“新工科”背景下高校工科专业实验课程教学改革探索

时间：2024-05-23

蒋变玲，陈琼，赵亮，王维维，王海潮，韩方凯，徐礼性，鲍妮娜

（宿州学院生物与食品工程学院，安徽宿州 234000）

“新工科”建设是国家基于对传统工科专业进行升级改造的目的、推动创新驱动发展、应对新时期的产业变革而采取的主动的战略行动[1]，要求高校及时转变教育形态，培养高素质复合技能型人才。

随着时代的急速发展，社会急需的高素质应用型综合专业技术人才培养状况的相对滞后，已制约地方的持续发展。传统的实验课程在形式上缺乏对学生综合能力的养成，所培养的学生能力无法与当今飞速发展的科技和社会发展相适应，尤其是部分学生存在缺少自主创新能力、专业认同感不强、社会责任意识淡薄等问题，都制约着工科类专业实验课程的发展[2]。因此，在“新工科”背景下，如何在高校课程中促进专业课程教育与思想政治教育协同发展，是工科类专业实践课程目前亟待解决的问题。

1 工科专业传统实验课程教学中存在的问题

工科专业实验课程的教学任务是让学生运用理论知识进行生产实践，培养学生独立分析和解决实验中遇到问题的思维，锻炼其将理论知识应用于实践的动手能力，为后续进行科学研究打下坚实基础。工科专业实验课程在具体的教学中还存在一定的不足，如课程内容选用不合理，缺乏综合型实验；教学模式陈旧，学生积极性不足；考核方式固定，不能反映真实情况、缺乏思政元素的融入等。

1.1 内容选用不合理，缺乏综合型实验

工科专业实验课程内容丰富，由于教材编者的研究方向及水平不同，导致选用的教材存在很大差异。部分内容缺乏相关理论知识支撑，或理论知识与实验内容不同步。部分实验项目耗时较长，为了整体的课时安排，很多实验项目只能选择简单易做的验证性甚至重复性的实验。学生缺乏综合型实验的训练，无法满足人才培养的需要。

1.2 教学方式单一，学生缺乏积极性

部分基础实验课程，由于学生刚接触此类实验，动手能力较弱，教师一般采用传统的模式，即教师给学生发布实验指导，准备材料、仪器及试剂，上课时教师还要对实验实训流程进行详细的讲解，学生“照方抓药”按部就班进行实验实训，过程完全程序化、简单化，结果也是可预知的验证型结果。学生很难做到带着问题去学习实验，从而无法深入理解实验的内涵，有的甚至出现做过的实验完全记不住的情况。学生没有积极性去探究实践，整个实践课学生完全没有参与感。

1.3 缺少驱动力，学生创新性不足

传统的工科类实验课程在内容上缺乏对学生创新能力的培养，实验教学目标通常需要学生亲自动手操作，并且在实验完成后能够掌握多种类型的仪器、设备、工具等使用方法。因此，学生仅仅掌握基础知识尚不能达到要求，要锻炼学生在实验方面创新求变[3]。

“新工科”的关键在于“新”，但传统的工科专业实验课缺少创新的驱动力，其任务往往只是让学生完成相应的操作获得相关的结果即可，缺乏创新性。学生学习完成相关课程后，很难做到实践创新，在参与相关创新类学科竞赛时，难以取得理想的优异成绩。毕业后从事相关工作，也会出现创新性不足的问题。

1.4 教学资源分配不合理

传统的工科类专业课设模块的问题主要为教学方法的问题。教学手段陈旧、方法落后，课程设计主要在期末阶段进行计算和绘图，题目比较固定，大多数都是设计相对简单的内容。教师采用陈旧的教学方法，没有凸显出学生的主体地位，在课堂上，教师照搬照抄教材的知识点，学生的参与机会比较少，教学内容复杂，学生在知识的掌握和吸收上存在一定问题。

除此之外，设计类实践课程教学师生比例不合理，学生众多，教师数量不够，每一个教师要肩负多个班级的教学任务，精力不够，导致教师无法顾及到每一个学生的学习情况，特别是在设计考核的阶段，教师需要对每一位学生的图纸设计、指导报告进行填写，工作压力过大，难以保证教学效果。

1.5 考核方式不合理

传统的实验课考核，一般有2 种形式：一是将实验课内容与理论课的闭卷考试相结合，实质上仍为理论知识考试，缺乏实践操作考核部分；二是以平时实验操作成绩和实验报告成绩结合为最终的实验课成绩；由于每组实验学生数较多，教师无法兼顾到每一位学生，无法对其操作的规范程度给出合理的分值，且实验报告一般在课后完成，学生之间存在相互交流甚至抄袭的现象，即便不操作或者操作很差也能通过实验报告获得较高分值。2 种方法都无法合理地通过报告判断学生对实验内容的理解和掌握程度，甚至可能对认真学习的学生带来不良影响。

1.6 缺乏思政元素的融入

传统的工科专业实践课的教学目标主要集中在指导学生制定方法、利用仪器设备，就科学问题进行观察、测定和分析，从而得出科学结论的过程，强调学生专业知识的掌握和动手能力的培养，而思政教育方面的融入明显不足。学生学习的理论知识与科研实践脱离、被动接受教育、学习积极性不高、思想政治教育与专业课教育分离等。作为新时代的高素质人才，除了能够掌握科学先进的专业知识以外，还需要高尚的品格和强烈的社会责任感。

