淺談實驗教學與創新人才培養

郭冰+邢紅宏+孫江+劉芬芬

【摘 要】實驗教學自成體系，具有理論課所不同的特點。本文從實驗的重要性、實驗教學面臨的問題分析了實驗教學的部分現狀，綜合提出了實驗室建設應注意的三個方面——建設理念、突出創新、實驗教學隊伍建設，最后列舉了在課程標準、教材、教學方法、實驗設備等方面進行的初步改革。

【關鍵詞】實驗教學；創新；改革

0 前言

近年來，高等教育領域的全面深化改革已來臨。實驗教學，作為高等教育的一部分，肩負著提高綜合素質、培養創新人才的重任。針對突出人才創新培養、充分發揮實驗室優勢這點，不少高校都在探索實驗室管理模式和教學模式方面進行著積極的改革和創新。

當前，明確實驗室的重要性，深刻分析實驗教學中的問題來源迫在眉睫。本文參考現狀中的問題，提出了實驗教學改革應注意的三個方面，給出了改革初期的一系列措施。

1 實驗是培養創新人才的必由之路

從學科發展角度看，實驗的重要性不言而喻。實驗先于理論，是理論的來源[1]。實驗往往是幫助學科生長、開辟未知領域的利器。比如，從物理學發展來看，實驗結果在物理學概念的提出、物理理論規律的確立及被公認過程中有重要的地位，起到了關鍵的作用。實驗物理在推動物理學發展過程中有著明顯的作用。

從個人發展角度看，實驗具有不可替代、無法復制的重要性。實驗是實踐活動的一種。實驗是一些概念和知識從理論向實踐轉化的必經之路，是鍛煉個人的動手能力、思維能力、分析能力的重要途徑。在實驗室里的科研工作成就了許多優秀的科學家這一點從側面反映了實驗在個人發展上不可替代的重要作用[2]。

2 實驗教學面臨問題

2.1 重視程度

實驗的重要性和目前受到的重視程度不成比例。在教育觀念上，“重理論、輕實踐”的觀念雖有所轉變，但還沒從根本上扭轉。實驗教學在整體教學中的地位還需要繼續提升。雖然很多學校已經認識到了實驗教學的重要性，實驗教學的課堂授課也得到了各級專家的高頻督導，但是還有很多方面需要改進。比如：督導實驗教學的專家是否了解現代實驗技術的前沿，是否有過所督導學科的科學實驗經歷，是否親身講授過實驗課，能否準確把握實驗課的特點等等。而很多實驗課只是選修課或者是占少數學分的事實，使得部分學生走向實驗課不重要的誤區。所以，要從根本上重視實驗教學，還需要嚴格區分理論課套路，圍繞實驗課的特點制定一系列措施。

2.2 實驗室條件

實驗室的良好條件是實驗課高效開展的基礎。實驗室的環境、設計、規章制度這些方面，多數學校做得不錯。環境安全環保、設計科學人性化、規章制度合理有效，但是在教學過程中仍能發現不少問題。比如：設備陳舊、運行不穩定，后期維修和更新跟不上；儀器原理落后，工程上已經淘汰的方法仍被保留，不能與時俱進，更沒有前瞻性；設備集成度過高，自動化太強，密封性太好，導致學生“一鍵操作”完成實驗，不懂其中設計原理及實驗方法，誤失了探索的興趣和途徑。

2.3 隊伍建設

實驗教師隊伍的培養是一個長期的、不可間斷的工作。目前，很多學校實驗教學的隊伍面臨著隊伍不穩定、結構不合理等問題。實驗教學特點突出，設備的突發狀況、學生應變能力及動手能力的不同等都是實驗課上考驗教師掌控能力的因素。實驗教師不僅能講得了實驗原理、實驗方法等理論知識，更要熟練掌握實驗設備的原理和結構，還要兼顧實驗方法的工程應用，最后激發學生的創新熱情。各個教學環節都體現了一個實驗教師的綜合素質，所以，要培養創新型人才，必須要培養創新型的師資力量。如何留住教師、培養教師、鼓勵教師是實驗教學至關重要的課題。

3 實驗室建設

3.1 建設理念

將哲學的思想融入實驗室建設中來[3]。將理論和實踐、理工和人文有機融合在一起，可以在理念上提升了一個層次，在實踐中收獲綜合的分析素質，打破認知的壁壘。這些年，很多學校針在實驗課的單獨設課、課程標準制定、教材的改編、教學方法的探索等方面，都有了很多的創新和改革。正是因為實踐是成長的必需環節，所以實驗室的建設一直在向著創造更好的環境和條件、培養更多的創新人才的道路上邁進。

實驗室建設理念的創新可在很多方面開展，這體現了注重實踐的觀念已深入實驗教學。基本性實驗，尤其是其中的驗證性實驗讓學生固化和深化了書本知識。雖然滯后于科研實驗，但學生由此熟悉了實驗室的規章制度，熟悉了常用的測量工具，基本的實驗技能得到了訓練，基本的實驗方法也得到了體驗。如果重創新，可在保留這類實驗的基礎上，將其數量壓縮、學時壓縮，再把具有設計和創新的實驗項目放在后面，數量和時間上留出足夠的空間給學生，這樣更能符合實驗初學者的認知規律。

