“新工科”背景下高校工科專業(yè)實驗課程教學改革探索

蔣變玲，陳 瓊，趙 亮，王維維，王海潮，韓方凱，徐禮性，鮑妮娜

（宿州學院生物與食品工程學院，安徽宿州 234000）

“新工科”建設是國家基于對傳統(tǒng)工科專業(yè)進行升級改造的目的、推動創(chuàng)新驅動發(fā)展、應對新時期的產(chǎn)業(yè)變革而采取的主動的戰(zhàn)略行動[1]，要求高校及時轉變教育形態(tài)，培養(yǎng)高素質復合技能型人才。

隨著時代的急速發(fā)展，社會急需的高素質應用型綜合專業(yè)技術人才培養(yǎng)狀況的相對滯后，已制約地方的持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的實驗課程在形式上缺乏對學生綜合能力的養(yǎng)成，所培養(yǎng)的學生能力無法與當今飛速發(fā)展的科技和社會發(fā)展相適應，尤其是部分學生存在缺少自主創(chuàng)新能力、專業(yè)認同感不強、社會責任意識淡薄等問題，都制約著工科類專業(yè)實驗課程的發(fā)展[2]。因此，在“新工科”背景下，如何在高校課程中促進專業(yè)課程教育與思想政治教育協(xié)同發(fā)展，是工科類專業(yè)實踐課程目前亟待解決的問題。

1 工科專業(yè)傳統(tǒng)實驗課程教學中存在的問題

工科專業(yè)實驗課程的教學任務是讓學生運用理論知識進行生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)學生獨立分析和解決實驗中遇到問題的思維，鍛煉其將理論知識應用于實踐的動手能力，為后續(xù)進行科學研究打下堅實基礎。工科專業(yè)實驗課程在具體的教學中還存在一定的不足，如課程內容選用不合理，缺乏綜合型實驗；教學模式陳舊，學生積極性不足；考核方式固定，不能反映真實情況、缺乏思政元素的融入等。

1.1 內容選用不合理，缺乏綜合型實驗

工科專業(yè)實驗課程內容豐富，由于教材編者的研究方向及水平不同，導致選用的教材存在很大差異。部分內容缺乏相關理論知識支撐，或理論知識與實驗內容不同步。部分實驗項目耗時較長，為了整體的課時安排，很多實驗項目只能選擇簡單易做的驗證性甚至重復性的實驗。學生缺乏綜合型實驗的訓練，無法滿足人才培養(yǎng)的需要。

1.2 教學方式單一，學生缺乏積極性

部分基礎實驗課程，由于學生剛接觸此類實驗，動手能力較弱，教師一般采用傳統(tǒng)的模式，即教師給學生發(fā)布實驗指導，準備材料、儀器及試劑，上課時教師還要對實驗實訓流程進行詳細的講解，學生“照方抓藥”按部就班進行實驗實訓，過程完全程序化、簡單化，結果也是可預知的驗證型結果。學生很難做到帶著問題去學習實驗，從而無法深入理解實驗的內涵，有的甚至出現(xiàn)做過的實驗完全記不住的情況。學生沒有積極性去探究實踐，整個實踐課學生完全沒有參與感。

1.3 缺少驅動力，學生創(chuàng)新性不足

傳統(tǒng)的工科類實驗課程在內容上缺乏對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實驗教學目標通常需要學生親自動手操作，并且在實驗完成后能夠掌握多種類型的儀器、設備、工具等使用方法。因此，學生僅僅掌握基礎知識尚不能達到要求，要鍛煉學生在實驗方面創(chuàng)新求變[3]。

“新工科”的關鍵在于“新”，但傳統(tǒng)的工科專業(yè)實驗課缺少創(chuàng)新的驅動力，其任務往往只是讓學生完成相應的操作獲得相關的結果即可，缺乏創(chuàng)新性。學生學習完成相關課程后，很難做到實踐創(chuàng)新，在參與相關創(chuàng)新類學科競賽時，難以取得理想的優(yōu)異成績。畢業(yè)后從事相關工作，也會出現(xiàn)創(chuàng)新性不足的問題。