2 “新工科”背景下工科专业实验课教学改革

工科类专业实践课程应坚持立德树人的根本任务，贯彻“以学生发展为中心，以创新思维为核心”的教育理念，以“学习成果”为导向，依据教育部提出的“两性一度”的高校金课标准设置课程内容，并将“课程思政”融入专业实践课程的教学过程中。

2.1 合理选用教材，增加综合型实验

根据“新工科”背景确定实验课的课程目标，根据课程目标选择合适的教材。此外，还需对实验类型的比例进行适当调整，减少传统的验证型实验所占比例，增设与学科前沿发展相关联的综合性实验实训，且实验的具体项目随着科学研究的发展不断变动，进而大大增强实验课的趣味性和挑战性。在进行综合型实验项目编写或选择时，一般不设置现成的解决方法和明确的实验结果，学生需根据要求提前查阅相关文献资料，寻找并整理解决相应问题的方法。其次，为了加强各个项目之间的关联性及衔接程度，教师需按照“新工科”背景中的人才培养目标要求调整，对实验项目顺序进行合理的编排，让学生充分参与其中，发挥学生的主体地位。第三，建立虚拟仿真实验实训室和在线教学平台等现代教学手段辅助实践教学。

2.2 丰富教学方式，增加学生积极性

“新工科”背景下的实验教学，要求以问题为导向，引导学生进行科学探索。传统实践课一般都有现成的指导或讲义，学生在教师的带领下按既定步骤完成实验，参与感不强，且很少独立思考，缺乏相关技能的持续练习，各方面能力无法得到有效锻炼。应鼓励教师将实验课程进行丰富和延伸，积极鼓励学生加入教师科研团队，利用课余时间亲身参与一些基本的科学研究和项目申报，将课上和课下的实验内容相结合，增加学生科学探究得到积极性。通过学科竞赛、科研立项等活动，指导学生进行科学探究，实现课上课下无缝对接，提高学生的创新能力。

2.3 明确目标，增加创新驱动力

针对工科专业实验课程特点，明确教育教学目标，构建全员参与主体队伍，激发学生主体地位意识，增加创新驱动力。带领学生紧密关注科技前沿动态，深入挖掘相关专业知识对我国科研进展的影响；使学生能够将专业课知识与日常学习紧密融合，培养其严谨创新的科研思路。

2.4 加强合作，提高教师素质

整合工科类专业现有实验设施，优化资源配置，创建新型实验教学示范中心和产业技术研发中心平台，保证校内实验实训基地的建设与学校的人才培养目标相匹配。加强实验实训室与企业、国内外名校、著名实验室间的交流合作，做到“政、产、学、研”一体化。

此外，高校专业课教师需深入研究“新工科”的内涵，并制定合理的实验教学项目及计划。学校还应设立有经费支持的配套的“新工科”相关教学研究、改革、实践项目等。增加实验教师比例，使每位学生的实验成果都能被教师关注到。高校需选派优秀青年教师深入企业进行参观学习和中长期挂职锻炼，将所学所练知识技能应用于实验教学。

2.5 改进考核方式

高校工科类专业传统实验教学考核，主要是任课教师根据实验报告或课程设计图纸考核学生的掌握程度，但同组内容及结果相近，很难区分学生真实的掌握程度。因此，实验教学考核应采用理论考核结合技能考核的方式，且技能考核占较大比例；同时根据学生在实验操作中的规范程度记录平时成绩；此外，还需将思想道德修养纳入实践课考核，综合考查学生的思想政治水平及工程实践能力。

2.6 融入课程思政

与思政课程有所不同，专业课程思想政治教育占据关键核心地位。因此，在新的时代背景下，高校工科专业教育工作需积极转变定位，深入挖掘思政元素。在提高学生实验相关技能的同时，强化思想政治教育。通过该课程的学习，培养学生职业道德素养及社会责任感，使学生的德智体美劳全面发展[4]。

“新工科”背景下的工科专业实验课程思政素材可从以下几个方面开展。首先，实验基本知识部分，实验室安全教育、实验操作规范、完成实验后的注意事项等，以知识为基础，以德育为根本，使学生能够遵守实验室安全守则，加强实验安全意识和劳动意识。其次，验证性实验部分，对相关检测、研发等经典实验进行验证并分析；学生愿意尝试协调合作，认识到实验的严谨性和特殊性，能够实事求是进行数据记录。第三，设计性实验部分，以验证性实验为基础，计划并实施创新实验，培养学生的创新能力和正确的科研态度。最后，综合性实验部分，结合创新设计大赛、生命科学竞赛、创新实践项目、科研立项等，进行自主设计实验项目并实施，培养学生理论联系实际的能力和团队合作精神，灌输学生精益求精的大师精神[5]。

工科类专业实践课程应坚持立德树人的根本任务，贯彻“以学生发展为中心，以创新思维为核心”的教育理念，以“学习成果”为导向，依据教育部提出的“两性一度”的高校金课标准设置课程内容，并将“课程思政”融入专业实践课程的教学过程中。依据课程团队的教学创新理念稳步推进课程创新改革。