淺談儀器科學與技術實驗改革

魯億方　藍金輝

摘要：隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，當今社會對儀器科學與技術的應用型人才的需求量不斷增加。測控技術實驗教學作為大學階段的重要實驗課程之一，是培養應用型人才的主要途徑，所以在實驗教學中，我們不僅要注重學生實踐能力和專業素質的培養，更重要的是要激發學生獨立思考的能力和創新意識。為了解決目前實驗教學中所存在的問題，我們需要根據近幾年的實驗教學經驗進行相應改革，進一步提高實驗教學水平，為培養應用型人才打下堅實的基礎。

關鍵詞：儀器科學與技術；實驗教學；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0263-03

大學實驗教學，是高效教學體系的重要組成部分，是學生理論聯系實際的有效途徑，對大學生綜合素質的全面提升具有重要的意義。作為21世紀的大學生，不僅要具有堅實、寬廣的理論基礎，更需要有較強的實踐能力和創新能力，從而在進入社會后能夠學以致用，發揮當代大學生的先進性作用。因此，提高教學實驗水平，培養應用型人才，正越來越受到社會各界的關注。隨著教學改革的不斷深入，針對教學實驗中所存在的問題，加強實驗室設備建設、深化實驗教學內容改革、進一步提高實驗教學師資力量的綜合素質，是提高實驗教學水平的重要措施。

一、測控系實驗存在的問題

（一）教學形式過于單一

目前，儀器科學與技術的實驗教學只是以各自學科為主，完全忽略了各個課程理論知識和技術技能之間的聯系，沒有系統綜合地把各個實驗課程聯系起來。這種實驗教學形式雖然在一定程度上可以訓練并鞏固實驗課程的基本技能，但是從長遠的角度上看，不利于學生理論知識框架的全面完整構建，也不利于學生創新能力的培養。

傳統的儀器科學與技術實驗教學往往過分捆綁于理論教學，而且整個實驗步驟的描述過于詳細。在實踐課堂中，只是針對實驗教程中所提出的一個小知識點，按照實驗步驟要求進行反復地設計、操作，實驗內容不僅過于簡單，還煩瑣無趣。教學內容的不靈活，大大限制了學生自主鉆研能力、發散性思維以及創新能力的提高。同時，在整個實驗教學中，還缺乏對學生實踐操作能力的培養，不利于學生綜合素質能力的提高。

（二）實驗教學資源不夠完善

儀器科學與技術實驗教學在整個教學的過程中往往涉及到很多硬件設備，然而隨著招生規模的不斷擴大，不斷擴充后的學生規模與有限的實驗教學資源（包括實驗設備與實驗教學場地）存在著矛盾。往往是實驗設備根據計劃剛剛擴充，學生人數的擴充就超過了設備配備增加的比率，因此經常會出現在整個實驗過程中有多名學生共用一臺實驗設備的情況，從而導致部分學生根本無法獲得充足的時間進行實驗，不利于學生理論知識的鞏固以及實踐操作能力的提升。

另一方面，當今信息學科專業技術更新快，新興技術的發展日新月異，這就要求設備更新的速度更加迅速、及時。然而由于經費等問題，現有的實驗室硬件設備的升級換代很難跟上科技前沿，不能滿足實驗教學的需求，嚴重制約了信息學科的發展。此外，在原有實驗設備的二次開發方面還有待于提高，不僅硬件平臺不完善，而且軟件支持也很欠缺，對鍛煉學生的自主創新能力沒有起到積極的作用。

（三）教學人員水平受限

隨著實驗技術與設備的更新與增配，實驗教學人員的技能水平與理論素養未能完全與之同步發展，提供的培訓與進修的機遇有限，難以滿足自身素質與能力的發展需求，因而使實驗人員在教學過程中的指導水平受到了一定的限制。

（四）評價方法的不足

目前，對于學生實驗成績的評價，主要采用學生完成實驗報告，老師批閱的表面形式。其成績最終的判定結果完全取決于是否符合老師的標準，整個過程中學生始終處于被動狀態，沒有達到實驗課著重培養學生實踐操作能力、創新能力的目的。而且以紙面報告作為成績評定的方式，容易使部分學生弄虛作假，從而導致學生無法從實驗中獲取本應該掌握的工作技能、實際操作技巧等，形成了只會說、不會做的尷尬局面，學生無法從實驗課中獲取應有的收益。

二、改革原則

1.堅持“以人為本，以學生為主體”。實驗教學的最終目標是培養“厚基礎，寬口徑，強能力，高素質”的新世紀人才。儀器科學與技術實驗教學改革必須堅持“以人為本，以學生為本，理論與實踐并重，開放與創新并存”的實驗教學核心理念，以學生個體發展和社會整體需要為結合點，形成以基礎實踐能力、綜合設計能力、應用創新能力、研發創業能力相結合的實驗教學體系，培養具有豐富專業知識、開拓創新意識和扎實創業能力的開創性專業人才。

