高等院校理工类专业实验课对学生创新能力培养的思考与实践

[摘 要]：本文从实验教学改革入手，在课程设置、实验教学方面，对高等院校理工类专业如何在基础学科中培养学生的创新能力，提出了几点设想，并对本人几年来的教学实践进行了总结，以在对学生的创新能力培养方面给出指导。

[关键词]：高等院校 实验教学 创新能力

1 引言

我国高等院校理工类基础学科教学中，在课程设置与课程教学方面存在以下两个问题：一是课程设置滞后于科学技术的进步与社会发展的需求，课程开发者和实际执行课程的教师之间，缺少应有的紧密联系，教师只停留在课程的执行者层面，被动的完成课程任务，没有专业自主意识，缺乏结合学校实际情况主动进行校本课程的开发与研究意识，造成课程设置不能满足社会的需要，不能满足学生可持续发展的需要。二是理工类专业的实验课程有重理论结果轻实验过程的现象，不能达到真正培养学生动手能力、创新能力的实验教学目的。在很多师生的眼中，实验教学是跟随在理论教学之后对理论进行验证、加深理解与掌握的实践性教学环节，理论主导实验，高于实验，实验是理论教学的附庸或辅助手段。这种认识上的偏差人为地扭曲了理论教学与实验教学的相互关系，造成理工类高校培养出来的学生只有理论知识，缺乏动手能力，与社会需求脱节。学生走出校门不得不再从头学习。在学生思想意识里形成了在校所学课程无用的观念，学习兴趣不高。目前，我国的教育国策是大力发展职业教育，教育经费的投入向职业教育倾斜，正是为了解决普通高校培养出来的人才不能满足社会需求这一问题。普通高校理工类专业也应当大力发展校本课程研究，改革实验教学，顺应社会对人才的需要。

目前我校理工科与其它大部分理工类学校一样，基础学科实验课的教学方式大都采用相同的教学模式，就是用实验箱来做实验。随着科技的进步，学生做实验的手段也集成化了，实验设备生产厂商设计生产了用于不同学科的多种实验箱，将事先设计好的十几个、二十几个实验集成到一个实验箱里，学生做实验，特别是电类实验，往往是将仪器、实验箱连接好，接通电源就可以得到实验数据。这的确对理论进行了很好的验证，但是学生的动手能力与创新意识得不到培养和锻炼。造成了普通高校培养出来的理工科大学生不能满足社会对既有理论又有技术的复合型人才的需求。针对这种现象，我们进行了一些实验课的教改与探索工作，取得了一定成果。但在实验课的教学内容、方式、手段等方面仍须进行科学研究。

2 实验教学改革实施方案

1）实验课延展为生产课。针对不同专业，作为教师，至少给学生设计一个综合性实验，使其在大学期间在实验课上最终生产出一个产品。一个实际生活中使用的产品，往往涉及诸多方面的知识，实验设计者有意把生活中使用的产品，或者附近工厂正在生产的产品，拿来作为学生的实验内容，并对产品进行重新开发设计，结合实验教学的应用、科技的进步与社会实际应用，寻找产品与教学内容的结合点，将产品的制作分散到大学一年级、二年级、三年级等几门课程中，或者分散到不同专业的不同学科中，并且设计出一种可以生产的产品或者器件，让相关学科的学生在实验课上制作我们设计的产品，培养学生的实际操作与生产能力。学生在实验课上制作的半成品可以再利用，作为下一门课程或其它专业某门课程的实验器件，让学生自己或另外的同学继续使用这些产品，最终完成一件可以在实际生活中应用的产品，或者完成一件其它学科实验课需要的产品。形成“实验设计——产品制作——产品再利用”这样一种科学的、生产线式的链式实验教学模式，在实验课的实践过程中，学生既是学习者，又是生产者，还是理论的验证者。从而培养学生的实践能力和创新意识。

2）教学直接与实验相联系。在产品涉及的理论课的教学中，把实验课上要生产的产品的与本课程相关的工作原理加入到讲课内容中去加以讲解，使原理与生产相结合，理论教学不再与实验脱钩，理论不再空洞，学以致用，提高学生学习兴趣。

