实验课适应教学改革的必然性分析

李秀娟　张志辉　邹猛　韩志武　任露泉

[摘要]长期以来，由于我国高校对实验教学重要性的认识不够，有的实验教学往往流于形式，这就极不利于学生实践能力的培养。论文从传统实验教学方法存在的问题分析着手，对实验教学的人才培养、理论传承、创新能力、社会需求以及产学研结合等各方面变革的必然性进行系统分析，明确在当今社会经济高速发展阶段，实验教学必须在教学理论与实验课程的内容安排上做出相应的改变，才能更好地加深学生对理论知识的理解，激发学生的学习兴趣，最终培养出适应国家建设需要的高水平创新型人才。

[关键词]实验课;教学改革;人才培养

[中图分类号] G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2019）11-0051-03

仿生科学与工程专业是我国重点发展且极具发展潜力的高新技术专业之一，但传统的教学方式却让以实验教学为主的仿生科学与工程专业人才的培养无法高度符合社会所需。在着手讨论实验教学改革时必须要先弄清实验课教学的目的及现存问题，从而明确实验课教学改革的方向，最终解决人才培养高度符合社会所需的问题。

一、实验课教学的目的及现存问题

实验教学是高等教育的重要组成部分，其首要目的是调动学生学习的积极性，提高学生的实践动手能力，使学生既受到良好的操作训练，又学会在实际中应用新技术、新知识。其次是通过实验教学来培养学生主动发现问题、分析问题、自我解决问题的探究能力，从而学会开展知识理论的实用性探索，继而向新的理论和实践发出挑战，这也是实验教学的终极目标。然后是通过实验技能的训练提高学生的综合素质和创新能力，使学生具有严谨治学的科研态度和开拓创新的意识，这是理论教学和其他教学环节所不能代替的。可以说，理论教学与实验教学相结合的教学过程，是学生汲取理论知识、实用知识以及解决实际问题和培育创新能力的一条必由之路。

近几年，各高校在实验教学改革方面已经取得了不少成功的经验。经过多年的建设，许多基础理论课程逐渐形成了较为完善的实验技术体系，如生物化学实验、生物生理实验、生物微结构实验、生物摩擦实验、生物力学实验等课程，可选教材资源比较丰富，实验与教学结合得也较好。但从长远发展的眼光来看，相对于理论教学内容的调整，当前实验课教学内容的调整明显滞后[1]，而且在实验教学中出现了多种不利趋势：一是把实验课当成了理论课，对实验原理和实验方法的讲解过多，占据了学生动手操作实验的时间，二是对实验原理讲述不够，导致学生开展实验时无从下手，只能为了完成实验而敷衍了事，无法通过实验拓展自己的思维。三是对教师指导学生开展创新实验的激励不足，导致大部分教师不愿积极参与学生创新实验的指导，继而无法有效提升学生参与实验实践活动的有效性，达不到满足社会实际需求的标准。四是研究型实验是动态变化的，而教学大纲是相对固定的，从而导致实验教学在实际开展中可能会与教学大纲存在不匹配问题。总之，多方面的不利因素，极大地阻碍了实验教学与理论教学的有效融合以及学生能力的高效提升。因此，在满足实际需求并充分考虑培养学生综合能力的前提下，合理设计并高效开展具有创新性的实验教学是现阶段乃至未来一段时期内实验教学改革需重点关注的主要方面。

二、立足于实验教学要求，培养创新型人才

实践能力与创新能力的培养一直是大学生教育的重中之重，而实验课是培养实践能力和创新能力的有效抓手。学生通过实验课不仅可以巩固理论学习内容，还可以得到动手能力及思维创新能力的锻炼。创新思维培养是社会和时代赋予每一位高等教育工作者的重任，只有以创新意识和创新思维培养为导向，通过各教学和实践环节的改革，才能建立以创新能力培养为目标的实训教学体系。

现阶段，中國大学所开设的实验大都是验证性实验，给学生“创造发挥”的空间较小。现有专业课实验教学所存在的问题已成为制约学科发展和人才培养的主要因素之一，影响了学生创新精神和实践能力的培养，不能适应复合型、应用型、创新型人才的培养需求。当前，虽然实验教学已经在各高校进行了相应的改革，综合性、设计性、研究性的实验已经开始倡导并开展，但是，从长远来看，实验教学内容的先进性与创新性仍然远不能满足社会对创新型人才培养的需求。

为了弥补创新方面的不足，当前各大学实验教学要紧密结合专业发展的新技术、新规范、新知识、新标准不断进行调整、优化，构建合理的实验教学模式，即既要强调专业基础理论的构建与根植，同时也需强调创新能力的培养。没有扎实的专业基础就不可能有真正的创新。然而，仅仅有扎实的专业基础并不能保证能够推陈出新。如何有效激发学生学习的主动性、创造性，培养学生的创新思维以及自主学习与独立工作等多种能力[2-3]，已经成为当前高等教育与实验教学的核心任务，教育教学方式方法的改革需围绕培养学生的思维能力进行。因此，在国家大力提倡科技创新的背景下，为培养学生的动手能力和实践能力搭建创新型专业课实验平台，势必要求将若干个有联系的单元实验结合在一起来进行。综合多学科知识并运用已学知识去发现、分析和解决实验中可能会遇到的问题，加深学生对实验原理的理解、实验过程的掌握、实验结构的剖析，从而找到大学生创新素质培养的有效途径和方法。

