基于“新工科”理念的理工基础学科实验教学改革设计

商泽进，邓庆田，李新波，阮 苗

基于“新工科”理念的理工基础学科实验教学改革设计

商泽进，邓庆田，李新波，阮 苗

（长安大学 理学院，陕西 西安 710064）

面向交通运输一流学科和相关新工科专业建设，从实验理论教学、实验平台建设、高水平实验师资队伍培育以及实验管理保障建设等方面进行改革，提出了与之相适应的“泛理工基础学科实验教学体系”设计思路，探索了基于“新工科”理念深化基础学科实验教学改革的新路。

新工科；理工基础学科；实验教学改革

当前，我国以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求[1-3]。深化工程教育改革、建设工程教育强国，对服务和支撑我国经济转型升级有重要意义。基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的“新工科”概念，是我国工程教育改革的方向[4-6]。

理工基础学科实验是工程类专业人才培养课程体系中极为重要的部分，是对高等学校学生进行系统而全面的实验技术和实验方法训练，培养学生科学实验能力和素养的重要实践性环节。结合《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》中阐述的“五新”，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系，深化理工基础学科实验教学改革，对于在大工程教育背景下，培养具备良好基础科学素养和工程创新精神、实验基础扎实、综合实验素质高，能够从事基础和应用研究的高素质人才，以及探索工程教育创新人才培养新模式，具有重要的基础性作用[7-10]。

鉴于此，借助我校“双一流”学科建设契机，依托渭水校区理学院实验教学中心建设和理学院数学、力学、物理、化学、工程图学5个基础学科实验教学体系修订，拟定了“夯实基础、强化应用、注重交叉、突出特色、引导创新、提高素质”的大理工基础学科实验教学改革指导思想。本文将据此多角度地探讨交通运输行业特色高校深化理工基础学科实验教学改革的举措，提出服务新工科建设的“泛理工基础学科实验教学体系”设计思路。

1 改革思路

秉承新工科建设的“五新”理念，以我校交通运输一流学科建设为支撑，以提升学生基础实验能力和工程创新思维为目标，以实验教学条件改善为基础，以实验教学内容优化为核心，以实验教学模式、方法、手段改进为重点，以师资队伍建设及管理运行机制改革为保障，开展理工基础学科实验教学改革。具体思路如下：

（1）基础理论教学和实验教学相结合，实验教学与学科竞赛、科学研究相结合，基本操作训练与创新理念培养相结合，探索多类型、多层次的实验教学模式，设计“泛理工基础学科实验教学体系”；

（2）整合挖掘学院实验教学示范中心的软硬件资源，促进学科间的互补融合，加快实验教学的信息化建设，改进和提升实验教学手段，强化理工基础学科实验教学平台建设；

（3）引育并举，倡导理论课程教师与实验课程教师的交流互通，注重校内外结合，建设高水平理工基础学科实验教学师资队伍；

（4）注重实验教学过程管理，创新实验教学管理制度，形成切实可行的理工基础学科实验教学质量评价体系。

2 改革举措

2.1 优化整合实验教学内容

通过优化整合实验教学内容，构建分层次、分类型的理工基础学科实验课程模块，以及点、线、面结合的实验教学体系[11]。

根据专业调研结果，梳理整合各学科之间、各学科课程之间相关的实验项目，并进行优化整合，按学院数学、物理、化学、力学及工程图学5个学科门类分课程、分层次、分类型设置实验模块，形成泛理工基础学科实验教学体系，如图1所示。实验分为基本技能型、综合设计型、创新实践型3个层次，实验类型包括传授体验型、演示型、虚拟仿真型和自主开发型4个模块。每一模块按照“基本技能开放、专业实验综合、课外突出创新”原则，贯彻“低年级学生以通识教育和基本技能训练为主的基本实验能力培养，高年级学生以学科竞赛、课外科技活动及毕业论文（设计）为主的综合创新实验能力培养”的指导方针，精心选择设计相应实验内容和项目，真正体现以学生为本，因材施教。形成既体现系统性、综合性，又体现层次性、模块化的泛理工基础学科实验教学体系。

图1 泛理工基础学科实验教学体系

2.2 搭建实验实践平台

促进理工基础学科实验室和专业实验室的互补融合，搭建基础、综合、创新3层次的实验实践平台。

整合学院实验教学中心目前的实验教学资源及仪器设备，按实验教学体系中的实验模块，分类设置基础教学实验室、专业发展实验室、学科基地实验室、虚拟仿真实验室、产学研开放实验室等实验实践平台。根据实验层次的目标要求，配备相应仪器设备，并利用中央高校改善基本办学条件专项资金等及时更新和改造实验仪器设备，使实验硬件条件逐步达到或接近省级以上实验教学示范中心的标准。加强产学研合作协同育人，提升改善实验实践条件，努力营造实验室背景下的工程实践环境。借助现代信息化技术，加大实验教学信息化资源共享平台建设，推动实验教学的在线开放建设，丰富和改善实验教学手段和方法。紧跟当前实验室建设的新形势，以实验教学过程和实际实验流程为依据，利用建模、数值仿真模拟技术等，逐步推进虚拟仿真实验教学平台的建设。

