创新型人才培养的工科高校实验教学改革

刘 发，杨海峰，周威佳，赵洪运

(哈尔滨工业大学(威海) 材料科学与工程学院，威海 264209)

实验室是工科高校实践教学的重要组成部分，应该达到培养人才的目标，在教学中除了要让学生掌握丰富的实践技能，更重要的是促进学生创新能力的提升。在以往实验教学过程中，教师只是指导学生简单验证了理论知识，学生必须在实验课上才有机会到实验室操作，这样不利于对学生动手能力的培养，也导致学生学习兴趣逐步丧失。此外，工科高校也未在实验课中增加能够引导学生创新与探索的内容，特别是很多先进实验技术未被应用。工科高校在实验教学改革的过程中，应该对落后的实验教学方式进行转变，让学生根据自身想法与思维开展实验活动，避免让实验过程显得过于机械与盲目。教师要将实验主动权还给学生，注重发挥出辅助作用，促使学生积极主动进行探究，这样既有利于发展学生的个性，还达到培养学生创新思维能力的目标。

一、工科高校实验教学现状

一是工科高校实验教学重科研轻教学。工科高校在教学与科研过程中，经常出现制度性问题，这样在培养科研与创新人才的过程中，在很多方面出现了分离与脱节的现象。即使一些工科高校有科研机构，然而教师在职务晋升、岗位业绩考评与评优评奖中投入了大量时间与精力，导致他们无暇顾及教学任务，很少主动去培养创新型人才。从资源分配上看，相比于科研工科高校在教学中投入的资源很少，无法提升创新型人才培养效果。

二是实验室科研成果转化难。工科高校实验室教学资源不足，教师很难及时了解最新科技信息，为学生传授的知识也比较落后，不能帮助学生掌握最新科技动态，导致创新型人才培养质量降低[1]。此外，因为管理体制不完善，科研成功转化难度大，无法及时在实验室教学中应用，这样不利于教学内容的更新，教学水平也很难有所提升，不利于实验室教学的快速发展。

三是实验教学内容落后，方法过于简单。当前大多数工科高校在实验室教学方法上还显得很陈旧，以验证性实验为主，且各实验间联系不够密切，学生通常根据实验内容进行操作，简单分析实验结果。这样学生在实验学习中就显得非常被动，教师提前为他们准备好实验所需设备、条件以及零部件，学生到实验室后只需要根据规定进行操作，不能启发学生的思维，无法培养学生分析与解决问题的能力。这样就不利于培养学生的实践能力与创新能力，不能满足新时期对工科高校人才培养的要求。

四是实验室仪器设备未实现有效共享。工科高校在建设实验室的过程中，其经费来源通常来说，部门之间协调性不强，一些实验室虽然也注重对先进仪器设备的购置，然而其很难得到有效应用，甚至部分实验室仪器设备还非常落后，无法达到学生探究知识的需求。因为教学质量未实现共享，其利用率不高，也导致在创新型人才培养上物质条件配置不均，不能将先进仪器设备作用充分体现出来。

五是实验室教学效果较差。教师评定职称的过程中，一般以科研项目、论文数量等为主，这是重要的评审条件，如果教师在科研上显得很弱，则晋升高职则难度较大。除了晋升职称的考虑，教师会将大部分时间与精力放在科研上，对实验室教学的投入就很少，也影响了工科高校创新型人才培养工作成效[2]。

六是实验室未形成合力。当前很多工科高校未遵循“专业—学科”耦合的原则，实验室设置过程中规划不科学，不注重对功能、规模及人员等配置的优化，管理不严格，实验室环境较差，也出现了很多安全问题。一些科研实验室未安排专门的管理人员，不能产生合力，给工科高校实验室发展造成了阻碍。

二、创新型人才培养下工科高校实验教学运行模式

(一)开放实验室管理模式

开放实验室有着独立性与开放性特点，必须在资源配置上保证科学与合理，避免出现重复投资的现象，让资源有较高的利用率，从而能够实现效益的最大化。工科高校领导要加强对实验室的管理，为教师创设良好的科研与实验环境，避免受到外界各种不利因素的干扰。确保他们在进行实验过程中保持精力充沛、思维活跃，进而在实验过程中激发其探究积极性和主动性，进而促进其创新意识及创新思维发展[3]。为保证实验室的开放性，还应该将保障措施做到位，实行完善的规章制度，让实验室开放教学可以有序进行。同时还要将实验室开放管理办法明确下来，加大对实验室仪器设备的管理力度，保障教学工作的顺利开展。

(二)探究性实验项目的教学模式

探究性实验与常规验证性实验有明显区别，学生在进行探究性实验之前对于实验结果并不知晓，而是要通过实验探究来对实验可能得出的结果进行具体操作。教师可以在科研方案中抽出一个小课题，让学生结合该课题相关知识设计探究性实验，自行制定实验方案，并通过实践实验操作来研究可能会产生的实验结果[4]。这种探究性实验与常规验证性相比，能够更加有效激发学生自主探究意识，让学生对实验产生浓厚科学兴趣，同时还可以培养学生之间协作能力，促使其创造性思维及创新能力发展。

(三)拓展实验教学途径的新平台

工科高校在创新型人才培养过程中，需要将学科竞技、技能比赛和工程实训等方法利用起来，通过这种方式可以促使学生专业能力不断提升，也达到培养学生创新意识的目的。工科高校要在实验教学中增加技能比赛、工程实训以及学习竞技等内容，让实验教学的途径更加多元化，更好地培养创新型人才。这样学生不仅可以掌握牢固的理论知识，也能够在实践中有效应用，为社会培养更多实用型、创新型优秀人才。

