构建整体优化的试验教学与创新实验平台

构建整体优化的试验教学与创新实验平台

易　红　熊宏齐　郑家茂

（东南大学校长办公室，江苏南京，210096）

把提高质量放在更加突出的位置，培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才，是新时期赋予高校的使命。而实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊的作用。东南大学自上世纪90年代中期开始，承担了教育部高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划项目“高等工程教育的实验与工程实践教学体系改革的研究与实践”和新世纪高等教育教学改革工程项目“理工科教育创新人才成长环境的研究与实践”，通过一系列的探索和实践，构建了整体优化的具有立体化、多层次、开放式特色的实验教学与学生创新实践平台，为培养高素质创新人才营造了良好的实践环境。

一、锐意改革，构建系统完整的实践教学体系

创新始于问题，基于实践。实践教学是大学理论教学、实践教学和科学研究的三元结合的重要组成部分，对培养学生的动手能力和创新精神具有十分重要的作用。通过对主要实践教学环节包括教学实验、课程设计、毕业设计、工程训练、科技活动、认识实习和生产实习、社会实践等进行精心设计，形成了结构清晰、特色鲜明的立体化、三层次实践教学体系。

第一层次针对低年级学生的背景注重让学生建立起工程的系统概念，了解设计、制造、检验、生产、供应、销售、质量、成本、利润等生产过程和要素；让学生了解与制造过程紧密相关的具体工艺与技术设备，并通过适度的操作实践，增强工程意识与基本操作技能。同时，也为后续课程的学习提供工程背景，激发学生求知欲和对专业的兴趣。它的教学任务主要在校内工程训练中心、各级工程研究中心、各级重点实验室和部分校外实习基地完成。内容包括组织学生对制造工厂的认识实习，让学生了解产品制造过程的技术环节和非技术因素；提供学生金工实习与电工电子实习的环境，使学生掌握一定的操作技能与实践知识；为学生安排各种产品的制作实践，使之完成初级的工程实践课题；同时通过数控技术实践、计算机拆装实践和一定的上机操作，使学生对计算机及电子技术的应用有初步的认识，引导学生在学习的过程中发现问题和提出问题。

第二层次重点是通过基础科学原理课程的实验训练，养成科学、规范的研究习惯，掌握实验设计、实验准备、数据采集和处理、结果分析和报告的方法，了解科学创新的基本过程。通过验证基础科学原理和技术科学原理的动手过程，切身体验科学发现与工程创新的历程，增强创新意识，进而内化为自身的工程师素养。物理实验中心、化学实验中心、计算中心、电工电子实验中心、力学实验中心、机械实验中心、计算机硬件实验中心、土木交通实验中心以及院（系）级实验中心的基础实验室等部门完成本层次的教学任务。通过规范、系统的单元实验，让学生养成严谨、细致的科学工作作风和科研动手能力。同时，通过实验室的开放和科技制作、设计竞赛等活动，促进学生发现问题、提出问题的能力的提高，为解决问题积累基本方法和基本技能。

第三层次通过专业课程实验、课程设计、生产实习和毕业论文研究等综合实践环节，注重培养学生分析问题、解决问题的能力。让学生体会自身知识、能力如何在科学研究和工程实践中得到应用与发挥，进行学以致用的过渡。院（系）级专业实验室、各学科组及科研课题组、国家及省级工程中心和重点实验室、部门开放实验室是教学的实施主体。通过多环节与大型综合实验，增强综合判断意识与能力，增强工程素养。同时，使实验与实践内容努力体现出技术先进性、让学生及时了解技术进步的发展动向。

在教学内容现代化建设方面，通过打破每一分支学科自身的系统性、完整性，追求科学技术的综合性与整体性来实现教学内容的整体优化，使实践教学内容突出重心低、知识新、面向宽的特点。并在教学组织实施方面，形成了由多模块或多门课程组成的新的实验教学体系，实施了由必做基础性实验、选做提高性实验和综合性设计实验组成的，适合因材施教的分层次教学模式。每个实验的内容设计中也力求体现分层次的教学理念，以适合不同学生的要求。在教学方法运用方面，通过各种现代教育技术和手段来激发学生的兴趣和求知欲望，启发学生的自主性和积极性，使学生对实验增加兴趣，乐此不疲。学校为一年级新生开设的预备导入性物理实验选修课程，由于实现了实验教学的全程网络管理，实验项目完全由学生自主选择，受到学生的广泛欢迎。原来设想只为少数学生夯实基础补课（不计学分），发展到每届近2　600名学生（占全校理工科学生的90%以上）选修，成为实验教学方法改革的一道亮丽风景。

通过长期建设，涌现了一大批精品项目（实验教材、实验项目、实验课件、自制仪器、管理软件等），形成了与理论教学紧密结合、和谐发展，相对系统的实践教学体系，为提升实践教学质量奠定了很好的基础。

二、整合资源，建设本研连通、高度共享的实验装备平台

围绕通识教育基础上宽口径专业教育培养模式和理论教学、实践教学、科学研究三位一体的教学模式，以课程体系、教学内容、方法和手段改革的要求为指针，建设与学科特色相匹配、适应高素质创新人才培养、本研共享的四层次实验装备平台。

通过学校集中投入建设由数学、物理、力学、化学、电工电子、计算机、外语、图学、医学公共基础、工程训练等10个实验教学中心构成的公共基础实验平台，对全校一、二年级本科生实验教学和创新实践活动开放。其中，物理实验教学中心、电工电子实验教学中心、计算机实验教学中心和工程训练中心在硬件装备和管理方面均达到国内领先水平。