1.4 教學資源分配不合理

傳統(tǒng)的工科類專業(yè)課設模塊的問題主要為教學方法的問題。教學手段陳舊、方法落后，課程設計主要在期末階段進行計算和繪圖，題目比較固定，大多數(shù)都是設計相對簡單的內容。教師采用陳舊的教學方法，沒有凸顯出學生的主體地位，在課堂上，教師照搬照抄教材的知識點，學生的參與機會比較少，教學內容復雜，學生在知識的掌握和吸收上存在一定問題。

除此之外，設計類實踐課程教學師生比例不合理，學生眾多，教師數(shù)量不夠，每一個教師要肩負多個班級的教學任務，精力不夠，導致教師無法顧及到每一個學生的學習情況，特別是在設計考核的階段，教師需要對每一位學生的圖紙設計、指導報告進行填寫，工作壓力過大，難以保證教學效果。

1.5 考核方式不合理

傳統(tǒng)的實驗課考核，一般有2 種形式：一是將實驗課內容與理論課的閉卷考試相結合，實質上仍為理論知識考試，缺乏實踐操作考核部分；二是以平時實驗操作成績和實驗報告成績結合為最終的實驗課成績；由于每組實驗學生數(shù)較多，教師無法兼顧到每一位學生，無法對其操作的規(guī)范程度給出合理的分值，且實驗報告一般在課后完成，學生之間存在相互交流甚至抄襲的現(xiàn)象，即便不操作或者操作很差也能通過實驗報告獲得較高分值。2 種方法都無法合理地通過報告判斷學生對實驗內容的理解和掌握程度，甚至可能對認真學習的學生帶來不良影響。

1.6 缺乏思政元素的融入

傳統(tǒng)的工科專業(yè)實踐課的教學目標主要集中在指導學生制定方法、利用儀器設備，就科學問題進行觀察、測定和分析，從而得出科學結論的過程，強調學生專業(yè)知識的掌握和動手能力的培養(yǎng)，而思政教育方面的融入明顯不足。學生學習的理論知識與科研實踐脫離、被動接受教育、學習積極性不高、思想政治教育與專業(yè)課教育分離等。作為新時代的高素質人才，除了能夠掌握科學先進的專業(yè)知識以外，還需要高尚的品格和強烈的社會責任感。

2 “新工科”背景下工科專業(yè)實驗課教學改革

工科類專業(yè)實踐課程應堅持立德樹人的根本任務，貫徹“以學生發(fā)展為中心，以創(chuàng)新思維為核心”的教育理念，以“學習成果”為導向，依據(jù)教育部提出的“兩性一度”的高校金課標準設置課程內容，并將“課程思政”融入專業(yè)實踐課程的教學過程中。

2.1 合理選用教材，增加綜合型實驗

根據(jù)“新工科”背景確定實驗課的課程目標，根據(jù)課程目標選擇合適的教材。此外，還需對實驗類型的比例進行適當調整，減少傳統(tǒng)的驗證型實驗所占比例，增設與學科前沿發(fā)展相關聯(lián)的綜合性實驗實訓，且實驗的具體項目隨著科學研究的發(fā)展不斷變動，進而大大增強實驗課的趣味性和挑戰(zhàn)性。在進行綜合型實驗項目編寫或選擇時，一般不設置現(xiàn)成的解決方法和明確的實驗結果，學生需根據(jù)要求提前查閱相關文獻資料，尋找并整理解決相應問題的方法。其次，為了加強各個項目之間的關聯(lián)性及銜接程度，教師需按照“新工科”背景中的人才培養(yǎng)目標要求調整，對實驗項目順序進行合理的編排，讓學生充分參與其中，發(fā)揮學生的主體地位。第三，建立虛擬仿真實驗實訓室和在線教學平臺等現(xiàn)代教學手段輔助實踐教學。

2.2 豐富教學方式，增加學生積極性

“新工科”背景下的實驗教學，要求以問題為導向，引導學生進行科學探索。傳統(tǒng)實踐課一般都有現(xiàn)成的指導或講義，學生在教師的帶領下按既定步驟完成實驗，參與感不強，且很少獨立思考，缺乏相關技能的持續(xù)練習，各方面能力無法得到有效鍛煉。應鼓勵教師將實驗課程進行豐富和延伸，積極鼓勵學生加入教師科研團隊，利用課余時間親身參與一些基本的科學研究和項目申報，將課上和課下的實驗內容相結合，增加學生科學探究得到積極性。通過學科競賽、科研立項等活動，指導學生進行科學探究，實現(xiàn)課上課下無縫對接，提高學生的創(chuàng)新能力。

