新工科背景下应用型本科实验教学改革初探

摘 要：介绍了新工科的概念和内涵，分析了应用型本科传统实验教学中存在的主要弊端，在新工科背景下从学生职业能力和学习兴趣的培养、实验教师队伍建设、专业实验室的开放与利用等方面对应用型本科实验教学进行了改革探讨。

关键词：新工科；应用型本科；实验教学改革

应用型本科院校是培养社会发展需求的应用型技术人才和现场工程师的摇篮。根据《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》（下文简称为《通知》），应用型本科院校应围绕工程教育改革，深化产教融合，不断推进人才培养模式改革和创新，培养学生在工程实践中的综合能力。实验教學在工程教育人才培养中的作用十分重要。在新工科背景下进一步推进实验教学改革，是对工程教育新理念、人才培养新模式的探索，有助于提高学生在知识交叉融合、批判性思维、终身学习等方面的综合素质，提升应用型本科专业教学水平和教学质量。

一、新工科的概念和内涵

根据教育部的《通知》，在2017年上半年先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等新工科建设的三个文件，在全国高校掀起了新工科建设的热潮。新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下高等教育改革的重大战略选择，紧紧围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系全面开展。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[1]。

二、传统实验教学的主要弊端

实验教学是应用型技术人才培养的重要组成部分，是学生工程实践与创新能力培养的必要环节。以上海电机学院的热动实验教学为例，热动实验教学基本任务是使学生巩固、深化和应用热能传递规律的理论知识，掌握热能传递过程中基本的实验技能和实验方法，提高学生的动手实践、独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新意识和科研精神[2]。尽管应用型本科院校十分重视实验教学环节，但在实验教学过程中仍主要存在以下问题：

（1）缺乏对学生职业能力和学习兴趣的培养。传统实验教学是一种以验证性实验为主的教学活动。在学生不熟悉实验设备的情况下，要求学生按照指定的实验步骤进行操作和记录实验数据，学生很少关注实验现象及其背后的理论知识。这种实验教学忽视了对学生综合素质的训练与职业能力的培养，甚至存在部分学生“走过场”的现象，严重束缚了学生的创造思维，容易导致学生丧失学习兴趣。

（2）实验教师队伍建设跟不上新工科背景下新专业实验室的建设步伐。截止2016年底，我国战略性新兴产业相关新设22个本科专业，全国高校累计布点1401个[3]。新专业的实验教师队伍缺口很大，但往往是由校内在岗的实验教师兼任。一方面，高校实验教师普遍缺乏其自身所学专业以外的专业知识，很难适应新专业的实验教学。另一方面，高校实验教师普遍缺乏工程实践经验，没有解决工程现场的专业能力，无法有效地培养学生的工程实践能力。

（3）专业实验室开放的利用率不高。尽管大部分高校实验室已全面向本校学生开放，但是专业实验设备闲置的现象普遍比较严重。以上海电机学院的热动实验室为例，传热学和工程热力学等相关实验课每学年总课时不超过100课时，其余时间实验设备处于闲置状态。因此，承担教学任务的专业实验室利用率较低，极易造成专业实验室的资源浪费。

三、新工科背景下的实验教学改革

（1）以学生为中心，对照工程职业能力要求，培养学生的学习兴趣和终身学习的习惯。第一，改革实验教学的考核评价方式。为了切实提高实验教学质量，应增加综合性和设计性实验的比重，要求学生自行设计完成实验方案，实验教师予以必要的指导和纠正。根据学生的设计方案、学习态度、操作技能、实验报告、实验答辩等情况综合评定实验成绩，可极大地避免“走过场”的现象。第二，更新传统的实验教学内容。利用学校已有的计算机机房，开发与课程相关的综合性和设计性的仿真实验。学生结合自己的学习兴趣，通过计算机建模，仿真不同工况下的实验内容，不仅可验证设计方案的可行性、加深对理论知识的理解，而且在仿真实验中可以培养学生的创新意识、体验自主学习的乐趣、养成良好的学习习惯。第三，丰富学生第二课堂，为培养学生的动手实践能力和科技创新意识提供场所和机会。鼓励学生结合自己的兴趣爱好，在指导教师的指导下开展实验教学相关的科技创新项目。学生在遵循实验室相关规章制度的基础上，在实验室内开展自主创新设计并验证方案的可行性，为进一步优化创新方案提供依据，有助于培养学生的知识交叉融合能力和批判性思维。

（2）加强实验教师队伍的建设，切实提高实验教师的工程实践能力。在新工科工程教育的新理念中，实验教学环节是教学活动不可缺少、不可分割的组成部分，且实验教师是该环节中的具有主导作用。第一，建立健全实验教师深入企业开展工程实践的制度，鼓励实验教师在企业内挂职锻炼，切实帮助企业解决实际工程难题，在工程实践中提高自身的工程素养。第二，加强对新专业实验教师的专业知识和技能培训。学校应制定切实可行的实验教师队伍培训计划，提供专项经费支持[4]，鼓励新专业的专职任课教师参与实验教师队伍建设，对新专业实验教师给予必要的专业知识培训，通过培训、进修等各种方式提高其专业水平，使之能胜任专业实验教学的工作。第三，加强对实验教师的新教学理念、新教学模式的培训，使实验教师能够根据新工科工程教育的要求，积极开展基于工程项目、工程案例等多种实验教学方法，调动学生的实验积极性，培养和提高学生的工程职业能力。

（3）加大专业实验室开放力度，提高专业实验室利用率。第一，围绕实验教学内容开展相关的毕业设计，对接当地经济发展需求和企业技术创新需求。不仅能够提高专业实验室资源的利用率，而且能够深化产教融合、校企合作，推动传统工科专业改造升级。第二，鼓励学生在专业实验室内开展相关实验研究，积极申报校级、省市级等大学生科技创新项目。在专业实验室内，学生通过查阅资料、小组讨论、方案设计、反复试验、成果演示等过程，能够充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性，促使学生独立完成设计实验，激发学生的创新意识和批判性思维，提高学生学习能力、动手实践能力、创新能力和团队协作能力。第三，完善学生预约登记的实验室管理制度。建立健全实验室开放管理制度和运行管理机制是加大开放实验室工作的必要保障，应坚持“安全第一，预防为主”的原则，加大实验室相关管理制度的宣传教育，包括仪器设备操作规程、仪器设备损坏赔偿办法、安全用电用水及消防知识等内容。

四、结语

目前，国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”、“中国制造2025”等重大战略，迫切需要加快工程教育改革创新。新工科背景下的应用型本科实验教学改革需要围绕新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展，把培养未来的应用型工程技术人才作为目标，加快我国工程教育的改革创新与实践。

参考文献：

[1]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）.

[2]曾树洪，唐明星.应用型地方本科院校创新实验室的建设与管理模式探索[J].实验技术与管理，2015（7）.

[3]吴爱华，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济，2017（1）.

[4]杜洪琳，杨智涌，唐安奎.论新建本科院校实验室教师队伍的问题与建设[J].成都师范学院学报，2015 （2）.

资助项目：[JP2]上海电机学院2017年的重点教研教改项目（No. A102241700902）和重点课程建设项目（No. A102241701032）[JP]

作者简介：祁永庆（1977-），男，上海电机学院电气学院，博士，高级工程师，研究方向为光伏装备及其自动控制、光伏系统设计、热能利用等。