本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討與實(shí)踐

馬萬里 劉麗艷 齊虹 宋維薇 李一凡

摘要：研究型大學(xué)在培養(yǎng)本科生的過程中，實(shí)驗(yàn)是必不可少的環(huán)節(jié)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)為例，分別從教學(xué)方法和評(píng)教體系兩個(gè)方面探討創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課在實(shí)踐過程中的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);教學(xué);實(shí)施;管理

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）06-0248-02

引言：

研究型大學(xué)在培養(yǎng)本科生的過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)起到重要的作用。傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是以老師傳授基本理論和操作規(guī)程，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下通過使用指定儀器設(shè)備去完成實(shí)驗(yàn)，達(dá)到預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中去學(xué)習(xí)和理解課本上無法呈現(xiàn)的知識(shí)和理論，缺少學(xué)生獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。隨著我國(guó)發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式下培養(yǎng)的大學(xué)生已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于創(chuàng)新人才的要求，本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是非常必要的，而創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是近年來各高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中普遍提出的方案[1，2]。

近年來，哈工大為貫徹精英教育理念，提升拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量，探索個(gè)性化的培養(yǎng)機(jī)制，為優(yōu)秀本科生開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置還充分考慮了指導(dǎo)教師的科研情況，鼓勵(lì)將在研的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省部級(jí)科研項(xiàng)目帶入本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，活躍本科生的科學(xué)思維。作者所在的課題組承擔(dān)了哈工大本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課《有毒物質(zhì)進(jìn)入人體途徑的分析實(shí)驗(yàn)》，本文將以該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課為例，系統(tǒng)地探討在實(shí)踐過程中獲取的經(jīng)驗(yàn)。

一、本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方法

1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課學(xué)生的選拔方式。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課，是在普通實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上，對(duì)技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革、提升和創(chuàng)新。所以其選拔學(xué)生的方式要考慮以下幾個(gè)方面：首先是選擇高年級(jí)的學(xué)生。由于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課要激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，最大程度上讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，所以要求選修創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)生要有一定的專業(yè)基礎(chǔ)，而現(xiàn)在我國(guó)本科生培養(yǎng)體制中，只有大學(xué)三年級(jí)及以上的本科生才能學(xué)到專業(yè)方面較深入的課程，所以該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課只針對(duì)三年級(jí)和四年級(jí)的同學(xué)開放。其次，選擇專業(yè)知識(shí)成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置，旨在激發(fā)學(xué)生科研的興趣，為學(xué)生今后的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)。所以在學(xué)生的選拔過程中，要選擇成績(jī)優(yōu)異、專業(yè)知識(shí)扎實(shí)的學(xué)生，這些學(xué)生往往是對(duì)于專業(yè)具有較好的認(rèn)知和興趣，比較容易投入該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)中。最后是選拔方式的創(chuàng)新：不能單一地以學(xué)習(xí)成績(jī)來選拔學(xué)生，要綜合考慮學(xué)生的能力，特別是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＲ宰髡叱袚?dān)的實(shí)驗(yàn)課為例，采用了命題式的方式進(jìn)行，即讓學(xué)生設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案研究《如何量化食品中某類有機(jī)污染物進(jìn)入人體的攝入量》，而在選擇學(xué)生的過程中，著重將專業(yè)課成績(jī)和學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行統(tǒng)一考察，綜合給予評(píng)價(jià)。學(xué)生的選拔過程中讓學(xué)生自己查閱資料、設(shè)計(jì)方案，一方面激發(fā)了學(xué)生的積極性，另一方面達(dá)到了選拔學(xué)生的目的。

2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置方法。為了最大程度地以“學(xué)生為中心”，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置要充分考慮到學(xué)生的需求。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的開展要以小組或個(gè)人的形式開展，小組的組成由學(xué)生自己組合，但人數(shù)不宜過多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)間的安排由學(xué)生和老師一起商定，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的設(shè)置也與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課不同，摒棄了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課按照既定方案（實(shí)驗(yàn)步驟）按部就班的實(shí)驗(yàn)過程。以作者承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課為例，我們?cè)诮o學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)候，更加注重開放性，采取啟發(fā)式的教學(xué)方式，我們首先將人體暴露方向的國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)問題引入到實(shí)驗(yàn)課概述中來，由學(xué)生結(jié)合興趣根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研自主提出影響人體健康的污染介質(zhì)和污染物質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生從呼吸、食物攝入、皮膚吸收等三個(gè)大的方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為學(xué)生們創(chuàng)造更大的自主空間，選擇其感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方法。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方法與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)也有很大差別，也要最大程度地體現(xiàn)學(xué)生的自主性，從實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、開展以及后續(xù)數(shù)據(jù)的處理等各方面，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和獨(dú)立性，老師要在實(shí)驗(yàn)的開展過程中給予相應(yīng)的指導(dǎo)。首先，是實(shí)驗(yàn)方案的指導(dǎo)：由于本科生沒有經(jīng)歷過專業(yè)性較強(qiáng)的科研階段，缺少相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)文獻(xiàn)的閱讀，學(xué)生們對(duì)于該實(shí)驗(yàn)方案的能否開展并沒有把握，有可能出現(xiàn)原則性的錯(cuò)誤，甚至有些實(shí)驗(yàn)方案中的特殊儀器，在本學(xué)校的學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心（室）并沒有，導(dǎo)致無法開展。所以指導(dǎo)老師要結(jié)合本學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。其次，是實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)：要求學(xué)生全面參與實(shí)驗(yàn)過程，而老師只是起到引導(dǎo)的作用。以作者承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課為例，從采樣儀器的安裝、調(diào)試，樣品的采集，溶液的配制，各種儀器實(shí)驗(yàn)原理的理解、使用等完全由學(xué)生自己完成，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題也由學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)獨(dú)立思考、解決，指導(dǎo)教師只是負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的引導(dǎo)，防止特大錯(cuò)誤的發(fā)生。最后，是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的指導(dǎo)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析，數(shù)據(jù)的歸納和解釋，均由學(xué)生自己獨(dú)立完成。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)要注重過程的培養(yǎng)，而不是一味地強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，去感受實(shí)驗(yàn)的魅力，其主要目的是引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、科研興趣。

