淺析基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐

淺析基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐

王曉東 夏 欣 四川大學計算機基礎教學實驗中心

目前高校都根據本校實際情況建設了特色實驗研究室，高校中開設的實驗實踐課程雖然也多，但不代表質量就高。本文將從實現“基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐”的必要性、關于實驗項目設計的相關原則、基于教學科研平臺的實驗項目目標、基于教學科研平臺的實驗項目設計來源、基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐總結等五個方面展開討論，力求針對現在高校中實驗課程教學設計存在的內容、相關體系、教學方式等方面做一個探討。

高校； 教學科研平臺； 實驗項目設計與實踐； 紅外視頻監測系統

1.實現“基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐”的必要性

古人論證讀書與實踐的關系要做到：“紙上得來終覺淺。絕知此事要躬行。”今人說學習與實踐應該“知行合一”。雖然并不是所有定理和知識都需要我們自己去時間創造，但為了能夠對知識本身做到真正理解運用，實踐是再好不過的方式了。在高校人才培養的過程中，不同專業不同學院對學生實際操作能力和實驗水平的要求是不同的，但總的來說，大部分專業都需要各自的專業實踐技能，特別是很多理科性質的課程。

筆者認為，目前高校實驗教學存在3個主要問題：

（1）科學技術發展快速，無論是技術、設別還是理論研究更新換代都很快，但是另一方面學校教材的更新速度卻很慢，一些高校教師又只會簡單省力地將書本知識灌輸給學生，有些大學教授講師本身也是與社會發展方向偏離，與社會最新前沿偏離的。

（2）高校學生在校內實驗室所做的試驗項目大多是在老師的帶領監督下模仿，由于各種條條款款的約束，不能開展創造性研究。

（3）即使是在高校內，大多數時候也還是采取老師講，學生只負責接收信息的這樣一個模式。這樣很難激發學生的創新創造能力，培養實驗動手能力。

近些年來隨著高校擴張，高等教育走向平民教育，越來越多的企業和用人單位反映高校人才缺乏實際操作能力和實驗能力。高校培養的人才應該是國家未來特色社會主義建設的中堅力量，但如果水平不過關，在大學虛度時光，那就浪費了青春和校園資源。所以，加強實驗教學環節方面的培養，提高學生的實際操作能力，不僅能讓理論知識的綜合運用和動手技能的專業訓練相結合，還可以進一步形成利用所學知識解決實際工作問題的能力，進而為國家和社會輸送更多優秀人才。同時，這也就是實現“基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐”的必要性。

2.關于實驗項目設計的相關原則

（1）綜合性原則。關于綜合性原則，主要是在試驗項目設計和項目實際操作中內容的專業性、重點在于專業知識的復合和交叉。目的在于培養高校學生利用所學知識來解決實際問題的綜合應用水平。 交叉性就是指實驗內容能夠反映專業知識內容之間的交叉和聯系，又可以通過綜合幾種專業理論來解決實際問題。這樣下來，就能達到提高學生學習和實踐的樂趣動力，又能在這個學習過程中提高他們綜合運用知識的能力。

（2）科學性原則。實驗既然成為科學實驗，那么必然是與科學性分不開的。基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐也是如此，首先，要遵循客觀規律和實際情況，立足于培養學生實踐操作的規范意識；其次，實驗項目的設計與實踐都應該盡量使規范但不死板的，在可控安全情況下盡量讓學生自主去摸索和實踐；最后，設計方法要科學，有利于實驗方案的實施和有效性。

（3）可行性原則。可行性原則也可以說是可操作原則，就是在實驗的設計和操作中，一要讓實驗內容與本校師生的知識能力水平和認知規律，以及綜合本校擁有的相關設施配備情況，使得學生能夠結合本專業培養計劃和自身知識結構來消化實驗知識; 二是校內實驗內容所涉及的實驗儀器設備一定要具備設備可操作性和環境安全性的要求。

3.基于教學科研平臺的實驗項目目標

試驗項目開設的目的就是提高高校學生理論結合實踐的動手操作能力，培養學生創新實踐的能力，以及能夠綜合運用專業學科相關內容解決實際問題的能力。在我校現有的紅外視頻檢測系統實驗項目中，我們設定的幾個基本目標是：

（1）基本要求是了解這個系統設計和使用的基本原理，并且熟悉基本操作

（2）對于課程中老師給出的實驗操作要求，能夠基本完成

（3）在完成課堂要求的過程中思考和記錄不同操作的影響和結果，并且能夠簡單分析原因和解決方案，這就是一個能力培養和創新思維培養的基本過程。

（4）能夠根據實驗得來的數據進行專業知識相關分析

（5）在小組完成實驗中相互配合，增強與他人協作能力

4.基于教學科研平臺的實驗項目設計來源

在項目設計中討論了實驗設計過程需要遵循科學性、綜合性、可操作性、安全性等原則。總的來說，基于教學科研平臺的實驗項目設計來源主要有兩個方面：

（1）來源于常規驗證類型實驗展開。以紅外線系統的基本工作原理、操作嘗試、應用領域等情況作為基礎開展試驗。比如：采用紅外視頻檢測系統進行瀝青路面施工過程溫度離析檢測時，就可以從綜合設計性實驗的角度出發，對常規實驗進行改進，選取一些特點，線或面，再根據原先設計試驗方案根據溫度與空間位置的對應關系繪制溫度變化曲線，根據曲線的狀態可進一步判斷溫度離析的程度。

（2）從行業先進的理論研究或者傳統經典研究中提煉精要，在學習中創新做出自己的實驗設計。在設計實驗和實際操作過程中一定要遵守以上原則，遇到故障或出現不能解決是要及時求助于老師或專業人士，以免造成傷害。

5.基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐總結

基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐相對傳統項目的設計方案具有不可否認的優勢，但要在實踐中運用得當卻還有一段相當長的路要探索和進步。在實驗項目設計階段中，還需要各個實驗階段之間的合理安排：紅外視頻檢測系統的認識與基本操作、瀝青路面現場熱再生過程中溫度檢測與分析實驗、研究溫度離析現象實驗等等。

雖然基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐這種模式并不是在全國高校范圍內普遍展開教學的，但一部分先采用和推廣這種教學模式的高校已經取得一定成果：學生通過這種主動式的學習，不僅將專業理論知識運用于實踐，還培養了動手操作能力。

[1]基于教學科研平臺的實驗項目設計與實踐.劉永; 李紅鏑; 秦旻 實驗室研究與探索. 2015.03.15

[2]基于優秀科研成果構建綜合性實驗教學平臺探索與實踐.楊繼森; 張靜; 江中偉; 李宏偉.實驗技術與管理. 2014.05.20

[3]基于教科研的基礎業務平臺設計與實現.高鳳.大連理工大學. 2013.06.18