基于“新工科”理念的理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革設(shè)計

商澤進，鄧慶田，李新波，阮 苗

基于“新工科”理念的理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革設(shè)計

商澤進，鄧慶田，李新波，阮 苗

（長安大學(xué) 理學(xué)院，陜西 西安 710064）

面向交通運輸一流學(xué)科和相關(guān)新工科專業(yè)建設(shè)，從實驗理論教學(xué)、實驗平臺建設(shè)、高水平實驗師資隊伍培育以及實驗管理保障建設(shè)等方面進行改革，提出了與之相適應(yīng)的“泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系”設(shè)計思路，探索了基于“新工科”理念深化基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革的新路。

新工科；理工基礎(chǔ)學(xué)科；實驗教學(xué)改革

當(dāng)前，我國以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求[1-3]。深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強國，對服務(wù)和支撐我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級有重要意義。基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的“新工科”概念，是我國工程教育改革的方向[4-6]。

理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗是工程類專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系中極為重要的部分，是對高等學(xué)校學(xué)生進行系統(tǒng)而全面的實驗技術(shù)和實驗方法訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)的重要實踐性環(huán)節(jié)。結(jié)合《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》中闡述的“五新”，即工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系，深化理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革，對于在大工程教育背景下，培養(yǎng)具備良好基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)和工程創(chuàng)新精神、實驗基礎(chǔ)扎實、綜合實驗素質(zhì)高，能夠從事基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的高素質(zhì)人才，以及探索工程教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式，具有重要的基礎(chǔ)性作用[7-10]。

鑒于此，借助我校“雙一流”學(xué)科建設(shè)契機，依托渭水校區(qū)理學(xué)院實驗教學(xué)中心建設(shè)和理學(xué)院數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理、化學(xué)、工程圖學(xué)5個基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系修訂，擬定了“夯實基礎(chǔ)、強化應(yīng)用、注重交叉、突出特色、引導(dǎo)創(chuàng)新、提高素質(zhì)”的大理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革指導(dǎo)思想。本文將據(jù)此多角度地探討交通運輸行業(yè)特色高校深化理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革的舉措，提出服務(wù)新工科建設(shè)的“泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系”設(shè)計思路。

1 改革思路

秉承新工科建設(shè)的“五新”理念，以我校交通運輸一流學(xué)科建設(shè)為支撐，以提升學(xué)生基礎(chǔ)實驗?zāi)芰凸こ虅?chuàng)新思維為目標(biāo)，以實驗教學(xué)條件改善為基礎(chǔ)，以實驗教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化為核心，以實驗教學(xué)模式、方法、手段改進為重點，以師資隊伍建設(shè)及管理運行機制改革為保障，開展理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革。具體思路如下：

（1）基礎(chǔ)理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合，實驗教學(xué)與學(xué)科競賽、科學(xué)研究相結(jié)合，基本操作訓(xùn)練與創(chuàng)新理念培養(yǎng)相結(jié)合，探索多類型、多層次的實驗教學(xué)模式，設(shè)計“泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系”；

（2）整合挖掘?qū)W院實驗教學(xué)示范中心的軟硬件資源，促進學(xué)科間的互補融合，加快實驗教學(xué)的信息化建設(shè)，改進和提升實驗教學(xué)手段，強化理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)平臺建設(shè)；

（3）引育并舉，倡導(dǎo)理論課程教師與實驗課程教師的交流互通，注重校內(nèi)外結(jié)合，建設(shè)高水平理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)師資隊伍；

（4）注重實驗教學(xué)過程管理，創(chuàng)新實驗教學(xué)管理制度，形成切實可行的理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)質(zhì)量評價體系。

2 改革舉措

2.1 優(yōu)化整合實驗教學(xué)內(nèi)容

通過優(yōu)化整合實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建分層次、分類型的理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗課程模塊，以及點、線、面結(jié)合的實驗教學(xué)體系[11]。

