面向卓越工程師培養的實驗教學體系研究

胡志偉 葉蓁 徐琦

摘要實驗教學是大學工科教育的一個重要組成部分，也是卓越工程師教育培養計劃的重要環節。針對卓越工程師培養目標，本文提出了工科實驗教學體系建設的幾點建議。

關鍵詞實驗教學體系卓越工程師綜合設計創新設計校企合作

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

實驗教學是工程教育的重要環節，積極探索面向卓越工程師培養的實驗教學體系，對于鍛煉學生實踐能力，培養學生自主創新能力，全面提高學生的綜合素質具有重要意義。本文以本科層次工科專業卓越工程師培養為目的，探討實驗教學體系建設問題。

1 實驗教學與卓越工程師培養的關系

卓越工程師應具備扎實的專業知識與工程實踐能力，創新能力與自主學習能力，以及良好的團隊協作能力。實驗教學是學生理論與實踐結合的重要環節，通過實驗教學中的綜合設計和創新實驗等環節，可以讓學生形成良好的創新思維和創新實踐能力，是高校卓越工程師培養的必要條件。

2 實驗教學體系建設規劃的幾點思考

針對卓越工程師的教育培養目標，實驗教學體系可以分為“基礎實驗”、“綜合設計”、“創新設計”三個層次和課堂、第二課堂兩個環節。

基礎實驗主要是針對基礎理論課的驗證型實驗，通過基礎實驗，可以使學生加深對基礎理論的理解，掌握實驗儀器的使用和其他的實驗手段和方法，激發學生對實驗的興趣，從而可以進行更高階的實驗。基礎實驗內容的設計要緊密結合理論課內容，根據理論課教學大綱編制實驗項目，設計難度由易而難，整個實驗要引導學生根據實驗結果與理論結果進行對比研究，深刻理解相關理論的實質意義。

綜合設計型實驗，主要引導學生運用所學基礎理論知識進行綜合設計。綜合設計環節的內容不易過難，題目要新穎，功能要常見和實用，所要運用的知識要在學生學習范圍之內。實驗課由于有時間限定，綜合設計實驗有一定難度，要抓好學生預習環節，預習工作放在學生課余完成，學生的設計方案通過實驗教師檢查通過后方可進入實驗室。實驗課堂由學生對自己的設計方案進行驗證，并根據實驗結果對設計方案進行優化改進，最終得到正確的設計結果。通過綜合設計環節，讓學生感受到要進行更高階的實驗有難度，但是在熟練掌握理論知識的基礎上可以實現，可以使學生對所學的知識有一個系統的了解和掌握。

創新設計環節則是對綜合設計環節的提高，主要針對自主學習和實踐能力較強的同學。創新設計環節的題目可以通過教師選擇，或者學生選題教師審定的方式確定。題目的完成形式可以參考目前權威的科技競賽的形式，指定負責人，由學生完成組織分工。目前，部分高校建立創新實驗室，以“挑戰杯”和“全國大學生電子設計競賽”等科技競賽為目標，配備專門的指導教師或者研究生進行指導，取得了很好的效果。對于學生參加省級以上比賽并獲獎的學生，可以考慮其成績折抵創新實驗環節。通過創新設計環節，可以充分發揮學生的主觀能動性，培養學生協調合作、進行實際工程設計的能力。

這三個層次在實際教學中的體現，要根據學校的實際情況和學生的層次進行合理安排，學分、學時的分配要合理。基礎實驗和綜合設計環節可以在低年級學生中推行，創新設計環節主要面對高年級學生和低年級的優秀學生。整個實驗教學中，基礎實驗部分所占比重可以降低，綜合設計和創新設計所占比重可以適當加大。在實驗教學環節可以實行免修制度，綜合設計能力較強的學生可以申請免修驗證實驗，以綜合設計進行考核；創新設計能力較強的學生可以申請免修其他實驗環節，以創新設計審定結果進行考核。南昌航空大學信息工程學院對獲得省級以上獎項的學生實行相關的實踐環節免修，這樣大大提高了學生參加科技創新活動的積極性，讓不同層次的學生都得到了鍛煉和成長，同時也實現了學院實驗實踐、教學的提高。

根據教學實踐經驗，基礎實驗和綜合設計實驗由于難度不是很大，在合理的課時安排下是可以在課堂完成，但是創新設計實驗由于難度較大，且需要團隊協作，在課堂完成該類型的實驗有一定難度，可操作性不大。這就需要對教學方式進行相應的調整和改革。實驗教師可以通過多媒體將實驗內容更加形象的進行剖析、講解，活躍實驗課氣氛，讓實驗內容更容易吸收。綜合設計和創新設計環節的加強，必然會對目前的實驗教學提出更高的要求，對學時、平臺以及師資的要求也必然提高。可以考慮在正常實驗教學的基礎上開設第二課堂，補充課堂實驗的不足。大學生的時間相對比較充足，相當一部分學生沒有充分利用課余時間。第二課堂的開設可以通過多種方式，目前采用較多的是學校安排特定的開放式實驗室，建立和共享網絡教學資源，學生自主選擇宿舍等場所進行科技時間活動。

學校可以安排一些開放實驗室在課余對學生開放，或者可以讓學生把一些簡單的實驗儀器帶入學生宿舍。在對南昌航空大學的學生進行調查時發現，獲得省級科技賽事獎勵或者進行“三小”課題的學生，超過90%以上課余時間在實驗室或者在宿舍進行科技制作活動。由此可見，鼓勵和支持學生利用課余時間也是實驗教學體系建設要考慮的一個因素。

3 探索校企合作模式

學校的教學活動基本上還是與實際生產活動相脫離的。培養卓越工程師，要求在人才培養過程中企業深度參與，就是要回歸工程教育，讓理論學習與實踐教學重新整合。

學校和企業可以在一定框架下實現資源共享。學校可以跟企業簽訂協議，將有條件的實驗教學內容在企業完成，將理論教學與生產實踐相結合；或者利用學校教學資源完成企業部分產品的設計、生產，讓學生參與其中。學校可以鼓勵項目較多的教師吸收學生參與科研活動，讓學生親身體驗科研活動。通過這樣的環節，可以讓學生將所學內容與工程實踐相結合，并在工程實踐中不斷涉獵新的知識，養成自主學習的習慣。

4 結語

卓越工程師的培養是一個系統工程，實驗教學也是高校卓越工程師培養的重要環節，整個實驗教學體系的建立、完善需要一個過程，同樣也需要在制度等方面的支持。在構建實驗教學體系的過程中，需要在實踐中不斷總結，與學校的其他教學環節統籌考慮，共同推進以“卓越工程師”為目標的育人工作的發展。

參考文獻

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