三、实验教学是培养知识创新能力的基础

在国际竞争日益激烈的知识经济时代，创新能力已经取代自然资源成为主导国家核心竞争力的决定性因素。实验教学是大学生综合能力培养的有效途径之一，通过实验课不仅能提高学生的整体素质，还能培养学生的知识创新能力。因此，要实现学生创新能力的有效培养，就要进一步提升实验课的教学内涵。

目前，在工程仿生领域，无论是生物基础实验还是机械工程专业实验，大都仅仅停留在单一的知识点上，纵横连贯性较差，很难进行有机整合，这就不利于培养学生的创新思维。转变教育观念，加强学科知识点间的横向联系，将学生创新意识和创新能力的培养渗透到实验教学过程当中，既可以有助于训练学生的创新思维与动手能力，促使学生进一步强化实验设计与统计分析，深入联系专业知识，又可以让学生举一反三，启发学生利用生物与机械工程的理论及方法解决现实生活中的相关科研问题，增强创新思维能力。

“教学不是单纯的技能型活动，不只是授之以鱼。教学是师生共同进行的以发掘新知、启迪思维、引领不断求索为目的的探究性活动。只有开展必要的学术研究，教学才能达到目的”[4]。“学而优则用，学而优则创”。实验的目的不是简单地在教学体系内对某些知识点进行传授和巩固，而是要提高学生的创新意识和创新能力。因此，以实践能力培养为切入点，通过实验教学培养学生的学习兴趣和科研能力，是建构满足学生自身需求的知识创新体系的基础。在工程仿生实验教学中，只有通过以学生为主体，以研究性教学为导向，多种实验教学方式有机结合，才能构架合理的实验教学课程模块，优化完善理论课程体系，进而培养学生分析问题和解决问题的能力，最终达到培育出具有仿生基本理论知识和技能的、能够独立应用仿生技术的、具有创新能力的实用型人才。

四、实验教学是理论传承的必要补充

实验研究和理论探索是世界科学发展的两大支柱，它们相互依存、相互促进但又各具特点。实验教学是高等教育的重要组成部分，是实验研究与教学相结合的产物。实验的目的为“发现问题”和“解决问题”，“发现问题”即是“探”，“解决问题”即是究。理论课是教学，实验课也是教学，教学中应注重将理论教学与实验教学相结合[5]。按照现代教育理念，实验教学和理论教学只是两种不同的教学手段而已，理论教学是获取知识的过程，实验教学是学生应用知识并提升能力的过程，二者具有同等重要的地位。为体现“知行合一”的教育哲学，应该将实验教学和理论教学有机地融为一体，让学生边学理论边开展实验，以消化、吸收、巩固所学知识，提升实践操作能力，实现学习效果最优化。

在科技日新月异的今天，多数高校的有些专业教育理念还较为落后，在教学实施过程中，实验课只是理论课的补充和附庸，进而造成理论知识与实践能力相脱节的状况。传统的重理论轻实验的教学观念已严重束缚了知识的传播与应用。只有打通理论教学与实验教学的界限，才能为学生打通理论与实践相结合的道路，继而有效促进学生创造能力、思维能力的发展。由此可以认为，实验教学是学生不断获取新知识的必由之路，同时也是理论的承载之舟。

五、实验教学有效满足社会需求的适应性

教育是与经济发展、民生就业和社会和谐发展联系最直接、最紧密的部分。随着市场经济的不断发展，经济社会发展必须依靠发达的教育来支撑。近年来，由于种种原因，实践教学培养目标与社会经济发展需求相脱节，一方面是社会需要大量应用型人才，另一方面是学生的实际动手能力较差，不能满足社会发展的需要，供需双方不匹配。如何才能满足经济社会对高层次应用型人才的需求？越来越多的学校与人才需求方都已意识到，学校应该密切关注社会需求，充分利用学科基础资源、科学研究成果资源、科学研究基地资源和校企合作社会资源，从“强化实践、突出创新”两个方面人手，使教学、科研、生产相互渗透，探索以培养学生创新能力为重点、校内外人才培养相结合的新路。

随着教学改革的逐步深入，越来越多的教育工作者与研究人员已经意识到，实验课教学的成功与否与社会需求的适应性关联紧密。在过去的教学过程中，往往由于对实验教学课程缺乏应有的重视，导致实验教学流于形式，忽视了实践技能的训练，结果导致毕业生的实际动手能力较差，实践创新能力不足，很难适应企业的需求，从而在竞争日益激烈的人才市场中面临非常严峻的就业挑战。

