王承鑫 徐龍軍 張?zhí)靷?/p>

摘要：針對(duì)當(dāng)下傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足，以土木工程實(shí)驗(yàn)中心及土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程為例，討論了“新工科”背景下工程實(shí)驗(yàn)中心與傳統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)中心的差異，提出了建設(shè)大型多學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)中心的意見。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革方面，提出了設(shè)置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)置、提升實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)素質(zhì)等一系列改革措施，從而提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重視程度，培養(yǎng)出更多

“新工科”人才，適應(yīng)社會(huì)的快速變革。

關(guān)鍵詞：新工科;實(shí)驗(yàn)教學(xué);土木工程;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2019）02-0101-05

當(dāng)今世界，新一輪的科技革命正在進(jìn)行，綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)日趨表現(xiàn)為科技的競(jìng)爭(zhēng)?！耙粠б宦贰薄爸袊?guó)制造2025”等一系列重大項(xiàng)目的實(shí)施必然要求工程科技人才具備很強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和跨界整合能力[1]。因此，工科教育越來越受到重視。同時(shí)，社會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式也提出了挑戰(zhàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來社會(huì)更需要的是實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型“新工科”人才，他們不僅專注某一學(xué)科領(lǐng)域，更加具有“學(xué)科交叉”的特征;他們不僅能運(yùn)用已有的知識(shí)去解決問題，也有能力學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)去解決一些在社會(huì)發(fā)展過程中新出現(xiàn)的問題，對(duì)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用[2]。當(dāng)下對(duì)人才提出的新目標(biāo)定位與需求為“新工科”提供了契機(jī)，社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展需要“新工科”[3]。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，工科在校生數(shù)約占全國(guó)高校學(xué)生總數(shù)的35%左右，這顯示出中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)工程科技人才的需求量較大[4]。同時(shí)，也從側(cè)面印證了在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代培養(yǎng)工程科技人才的重要性。工程類人才的培養(yǎng)離不開理論與實(shí)踐，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)越來越受到重視。學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)獲得主要通過實(shí)驗(yàn)中心或企業(yè)實(shí)地學(xué)習(xí)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)更容易激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，這就突出了實(shí)驗(yàn)中心對(duì)工科類學(xué)生的重要性[5]。因此，建設(shè)一個(gè)完善的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)中心對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)及今后的發(fā)展尤為重要。

一、“新工科”工程實(shí)驗(yàn)中心與傳統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)中心的差異

以哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)中心為例，實(shí)驗(yàn)中心主要承擔(dān)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)以及少部分的科研任務(wù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是本專業(yè)的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，相對(duì)單調(diào)，忽視了對(duì)學(xué)生“學(xué)科交叉”的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，難以培養(yǎng)復(fù)合型的“新工科”人才，因此，為適應(yīng)“新工科”背景下的社會(huì)需求，必須把實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)提高到重要的地位 [6]。

“新工科”工程實(shí)驗(yàn)中心與傳統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)中心的差異在于其更加注重對(duì)學(xué)生“學(xué)科交叉”實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

整合傳統(tǒng)土木工程實(shí)驗(yàn)中心、交通工程實(shí)驗(yàn)中心及海洋工程實(shí)驗(yàn)中心，建設(shè)一個(gè)全方位的開放實(shí)驗(yàn)中心。原因有三：一是交通工程與土木工程本來就有很強(qiáng)的相關(guān)性，可激發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的創(chuàng)新能力，在學(xué)科交叉點(diǎn)產(chǎn)生新突破;二是土木工程與海洋工程的結(jié)合是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，以此激發(fā)學(xué)生對(duì)新事物的興趣，研究復(fù)雜海洋環(huán)境對(duì)建筑物的影響，拓展學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)的寬度及廣度;三是建設(shè)大型聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中心可以節(jié)約資金，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)資源共享。只有這樣才能培養(yǎng)出具備競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型“新工科”人才。

二、“新工科”背景下實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

圍繞“新工科”理念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式，培養(yǎng)的人才應(yīng)更具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，而不是拘泥于本專業(yè)、本領(lǐng)域[7]。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和快速學(xué)習(xí)新事物的能力為改革目標(biāo)[8]。目前，實(shí)驗(yàn)中心開展的土木工程材料實(shí)驗(yàn)如表1所示。

雖然表1的基本實(shí)驗(yàn)[9]能加深學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的進(jìn)一步理解，但是學(xué)生只是根據(jù)教師制定的實(shí)驗(yàn)方案操作，忽視了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程向設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型和創(chuàng)造型過渡[10]。因此，設(shè)計(jì)了與海洋工程、交通工程專業(yè)等學(xué)科相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如表2所示。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)施流程如圖1所示[11]。

這類實(shí)驗(yàn)在實(shí)際的教學(xué)過程中取得了良好的效果，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中或?qū)嶒?yàn)結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和思考，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中討論，培養(yǎng)了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，學(xué)生在各類重大賽事中屢獲佳績(jī)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式改革

實(shí)驗(yàn)課程在高校中多為附屬性課程，實(shí)驗(yàn)課程的考核計(jì)入學(xué)生課程總成績(jī)，占20%左右。據(jù)資料顯示，國(guó)內(nèi)10所高校土木工程材料實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)置的情況[12]如表3所示。

