浅谈实验教学与创新人才培养

郭冰+邢红宏+孙江+刘芬芬

【摘 要】实验教学自成体系，具有理论课所不同的特点。本文从实验的重要性、实验教学面临的问题分析了实验教学的部分现状，综合提出了实验室建设应注意的三个方面——建设理念、突出创新、实验教学队伍建设，最后列举了在课程标准、教材、教学方法、实验设备等方面进行的初步改革。

【关键词】实验教学；创新；改革

0 前言

近年来，高等教育领域的全面深化改革已来临。实验教学，作为高等教育的一部分，肩负着提高综合素质、培养创新人才的重任。针对突出人才创新培养、充分发挥实验室优势这点，不少高校都在探索实验室管理模式和教学模式方面进行着积极的改革和创新。

当前，明确实验室的重要性，深刻分析实验教学中的问题来源迫在眉睫。本文参考现状中的问题，提出了实验教学改革应注意的三个方面，给出了改革初期的一系列措施。

1 实验是培养创新人才的必由之路

从学科发展角度看，实验的重要性不言而喻。实验先于理论，是理论的来源[1]。实验往往是帮助学科生长、开辟未知领域的利器。比如，从物理学发展来看，实验结果在物理学概念的提出、物理理论规律的确立及被公认过程中有重要的地位，起到了关键的作用。实验物理在推动物理学发展过程中有着明显的作用。

从个人发展角度看，實验具有不可替代、无法复制的重要性。实验是实践活动的一种。实验是一些概念和知识从理论向实践转化的必经之路，是锻炼个人的动手能力、思维能力、分析能力的重要途径。在实验室里的科研工作成就了许多优秀的科学家这一点从侧面反映了实验在个人发展上不可替代的重要作用[2]。

2 实验教学面临问题

2.1 重视程度

实验的重要性和目前受到的重视程度不成比例。在教育观念上，“重理论、轻实践”的观念虽有所转变，但还没从根本上扭转。实验教学在整体教学中的地位还需要继续提升。虽然很多学校已经认识到了实验教学的重要性，实验教学的课堂授课也得到了各级专家的高频督导，但是还有很多方面需要改进。比如：督导实验教学的专家是否了解现代实验技术的前沿，是否有过所督导学科的科学实验经历，是否亲身讲授过实验课，能否准确把握实验课的特点等等。而很多实验课只是选修课或者是占少数学分的事实，使得部分学生走向实验课不重要的误区。所以，要从根本上重视实验教学，还需要严格区分理论课套路，围绕实验课的特点制定一系列措施。

2.2 实验室条件

实验室的良好条件是实验课高效开展的基础。实验室的环境、设计、规章制度这些方面，多数学校做得不错。环境安全环保、设计科学人性化、规章制度合理有效，但是在教学过程中仍能发现不少问题。比如：设备陈旧、运行不稳定，后期维修和更新跟不上；仪器原理落后，工程上已经淘汰的方法仍被保留，不能与时俱进，更没有前瞻性；设备集成度过高，自动化太强，密封性太好，导致学生“一键操作”完成实验，不懂其中设计原理及实验方法，误失了探索的兴趣和途径。

2.3 队伍建设

实验教师队伍的培养是一个长期的、不可间断的工作。目前，很多学校实验教学的队伍面临着队伍不稳定、结构不合理等问题。实验教学特点突出，设备的突发状况、学生应变能力及动手能力的不同等都是实验课上考验教师掌控能力的因素。实验教师不仅能讲得了实验原理、实验方法等理论知识，更要熟练掌握实验设备的原理和结构，还要兼顾实验方法的工程应用，最后激发学生的创新热情。各个教学环节都体现了一个实验教师的综合素质，所以，要培养创新型人才，必须要培养创新型的师资力量。如何留住教师、培养教师、鼓励教师是实验教学至关重要的课题。

3 实验室建设

3.1 建设理念

将哲学的思想融入实验室建设中来[3]。将理论和实践、理工和人文有机融合在一起，可以在理念上提升了一个层次，在实践中收获综合的分析素质，打破认知的壁垒。这些年，很多学校针在实验课的单独设课、课程标准制定、教材的改编、教学方法的探索等方面，都有了很多的创新和改革。正是因为实践是成长的必需环节，所以实验室的建设一直在向着创造更好的环境和条件、培养更多的创新人才的道路上迈进。

实验室建设理念的创新可在很多方面开展，这体现了注重实践的观念已深入实验教学。基本性实验，尤其是其中的验证性实验让学生固化和深化了书本知识。虽然滞后于科研实验，但学生由此熟悉了实验室的规章制度，熟悉了常用的测量工具，基本的实验技能得到了训练，基本的实验方法也得到了体验。如果重创新，可在保留这类实验的基础上，将其数量压缩、学时压缩，再把具有设计和创新的实验项目放在后面，数量和时间上留出足够的空间给学生，这样更能符合实验初学者的认知规律。

随着信息技术、网络技术等的发展，很多新技术已经被广泛发现和运用，故一些古老的技术即便原理经典、方法巧妙，在现代化测量和工程中也已经无用武之地。作为教学研究，我们固然应知测量发展的历史，但一定要做到与时俱进，因为学知识是为了运用，而不是为了学习而学习。这类实验的去留、怎么留都是以后应当探索的问题。

