改革專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容,提高工科學(xué)生創(chuàng)新實踐能力論文
1 傳統(tǒng)工科專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容存在的弊端
1.1 實驗內(nèi)容陳舊
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正在迅猛發(fā)展, 知識更新和老化的周期越來越短, 新技術(shù)、新知識不斷涌現(xiàn), 實驗的內(nèi)容也應(yīng)當(dāng)隨之更新。然而, 實驗的內(nèi)容并沒有得到及時的更新, 再加上工科學(xué)生的專業(yè)必修課很多,教材內(nèi)容龐雜, 實驗內(nèi)容陳舊, 部分實驗項目的設(shè)計與生產(chǎn)實際脫節(jié), 嚴(yán)重阻礙了一些新技術(shù)、新方法的及時講授, 不能達(dá)到注重實踐和提高學(xué)生素質(zhì)教育的目標(biāo)。
1.2 驗證性實驗與綜合性、設(shè)計探索性實驗內(nèi)容的比例不當(dāng)
“ 照方抓藥” 式的驗證性和低層次的重復(fù)性實驗偏多, 培養(yǎng)學(xué)生能力、個性和創(chuàng)造能力的綜合性和設(shè)計探索性實驗過少。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容大部分都是驗證性的, 學(xué)生按照實驗指導(dǎo)教材“ 按部就班” 地操作。課程的設(shè)計性、實踐性很難得到體現(xiàn), 這種課程實驗教學(xué)內(nèi)容如果比例過大, 顯然不利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
有學(xué)者做了學(xué)生對幾種實驗類型的興趣的問卷調(diào)查, 學(xué)生對幾種實驗類型的興趣以設(shè)計探索型最高, 占57%;綜合型次之, 占38%;簡單驗證型最低, 占5 %�？梢�, 陳舊的驗證性實驗內(nèi)容并不受大部分工科學(xué)生的歡迎, 這在很大程度上抑止了工科學(xué)生實踐能力的提高和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
1.3 實驗教學(xué)內(nèi)容按課程門類劃分過細(xì)
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中, 實驗教學(xué)在工科專業(yè)的教學(xué)計劃中沒有獨立的教學(xué)地位, 而是依附于各門理論課。同時, 實驗課程門類劃分過細(xì), 沒有體現(xiàn)實驗教學(xué)內(nèi)容本身的整體性和系統(tǒng)性。并且這種單一課程附設(shè)實驗, 造成實驗內(nèi)容缺乏相互聯(lián)系和協(xié)調(diào),以及內(nèi)容重疊而又有遺漏, 學(xué)生實驗素質(zhì)和能力訓(xùn)練零星而不系統(tǒng), 實驗內(nèi)容單調(diào)而不豐富, 考核辦法與標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范的弊端。通常各任課教師根據(jù)理論課的講課內(nèi)容提出實驗項目, 并根據(jù)理論課的講課進(jìn)度來安排實驗上課時間。近年來, 由于教學(xué)改革和教學(xué)計劃的調(diào)整, 在修訂教學(xué)計劃, 削減總學(xué)時的同時, 實驗時數(shù)和實驗項目也在減少。這種相對分散而未獨立設(shè)課的實驗教學(xué)內(nèi)容, 對于學(xué)生實踐能力的提高也是極其不利的。
2 改革實驗內(nèi)容的一些措施
2.1 實驗課獨立設(shè)課
實驗獨立設(shè)課是指把實驗課從原屬某一門或幾門理論課的實驗部分分離出來形成或組合成一門在教學(xué)計劃和教務(wù)管理上單列的課程, 這種課的學(xué)時數(shù)一般超過30 學(xué)時。由于獨立設(shè)課, 實驗教學(xué)由附屬于理論教學(xué)的`從屬地位轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Κ毩⒌牡匚?可以形成自己體系、教學(xué)大綱和教學(xué)要求, 可以有自己的考核標(biāo)準(zhǔn)和辦法。從而可以按照對學(xué)生進(jìn)行完整、系統(tǒng)的實驗理論、方法和技能訓(xùn)練的要求, 對實驗課各實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計、組合, 使實驗教學(xué)內(nèi)容達(dá)到最佳[3] 。