隨著信息技術、網絡技術等的發展，很多新技術已經被廣泛發現和運用，故一些古老的技術即便原理經典、方法巧妙，在現代化測量和工程中也已經無用武之地。作為教學研究，我們固然應知測量發展的歷史，但一定要做到與時俱進，因為學知識是為了運用，而不是為了學習而學習。這類實驗的去留、怎么留都是以后應當探索的問題。

3.2 突出創新

問題是創新的來源，在基礎性實驗階段學習實驗原理和儀器的過程中就要引導學生善于發現問題、發現有價值的問題、探索問題來源、設計解決方案、總結經驗教訓。這些基本功得到鍛煉之后，在后續的設計實驗中，學生才能科學地設計實驗內容和步驟、選擇合理的數據處理方法，再將積累的經驗教訓靈活運用到創新實踐活動中，獲得創新能力上的本質提高。可見，這一系列的訓練之所以能為創新做好鋪墊，教師的引導意義重大。要做好引導，就必須摒棄灌輸式教學，采用多樣的教學方法，開展啟發式、自主式、合作式、啟發式、探究式的方式，重視實驗中方法的研究和選擇。總之，創新首先從重視基礎實驗的教學開始，從教師的教學方法開始，穩固創新的根基[4]。

需要激發學生創新的熱情。首先，可以在教學內容和教法方法上做功課，使學生對實驗感興趣，進而激發其發現問題、解決問題、探索創新的熱情。再次，可以在學分制度上突出創新，建立科學的評價機制，只要學生參加創新，就給予一定的評價，從而靈活地給予相應的學分。參加創新的和沒參加創新的、創新作品優秀的和創新作品一般的學生，在學分給予上有明顯的區分，在側面激發學生創新的積極性。最后，在所有創新的作品中，選拔優秀的作品參加全省甚至全國的創新大賽，將作品放在更高的平臺上進行評比，不僅能夠積累學生和老師的經驗教訓，還能增強學生的榮譽感，加強創新的氛圍，鼓勵更多的學生參加創新活動。

創新不僅源于實驗，還源于工程和應用。學校可以選擇與專業相關的企業合作，讓學生遵循嚴格的上下班時間、了解生產中的原理和實際問題、 參與企業的研發和創新活動。借助企業大平臺來培養對時間有效管理的能力、項目模塊化設計的能力、思維能力等，將書本知識與現代化生產有機結合起來。

3.3 實驗教學隊伍建設

實驗教學隊伍的建設主要包含吸引人才和培養人才兩個方面。首先，要吸引并留住人才，要有合理的評價體系和政策待遇[5]。實驗室教學的特點決定了實驗教學工作者工作任務的多樣性，實驗設備的維護、實驗室安全的落實等保障性工作占據了大量的時間和重要的地位，但是這些在科研論文、項目經費等量化性數據中都得不到相應的體現。所以，應該在崗位聘任和職稱評審中有單列的政策來實施。其次，實驗室教師的培訓應該是有計劃地、多交流性的、不間斷的。科研的發展與實驗技術的發展密切相關，創新便蘊含其中。教師隊伍的發展要緊跟科技前沿和現代技術的發展，有計劃地、盡可能多地參加學術交流，開展學校間的相互學習，夯實基礎重實踐，積極更新知識與方法，這才有利于創新人才的培養。

4 初步的改革

綜上所述，實驗教學應該不斷地與現代科技前沿和先進的教學理念、教學方法高效融合，做到與時俱進、夯實基礎。目前，一系列的改革和創新已在穩步實施。首先，是課程標準和教材的改革。課程標準針對不同層次的學生，有著不同的實驗要求，在實驗內容上也有所區分。教材是教學內容的載體，其質量直接影響著學生的興趣和專業技能水平的提升程度。教材對于不同專業層次的區分已經明顯，但對于不同專業的區分還有待發展。依據課程標準和人才培養方案，從專業角度審視、編寫新的教材是有利于創新人才培養的。其次是教學方法的改革。在研討式教學上做了小組合作學習等教學模式的嘗試，效果甚好。最后是鼓勵學生創新，進行創新的制作，帶著自己的作品走出去，去參加全軍或全省的大賽，在大賽中吸取經驗教訓，為后續的實驗技能提高做鋪墊。

目前，虛擬實驗的建設也在逐步實施。虛擬實驗設備，有利于學生在靈活的時間和空間中接觸實驗，方便學生預習，也利于學生更加全面地掌握實驗原理和實驗方法。此外，學生正在嘗試進行簡易實驗設備的制作和利用。現有很多實驗設備集成化太高，學生往往只要簡單的操作，甚至是照說明按幾下按鍵就可以輕松完成。這是現代化自動化的便利，但是對于學生理解實驗原理和方法有一定的制約性。所以，我希望探索一條輕集成化教學的道路，在實驗設備的制作或拆解中完成對實驗原理和方法的高度理解、深刻體驗。

【參考文獻】

[1]許敖敖.處理好理論教學與實驗教學關系，提高學生素質，培養學生創新能力[J].實驗技術與管理，2001，18（6）：1-3.

[2]《實驗室研究與探索》編輯部.“泡”實驗室造就優秀的科學家（續）——中國科學院院士、清華大學生命科學院院長施一公教授博文選編[J].實驗室研究與探索，2015，34（6）：1-4.

[3]夏有為.實驗室建設要有哲學思想——訪中南大學校長張堯學院士[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：1-4.

[4]李進.實驗教學，重在過程[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：1-4.

[5]劉鳳泰.關于實驗教學改革的問題[J].實驗技術與管理，2000，17（3）：6-10.

[責任編輯：朱麗娜]