由学校集中投入建设机械动力、土木交通、电子信息、材料化工环境、现代医学基础、人文社科、经济管理、建筑艺术等8个大类学科共享的专业基础实验平台。该平台在体制管理和教学运转上实现与基础实验教学平台的有机衔接，面向大类学科的平台实验课程开放，同时面向其他学科开放。

以政策导向、辅助投资和校企合作共建为方式，以本科生专业和研究生学科实验教学共享为原则，结合全校省级品牌专业与特色专业建设点分布，在一级学科范围内（适当考虑学科交叉）试点重点建设机电及控制、嵌入式系统、建筑学等与学科建设接轨、本研生共享的硬件平台，为高年级本科生实验教学、课程设计实践、毕业设计（论文）实践、创新实践以及研究生专业技能训练服务。

以专款投入、专项建设的方式建设由移动通信、毫米波、生物电子学、振动工程等国家级、省部级重点实验室和工程研究中心组成的重点学科研究实验平台，为学科建设服务。同时通过实验室创新立项等措施，建立该平台面向本科生开放的机制，营造本研共享的高端实验硬件平台。

三、注重革新，创建基于网络平台、全开放的实验教学新模式

实现实验教学的开放有利于充分利用实验教学资源、激发学生自主学习热情、培养适应新时代要求的创新人才。在实验教学开放改革实践中，我们充分采用现代计算机网络技术和计算机媒体将实验教学内容、方法、技术及其相关的理论知识呈现给学生，对学生进行展示与感知；利用媒体的集成性对教学内容进行举例验证和动画演示加强学生对教学内容的理解和记忆；利用媒体的交互性进行自测练习和答疑解惑培养学生对新知识内容的运用能力，同时让学生对所学知识进行巩固和提高，使学生对所学习的内容能从感性认识上升为理性认识；利用媒体信息表现形式新颖，界面赏心悦目，培养学生的求知兴趣，在愉快中获得知识。将实验教学课件按实验目的与用途、实验原理、仪器介绍、数据结果测评、实验成绩评定与登录、观察与思考等几部分进行设计，成功地实现了实验课课件的课外辅导与课堂教学指导功能的有机统一。以网络多媒体教学课件、实验开放教学管理系统、实验教学信息调查系统等为支撑，建立了实验教学网站，在高速教学局域网内实现了网络的完全交互化和多媒体化。物理实验中心利用网络技术实现了面向全校每届400多名学生的全方位开放，在国内高校创建了“网络多媒体课件实时辅导真实物理实验”的崭新教学模式，实现了选课、课内外辅导、实验结果提交、实验数据评判、成绩评定等教学全过程的网络化管理。实现了学生和教师、学生和学生之间的异时异地的信息交流。电工电子实验中心对全校实施了基于网络平台的“电子线路实践”课程的全开放实验教学，建立了完善的开放式教学环境，形成了完善的开放管理制度、教学指导方法和教学质量监控保障体系。

在网络平台上，学校正进一步完善大型仪器共享平台建设，网络集成国家实验室、国家重点实验室、部省重点实验室（含工程中心和国防实验室）、学校有关核心实验室（如分析测试中心）的大型仪器设备，实现状态监控、用户预约、业绩统计等功能，从而满足跨平台、跨学科开放共享，并以高水平学科和精干专门技术人才为依托，设立大型仪器设备开放测试基金，建立平台对本、硕、博的课程和课外创新活动实行开放的机制，提升高素质创新人才培养赖以生存的设备平台管理水平。

四、因材施教，营建大学生自主研学的创新实践平台

大学生课外科技创新和各类竞赛活动以自主研学实践为基础，是传统实验与实践教学体系的进一步拓展，是学生自主学习、放飞思想的平台，是孕育创造力的沃土。大学生自主研学创新实践平台的营造，使国家重点实验室、工程中心以及国家级、省级、校级教学实验示范中心的开放工作得以进一步深化。学校为此投入了大量的人力、物力，包括成立全校性常设领导机构、院系专门工作组、建立专项活动基金等。同时通过对创新人才的评价机制、培养选拔机制以及激励机制进行系统的改革，如实施承认相应学分、优先入选免试研究生等多项政策和措施，长年吸引了大批学生参加到活动中来，使活动走上了规范化、制度化、规模化的道路。学校在多年一直开展的大学生科技创新活动的基础上，推出大学生科研训练计划（Students　Research　Training　Program，简称SRTP）。鼓励学生自主进行课题研究和探索，鼓励以学生自己设计的研究课题为SRTP项目的主要来源，鼓励本、硕、博相结合，鼓励跨学科、跨院系组建团队。同时，不断拓展新的学科竞赛项目，努力提升竞赛水平。几年来保持在研SRTP立项数达2　000多项，每年开展各类竞赛40余项，每年参加的学生达到1／3，超过6　000人次，保证了大学生在校期间每人均有参加SRTP或竞赛的机会，也产生了一大批由学生完成的优秀科技作品。2001—2004年，学生在国内外竞赛中获奖人数近600人，其中国际特、一等奖9人，国家特、一等奖38人。SRTP项目结题验收后，项目负责人（大学生）可以自主决定将该课题作为毕业设计（论文）的选题，从事课题的进一步深化研究，取得了显著的成绩。

（原载于《中国高等教育》，2005年第18期）