三、创新型人才培养理念下工科高校实验教学改革措施

(一)改革实验教学体系，独立设置实验课程

传统工科高校实验内容通常是依照教材课程内容来进行，其中很少有各种学科之间互相渗透交叉情况的出现，大都是为了完成教学相关结论验证所开展，目的是为了进一步对课程教材内容理论知识进行巩固[5]。这种实验教学体系对于学生的创新能力难以起到积极作用。对此，工科高校可以对传统实验教学体系进行改革，不依附于教材，设置独立实验课程教学体系。在设置独立实验课程体系后，教师可以综合现阶段先进科研项目，让学生结合科研项目自行查阅相关资料内容，然后分组来设计实验开展方案。并让不同小组之间针对不同问题来设计不同实验方案，再分组进行实验验证。在实验开展过程中，要求每组学生提出新见解，做出新发现，实现新突破。实验完成后，在实验报告中除了要书写常规内容外，还应要学生总结出实验创新所在，同时提出新问题并制定下一步方案。通过归纳总结及探讨，有助于工科高校学生创新思维意识产生。

(二)更新实验教学内容，注重创新意识培养

工科高校要促进创新型人才培养就应当严格按照专业培养目标以及实验教学的要求，促进实验教学内容创新，尽可能控制验证性实验，增设更多创新型和研究型实验[6]。首先应当确保验证型实验“少而精”，验证型实验一般是为了帮助学生巩固教材中的知识内容，在创新实验内容时，工科高校应当结合具体专业特征精心选择典型的验证型实验，尽可能促进高校学生专业技能和动手实践能力的提升；其次必须要增加更多的研究型创新型实验内容。这些实验增设的目的是为了促进高校学生探究能力与创造性的培养。工科高校近年来更加强调对学生创新能力的培养，开设了大学生科技创新项目，也推进执行了大学生创新实验计划等，从而鼓励大学生积极参与科技创新型活动，支持大学生申请并参与国家级或者省部级的科技创新项目，借助于参与这些创新型实验，有效推动了大学生探究能力以及创新能力的发展，大学生的专业素质能力得以显著提升。

(三)改进实验教学方式，还原学生主体地位

首先应当在实验教学过程中赋予学生更多的自主权，若在进行实验时出现问题，在学生独立思考无法解决的状态下，能够主动和其他同学与教师进行交流，这种以学生为主的教学模式，将实验的主动权充分还给学生，让学生进行更加主动地探究学习，这不单单是知识的传授，更加重视的是促进学生综合素质能力的提升。其次是实验教学过程中积极应用现代信息技术，现代信息技术的发展让计算机技术和网络技术进入课堂，也让实验教学转变了过去的传统做法，如计算机辅助、多媒体呈现等。对一部分不具备充分条件进行的实验，可以由计算机给学生进行图文演示以及动画模拟。同时教师应当积极把国内外专业领域的最新技术与方法引入到实验教学中来，从而扩展学生的知识视野，促进教学效率的提升。最后应当在实验教学中构建网络平台，依靠互联网构建在线训练与教育管理平台，确保实验教学网络化发展。网络平台应当向所有学生开放，借助于局域网让学生能够自由随意观看实验视频、电子教案等，有助于学生更加深入全面地掌握实验信息。

(四)转变实验考核机制，进行科学实验考核

实验教学的主要目的在于培养大学生的实践能力和创新能力，所以工科高校实验教学应当坚持以能力评价为主，考核的关键不仅仅是实验报告中的结果的准确性，而应当贯穿到整个实验的过程。对于实验项目的设计来说，实验材料和方法的选择，实验仪器参数的设定以及实验紧急情况的处理，数据的统计等都必须要当成是统计依据[7]。同时考核也需要由单一教师评价发展为教师评价和学生评价的结合，让考核结果的客观性和准确性得以提升，还能够营造一种良好的竞争氛围，形成有效激励。此外，要想防止学生之间出现实验结果抄袭情况，教师可采取不同小组进行不同项目实验的方法，这样便可以实现对学生实验过程、实验操作及实验结果科学考核的目的。在实验项目完成过后，教师在分组考核上应注重实验设计性和综合性，对不同小组实验难易程度设定不同考核标准，避免采用单一统一式标准。

(五)加强实验队伍建设，提高实验教学质量

要想促使工科高校实验教学改革，还需要进一步加强高校实验队伍建设，确保工科高校实验课程改革的开展[8]。现阶段工科高校实验队伍建设已经成了其实验教学改革的重中之重，实验教学教师队伍建设直接影响实验教学质量，培养高素质、高水平实验教师队伍可以为工科高校实验教学提供活力和生机，进而为工科高校创新型人才培养奠定基础。工科高校可建立专业实验教学改革小组，由专业强、功底好、水平高、品质良的教师组成，还可以引进一些高学历人才，建立一支结构合理、梯队层次良好的实验技术队伍。

四、结语

总而言之，现阶段实验教学在工科高校教学体系中所占比例越来越重，在创新型人才培养中发挥了重要作用。本文在此针对当前工科高校实验教学现状进行分析，论述了工科高校实验课教学中存在的问题；从实施开放性实验室管理模式、探究性实验项目教学模式、拓展实验教学途径新平台三方面提出了在创新创业型人才培养下工科高校实验教学运行模式；最后，针对创新型人才培养理念下工科高校实验教学改革措施，指出了改革实验教学体系、更新实验教学内容、改进实验教学方式、转变实验考核机制以及加强实验队伍建设五点建议，以期能够对工科高校实验课程改革起到抛砖引玉作用。