面对如此迫切的人才需求，为使学生具备较强的实践及创新能力，在工程仿生实验教学过程中，需要积极推进问题式教学、案例式教学和讨论式教学等教学方法及科研合作式学习方式，改变传统实验教学方式中的不合理因素，使学生由“被牵着走”变为“自己走”。在现有实验基础上，重新组织和安排实验内容，把实验项目分为验证性实验、综合性实验和创新性实验三个层次，这样不仅可使教学质量有较大提高，同时还可有效提升学生的动手实践能力及创新能力，从而更好地满足经济社会发展对高素质创新型人才的需求。

六、实验教学与科研结合是理论实践的最佳体现

研究型教学从18世纪开始受到关注，20世纪初在杜威、施瓦布等人的推动下得到了广泛实施。美国当代著名教育学专家伯顿.R.克拉克曾经说过：现代大学教育中，没有任何问题比教学与科研之间的关系更为根本[6]。教学与科研已成为现代大学的两大基本职能，也是衡量高校教育教学质量的一个标准。从两者的关系来讲，教学与科研并不对立，教学是基础和核心，科研是教学的延伸和发展，二者既相互依赖又相互促进。因为科研需要立足于专业领域，是对某专业问题的创新性研究，科研所关注的是某专业领域的前沿问题，其研究成果反映了该专业领域的最先进水平[7]，而这部分内容恰恰应该反馈到教学中来，让学生从中学到本专业最前沿、最先进的知识与技能。

21世纪以来，我国实施科教兴国战略，研究型教学受到教育部的高度重视。高等教育教学越来越重视提高教学水平、增强科研能力，并将产研内容转化为教学内容，提倡实验教学与科研课题相结合。科研正成为高校培养、发现知识创新型人才的重要手段，是高校潜在的课堂资源。当然，所有的过程都不是一蹴而就的，实现教学与科研的有机融合还需一定时间的摸索。科研毕竟是解决专业学科领域内较为尖端、前沿的科学问题，假若仅凭课堂上的基础知识及通识性专业知识，不了解实验对象的原理、基本結构等，学生将无法真正参与科研研究。如果教师能结合实际将部分科研成果引入课堂教学中，组织有一定科研兴趣和操作能力的学生参与科研活动，学生的学习兴趣和学习能力将会得到大大提升，教师的实践教学和科研创新能力也会得到显著提高。

“教”的目的是为了学生的“学”，“学”的目的是为了“用”。只有将取得的科研成果转化为教学资源，才能真正为教学及人才培养服务[8]。反过来，通过进行科学研究，教师可以了解最新的前沿热点，并提高自身的学术能力和教学水平。通过科研实例综合利用一系列相关知识，既有助于启发学生利用基础理论及方法解决现实生活中的科研问题，同时也能促使学生通过对现实问题的有效解决由被动学习变为主动学习。总之，构建教学与科研相结合的研究型教学体系，形成学科建设与专业建设的互动机制，是理论演进的现实需求，也是理论实践化的最佳体现。

七、结语

无论采取何种教学模式，建立何种教学关系，都要遵循“一切从实际出发”的原则。在此基础上结合本专业的特色和特点，加快专业课的实验教学改革、优化实验教学体系，使之朝着研究型实验为主体的方向发展，从而培养具有创新精神和实践能力的高素质人才[9]。

实践表明，教学改革是一项长期而系统的工程，我们将不断努力、继续总结和完善、积极学习其他院校成功的教学改革经验，探索出符合本专业实情的科学有效的教学模式，为培养更多更好的复合型、实用型、创新型的技术人才而不懈努力。

[参考文献]

[1]王红霞.当前高校专业课实验教学现状与对策：以枣庄学院生命科学学院为例[J].黑龙江教育（理论与实践），2016（21）：19-20.

[2]HE ZY，CHAIXY，ZHUH Y， et al. Design and implemen-tationof comprehensive medical cell biology experlment[J]. Journal of Shanxi Medical University： Preclinical Medi-cal Education Edition， 2010（11）： 1088-1090.

[3]刘丽艳，赵金安.生物工程综合性实验运行模式研究[J].广东化工，2015（ 6）：200-201.

[4]余玉龙.强化教学学术，促高校教学科研双赢[J].中国高等教育，2012（1）：33-34.

[5]胡毅，王好仁.大学物理理论课与实验课整合的探索与实践[J].汉江师范学院学报，2018（3 ）：114-119.

[6] CLARK B R.The modern integration of research activitieswith teaching and learning[J].The Journal of Higher Educa-tion，1997（3）：241-255.

[7] 欒茹，阴振勇.让设计性综合实训成为科研成果产业化的试验田[J].实验室研究与探索，2015（7）：211-213.

[8]王世练，杨力斌，张炜，等.科研成果在案例教学中的探索与实践[J].高等教育研究学报，2014（3）：95-97.

[9]赵玲，牛卫生，敖永华.专业课实验教学改革的现状与思考[J].辽宁经济管理干部学院/辽宁经济职业技术学院学报，2010（6）：92-94.

[责任编辑：庞丹丹]