实验创新教育与创新人才培养探索

唐 力, 张文娟

(中国矿业大学 机电工程学院实验中心, 江苏 徐州 221116)

实验室创新

实验创新教育与创新人才培养探索

唐 力, 张文娟

(中国矿业大学 机电工程学院实验中心, 江苏 徐州 221116)

创新教育是一个复杂的系统工程,实验教学是其重要的组成部分。深化实验教学改革,探索独立设课、多层次实验教学模式,构建个性化平台,建立以学生为本的教育理念,是开展创新教育、培养创新人才的有效途径。

创新人才； 创新教育； 实验教学

建设创新型国家是21世纪我国经济社会发展的战略目标。高校是贯彻国家自主创新战略、建设创新型国家的重要力量,担负着培养符合创新型国家建设所需人才的重大责任,培养创新人才是历史赋予高校的历史使命。创新人才的培养依赖于创新教育。开展创新教育研究,改革人才培养模式,营造良好的创新教育环境是高校教学改革,特别是实验教学改革面临的重大课题[1-3]。

1 创新教育的内涵

创新教育是以培养学生创新精神、创新意识和创新能力为基本价值取向的教育,是在全面实施素质教育过程中,着重解决学生创新意识和创新能力培养问题。创新教育是在扎实的基础理论知识基础上,依靠实验教学和科技实践活动,培养学生实践能力、创新精神和创新能力。高校实验教学质量直接关系到创新教育的开展和成效,对创新人才的培养起着至关重要作用。

2 实施创新教育的障碍

目前一些高校普遍存在实验教学模式化、实验形式填鸭化、实验报告格式化、实验内容和管理僵化的“记忆力教育”教学模式。实验教学停留在对理论知识的验证及加深理解的附属层面上。以教为中心的实验模式,更多的是控制与支配,没有足够的实践空间和思维时间留给学生,实验报告抄袭现象时有发生,实验教学收效甚微[4-5]。实验内容陈旧、更新速度过慢、严重脱离生产实际,与现代科技的飞速发展极不适应,这些都严重制约了学生实践能力和创新意识的形成,与创新人才的培养格格不入[6]。这些都是实施创新教育的障碍。

3 创新教育模式

创新就要打破常规,营造良好的创新环境 氛围,为创新人才的成长提供条件。我校通过深化实验教学改革、构建创新教育模式,在创新人才培养中取得了显著成效。

3.1 独立设课，开展多层次实验教学

实验教学是高校创新教育体系的重要组成部分,实验教学与理论教学之间既有一定的联系,又存在一定的独立性。实验教学独立设课彻底改变了实验教学从属地位,从课堂教学中分离出来与课堂理论教学并行,在科学性、系统性和衔接性的前提下自成体系。实验教学独立设课单独考核提高了学生的重视程度,独立设课以后实验室不再隶属单一课程,多学科相关实验室进行统一管理。通过实验室资源整合,专业实验室、学科实验室实验设备合理布置,教学与科研有机结合。实验环境得到了大大改善,实验项目增加，实验内容丰富,满足综合训练的要求,也为以后学生的科技创新活动提供了场所,构建出创新教育开展的平台。独立设课奠定了实验内容的多元化的基础,为基础型、综合型、创新型多种实验类型并存提供了条件。同时层级化实验教学能够满足不同层次、不同兴趣学生学习的要求[7-8],促进了不同层次学生创新教育的开展。

我校在学科基础课、专业课和公共选修课实验课程中都进行了独立设课、多层次实验教学改革探索和实践。以学科基础实验工程图学实验教学改革为例,“工程图学实验”是机械类和非机械类(如:电器、材料、环测、电力专业等)学生最要选择的实验。在这个涉及人数多、专业广的实验中开展创新教育,必须改革传统的单一实验教学模式,根据不同专业的特点实施多层次实验教学,这样才能有利于提高实验教学质量,开展创新教育。“模型加工制作” 模块是“工程图学实验”必选内容之一,要求学生以团队形式选择和进行实验,提交组合体和回转体模型作品实物及实验报告。

