高等院校理工類專業實驗課對學生創新能力培養的思考與實踐

[摘 要]：本文從實驗教學改革入手，在課程設置、實驗教學方面，對高等院校理工類專業如何在基礎學科中培養學生的創新能力，提出了幾點設想，并對本人幾年來的教學實踐進行了總結，以在對學生的創新能力培養方面給出指導。

[關鍵詞]：高等院校 實驗教學 創新能力

1 引言

我國高等院校理工類基礎學科教學中，在課程設置與課程教學方面存在以下兩個問題：一是課程設置滯后于科學技術的進步與社會發展的需求，課程開發者和實際執行課程的教師之間，缺少應有的緊密聯系，教師只停留在課程的執行者層面，被動的完成課程任務，沒有專業自主意識，缺乏結合學校實際情況主動進行校本課程的開發與研究意識，造成課程設置不能滿足社會的需要，不能滿足學生可持續發展的需要。二是理工類專業的實驗課程有重理論結果輕實驗過程的現象，不能達到真正培養學生動手能力、創新能力的實驗教學目的。在很多師生的眼中，實驗教學是跟隨在理論教學之后對理論進行驗證、加深理解與掌握的實踐性教學環節，理論主導實驗，高于實驗，實驗是理論教學的附庸或輔助手段。這種認識上的偏差人為地扭曲了理論教學與實驗教學的相互關系，造成理工類高校培養出來的學生只有理論知識，缺乏動手能力，與社會需求脫節。學生走出校門不得不再從頭學習。在學生思想意識里形成了在校所學課程無用的觀念，學習興趣不高。目前，我國的教育國策是大力發展職業教育，教育經費的投入向職業教育傾斜，正是為了解決普通高校培養出來的人才不能滿足社會需求這一問題。普通高校理工類專業也應當大力發展校本課程研究，改革實驗教學，順應社會對人才的需要。

目前我校理工科與其它大部分理工類學校一樣，基礎學科實驗課的教學方式大都采用相同的教學模式，就是用實驗箱來做實驗。隨著科技的進步，學生做實驗的手段也集成化了，實驗設備生產廠商設計生產了用于不同學科的多種實驗箱，將事先設計好的十幾個、二十幾個實驗集成到一個實驗箱里，學生做實驗，特別是電類實驗，往往是將儀器、實驗箱連接好，接通電源就可以得到實驗數據。這的確對理論進行了很好的驗證，但是學生的動手能力與創新意識得不到培養和鍛煉。造成了普通高校培養出來的理工科大學生不能滿足社會對既有理論又有技術的復合型人才的需求。針對這種現象，我們進行了一些實驗課的教改與探索工作，取得了一定成果。但在實驗課的教學內容、方式、手段等方面仍須進行科學研究。

2 實驗教學改革實施方案

1）實驗課延展為生產課。針對不同專業，作為教師，至少給學生設計一個綜合性實驗，使其在大學期間在實驗課上最終生產出一個產品。一個實際生活中使用的產品，往往涉及諸多方面的知識，實驗設計者有意把生活中使用的產品，或者附近工廠正在生產的產品，拿來作為學生的實驗內容，并對產品進行重新開發設計，結合實驗教學的應用、科技的進步與社會實際應用，尋找產品與教學內容的結合點，將產品的制作分散到大學一年級、二年級、三年級等幾門課程中，或者分散到不同專業的不同學科中，并且設計出一種可以生產的產品或者器件，讓相關學科的學生在實驗課上制作我們設計的產品，培養學生的實際操作與生產能力。學生在實驗課上制作的半成品可以再利用，作為下一門課程或其它專業某門課程的實驗器件，讓學生自己或另外的同學繼續使用這些產品，最終完成一件可以在實際生活中應用的產品，或者完成一件其它學科實驗課需要的產品。形成“實驗設計——產品制作——產品再利用”這樣一種科學的、生產線式的鏈式實驗教學模式，在實驗課的實踐過程中，學生既是學習者，又是生產者，還是理論的驗證者。從而培養學生的實踐能力和創新意識。

2）教學直接與實驗相聯系。在產品涉及的理論課的教學中，把實驗課上要生產的產品的與本課程相關的工作原理加入到講課內容中去加以講解，使原理與生產相結合，理論教學不再與實驗脫鉤，理論不再空洞，學以致用，提高學生學習興趣。