從2004 年起, 我校輕化工程專業(yè)先后將2 門傳統(tǒng)的實驗課《植物纖維化學(xué)實驗》《制漿造紙實驗》進(jìn)行獨立設(shè)課的教學(xué)改革, 其中將《植物纖維化學(xué)實驗》更名為《植物纖維化學(xué)實驗技術(shù)》, 由原來的8 個實驗項目調(diào)整修改為5 個, 其中新增綜合設(shè)計性實驗項目1 個, 內(nèi)含1 個全校開放性實驗, 突出鍛煉實驗者的實踐動手和綜合分析能力, 同時, 加深對有關(guān)基礎(chǔ)理論課的理解。近2 年的實踐表明, 這有效的調(diào)動教師和學(xué)生雙方的積極性, 有利于實驗室和實驗隊伍建設(shè), 有利于實驗教學(xué)與科學(xué)研究的結(jié)合, 更有利于整個實驗教學(xué)的改革與發(fā)展。
2.2 優(yōu)化實驗內(nèi)容設(shè)計
2.2.1 適當(dāng)減小驗證性內(nèi)容的實驗比例
對于簡單重復(fù)實驗、單純驗證實驗、模仿操作實驗, 應(yīng)盡量減少重復(fù), 注重實驗質(zhì)量, 適當(dāng)減少實驗個數(shù)。針對“ 植物纖維化學(xué)實驗技術(shù)” 獨立設(shè)課時,我們對實驗大綱進(jìn)行了較大的修改, 對于“ 纖維原料中灰分的測定” 等共計24 個學(xué)時的原驗證性的實驗內(nèi)容進(jìn)行必要的合并和調(diào)整, 減少了所占的比例, 增設(shè)了綜合性實驗的內(nèi)容, 并在一年前就進(jìn)行了有關(guān)嘗試, 明顯提高了學(xué)生的實驗興趣。需要指出的是,驗證性實驗的比例并非越少越好, 對于一些著重體現(xiàn)基礎(chǔ)概念和鍛煉基本專業(yè)試驗技能的驗證性實驗, 例如“ 植物纖維原料細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察” 這一驗證性實驗, 我們在實踐中不僅堅決保留, 而且利用現(xiàn)代實驗手段, 通過多媒體教學(xué)形式幫助學(xué)生深入認(rèn)識植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與造紙性能的影響, 并鼓勵學(xué)生運用配置數(shù)碼相機(jī)的顯微鏡對植物纖維原料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行照相, 并進(jìn)行實驗小組之間的比較, 幫助學(xué)生牢牢掌握顯微鏡的使用技巧, 通過這些手段修改已保留的經(jīng)典驗證性實驗, 確保學(xué)生的基本功得到有效的訓(xùn)練, 基礎(chǔ)實踐技能得到加強(qiáng)。
2.2.2 適當(dāng)增加綜合性實驗和設(shè)計探索性內(nèi)容的實驗比例
綜合性實驗可以根據(jù)實驗研究方法和實驗技術(shù)手段的共性特點, 以及相互有聯(lián)系的實驗重新整合成幾項綜合性實驗, 使幾門學(xué)科的實驗構(gòu)成一個有機(jī)系列的結(jié)合, 使幾門學(xué)科的知識在一個實驗中有系統(tǒng)連貫的體現(xiàn)。同時, 既可減少重復(fù)、壓縮學(xué)時,也可節(jié)省實驗耗材, 有利于學(xué)生綜合能力的提高, 也有利于實驗教學(xué)的獨立設(shè)課。
設(shè)計探索性類實驗?zāi)軌蚝芎玫呐囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力和綜合應(yīng)用知識能力。這類實驗的特點是:內(nèi)容新穎, 有利于開發(fā)智力, 應(yīng)用性強(qiáng), 還可使學(xué)生接觸到某些精密儀器和先進(jìn)的實驗手段, 開闊學(xué)生眼界, 提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力,更重要的是這些需要創(chuàng)新, 這就從內(nèi)容上保證了發(fā)揮學(xué)生的獨立性和主體性。