根據(jù)專業(yè)調(diào)研結(jié)果，梳理整合各學(xué)科之間、各學(xué)科課程之間相關(guān)的實驗項目，并進行優(yōu)化整合，按學(xué)院數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)及工程圖學(xué)5個學(xué)科門類分課程、分層次、分類型設(shè)置實驗?zāi)K，形成泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系，如圖1所示。實驗分為基本技能型、綜合設(shè)計型、創(chuàng)新實踐型3個層次，實驗類型包括傳授體驗型、演示型、虛擬仿真型和自主開發(fā)型4個模塊。每一模塊按照“基本技能開放、專業(yè)實驗綜合、課外突出創(chuàng)新”原則，貫徹“低年級學(xué)生以通識教育和基本技能訓(xùn)練為主的基本實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)，高年級學(xué)生以學(xué)科競賽、課外科技活動及畢業(yè)論文（設(shè)計）為主的綜合創(chuàng)新實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)”的指導(dǎo)方針，精心選擇設(shè)計相應(yīng)實驗內(nèi)容和項目，真正體現(xiàn)以學(xué)生為本，因材施教。形成既體現(xiàn)系統(tǒng)性、綜合性，又體現(xiàn)層次性、模塊化的泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系。

圖1 泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系

2.2 搭建實驗實踐平臺

促進理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗室和專業(yè)實驗室的互補融合，搭建基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新3層次的實驗實踐平臺。

整合學(xué)院實驗教學(xué)中心目前的實驗教學(xué)資源及儀器設(shè)備，按實驗教學(xué)體系中的實驗?zāi)K，分類設(shè)置基礎(chǔ)教學(xué)實驗室、專業(yè)發(fā)展實驗室、學(xué)科基地實驗室、虛擬仿真實驗室、產(chǎn)學(xué)研開放實驗室等實驗實踐平臺。根據(jù)實驗層次的目標(biāo)要求，配備相應(yīng)儀器設(shè)備，并利用中央高校改善基本辦學(xué)條件專項資金等及時更新和改造實驗儀器設(shè)備，使實驗硬件條件逐步達(dá)到或接近省級以上實驗教學(xué)示范中心的標(biāo)準(zhǔn)。加強產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)同育人，提升改善實驗實踐條件，努力營造實驗室背景下的工程實踐環(huán)境。借助現(xiàn)代信息化技術(shù)，加大實驗教學(xué)信息化資源共享平臺建設(shè)，推動實驗教學(xué)的在線開放建設(shè)，豐富和改善實驗教學(xué)手段和方法。緊跟當(dāng)前實驗室建設(shè)的新形勢，以實驗教學(xué)過程和實際實驗流程為依據(jù)，利用建模、數(shù)值仿真模擬技術(shù)等，逐步推進虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)。

2.3 建設(shè)高素質(zhì)實驗師資隊伍

將實驗教學(xué)與理論教學(xué)師資隊伍互通，優(yōu)化實驗教學(xué)隊伍，建立一支教學(xué)與實踐相結(jié)合的高素質(zhì)實驗師資隊伍[12]。

重視實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，統(tǒng)一規(guī)劃制定實驗教學(xué)隊伍建設(shè)的中長期整體方案，全面規(guī)劃實驗教學(xué)隊伍的人員規(guī)模、學(xué)緣結(jié)構(gòu)、學(xué)歷層次等。遵循“有序引進、立足培養(yǎng)、旨在提高、最優(yōu)使用”的方針。處理好教師引進與教師培養(yǎng)的關(guān)系，堅持教師引進、培養(yǎng)兩手抓，在全方位吸引國內(nèi)外優(yōu)秀博士畢業(yè)生、高層次人才充實實驗教學(xué)隊伍的同時，加強對現(xiàn)有人才的培養(yǎng)。選派一定數(shù)量的實驗教師進修培訓(xùn)、攻讀學(xué)位、提升學(xué)歷，參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議和其他形式的學(xué)術(shù)交流，了解國內(nèi)外高校實驗室的建設(shè)水平，學(xué)習(xí)掌握先進的實驗儀器設(shè)備和實驗室管理模式。定期舉辦各種知識和技術(shù)講座，不斷提高實驗教師和技術(shù)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。構(gòu)建實驗室學(xué)術(shù)帶頭人、實驗指導(dǎo)教師和實驗技術(shù)人員三位一體的實驗師資結(jié)構(gòu)，鼓勵從事理論教學(xué)的教師帶著科研項目進入實驗室，要求青年教師積極參與實驗中心建設(shè)，凡新進青年教師必須有1~2年實驗室實驗助教經(jīng)歷。有效實現(xiàn)理論與實驗教學(xué)相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合、學(xué)科建設(shè)與實驗室建設(shè)相結(jié)合。依托產(chǎn)學(xué)研平臺基地建設(shè)，聘用合作企業(yè)高級工程技術(shù)人員，指導(dǎo)學(xué)生工程實驗實踐。形成一支結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定、高素質(zhì)的實驗師資隊伍，為泛理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗實踐教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.4 加強實驗教學(xué)管理制度建設(shè)

