(海军大连舰艇学院 辽宁大连 116000)
高校是教学与科研的主要基地,坚持教学与科研相结合,是培养本科生创新能力的主要途径之一。基础实验教学是各大高校的重要教学环节,是训练学生观察、分析、处理数据以及完成实验报告等各方面综合能力的保障。基础实验教学对培养学生实践能力、创新思维能力具有不可替代的作用。
鉴于实验教学的重要性,转换科研成果,与教学相结合成为实验教学改革的研究热点之一。本人在实验教学的过程中,借鉴地方院校的成功经验,结合军队院校实际情况,对以科研推动基础实验教学改革,培养创新型人才行了初步探索。
实验是人类认识世界的重要途径,随着时代的发展,高校的实验教学已经不仅仅局限于加深和巩固理论知识,更重要的还承担着培养观察能力、动手能力、科研能力、创新能力、实事求是的科学态度以及严谨的工作作风之重任。长期以来,地方高校一向强调以学科发展带动教学改革,倡导教学与科研相结合,建立了“学科—专业”一体化机制,将学科建设、科研工作与人才培养紧密结合,通过学科、实验室和科研技术平台的建设,使产学研的紧密结合,形成互动机制,从而促进教学与科研的相互融合,为培养本科生的创新精神和实践能力摸索出了一条新路,收到了明显成效[1]。
但是,军队院校在专业设置、学情、环境等各方面都与地方高校存在差异,学员往往是完成基础实验后,感觉不到有很大的收获或者促进作用,更严重的是有些学员感觉大学物理实验这一类课程与他们现在的专业或未来的工作毫无关系。从而造成学员缺乏对实验课的兴趣,课堂上只是完成基本任务,应付及格了事。除此之外,实验教员的教学理念更新和发展滞后,教学内容以传统的验证性实验居多,缺乏时代气息,与现代科技脱节严重。这样造成的直接后果是,近年来学员主动参加各级别创新竞赛的积极性越来越低,即使在教员的动员下报名参与,半途而费的情况也很严重。所以,以科研推动军队院校基础实验教学改革势在必行。
科技在发展,传统实验的测量方法和手段也在不断地进步。如果实验课内容仅局限于课本,不能及时进行更新和变化,培养出的学员将无法适应现代科学技术发展的要求。因此,建立良好的科研环境,以形成领导重视、教员参与、以研促教的良好局面。
一方面,建立健全科研激励机制,鼓励教员投身科学研究,依托科研项目及时对陈旧过时实验内容进行删减,不断充实和更新实验内容的常态化机制。保持教学内容新颖,学科前沿知识丰富,研究领域的最新进展及时引入教材,拉近课堂与生产生活实际的距离,满足学生的求知欲,从而激发学习兴趣,有效地提高教学的效果。
另一方面,在传统的三性实验,即基础、综合、设计性实验的基础上,开辟科研训练模块,即由创新研究、学科竞赛、课外科技活动、科技论文、参加教员科研项目等组成,使学员得到科研训练,提高创新意识和科研能力。比如我院的大学物理实验去除了传统的基础性实验,引入了应用新技术的实验项目,还在基本内容的基础上还挖掘了研究性内容,学员可以根据兴趣自主选择研究。选择研究性内容的学员减免其它实验项目,从而实现激励学员积极投身科学研究的积极性。
科研的目的是解决一个或者多个实际问题,解决问题的方法通常是需要交叉学科知识和技能,这就要求研究者具备多学科知识的背景,并具有灵活运用的能力。
我院的基础实验包括大学物理实验和电子技术实验两部分,因为分属两个学科,所以不能实现仪器设备的共享,而且学科之间的联系也较少。但是,现代技术的发展使物理实验越来越多的应用了电子测量技术,电子技术实验也越来越多的使用物理设计思想。因此,我院的做法是打破学科壁垒,把电子技术中成熟的科研项目与大学物理实验结合,转换设计成适合低年级学生的创新性项目,这些项目都是在综合设计性实验的教学平台上,提供一定的思考和创造空间,具有适合低年级学员的可操作性和安全性等特点。而电子技术实验则是在传统的“单元-综合”实验教学基础上,侧重技术的开发和应用,解决物理实验的先进设备中存在的问题,如人工读数误差大、装置调节难度、测量结果精度低等问题。由于高年级学生是在已完成物理实验,所以对提出的解决实际问题的课题积极性很高,在教员的指导下,由学员自己查阅有关资料,进行科研问题的设计,使学员在实践过程中不断提高对科研工作的理解和认识,提高科研能力和科学素养[2]。
传统的基础实验教学模式策重于完成实验任务,与科研结合的基础实验教学模式更策重于给实验注入创新元素,创新精神应渗透到实验教学全过程中的每个环节之中。
首先,梳理实验知识体系。实验内容的设计要充分考虑学员的基础与接受能力,可以把作为支撑的科研项目分散到几个具有关联性和系统性的实验项目中,从而使实验项目既有前沿性内容,又能和学员所学基础理论知识相印证。还要注重强调课程内容的军事背景和军事应用,努力构建具有军事特色的课程体系。这样设计的实验内容,使学员能够根据自己的研究方向和兴趣爱好从课程中自主选取某些单元实验来完成,从而较早地了解科研的轮廓和脉络,为后续的研究性学习奠定基础。
其次,把主要实验学时数放在设计性、综合性、创新性的实验上,这些类型的实验可以为科学研究与实验教学的融合提供条件。在实验教学中,教员要把科研成果或成熟的技术渗透到课堂上,同时注意向学员介绍一些尚未做出定论的科学研究问题、一些不同的观点假设,以及解决问题的不同的实验方法途径,引导学员积极参与教员的科研活动,共同完成的教学任务和目标,鼓励学员探究问题,大胆提出自己的实验的研究方案。尽管大部分由科研转化过来的实验项目是在模拟已完成过的科研过程,但不可否认也会存在着某些新发现,或者对过去研究成果改进和创新的可能性。