机械类选择创新型实验的学生要经历查阅资料—提出设计方案和草图—了解加工材料、设备—修改设计草图、绘制加工图—制定加工流程—加工制作—完成实验报告的过程。这个过程中无论是课前的构型和加工工艺资料的查阅、组合体和回转体模型创意方案的确定,还是了解加工设备、制定加工流程以及绘制出加工图纸，学生都积极主动充满了学习的热情。在课堂上作品的制作中学生大胆动手加工制作,对每道工序仔细观察、细致分析,发现设计缺陷和加工存在的问题,积极思考，在实验指导教师帮助下完成加工图修改、完善加工方案，最终制作出模型作品。学生得到了系统创新设计和机械加工训练,对机械设计、几何精度设计与检测、材料成型工艺、机械制造工艺等课程形成了初步的认识,为未来专业课程的学习以及综合运用、课程设计和毕业设计打下了基础。

选择基础型实验的学生按着实验指导书的要求,安装模型模板、规定实验步骤进行图形绘制和模型加工制作,解决了非机械类学生自己设计模型和制定加工流程能力不足、建立实验兴趣困难、多数人不能动手影响实验效果的问题,在基础的层面上加深了对工程图学知识的理解,锻炼了实践能力,开阔视野。

3.2 构建个性化培养平台

实验室开放为学生搭建了一个开放的创新教育平台[9],使学生有了独立思考、自由发挥、自主学习的时间和空间,激发了自主学习的积极性,变被动的实验为主动探索。不同兴趣和爱好的学生都可以找到自己的切入点,有了了解、参与前沿科技的机会,每个人的个性都可以得到充分发挥。

3.2.1 开放实验，营造创新教育氛围

实验开放是针对传统的单一固定实验教学模式进行的改革,本着以学生为主体,教师为主导的原则,充分考虑学生知识结构和能力水平,并尊重其个性选择,学生可以根据自己专业特长、兴趣爱好和实际能力选择和完成实验。基础较差的学生能够补做未完成的实验,基础好的学生根据自身特点可以延续课堂实验使其升华，也可以自己重新选择实验项目或科技创新项目进行实验；将基础实验转变为综合实验,单学科实验变成多学科系统实验。在实验室管理上采用多学科统一管理,学科之间可以交叉运行,开放实验室统一安装门禁系统,满足学生选择多学科实验室完成实验项目的要求。实验室配备经验丰富的教师帮助学生解决实验中遇到的问题,使学生的综合素质得到提高,培养学生创新意识和创新能力。

3.2.2 创新实践基地开放，打造科技竞技平台

创新实践基地的建立是高校培养创新人才的第二课堂,为课外创新教育的开展创造了良好的条件和氛围。我校对“大学生实践创新基地”和“机器人俱乐部”大力支持,拨出专项经费、配备多名教师支持学生开展课外科研创新活动。在基地学生自主管理，自我约束能力、责任心、合作精神和管理能力得到了锻炼。在 “挑战杯”“机械设计大赛”“创业设计大赛”“机器人大赛”“工程训练大赛” 和“数学建模大赛”等一系列省、国家级大赛中,学生踊跃参加,自愿组成团队,新老结合,强强结合,在经验丰富的指导教师指导下,多项赛事都取得了优异的成绩。在赛事筹备、作品设计、制作以及比赛过程，学生迎难而上,百折不挠,在突发事件面前,学会了头脑冷静深入分析,临危不乱。通过各项大赛充分挖掘了学生的创新潜能,培养了竞争意识、增强了决断能力、积累了创新人才具备的素养。