不僅如此, 結(jié)合學(xué)校推行的創(chuàng)新實踐學(xué)分, 我們開展的創(chuàng)新實踐一年導(dǎo)師制的嘗試, 學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨立完成從自行立題、查閱資料開始到設(shè)計實驗、動手操作, 以及結(jié)果總結(jié)分析和成文匯報的全過程, 親身體會到設(shè)計探索性實驗, 給學(xué)生發(fā)揮自身的創(chuàng)造性和能動性提供了廣闊的空間, 激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣, 強(qiáng)化了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力和基本操作技能, 培養(yǎng)了學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的思維方式和科研工作的方法, 為進(jìn)行科研設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
2.3 不斷更新實驗教學(xué)內(nèi)容
更新實驗教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)教學(xué)與生產(chǎn)的需要及時調(diào)整實驗內(nèi)容, 使內(nèi)容緊跟科技的發(fā)展步伐, 讓學(xué)生及時了解國內(nèi)外的最新科研動向, 要使學(xué)生在知識系統(tǒng)上與現(xiàn)代的、前沿的科學(xué)理論及實踐對接, 學(xué)會從專業(yè)視角廣泛接觸和攝取新知識, 新信息。本專業(yè)新增的“ 造紙濕部化學(xué)實驗分析與系統(tǒng)優(yōu)化” ,立足于通過與現(xiàn)代實驗方法技術(shù)、現(xiàn)代分析檢測手段、現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)和現(xiàn)實生活等緊密聯(lián)系, 采用先進(jìn)的膠體化學(xué)分析手段對目前復(fù)雜的造紙濕部化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析, 并在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化的方案, 并針對具體情況、具體問題進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和調(diào)整, 有效的激發(fā)了學(xué)生的實驗興趣, 鍛煉了學(xué)生應(yīng)對實際問題的分析能力和處置方法。
2.4 加強(qiáng)實驗內(nèi)容和科研的銜接
實驗教學(xué)是科學(xué)研究與教學(xué)相結(jié)合的特定形式, 是高校中科學(xué)研究納入教學(xué)過程的具體體現(xiàn)。通過科研活動, 提高了學(xué)生實驗技能和手腦并用的能力把科研項目有意識地納入實驗教學(xué), 可以豐富和更新教學(xué)內(nèi)容, 不僅對提高教學(xué)質(zhì)量, 促進(jìn)教學(xué)效果有重要意義, 而且對活躍學(xué)生思維, 擴(kuò)大學(xué)生視野, 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力, 提高學(xué)生實踐能力, 都起到了重要作用。
不僅如此, 作為西部地區(qū)的地方性高校, 廣西大學(xué)的辦學(xué)經(jīng)費依然相當(dāng)緊張, 而且增長緩慢, 嚴(yán)重制約著學(xué)科(專業(yè))的建設(shè)和發(fā)展。在市場經(jīng)濟(jì)條件下, 企業(yè)是注重經(jīng)濟(jì)效益和回報的, 沒有回報的捐資助學(xué)行為往往難以持久。如果高等學(xué)校能對投資者的生產(chǎn)經(jīng)營作出貢獻(xiàn), 把無回報的捐贈變?yōu)橛谢貓蟮幕ブダ? 那么企業(yè)將樂于向高校再投資。筆者所在的輕化工程專業(yè)通過積極開展科研活動, 組織教師和優(yōu)秀本科學(xué)生參與廣西柳江造紙廠、廣西賀達(dá)紙業(yè)有限公司等大型國有骨干企業(yè)的科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新活動中, 并將部分企業(yè)課題納入學(xué)生開放性試驗中, 如柳江造紙廠的“ 高速新聞紙機(jī)濕部化學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化” , 南寧糖業(yè)集團(tuán)公司的“ 蔗渣漿生產(chǎn)高檔紙杯原紙” 等科技攻關(guān)項目中, 均有我專業(yè)教師和學(xué)生活躍的身影。通過加強(qiáng)與企業(yè)的橫向科技合作,協(xié)同攻關(guān), 取得了多項科研成果, 幫助企業(yè)提高了產(chǎn)品質(zhì)量, 提高了環(huán)保科技水平。