2.堅持科學性原則。根據教育要“面向現代化，面向世界，面向未來”的方針，使學生在實驗教學中掌握現代化學的基本理論、方法和技能，并通過實驗來認識自然、培養學生的能力和創造精神。因此，在實驗教學內容上必須保證教師講授的正確性、科學知識的可靠性；要根據學生的認識能力和發展潛力，引導他們學習現代化學科的新成就、新技術。

3.堅持信息技術與實驗教學相結合。將信息技術與大學實驗教學整合，不僅能改變傳統的教學手段，將現代化的教學思想、教學理念融于傳統大學實驗教學中，更重要的是使大學實驗教學與實踐相結合，增加了實驗內容的靈活性，從而增強學生在實踐中的動手能力和自主鉆研能力。現代信息技術的應用，豐富了實驗教學內容，還大大降低了實驗教學的成本。建立在現代信息技術基礎上的實驗教學內容已經成為開發教育資源、提高教育利用率、支持后進地區實驗教學發展的有力力量。

4.堅持實踐結合創新的理念。現如今，許多高校普遍存在只注重教授課本現有的理論知識并讓其熟悉掌握的情況，忽視了學生的實踐能力與創新能力，實驗教學的主要目的在于培養學生的實驗素養，提高學生的實踐能力與科研能力。因此我們應堅持理論結合實踐，實踐結合創新的教學模式，把教改的重點放在培養學生獲得知識和運用知識等方面，提高學生的探索能力和創新能力。實驗教學在提升學生能力方面有重要的作用，主要是指在學生掌握課本知識的基礎上，增加實踐活動，將已學知識靈活靈用到實踐活動中去。實踐與創新相結合的原則，應運用于整個實驗教學中去，培養學生的創新意識，結合教學對學生進行科學精神、科學態度和科學方法的教育。要根據能力結構的層次，有計劃地實施教學。

5.堅持教學內容和形式的與時俱進。本次實驗改革倡導師生共同探索的原則，不斷從科學研究、學術交流、社會實踐等渠道追蹤學科發展的最新趨勢，不斷探索更新教學內容和總結不同類型實驗教學的規律。一是要主動思考、研究實驗教學改革問題；二是要樹立競爭意識，積極參與教學改革項目立項工作，力爭得到更多支持；三是樹立項目運作觀念，通過項目形式對實驗教學問題展開專門研究；四是樹立精品意識，不斷探究實驗教學改革的新情況、新問題、新趨勢，尋求實驗教學的最優模式。

三、改革措施

實驗教學是高校教學中的重要環節，改革傳統的實驗教學方式來適應社會發展的需求，應從實驗教學形式，提高學生的綜合素質、實踐動手操作能力，以及學生未來的就業發展等問題出發，如圖2所示。

實驗改革對于加強課程的系統實踐訓練、提高學生對專業問題的綜合分析與解決能力、培養學生的創新能力具有非常重要的作用。而目前我們的實驗教學多以驗證性的、孤立的基礎實驗為主，這對于提高學生對本門知識的綜合運用能力非常有限。因此，其改革的目的旨在提高學生對本門知識實踐應用的能力，以及獨立思考、自主創新的能力。

1.樹立新的實驗教學理念。實驗改革是提高教學質量、提高就業率的需要，而樹立新的實驗教學理念則是實驗改革的根本。測控系實驗堅持教學與科研并重、理論與實踐相結，以能力為核心的實驗教學理念。為實現上述實驗理念，我們應該以建設滿足現代實驗教學需要的“高素質實驗教學隊伍”，建設以設備先進、資源共享、開放服務的“實驗教學環境”等為基礎，以全面提高實驗教學水平和學生實踐動手能力為目標。在實驗過程中，學生始終是實驗活動的主體，充分發揮主觀能動性和創造性；教師給學生提供較寬闊的思維空間和選擇余地，使學生獨立解決實際問題的能力和創新能力得到提高。

2.消減驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗。驗證性實驗過多，容易導致學生失去對科學實驗的興趣，不利于學生獨立思考、自主創新能力的培養。因此，我們在設計課程時只選取有代表性的實驗內容，將驗證性實驗的數量控制在所開出實驗的30%左右；同時，改進驗證性實驗，在其中融入探索和研究的成分，增加學生思考和探索的內容，使學生通過操作達到對基本知識、技能的系統化、完整化理解的效果。

綜合性、設計性實驗是要求學生運用某一課程或多種課程知識，依靠掌握的基礎理論知識和基本操作技能，完成實驗全程操作的實驗教學。綜合性、設計性實驗教學方案的精心設計與組織實施，營造了適宜培養學生創新能力和提高素質的良好環境，它著重培養學生的獨立解決實際問題能力、創新能力的組織管理能力。在實驗過程中，學生始終是實驗活動的主體，充分發揮主觀能動性和創造性；教師給學生提供較寬闊的思維空間和選擇余地，使學生獨立解決實際問題的能力和創新能力得到提高。綜合性、設計性實驗內容占所有實驗學時的40%。