3.2 突出创新

问题是创新的来源，在基础性实验阶段学习实验原理和仪器的过程中就要引导学生善于发现问题、发现有价值的问题、探索问题来源、设计解决方案、总结经验教训。这些基本功得到锻炼之后，在后续的设计实验中，学生才能科学地设计实验内容和步骤、选择合理的数据处理方法，再将积累的经验教训灵活运用到创新实践活动中，获得创新能力上的本质提高。可见，这一系列的训练之所以能为创新做好铺垫，教师的引导意义重大。要做好引导，就必须摒弃灌输式教学，采用多样的教学方法，开展启发式、自主式、合作式、启发式、探究式的方式，重视实验中方法的研究和选择。总之，创新首先从重视基础实验的教学开始，从教师的教学方法开始，稳固创新的根基[4]。

需要激发学生创新的热情。首先，可以在教学内容和教法方法上做功课，使学生对实验感兴趣，进而激发其发现问题、解决问题、探索创新的热情。再次，可以在学分制度上突出创新，建立科学的评价机制，只要学生参加创新，就给予一定的评价，从而灵活地给予相应的学分。参加创新的和没参加创新的、创新作品优秀的和创新作品一般的学生，在学分给予上有明显的区分，在侧面激发学生创新的积极性。最后，在所有创新的作品中，选拔优秀的作品参加全省甚至全国的创新大赛，将作品放在更高的平台上进行评比，不仅能够积累学生和老师的经验教训，还能增强学生的荣誉感，加强创新的氛围，鼓励更多的学生参加创新活动。

创新不仅源于实验，还源于工程和应用。学校可以选择与专业相关的企业合作，让学生遵循严格的上下班时间、了解生产中的原理和实际问题、 参与企业的研发和创新活动。借助企业大平台来培养对时间有效管理的能力、项目模块化设计的能力、思维能力等，将书本知识与现代化生产有机结合起来。

3.3 实验教学队伍建设

实验教学队伍的建设主要包含吸引人才和培养人才两个方面。首先，要吸引并留住人才，要有合理的评价体系和政策待遇[5]。实验室教学的特点决定了实验教学工作者工作任务的多样性，实验设备的维护、实验室安全的落实等保障性工作占据了大量的时间和重要的地位，但是这些在科研论文、项目经费等量化性数据中都得不到相应的体现。所以，应该在岗位聘任和职称评审中有单列的政策来实施。其次，实验室教师的培训应该是有计划地、多交流性的、不间断的。科研的发展与实验技术的发展密切相关，创新便蕴含其中。教师队伍的发展要紧跟科技前沿和现代技术的发展，有计划地、尽可能多地参加学术交流，开展学校间的相互学习，夯实基础重实践，积极更新知识与方法，这才有利于创新人才的培养。

4 初步的改革

综上所述，实验教学应该不断地与现代科技前沿和先进的教学理念、教学方法高效融合，做到與时俱进、夯实基础。目前，一系列的改革和创新已在稳步实施。首先，是课程标准和教材的改革。课程标准针对不同层次的学生，有着不同的实验要求，在实验内容上也有所区分。教材是教学内容的载体，其质量直接影响着学生的兴趣和专业技能水平的提升程度。教材对于不同专业层次的区分已经明显，但对于不同专业的区分还有待发展。依据课程标准和人才培养方案，从专业角度审视、编写新的教材是有利于创新人才培养的。其次是教学方法的改革。在研讨式教学上做了小组合作学习等教学模式的尝试，效果甚好。最后是鼓励学生创新，进行创新的制作，带着自己的作品走出去，去参加全军或全省的大赛，在大赛中吸取经验教训，为后续的实验技能提高做铺垫。

目前，虚拟实验的建设也在逐步实施。虚拟实验设备，有利于学生在灵活的时间和空间中接触实验，方便学生预习，也利于学生更加全面地掌握实验原理和实验方法。此外，学生正在尝试进行简易实验设备的制作和利用。现有很多实验设备集成化太高，学生往往只要简单的操作，甚至是照说明按几下按键就可以轻松完成。这是现代化自动化的便利，但是对于学生理解实验原理和方法有一定的制约性。所以，我希望探索一条轻集成化教学的道路，在实验设备的制作或拆解中完成对实验原理和方法的高度理解、深刻体验。

【参考文献】

[1]许敖敖.处理好理论教学与实验教学关系，提高学生素质，培养学生创新能力[J].实验技术与管理，2001，18（6）：1-3.

[2]《实验室研究与探索》编辑部.“泡”实验室造就优秀的科学家（续）——中国科学院院士、清华大学生命科学院院长施一公教授博文选编[J].实验室研究与探索，2015，34（6）：1-4.

[3]夏有为.实验室建设要有哲学思想——访中南大学校长张尧学院士[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：1-4.

[4]李进.实验教学，重在过程[J].实验室研究与探索，2009，28（9）：1-4.

[5]刘凤泰.关于实验教学改革的问题[J].实验技术与管理，2000，17（3）：6-10.

[责任编辑：朱丽娜]