良好的產(chǎn)學(xué)研合作給相關(guān)企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益, 企業(yè)也慷慨的設(shè)立相應(yīng)的扶貧助困獎學(xué)助學(xué)金, 主動投入與學(xué)校共建長期穩(wěn)定的教學(xué)實習(xí)基地, 在雙方互利互惠的情況下, 廣西大學(xué)輕化工程專業(yè)已分別在廣西柳江造紙廠、湖南岳陽造紙集團(tuán)公司、南寧糖業(yè)股份有限責(zé)任公司等5 家大型企業(yè)設(shè)立了教學(xué)實習(xí)基地。同時, 通過科研活動獲得的經(jīng)費, 可以解決辦學(xué)經(jīng)費不足的部分困難, 教研室利用部分經(jīng)費改善教學(xué)環(huán)境、更新教學(xué)手段, 并鼓勵教師進(jìn)行教學(xué)改革的嘗試。此外, 通過爭取企業(yè)的支持和投入, 再加上利用教師科研經(jīng)費添置的實驗設(shè)備, 合作建立高水平的、開放性的實驗室或技術(shù)開發(fā)中心, 不僅企業(yè)獲得了良好的研發(fā)條件, 實驗教學(xué)條件和學(xué)生動手能力都有較大程度的提高。
2.5 建設(shè)與現(xiàn)代工程發(fā)展相適應(yīng)的工科專業(yè)實驗室
以往, 高等學(xué)校的工科專業(yè)實驗室, 大都是按照滿足各門專業(yè)課程所需開出的教學(xué)實驗來建設(shè)的,各門課程的實驗各自按課程體系進(jìn)行教學(xué), 而且不少以驗證理論為目的, 沒有形成完整的專業(yè)實驗教學(xué)體系, 不利于全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實驗技能和創(chuàng)新能力, 也難以發(fā)揮實驗室在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究與社會服務(wù)的整體功能效應(yīng)�，F(xiàn)代實踐教育必須與現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展相適應(yīng), 實驗教學(xué)只有與生產(chǎn)實際相結(jié)合, 才能充分體現(xiàn)其教育價值。隨著現(xiàn)代工程的科學(xué)性、創(chuàng)新性、先進(jìn)性、實踐性與社會性等特點的日益突出, 必須改革傳統(tǒng)的實驗室建設(shè)模式, 尋找科學(xué)、先進(jìn)、實用、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)模式, 今天所進(jìn)行的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)工藝、試驗研究、使用維修、改進(jìn)創(chuàng)新等工作, 就是學(xué)生明天將要從事的工作。
為此, 我們根據(jù)工科專業(yè)特色, 結(jié)合地方性高校的特點和本行業(yè)發(fā)展趨勢, 在校實驗設(shè)備處的指導(dǎo)下, 對實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗設(shè)備配置、實驗環(huán)境改造進(jìn)行了優(yōu)化, 在強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)研的同時, 堅持“ 有所為, 有所不為” , 使其在實驗硬件和教學(xué)內(nèi)容上都與現(xiàn)代企業(yè)相適應(yīng), 在滿足主流配置的情況下, 突出進(jìn)行“ 制漿造紙中試實驗室” 的建設(shè), 建成了全國惟一的紙質(zhì)全降解餐飲具與工業(yè)包裝材料中試生產(chǎn)線, 以此為平臺不僅大幅度的增加了綜合性、創(chuàng)造性實驗項目,學(xué)生可在實驗室進(jìn)行產(chǎn)品性能提高試驗、專題研究試驗、產(chǎn)品開發(fā)試驗等工程實驗的全面訓(xùn)練, 而且為開展科學(xué)研究與技術(shù)服務(wù)提供了良好的條件, 充分發(fā)揮其在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究與技術(shù)服務(wù)的多功能效應(yīng)。
3 實踐效果
3.1 人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高