旨在創(chuàng)新和完善實驗教學(xué)質(zhì)量管理運行機制，形成可行的實驗教學(xué)質(zhì)量評價體系，實施實驗過程質(zhì)量監(jiān)控。

實驗教學(xué)管理實行院室兩級管理制度：學(xué)院組建實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會，負(fù)責(zé)制定一系列實驗教學(xué)管理辦法和進行學(xué)院所屬各實驗教學(xué)中心的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理；學(xué)院5個學(xué)科對應(yīng)的實驗教學(xué)中心分別設(shè)立實驗教學(xué)組，負(fù)責(zé)相關(guān)實驗項目的規(guī)劃、建設(shè)和研討，實驗室環(huán)境、設(shè)備、實驗指導(dǎo)書及實驗教材建設(shè)，促進實驗教學(xué)改革的不斷深入及實驗教學(xué)的規(guī)范化。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的實驗教學(xué)信息共享平臺，實施學(xué)生實驗選課、實驗預(yù)習(xí)、成績查詢、實驗安排信息發(fā)布、每周排課、實驗人數(shù)統(tǒng)計、教師工作量統(tǒng)計、成績統(tǒng)計輸出打印以及創(chuàng)新性科技活動、校內(nèi)外交流培訓(xùn)等的開放管理。建立實驗原始記錄登記、過程抽檢與結(jié)果分析、報告提交與批改、筆試與操作考試、成績評定與學(xué)分獲得等環(huán)節(jié)的實驗教學(xué)評價體系，并聘請實驗教學(xué)督導(dǎo)對實驗實施過程的各環(huán)節(jié)進行質(zhì)量監(jiān)控。

3 結(jié)語

以一流學(xué)科建設(shè)為契機，以“新工科”建設(shè)理念為指引，從理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)體系構(gòu)建、實驗平臺建設(shè)、高水平實驗師資隊伍培養(yǎng)及實驗教學(xué)管理運行機制完善等方面全力推進理工基礎(chǔ)學(xué)科實驗教學(xué)改革。這是新時代、新形勢下，探索理論與實踐結(jié)合、傳統(tǒng)與創(chuàng)新結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一條新路。

[1] 教育部高等教育司.“新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”）[J]．高等工程教育研究，2017(2): 24–25.

[2] 教育部高等教育司.新工科建設(shè)指南（“北京指南”）[J]．高等工程教育研究，2017(4): 20–21.

[3] 鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017(3): 1–6.

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[10] 王保建，王永泉，段玉崗，等.“新工科”背景下國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與實踐[J].高等工程教育研究，2018(6): 47–54.

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Design of experimental teaching reform on basic disciplines of science and engineering based on idea of “New engineering”

SHANG Zejin, DENG Qingtian, LI Xinbo, RUAN Miao

(School of Science, Chang’an University, Xi’an 710064, China)

Based on the construction of the first-class discipline of transportation and related new engineering specialties, the reform is carried out from the aspects of experimental theory teaching, experimental platform construction, cultivation of high-level experimental teachers and experimental management guarantee construction. The corresponding design idea of “Experimental teaching system of basic disciplines of science and engineering” is put forward, and a new way to deepen the experimental teaching reform on the basic disciplines based on the idea of “New engineering” is explored.

new engineering; basic disciplines of science and engineering; experimental teaching reform

G642.423

A

1002-4956(2019)09-0149-02

2019-02-01

2017年度陜西省高等教育科學(xué)研究項目（XGH17045）；陜西省一流專業(yè)（培育）建設(shè)項目（310612170114）；2018年度第一批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（201801098013）；2017年長安大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項目（1733）；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃一般項目（2018JM1033）

商澤進（1972—），女，重慶，博士，副教授，長安大學(xué)理學(xué)院教學(xué)副院長，從事教學(xué)及實驗室建設(shè)管理研究。

E-mail: yyhszj@chd.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.037