工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及創(chuàng)新模式研究

楊敬東，黎揚(yáng)武，岳新霖，劉文彬

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

20世紀(jì)末，普通高校開始大規(guī)模擴(kuò)招。急速的擴(kuò)招所帶來的弊端也越來越顯著，基礎(chǔ)設(shè)施跟不上擴(kuò)招的步伐，導(dǎo)致教育質(zhì)量下降[1]。雖然之后限制了擴(kuò)招的比例，但是大學(xué)生的數(shù)量還是在持續(xù)增長。如何平衡大學(xué)生數(shù)量與保持學(xué)生質(zhì)量已成為亟待解決的問題，需要高等院校及教育機(jī)構(gòu)人員進(jìn)行深入的思考。

本科教育作為我國高等教育結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，肩負(fù)著國民素質(zhì)的提升與現(xiàn)代化建設(shè)的重任，然而現(xiàn)實(shí)是本科生的理論能力與實(shí)踐能力相差很大。其根源在于目前本科生的教學(xué)重理論輕實(shí)踐，沒有完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，這導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維。鑒于此，推出完善的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,力求解決本科生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力不強(qiáng)的問題。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的弊端

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施不足

一方面，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及培訓(xùn)基地造價(jià)昂貴，并不能實(shí)現(xiàn)全覆蓋，這導(dǎo)致一些院校的學(xué)生接觸不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)。另一方面，盡管在政府的大力支持下，大型儀器設(shè)備不斷進(jìn)駐到大學(xué)，但是由于這些設(shè)備價(jià)格昂貴、維護(hù)復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)，所以實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施主要滿足教師與研究生的科研使用，并不對尚不具備科研能力的本科生開放，這就形成了本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)與大型儀器嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致本科生對實(shí)驗(yàn)室的資源利用率很低。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法傳統(tǒng)

本科式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一，半填鴨式教育導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新意識受到了限制。本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以老師為主學(xué)生為輔，以“準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、講述實(shí)驗(yàn)、模式操作、輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、完成報(bào)告”為主線貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂[2]。學(xué)生不能參加到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容老師在教學(xué)之前已經(jīng)準(zhǔn)備好，學(xué)生的主觀能動性受到了極大的限制，以至于學(xué)生難以發(fā)揮獨(dú)立創(chuàng)造設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，內(nèi)容陳舊古老，缺乏創(chuàng)新。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)老師的指揮按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，缺乏科學(xué)的討論與溝通。這種教學(xué)方式既不存在創(chuàng)新也不具有對學(xué)科的前瞻性，從一定程度上遏制了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)不被重視

本科生人數(shù)眾多，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的不健全在一定程度上誘發(fā)本科教育呈現(xiàn)重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。本科生的課程組成廣泛、全面但不精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)時(shí)間安排比重不合理，教師注重在理論教學(xué)階段全方面覆蓋，而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)僅僅操作一遍流程，以避免不必要的時(shí)間浪費(fèi)與器材損耗。

此外，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的設(shè)備設(shè)施陳舊落后，試驗(yàn)場地空間狹小，實(shí)驗(yàn)條件的限制導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生對待科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍參差不齊

本科教學(xué)輕實(shí)踐重理論的方式，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難被重視起來，實(shí)驗(yàn)教師被以實(shí)驗(yàn)員的名稱代替，與專業(yè)理論的教師相比，待遇差，晉升與學(xué)習(xí)的機(jī)會幾乎為零。這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教師中骨干力量流失，造成實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不合理。這種不良的循環(huán)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)與良性發(fā)展的方向漸行漸遠(yuǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式構(gòu)建

2.1 整合資源，打造一流實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

重慶交通大學(xué)航運(yùn)與航舶工程學(xué)院在相關(guān)部門的支持下將要完成“船舶與海洋工程科研與創(chuàng)新訓(xùn)練中心”的建設(shè)。該中心能夠開展船舶水動力性能、船舶結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度、船舶設(shè)計(jì)與現(xiàn)代造船技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域的科研，并能承擔(dān)本專業(yè)本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建成后將大幅改善學(xué)校船舶與海洋工程學(xué)科高級專業(yè)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。以往由于條件的限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地的利用率不高，實(shí)驗(yàn)室空置，對學(xué)生的開放程度不高，儀器設(shè)備配置低，重復(fù)配置，導(dǎo)致資源浪費(fèi)[3]。該實(shí)驗(yàn)中心在創(chuàng)建過程中充分考慮前瞻性的規(guī)劃與定位，使平臺利用率達(dá)到最高值，可持續(xù)性發(fā)展。