2.3 建设高素质实验师资队伍

将实验教学与理论教学师资队伍互通，优化实验教学队伍，建立一支教学与实践相结合的高素质实验师资队伍[12]。

重视实验教学队伍建设，统一规划制定实验教学队伍建设的中长期整体方案，全面规划实验教学队伍的人员规模、学缘结构、学历层次等。遵循“有序引进、立足培养、旨在提高、最优使用”的方针。处理好教师引进与教师培养的关系，坚持教师引进、培养两手抓，在全方位吸引国内外优秀博士毕业生、高层次人才充实实验教学队伍的同时，加强对现有人才的培养。选派一定数量的实验教师进修培训、攻读学位、提升学历，参加国内外学术会议和其他形式的学术交流，了解国内外高校实验室的建设水平，学习掌握先进的实验仪器设备和实验室管理模式。定期举办各种知识和技术讲座，不断提高实验教师和技术人员的业务素质。构建实验室学术带头人、实验指导教师和实验技术人员三位一体的实验师资结构，鼓励从事理论教学的教师带着科研项目进入实验室，要求青年教师积极参与实验中心建设，凡新进青年教师必须有1~2年实验室实验助教经历。有效实现理论与实验教学相结合、教学与科研相结合、学科建设与实验室建设相结合。依托产学研平台基地建设，聘用合作企业高级工程技术人员，指导学生工程实验实践。形成一支结构合理、稳定、高素质的实验师资队伍，为泛理工基础学科实验实践教学的可持续发展奠定基础。

2.4 加强实验教学管理制度建设

旨在创新和完善实验教学质量管理运行机制，形成可行的实验教学质量评价体系，实施实验过程质量监控。

实验教学管理实行院室两级管理制度：学院组建实验教学指导委员会，负责制定一系列实验教学管理办法和进行学院所属各实验教学中心的统一协调管理；学院5个学科对应的实验教学中心分别设立实验教学组，负责相关实验项目的规划、建设和研讨，实验室环境、设备、实验指导书及实验教材建设，促进实验教学改革的不断深入及实验教学的规范化。建设网络化的实验教学信息共享平台，实施学生实验选课、实验预习、成绩查询、实验安排信息发布、每周排课、实验人数统计、教师工作量统计、成绩统计输出打印以及创新性科技活动、校内外交流培训等的开放管理。建立实验原始记录登记、过程抽检与结果分析、报告提交与批改、笔试与操作考试、成绩评定与学分获得等环节的实验教学评价体系，并聘请实验教学督导对实验实施过程的各环节进行质量监控。

3 结语

以一流学科建设为契机，以“新工科”建设理念为指引，从理工基础学科实验教学体系构建、实验平台建设、高水平实验师资队伍培养及实验教学管理运行机制完善等方面全力推进理工基础学科实验教学改革。这是新时代、新形势下，探索理论与实践结合、传统与创新结合、产学研协同育人的创新人才培养的一条新路。

[1] 教育部高等教育司.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J]．高等工程教育研究，2017(2): 24–25.

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

[3] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017(3): 1–6.

[4] 林健．面向未来的中国新工科建设[J]. 清华大学教育研究，2017, 38(2): 26–35.

[5] 林健，郑丽娜.从大国迈向强国: 改革开放40年中国工程教育[J]．清华大学教育研究，2018, 39(2): 1–17.

[6] 林健.引领高等教育改革的新工科建设[J].中国高等教育，2017（增刊2）: 40–43.

[7] 李会鹏，王海彦，封瑞江，等．高等工程教育工程能力培养的探讨[J]. 教育教学论坛，2016(5): 254–255.

[8] 袁炎成，吕念玲，赖丽娟，等.工程教育实验教学的科学设计与过程管理方案[J].实验技术与管理，2019, 36(1): 192–198, 216.

[9] 杨延清，张远明.基于大工程观的实践教学改革探索与实践[J].中国教育技术装备，2015(12): 186–188.

[10] 王保建，王永泉，段玉岗，等.“新工科”背景下国家级实验教学示范中心建设与实践[J].高等工程教育研究，2018(6): 47–54.

[11] 吴旭，陈仁安，魏德志，等.论高校创新型实验教学体系的构建[J]. 实验室科学，2012, 15(1): 5–8.

[12] 杨春勇，马楠.加强新时期高校实验技术队伍建设的思考[J]．实验技术与管理，2016, 33(6): 1–3.

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年度陕西省高等教育科学研究项目（XGH17045）；陕西省一流专业（培育）建设项目（310612170114）；2018年度第一批教育部产学合作协同育人项目（201801098013）；2017年长安大学高等教育教学改革研究项目（1733）；陕西省自然科学基础研究计划一般项目（2018JM1033）

商泽进（1972—），女，重庆，博士，副教授，长安大学理学院教学副院长，从事教学及实验室建设管理研究。

E-mail: yyhszj@chd.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.037