3）具体实施方案

首先是实验设计，初步选择或设计2到3个简单的产品，将产品拆分为几部分，分散到应用电子，电子信息、机电一体化、物理等几个专业的不同课程中，设计成学生利用1到3次实验课能够完成的制作内容，写出实验讲义。其次是产品试制，先由教师试验制做前面选定的产品，总结制做经验，工艺流程，为以后学生实验制做打基础。第三学生制做实验，让相关学科的学生在实验课上进行实际制做，积累实验经验，总结实验中的成败得失，为以后实验的改进、实验讲义的编写和修改打基础。改进设计和学生实验同步进行，在试验中找问题，边实验边改进。第四是产品的再利用实验，在学生制做的产品中挑选几个做的比较好的半成品，作为其它学科的实验课可以利用的产品，投入再利用实验。观察实验效果，总结成败得失。

4）举例。我们已经制作完成4个实验的产品，并做了修改和论证，认为切实可行。仅举一例作为参考。

音频功率放大器及小音箱的制作 涉及课程：模拟电路、数字电路、电子工艺、金工工艺、木工工艺。

小音箱的制作过程可以拆分成4个实验来完成：1线路板制作，2音频功率放大器，3稳压电源，4 成品组装。线路板的制作在电子工艺课程中完成，理论课中加入该线路板的制作内容，实验课上完成制作。音频功率放大器则在模拟电路或者数字电路中完成，同样在理论课上加入该放大器的原理讲解，实验课上完成焊接组装（也可在电子工艺实验课上完成焊接组装）。稳压电源则在模拟电路课上讲解及组装。最后是整体组装，整体组装涉及的木工工艺、金工工艺可以分到相关课程完成，也可以简化操作，定做、购买成品木壳、塑壳，完成音箱的整体组装。

3 实验实施方案的价值分析

1）改变实验课性质

针对理工类学科的实验教学现状，在实验课课程设置与教学方法上进行探索研究，根据教学内容与现行实验手段，重新开发设计新的实验，使实验课由原来的纯理论验证变为生产实践与理论验证并举，让学生感到学习什么就制作什么，或者用到什么就自己动手制作什么，培养学生的设计意识、动手意识、生产意识。

2）改变学生的学习地位

学生不再是单纯的学习课本知识，单纯的使用现成的实验仪器，而是自己动手制作产品、制作器件，并且学生在实验课上制作的产品可以再利用，作为下一门课程或其它专业某门课程的实验器件，让学生自己或另外的同学继续使用这些产品。在实验课的实践过程中，学生既是学习者，又是生产者，还是理论的验证者，从而培养学生的实践能力和创新意识，培养学生的实际操作与生产能力，使学生对生产设计与产品制作有一个粗浅的认识，学生步入社会对生产实践不再陌生。

3）改变教师的工作性质

从对实验课的改革与实验内容的研究来说，教师不再是单纯的教师，而成为：教师+设计师+工程师+技师。

4 实验实施方案的困难

1）学生制作实验的开发是一个系统工程，一个实验产品的制作往往涉及多门课程，需要对多门课程的教学内容进行改动，这会增加讲课教师的工作量。

2）尽管我们设计实验时总是选择那些可以再利用的产品来制作，但是，随着制作的产品的增多，总会出现产品不能全部被利用的情况，造成实验经费比不让学生制作产品需要更多的投入。

3）目前我们设计的实验都是电子类实验，对于机械类、机电一体化类等等实验还有待进一步研究。

4）这是一个长期而艰巨的任务，包括设计新实验、试制新产品、为新产品寻找再利用机会等等。需要不同专业、不同学科间合作完成，需要更多志愿者加入其中，并需要取得学校领导的认可与支持，制定相应鼓励机制，奖励教师设计试验、制作产品。

5 结束语

目前我国普通高校理工类教育，普遍存在重理论轻实验，实验手段缺乏培养学生动手能力的问题。我们的实验实施方案正好与大力发展职业教育的国策相符，与社会需求相符，它可以弥补普通高校教育手段的不足，是教育手段的创新和变革，具有时代性和可发展性。会对我们的教育现状产生积极影响，改善理工科院校所培养的人才与社会需求脱节的问题。请相信，只要我们的学生在3年、4年的大学生活中能够亲手制做一件可利用的产品，利用自己制做的产品完成一次新的实验，就会对其今后一生产生不可磨灭的积极影响。其社会效益是巨大的。

参考文献：

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[2] 高晓清.论校本课程的特性J.教育研究，2003.3

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[4] 宋玉海，王玉国等.工科院校校本课程开发的方法与途径J.教育探索，2007.3

[5] 游阳明，周贵德等.超前实验法在理科实验教学中的推广J.高等理科教育研究与实践，2007.8

作者简介：

周贵德，男，1962-11- 硕士，沧州师范学院副教授。