2.2 建立實(shí)驗(yàn)理論原理，縱橫跨越式回顧學(xué)習(xí)方法

改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變以往的禁錮概念。大學(xué)生在經(jīng)過小學(xué)、初中、高中的應(yīng)試教育后認(rèn)為，科學(xué)概念是獨(dú)立于個人、穩(wěn)定且一成不變的。要改變這一思維固態(tài)不是一蹴而就的，需要長時(shí)間的轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變的過程中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)將面臨理論和實(shí)踐的雙重困境。創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是讓學(xué)生在了解科學(xué)概念的前提下，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生自主去改變現(xiàn)有的認(rèn)知框架，以此實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變并達(dá)到自主創(chuàng)新。

傳統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的目的是具體的，但是它僅僅是停留在某一個明確的不可推翻的理論知識點(diǎn)上。這種理論知識很孤立，不能涉及縱向底層與上層的理論知識點(diǎn)的應(yīng)用，縱向理論未曾延伸，實(shí)驗(yàn)過程中涉及的橫向技術(shù)與輔助理論也無從談起。所以也在很大程度上限制了學(xué)生發(fā)散思維，遏制了創(chuàng)新力[4]。因此，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前不僅要預(yù)習(xí)講義上的理論知識點(diǎn)，還應(yīng)該考慮實(shí)驗(yàn)中可能遇到的更多的相關(guān)理論或技術(shù)要點(diǎn)。通過某個實(shí)驗(yàn)帶動學(xué)生的思維拓展，達(dá)到以點(diǎn)帶面的效果。

2.3 師生合力，共同打造更加合理的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新訓(xùn)練平臺

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師是實(shí)驗(yàn)活動的靈魂，教師的專業(yè)水平直接影響教學(xué)的質(zhì)量。所以打造一支專業(yè)素質(zhì)高的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是必不可少的。這就要求學(xué)校要提高實(shí)驗(yàn)教師的地位和待遇、選派高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師、增加實(shí)驗(yàn)教師的進(jìn)修機(jī)會[5]。師資力量強(qiáng)大后，教師可以直接接收學(xué)生的想法并快速作出相應(yīng)的教學(xué)調(diào)整。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求合理的安排教學(xué)，讓學(xué)生循序漸進(jìn)地了解所學(xué)專業(yè)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革過程中，需要專業(yè)教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)改革的內(nèi)容和目標(biāo)，改革課堂教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。教學(xué)有法而無定法，最終以能提高教學(xué)效果為目的。遵循課堂教學(xué)的規(guī)律，應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的根本。實(shí)驗(yàn)教學(xué)將更多地采用討論式教學(xué)方法，討論的問題是學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)中要解決的問題。通過討論鍛煉學(xué)生科研互助、互相協(xié)作的精神，不斷引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中來，甚至是自主設(shè)計(jì)，并通過學(xué)生的不斷反饋來改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

2.4 新型的校企合作模式

學(xué)校想要輸出高水平的創(chuàng)新性人才，離不開相關(guān)企業(yè)的鼎力支持，學(xué)生積極參與到學(xué)校與企業(yè)的合作中，并在合作中能夠發(fā)現(xiàn)企業(yè)存在的管理問題和亟待解決的技術(shù)難題，并通過理論上的創(chuàng)新解決和實(shí)踐的驗(yàn)證，使得學(xué)生的綜合能力得到很好的提升，理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的雙重結(jié)合將更有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

可創(chuàng)建更高水平的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐基地。為了彌補(bǔ)校園實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新周期跟不上學(xué)生需求的形勢，學(xué)院可廣泛利用社會關(guān)系，與政府、合作企業(yè)共同打造校外試驗(yàn)基地[6]。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)具象化，放在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，在外界條件及專業(yè)知識完善的條件下鼓勵學(xué)生自己動手，以開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生對設(shè)備與技術(shù)的融合有更直觀的了解。

以重慶交通大學(xué)航運(yùn)與船舶工程學(xué)院為例，該學(xué)院積極開展校企合作，在建立實(shí)習(xí)基地方面做出了較好的成績。先后與重慶東港船廠、重慶中江船廠、重慶齒輪箱廠等多家企業(yè)簽訂了大學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃，定期組織學(xué)生到生產(chǎn)前線參觀學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生融會貫通，提高學(xué)習(xí)興趣。

3 結(jié)語

大學(xué)生作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技創(chuàng)新的主力軍，只有將專業(yè)理論知識具象化才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是具象化過程中不可或缺的一部分，是學(xué)生從容面對今后生活難題的預(yù)演練。學(xué)生以發(fā)散的角度去看待世界的發(fā)展，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有不可代替的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要在實(shí)踐中不斷探索，以學(xué)生為主體，尊重客觀科學(xué)規(guī)律，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新的能力。