以上10所高校中土木工程材料實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課的僅有3所，占比較少，全部為重點(diǎn)高校。單獨(dú)設(shè)課有助于實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高，引起學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教師講解實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟后讓學(xué)生開始動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)操作過程中遇到不明白的問題及時(shí)向教師詢問，最終在教師的指導(dǎo)和學(xué)生的具體操作下完成實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和主觀能動(dòng)性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，讓學(xué)生先去自主學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)課上只討論一些問題，亦可以在實(shí)驗(yàn)課上隨機(jī)選擇學(xué)生講解本次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師只給予指導(dǎo)。這樣更能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。

（四）實(shí)驗(yàn)考核方式改革

至于考核方面，以往的實(shí)驗(yàn)考核方式基本以最后提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，而實(shí)驗(yàn)往往是分組完成，組內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，無法區(qū)分學(xué)生是否認(rèn)真參與了實(shí)驗(yàn)，沒有必要的區(qū)分度會(huì)挫傷認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)學(xué)生的積極性[13]?？己朔绞綉?yīng)改為卷面考試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告或論文提交相結(jié)合的方式，分別占一定的比例。卷面考試應(yīng)為閉卷考試，主要考察學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)儀器的掌握，同時(shí)，也可在卷面上出一些創(chuàng)新性的題目，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，教師最后批卷，給出合理的分?jǐn)?shù)。對(duì)于無法出試卷的實(shí)驗(yàn)科目應(yīng)讓學(xué)生考試時(shí)隨機(jī)抽取一個(gè)實(shí)驗(yàn)，自己獨(dú)立完成，最終考試成績(jī)應(yīng)為抽考實(shí)驗(yàn)成績(jī)與平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告相結(jié)合。

三、“新工科”背景下實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教師的水平尤為重要。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須建設(shè)一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。

（一）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師本身的實(shí)踐能力

高校實(shí)驗(yàn)教師一般具有較高的理論水平，但是與實(shí)踐結(jié)合的能力往往欠缺。只有經(jīng)常深入企業(yè)考察學(xué)習(xí)才能真正了解企業(yè)的需求，這樣才能在以后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有所改變和創(chuàng)新，緊跟時(shí)代步伐，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和方向，面向企業(yè)的重大需求著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力[14]。以土木工程專業(yè)為例，只有到企業(yè)中深入了解當(dāng)下施工的新方法、新工藝、新理念，才能按照當(dāng)下的新方式做實(shí)驗(yàn)，以便培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，以后更好地適應(yīng)工作[15]。

（二） 加強(qiáng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教師之間的交流

實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)多與本校相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師交流，著重交流學(xué)科交叉點(diǎn)的知識(shí)。土木工程專業(yè)和交通工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師可交流一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)的心得體會(huì)，針對(duì)學(xué)科交叉點(diǎn)共同設(shè)計(jì)一些創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，以便兩個(gè)專業(yè)共同開展，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科的專業(yè)實(shí)踐技能。同時(shí)，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)與兄弟院校相同專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師多交流，學(xué)習(xí)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)。比如，哈工大（威海）土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)多同哈工大本部土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行交流，也可同其他兄弟院校土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行交流，參觀兄弟院校的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

（三）提升實(shí)驗(yàn)教師的科研水平

實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)積極主動(dòng)參加科研課題研究和實(shí)驗(yàn)工作，不斷提升自己的科研水平和教學(xué)能力，把握當(dāng)下的學(xué)科前沿問題，更好地為實(shí)驗(yàn)課程服務(wù)，進(jìn)而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力等做出貢獻(xiàn)。

四、結(jié)語

在“新工科”背景下，實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。建設(shè)跨學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)中心、建設(shè)更加完善的實(shí)驗(yàn)課程體系、提升實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)能力，才能培養(yǎng)出新形式下國(guó)家需要的復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈保敏，孔維賓. “新工科”背景下應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J]. 福建電腦，2017，33（6）：81，85.

[2]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等. 加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J]. 高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]唐強(qiáng)，潘玲玲. 新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的思考與建議[J]. 教育觀察，2017，6（23）：55-56

[4]吳開俊，吳志標(biāo). 工科人才需求與高校人才培養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究——以廣州地區(qū)為例[J]. 科技管理研究，2016，36（22）：66-71.

[5]劉明貴. 實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)中的地位和作用[J]. 高等農(nóng)業(yè)教育，2010 （2）：6-9.

[6]張明高，齊建國(guó)，劉瑞，等. 加快實(shí)驗(yàn)室改革與建設(shè)，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)新體系[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，20（6）：1-4，7.

[7]牛田新. 土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J]. 科技風(fēng)，2017（2）：81.

[8]楊文志. 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力[J]. 科技資訊，2015，13（32）：159-160.

[9]溫小棟，車金如，殷順湖，等. 卓越計(jì)劃背景下土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]. 寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26（4）：92-96.

[10]張長(zhǎng)清，金康寧. 土木工程材料創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討與實(shí)踐[J]. 高等建筑教育，2003，12（4）：73-75.

[11]牛龍龍，張士萍，徐奮強(qiáng)，等. 基于實(shí)踐創(chuàng)新能力的《土木工程材料》開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（28）：226-228.

[12]金南國(guó)，錢匡亮，孟濤. 高校土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)單獨(dú)設(shè)課的探討[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（9）：111-112，116.

[13]何興華. 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系的實(shí)踐與探索[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，6（2）：87-89.

[14]楊懋，張海軍. 構(gòu)建高校青年教師赴企業(yè)鍛煉實(shí)踐能力的有效機(jī)制[J]. 衛(wèi)生職業(yè)教育，2014，32（2）：16-17.

[15]王春英. 土木工程類教師實(shí)踐能力的培養(yǎng)與考核[J]. 創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2013，4（5）：38-39.