4.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的考評(píng)方法。大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的健康發(fā)展，需要一個(gè)科學(xué)的考核方式和評(píng)價(jià)體系。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的考核方式就是撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而很多情況下實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是相似或者相同的形式和結(jié)果，無法真正鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，也不利于老師評(píng)價(jià)各個(gè)學(xué)生的科研能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的考核方式也要摒棄傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課考核方式的弊端，有意鍛煉學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，可以采取多變的方式進(jìn)行。以作者承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課為例，著重考察學(xué)生的動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)的深入挖掘能力。動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的考核和評(píng)價(jià)，在實(shí)驗(yàn)課的實(shí)施過程中進(jìn)行，由指導(dǎo)老師直接給予考核，其權(quán)重占整個(gè)考核的50%。對(duì)于數(shù)據(jù)的處理和分析能力的考核，要求學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并撰寫研究報(bào)告，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的研究報(bào)告不同于以往的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求以科技論文的形式撰寫，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有較大的區(qū)別，研究報(bào)告不僅要以紙質(zhì)版的形式提交，還要求學(xué)生講解（Presentation），這種方式使創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的考核方式更大程度上體現(xiàn)主觀能動(dòng)性，大大提高了學(xué)生的積極性，也鍛煉了學(xué)生的演講能力。指導(dǎo)老師結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程的操作、數(shù)據(jù)分析、報(bào)告的撰寫和匯報(bào)等多方面給予學(xué)生綜合考評(píng)，其主要原則為“倡導(dǎo)主動(dòng)實(shí)踐、重在研究過程”。哈工大創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的實(shí)施受到學(xué)校的高度重視，學(xué)校不斷完善創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課的管理，建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，設(shè)立相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，包括設(shè)立創(chuàng)新學(xué)分、推薦免試研究生加分等措施，大大增強(qiáng)了本科生的參與積極性[3]。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的評(píng)教體系

為了多方面評(píng)價(jià)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課效果，哈工大教務(wù)處制定了《哈爾濱工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)表》，要求所有選課同學(xué)進(jìn)行匿名評(píng)教，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容充實(shí)、設(shè)計(jì)合理，具有創(chuàng)新性（權(quán)重25分，下同）;實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備充分，環(huán)境好（15分）;教師嚴(yán)格要求學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生積極、耐心，注意激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性（15分）;獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教學(xué)效果好（20分）;學(xué)生的科研方法和創(chuàng)新思維得到培養(yǎng)，分析問題、解決問題的能力得到鍛煉和提高（25），總計(jì)100分。此外，還從以下三個(gè)方面征集了學(xué)生的意見和建議：（1）該課與以往的實(shí)驗(yàn)課有何不同？（2）該課對(duì)你的能力培養(yǎng)作用如何？（3）你認(rèn)為該課有何需要改進(jìn)之處？以作者承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課為例，評(píng)教結(jié)果歸納和分析如下：其中71%的同學(xué)給予本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的總體評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)高于95分，25%的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)在90分到95分之間，只有4%的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)小于90分，從總體評(píng)價(jià)的角度來看，本創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課得到了學(xué)生的認(rèn)可，取得了很好的效果。對(duì)于學(xué)生的意見和建議，我們也進(jìn)行了匯總：（1）與以往實(shí)驗(yàn)課的不同：主要集中在參與性更高、動(dòng)手機(jī)會(huì)增加、師生互動(dòng)頻繁、啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)過程和活躍的實(shí)驗(yàn)氣氛等方面;（2）學(xué)生能力培養(yǎng)：提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和思考能力、數(shù)據(jù)的分析能力;（3）改進(jìn)和建議：增加課程理論和大型儀器原理的講解，適當(dāng)增加本課程的學(xué)分。通過評(píng)教結(jié)果的分析，該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課取得了預(yù)期的效果。

三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的思考

本實(shí)驗(yàn)課程的特色在于把國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)科研問題帶入本科生實(shí)驗(yàn)課堂，由學(xué)生結(jié)合興趣根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研自主提出問題，在教師指導(dǎo)下確定可行的實(shí)驗(yàn)方案，由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)的后續(xù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，其意義在于促進(jìn)本科生關(guān)注前沿?zé)狳c(diǎn)科學(xué)問題，培養(yǎng)科研興趣，培養(yǎng)科研工作的積極主動(dòng)性，增強(qiáng)實(shí)踐能力，在提出問題、分析問題和解決問題過程中激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新潛力。該類型的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，更大地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，從而更加有利于拔尖?chuàng)新人才的培養(yǎng)。同時(shí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置將最前沿的科學(xué)問題引入到本科生課堂，更加容易調(diào)動(dòng)學(xué)生們的科研興趣，為后續(xù)的科研奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置是本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效措施之一，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，要進(jìn)一步完善創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課在本科生培養(yǎng)中的地位和作用，為我國(guó)高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國(guó)強(qiáng)，傅承新.研究型大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建[J].高等工程教育研究，2006，（1）.

[2]王小逸，白廣梅，客慧明，李英.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的思索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，（11）.

[3]李旦，趙希文，吳菊花.以過程為導(dǎo)向的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃評(píng)價(jià)體系研究[J].高等工程教育研究，2010，（1）.