3）具體實施方案

首先是實驗設計，初步選擇或設計2到3個簡單的產品，將產品拆分為幾部分，分散到應用電子，電子信息、機電一體化、物理等幾個專業的不同課程中，設計成學生利用1到3次實驗課能夠完成的制作內容，寫出實驗講義。其次是產品試制，先由教師試驗制做前面選定的產品，總結制做經驗，工藝流程，為以后學生實驗制做打基礎。第三學生制做實驗，讓相關學科的學生在實驗課上進行實際制做，積累實驗經驗，總結實驗中的成敗得失，為以后實驗的改進、實驗講義的編寫和修改打基礎。改進設計和學生實驗同步進行，在試驗中找問題，邊實驗邊改進。第四是產品的再利用實驗，在學生制做的產品中挑選幾個做的比較好的半成品，作為其它學科的實驗課可以利用的產品，投入再利用實驗。觀察實驗效果，總結成敗得失。

4）舉例。我們已經制作完成4個實驗的產品，并做了修改和論證，認為切實可行。僅舉一例作為參考。

音頻功率放大器及小音箱的制作 涉及課程：模擬電路、數字電路、電子工藝、金工工藝、木工工藝。

小音箱的制作過程可以拆分成4個實驗來完成：1線路板制作，2音頻功率放大器，3穩壓電源，4 成品組裝。線路板的制作在電子工藝課程中完成，理論課中加入該線路板的制作內容，實驗課上完成制作。音頻功率放大器則在模擬電路或者數字電路中完成，同樣在理論課上加入該放大器的原理講解，實驗課上完成焊接組裝（也可在電子工藝實驗課上完成焊接組裝）。穩壓電源則在模擬電路課上講解及組裝。最后是整體組裝，整體組裝涉及的木工工藝、金工工藝可以分到相關課程完成，也可以簡化操作，定做、購買成品木殼、塑殼，完成音箱的整體組裝。

3 實驗實施方案的價值分析

1）改變實驗課性質

針對理工類學科的實驗教學現狀，在實驗課課程設置與教學方法上進行探索研究，根據教學內容與現行實驗手段，重新開發設計新的實驗，使實驗課由原來的純理論驗證變為生產實踐與理論驗證并舉，讓學生感到學習什么就制作什么，或者用到什么就自己動手制作什么，培養學生的設計意識、動手意識、生產意識。

2）改變學生的學習地位

學生不再是單純的學習課本知識，單純的使用現成的實驗儀器，而是自己動手制作產品、制作器件，并且學生在實驗課上制作的產品可以再利用，作為下一門課程或其它專業某門課程的實驗器件，讓學生自己或另外的同學繼續使用這些產品。在實驗課的實踐過程中，學生既是學習者，又是生產者，還是理論的驗證者，從而培養學生的實踐能力和創新意識，培養學生的實際操作與生產能力，使學生對生產設計與產品制作有一個粗淺的認識，學生步入社會對生產實踐不再陌生。

3）改變教師的工作性質

從對實驗課的改革與實驗內容的研究來說，教師不再是單純的教師，而成為：教師+設計師+工程師+技師。

4 實驗實施方案的困難

1）學生制作實驗的開發是一個系統工程，一個實驗產品的制作往往涉及多門課程，需要對多門課程的教學內容進行改動，這會增加講課教師的工作量。

2）盡管我們設計實驗時總是選擇那些可以再利用的產品來制作，但是，隨著制作的產品的增多，總會出現產品不能全部被利用的情況，造成實驗經費比不讓學生制作產品需要更多的投入。

3）目前我們設計的實驗都是電子類實驗，對于機械類、機電一體化類等等實驗還有待進一步研究。

4）這是一個長期而艱巨的任務，包括設計新實驗、試制新產品、為新產品尋找再利用機會等等。需要不同專業、不同學科間合作完成，需要更多志愿者加入其中，并需要取得學校領導的認可與支持，制定相應鼓勵機制，獎勵教師設計試驗、制作產品。

5 結束語

目前我國普通高校理工類教育，普遍存在重理論輕實驗，實驗手段缺乏培養學生動手能力的問題。我們的實驗實施方案正好與大力發展職業教育的國策相符，與社會需求相符，它可以彌補普通高校教育手段的不足，是教育手段的創新和變革，具有時代性和可發展性。會對我們的教育現狀產生積極影響，改善理工科院校所培養的人才與社會需求脫節的問題。請相信，只要我們的學生在3年、4年的大學生活中能夠親手制做一件可利用的產品，利用自己制做的產品完成一次新的實驗，就會對其今后一生產生不可磨滅的積極影響。其社會效益是巨大的。

參考文獻：

[1] 張平.高校教改不改不行J.中國文化報，2003/7/17

[2] 高曉清.論校本課程的特性J.教育研究，2003.3

[3] 王偉廉.從實踐的視角看高等教育研究應如何創新J.高等教育2007.6

[4] 宋玉海，王玉國等.工科院校校本課程開發的方法與途徑J.教育探索，2007.3

[5] 游陽明，周貴德等.超前實驗法在理科實驗教學中的推廣J.高等理科教育研究與實踐，2007.8

作者簡介：

周貴德，男，1962-11- 碩士，滄州師范學院副教授。