3.2.3 科研实验室开放，造就科技人才

科研是高校独立性与知识性的集中体现,是新知识和新技术的源泉。科研实验室对本科生开放,引导学生介入科研是培养学生科研意识、提高创新能力的有效途径。我校是全国唯一以矿业命名的特色鲜明高水平高校,有一批高水平科技创新专业实验室,每年承担着大量各类科技项目,引领着行业的科技前沿。本科生进入科研实验室和硕士、博士生一起参与科研项目,不仅促进了专业知识的学习和提高,同时也学到了许多课外知识。在产品开发设计中,培养了学生分析问题和解决问题的能力,对充分挖掘创新潜能、提高创新能力起到了积极的作用,为有志于将来继续研究深造的学生提供科研活动平台，培养出一批具有理性、求实、批判和协作创新精神的优秀科研人才。另一方面科研实验室开放充分发挥了科研资源和教师的作用,使学生接触到最新的科研成果和先进实验设备,使他们能够了解到学科前沿,学习与先进的科学技术，与时俱进，最大限度提高了实验设备资源的利用率。

4 以人为本,变“教”为“导”

实验教学是实验教师和学生共同参与相互配合的过程,在此过程中开展创新教育要坚持以学生为中心、以创新为重点教育理念,建立平等的师生关系,以创新型教师为主导,带动创新人才的培养。

以人为本是科学发展观的核心, 具有深厚的道德内涵。对于教育事业而言, 以人为本即以学生为本, 一切为了学生的未来[10]。高校是学生迈向社会的最后一站,是通向社会的桥梁,是他们从传统的应试教育走向自主学习、建立创新意识、培养创新能力最终成长为创新人才的阶段,而实验教学理念和方法是影响这次转型的重要的因素。以学生为本,变“教”为“导”,就是要变教师的单纯说教为合作、引导和分享,为学生提供主动创造的条件。实验课前积极引导学生选择、准备实验,激发学习兴趣,调动自主学习积极性；课堂上营造温馨、和谐、信任的环境,鼓励学生大胆动手、积极提出创意,启迪创新思维灵感；当遇到问题的时候师生共同商讨解决方法,共同分享成功的快乐,使学生在活跃的气氛中进步成长；鼓励学生课余时间到实验室参与管理,在仪器设备调试、保养和维修的过程中,在不断发现问题和解决问题的过程中, 发现理论和实践知识的不足,明确学习的目标, 找到学习方向,变被动学习为主动学习[11-12],使学生创新能力在潜移默化中得到提升。

5 紧跟学科发展,更新实验内容

实验指导书是学生实验的指导性大纲,实验教材的优劣直接关系到实验教学的的效果。编写适合创新教育的实验教材首先要从优化实验出发。在实验类型设置上,增加综合型、创新型实验比例,使实验内容多样化,不同层次的学生可以根据自己的能力、兴趣选择性完成实验；另一方面了解学生的学习兴趣,开出既适合社会需要,又能激发学生学习兴趣的实验；另外，将教师的科研成果转化为实验项目,是实验教学改革的又一有效的途径。开出具有创新内容特色鲜明的综合型、创新型实验,这不仅大大提高科研仪器设备的利用率,也可以使学生尽早接触先进的科学仪器设备,理解科研的真正含义,把实验教学与相关行业发展联系在一起,在建立学生学习兴趣的同时,培养了创新意识,为创新教育的开展打下基础。

6 结语

创新人才培养需要创新教育。在现有教育体系下开展创新教育,培养具有创新精神、创新意识和创新能力的人才,是高校教学改革的目标。实验教学是培养创新人才的重要环节,探索独立设课、多层次实验教学模式,构建开放式个性化培养平台,建立以学生为本的教育理念,为学生自主学习、自主创新、个性发展创造条件,是培养创新人才的有效途径。

References)

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Exploration on experimental innovative education and innovative talent training

Tang Li, Zhang Wenjuan

(Mechanical & Electrical Engineering College, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China)

The innovative education is a complicated system engineering, and the experimental teaching is an important part of deepening the reform of experimental teaching, in order to explore independent courses, multi-level experimental teaching mode, build the personalized platform, and set up taking the student as this education concept, which is an effective way to cultivate innovative talents.

innovative talents; innovative education; experimental teaching

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.004

2016-12-06 修改日期：2017-02-17

国家级精品资源共享课；江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY2015B120)

唐力(1962—),女,江苏徐州,本科,研究员,主要从事车辆工程教学、实验教学及实验室管理.

E-mail：tangli20000@126.com

G642

A

1002-4956(2017)5-0011-03