通過獨立設(shè)課, 積極開展創(chuàng)新實驗和開放性實驗, 不斷更新實驗項目, 是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。在教師的指導(dǎo)下, 讓學(xué)生組成創(chuàng)新實驗小組,結(jié)合生產(chǎn)實際, 開展創(chuàng)新實踐教學(xué), 取得了較好的效果, 近三年來, 輕化工程本科學(xué)生在國內(nèi)核心期刊上發(fā)表的論文有十多篇, 占畢業(yè)生人數(shù)的5%, 有效地提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。有的學(xué)生憑著自己的創(chuàng)新項目找到了理想的工作, 有的學(xué)生拿著在校研究的初步成果, 應(yīng)用到企業(yè)的產(chǎn)品性能提高上, 許多學(xué)生已成為行業(yè)骨干企業(yè)的產(chǎn)品試驗研究與新產(chǎn)品開發(fā)能手, 輕化工程專業(yè)近5 年畢業(yè)生一次性就業(yè)率達(dá)均為100%。2005 年底, 本專業(yè)實驗室成為“ 廣西高校人才小高地” ——“ 可再生資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)” 創(chuàng)新團(tuán)隊的主要物質(zhì)平臺, 標(biāo)志著試驗教學(xué)改革迎來了新的契機(jī)和挑戰(zhàn)。
3.2 科研工作碩果累累
通過加強(qiáng)實驗內(nèi)容和科研的銜接, 近5 年來, 利用實驗教改, 在構(gòu)建的實驗平臺上, 輕化工程專業(yè)教師和本科生已先后承擔(dān)包括國家科技攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金項目、廣西區(qū)自然基金項目及各類攻關(guān)項目、橫向項目近60 項, 在研項目13 項(含國家科技攻關(guān)項目、國家自然科學(xué)基金項目、教育部骨干教__師資助項目), 科研經(jīng)費近300 萬元, 已鑒定科研成果9 項, 獲廣西科技進(jìn)步二三等獎4 項, 共發(fā)表論文100 多篇, 其中三大索引收錄24 篇。
3.3 服務(wù)社會和行業(yè)經(jīng)濟(jì)有了新起色
在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識上, 實驗教學(xué)改革尤其注重“ 產(chǎn)學(xué)研” 結(jié)合, 著重培養(yǎng)學(xué)生利用特色原料生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的應(yīng)用研究和成果轉(zhuǎn)化。先后圍繞蔗渣綜合利用, 開展蔗渣漿生產(chǎn)高檔生活用紙和紙制品的應(yīng)用開發(fā), 以高配比蔗渣漿為原料, 研發(fā)的“ 高配比蔗渣漿生產(chǎn)高檔文化紙新技術(shù)” , 結(jié)合獨特的濕部化學(xué)工藝生產(chǎn)的高檔雙膠紙、紙杯原紙已取得明顯突破, 并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 成功地應(yīng)用于廣西南寧糖業(yè)股份公司等多家造紙企業(yè), “ 竹漿生產(chǎn)紙杯原紙技術(shù)” 成功應(yīng)用于廣西賀紙公司, 替代了進(jìn)口木漿紙杯原紙, 深受用戶好評, 經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著;研究開發(fā)的“ 全蔗渣漿生產(chǎn)可降解紙質(zhì)餐飲具系列產(chǎn)品” 成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 僅在廣西就形成了1 .6 億只的生產(chǎn)規(guī)模, 并獲廣西科技進(jìn)步三等獎;研究開發(fā)的“ 蔗渣膨化制漿抄造高強(qiáng)瓦楞紙技術(shù)” 已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 該技術(shù)改變傳統(tǒng)的化學(xué)制漿方法, 具有得率高、污染少、能替代化學(xué)木漿等優(yōu)點, 這些研究成果進(jìn)一步為廣西地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和推動行業(yè)科技創(chuàng)新上作出貢獻(xiàn)。
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