2.3 明確目標，增加創(chuàng)新驅動力

針對工科專業(yè)實驗課程特點，明確教育教學目標，構建全員參與主體隊伍，激發(fā)學生主體地位意識，增加創(chuàng)新驅動力。帶領學生緊密關注科技前沿動態(tài)，深入挖掘相關專業(yè)知識對我國科研進展的影響；使學生能夠將專業(yè)課知識與日常學習緊密融合，培養(yǎng)其嚴謹創(chuàng)新的科研思路。

2.4 加強合作，提高教師素質

整合工科類專業(yè)現(xiàn)有實驗設施，優(yōu)化資源配置，創(chuàng)建新型實驗教學示范中心和產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)中心平臺，保證校內實驗實訓基地的建設與學校的人才培養(yǎng)目標相匹配。加強實驗實訓室與企業(yè)、國內外名校、著名實驗室間的交流合作，做到“政、產(chǎn)、學、研”一體化。

此外，高校專業(yè)課教師需深入研究“新工科”的內涵，并制定合理的實驗教學項目及計劃。學校還應設立有經(jīng)費支持的配套的“新工科”相關教學研究、改革、實踐項目等。增加實驗教師比例，使每位學生的實驗成果都能被教師關注到。高校需選派優(yōu)秀青年教師深入企業(yè)進行參觀學習和中長期掛職鍛煉，將所學所練知識技能應用于實驗教學。

2.5 改進考核方式

高校工科類專業(yè)傳統(tǒng)實驗教學考核，主要是任課教師根據(jù)實驗報告或課程設計圖紙考核學生的掌握程度，但同組內容及結果相近，很難區(qū)分學生真實的掌握程度。因此，實驗教學考核應采用理論考核結合技能考核的方式，且技能考核占較大比例；同時根據(jù)學生在實驗操作中的規(guī)范程度記錄平時成績；此外，還需將思想道德修養(yǎng)納入實踐課考核，綜合考查學生的思想政治水平及工程實踐能力。

2.6 融入課程思政

與思政課程有所不同，專業(yè)課程思想政治教育占據(jù)關鍵核心地位。因此，在新的時代背景下，高校工科專業(yè)教育工作需積極轉變定位，深入挖掘思政元素。在提高學生實驗相關技能的同時，強化思想政治教育。通過該課程的學習，培養(yǎng)學生職業(yè)道德素養(yǎng)及社會責任感，使學生的德智體美勞全面發(fā)展[4]。

“新工科”背景下的工科專業(yè)實驗課程思政素材可從以下幾個方面開展。首先，實驗基本知識部分，實驗室安全教育、實驗操作規(guī)范、完成實驗后的注意事項等，以知識為基礎，以德育為根本，使學生能夠遵守實驗室安全守則，加強實驗安全意識和勞動意識。其次，驗證性實驗部分，對相關檢測、研發(fā)等經(jīng)典實驗進行驗證并分析；學生愿意嘗試協(xié)調合作，認識到實驗的嚴謹性和特殊性，能夠實事求是進行數(shù)據(jù)記錄。第三，設計性實驗部分，以驗證性實驗為基礎，計劃并實施創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和正確的科研態(tài)度。最后，綜合性實驗部分，結合創(chuàng)新設計大賽、生命科學競賽、創(chuàng)新實踐項目、科研立項等，進行自主設計實驗項目并實施，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和團隊合作精神，灌輸學生精益求精的大師精神[5]。

工科類專業(yè)實踐課程應堅持立德樹人的根本任務，貫徹“以學生發(fā)展為中心，以創(chuàng)新思維為核心”的教育理念，以“學習成果”為導向，依據(jù)教育部提出的“兩性一度”的高校金課標準設置課程內容，并將“課程思政”融入專業(yè)實踐課程的教學過程中。依據(jù)課程團隊的教學創(chuàng)新理念穩(wěn)步推進課程創(chuàng)新改革。

3 結語

在“新工科”背景下，高校工科類專業(yè)實驗課程教學應以立德樹人理念為宗旨，并依據(jù)課程特色，提升教育教學品質，確保高質量人才的培養(yǎng)。