3.系統編寫實驗教材。實驗教學改革主要是通過選擇最為合適的實驗內容，通過加強學生的基礎知識，拓寬口徑，增強學生專業的適應性，以此來提高學生的基本能力、創新能力等。在教學過程中通過進行一系列的改革措施，努力完善現有的教學體系。每個院校培養學生的方式、方法都是不同的，實驗是培養學生動手能力最直接、最有效的途徑之一，教師應該根據學生所使用的課本以及學生畢業后主要的就業取向，來系統地編寫實驗教材，這樣才可以更好地做到因材施教，更重要的是，可以更有效地檢驗學生所學的知識，也為學生將來的就業奠定了一定的基礎。

4.開放實驗室的方案。由于課堂時間有限，學生完成必做的實驗項目后，就很少有選做實驗項目的。另外，對于一些能力較弱的同學甚至課內不能完成基本實驗內容。針對這種情況，我們可以開放實驗室，這樣一來，能力較弱的同學可以有較多的時間去完成基本實驗內容，同時給積極性高的學生提供一個更好的實踐平臺。建立實驗室網絡管理系統是很有必要的，學生可以通過實驗室網上預約系統對實驗室進行預約和查詢，對于不同專業的同學，還可以跨專業選擇自己感興趣的內容進行實驗。時間與空間的開放給學生提供了更多的實驗機會，實驗內容的開放有利于培養學生的實踐能力。

5.加大實驗設備投入。由于信息科學的學科發展特點的需要，中心的發展規劃應不斷跟進新興技術與理論的發展腳步，在滿足成熟技術更新過程中的資源配備需求的同時，投入一定比例的資源在科技創新平臺的建設中，大力支持實驗教學與學生實踐在創新平臺中的發展與探索，可以考慮利用校企合作的模式，不僅能了解社會的實際人才需求，而且還能增加學生的社會實踐經驗，從而為滿足社會新技術發展的需求而培養創新型高素質人才。

6.實驗成績評定的改革。目前個別同學對實驗很不重視，在實驗過程中，不是把精力放在實驗操作技能的提高上，而是更多的關注實驗報告的寫法，這不僅極大地損害了那些認真進行實驗操作的同學的學習積極性，更重要的是，不利于學生實驗的提高。針對這種現象，我們應系統全面地對實驗成績評定體系進行改革。首先將測控系實驗作為一門獨立課程，引起學生重視，端正學生學習的態度。其次要建立多元化的實驗成績評定模式，就是要加大實驗操作在實驗成績中的比例。

7.加強校企結合。首先，校企合作為學生提高了有利的實踐平臺，提高了學生實踐創新等綜合能力，同時也增強了學生的就業競爭力。其次，校企合作能很快使畢業生轉變成社會人。同時通過理論結合實踐，提高了學校的教育質量，最關鍵的是鍛煉了學生的動手能力，提高了對問題的綜合分析能力。最后，校企結合能使學生很快地了解就業信息，實現學生就業和企業用工的順利對接。

四、結束語

儀器科學與技術是一個專業面很寬的多學科結合的行業，是現代工業技術的重要支柱。由于受到現代科學技術發展的影響，傳統的實驗教學手段嚴重遏制了學生的應用能力的發展，這一趨勢使其面臨著新的機遇和挑戰。因此應該適應新的技術發展，對實驗教學進行更深入的思考和研究。本次測控系實驗改革優化了教學資源，遵循了因材施教的教學理念，有效地激發了學生的學習興趣和積極性，提高了實驗教學質量，具有很好的推廣和借鑒價值。

參考文獻：

[1]薛迎春，王勇強.測量實驗教學模式的探討[J].寧波大學學報：理工版，2004，17（4）：489-491.

[2]李林法，張英香.加強實驗教學的改革，培養學生創新能力[J].實驗技術與管理，2005，22（7）：11-14.

[3]彭志廣，楊大鵬.實踐教學體系創新與實踐[J].實驗技術與管理，2006，23（8）：16-18.

[4]周德輝.測量實驗教學內容的優化與創新[J].中國市場，2007，（52）：164-165.

[5]許家瑞，周勤，陳步云，等.構建創新實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2009，26（5）：1-4.

Abstract：With the development of social economy and the science and technology，the demand of applied talents in instrument science and technology is increasing faster. The instrument science and technology experimental teaching is one of the most important curriculum in the college life，and is the main way to cultivate applied talents. So it is significant that not only pay attention to the cultivation of the ability and quality，more important is to stimulate students' independent thinking and innovation consciousness during the experiments. To solve the existing problems in the experiments，we should reform the experimental teaching correspondingly according to the experimental teaching experience in recent years，improving the level of experimental teaching and laying a solid foundation to cultivate applied talents.

Key words：instrument science and technology；experimental teaching；reformation