注重在理论教学阶段全方面覆盖，而实验环节仅仅操作一遍流程，以避免不必要的时间浪费与器材损耗。

此外，本科实验教学使用的设备设施陈旧落后，试验场地空间狭小，实验条件的限制导致实验结果缺乏准确性与严谨性，不利于培养学生对待科学严谨的态度。

1.4 实验教学队伍参差不齐

本科教学轻实践重理论的方式，导致实验教学很难被重视起来，实验教师被以实验员的名称代替，与专业理论的教师相比，待遇差，晋升与学习的机会几乎为零。这导致实验教师中骨干力量流失，造成实验教师队伍结构不合理。这种不良的循环导致实验教学与良性发展的方向渐行渐远。

2 实验教学创新模式构建

2.1 整合资源，打造一流实验教学平台

重庆交通大学航运与航舶工程学院在相关部门的支持下将要完成“船舶与海洋工程科研与创新训练中心”的建设。该中心能够开展船舶水动力性能、船舶结构与强度、船舶设计与现代造船技术等专业领域的科研，并能承担本专业本科生的实验教学，建成后将大幅改善学校船舶与海洋工程学科高级专业人才的实验教学条件。以往由于条件的限制，实验教学场地的利用率不高，实验室空置，对学生的开放程度不高，仪器设备配置低，重复配置，导致资源浪费[3]。该实验中心在创建过程中充分考虑前瞻性的规划与定位，使平台利用率达到最高值，可持续性发展。

2.2 建立实验理论原理，纵横跨越式回顾学习方法

改变传统的实验教学方法，转变以往的禁锢概念。大学生在经过小学、初中、高中的应试教育后认为，科学概念是独立于个人、稳定且一成不变的。要改变这一思维固态不是一蹴而就的，需要长时间的转变。在转变的过程中，传统的实验教学将面临理论和实践的双重困境。创新性的实验教学模式是让学生在了解科学概念的前提下，引发学生的认知冲突，让学生自主去改变现有的认知框架，以此实现概念转变并达到自主创新。

传统验证实验的目的是具体的，但是它仅仅是停留在某一个明确的不可推翻的理论知识点上。这种理论知识很孤立，不能涉及纵向底层与上层的理论知识点的应用，纵向理论未曾延伸，实验过程中涉及的横向技术与辅助理论也无从谈起。所以也在很大程度上限制了学生发散思维，遏制了创新力[4]。因此，学生在实验之前不仅要预习讲义上的理论知识点，还应该考虑实验中可能遇到的更多的相关理论或技术要点。通过某个实验带动学生的思维拓展，达到以点带面的效果。

2.3 师生合力，共同打造更加合理的实验和创新训练平台

实验教学中教师是实验活动的灵魂，教师的专业水平直接影响教学的质量。所以打造一支专业素质高的实验教师队伍是必不可少的。这就要求学校要提高实验教师的地位和待遇、选派高素质的实验教师、增加实验教师的进修机会[5]。师资力量强大后，教师可以直接接收学生的想法并快速作出相应的教学调整。根据学生的实际需求合理的安排教学，让学生循序渐进地了解所学专业。

在实验教学的改革过程中，需要专业教师结合实验改革的内容和目标，改革课堂教学方法，提高教学效果。教学有法而无定法，最终以能提高教学效果为目的。遵循课堂教学的规律，应用启发式教学是提高教学质量的根本。实验教学将更多地采用讨论式教学方法，讨论的问题是学生在整个实验中要解决的问题。通过讨论锻炼学生科研互助、互相协作的精神，不断引导学生参与到实验设计中来，甚至是自主设计，并通过学生的不断反馈来改进实验教学方法。

2.4 新型的校企合作模式

学校想要输出高水平的创新性人才，离不开相关企业的鼎力支持，学生积极参与到学校与企业的合作中，并在合作中能够发现企业存在的管理问题和亟待解决的技术难题，并通过理论上的创新解决和实践的验证，使得学生的综合能力得到很好的提升，理论与实验、实践的双重结合将更有助于培养学生的自主创新能力和实践能力。

可创建更高水平的实验、实践基地。为了弥补校园实验室设备更新周期跟不上学生需求的形势，学院可广泛利用社会关系，与政府、合作企业共同打造校外试验基地[6]。将实验教学具象化，放在实际的生产环境中，在外界条件及专业知识完善的条件下鼓励学生自己动手，以开阔学生的视野，使学生对设备与技术的融合有更直观的了解。

以重庆交通大学航运与船舶工程学院为例，该学院积极开展校企合作，在建立实习基地方面做出了较好的成绩。先后与重庆东港船厂、重庆中江船厂、重庆齿轮箱厂等多家企业签订了大学生培养计划，定期组织学生到生产前线参观学习，帮助学生融会贯通，提高学习兴趣。

3 结语

大学生作为经济发展与科技创新的主力军，只有将专业理论知识具象化才能发挥其应有的作用。实验教学是具象化过程中不可或缺的一部分，是学生从容面对今后生活难题的预演练。学生以发散的角度去看待世界的发展，对于培养学生的创新能力有不可代替的作用。实验教学要在实践中不断探索，以学生为主体，尊重客观科学规律，进一步完善实验教学体系，提高学生的实践与创新的能力。