构建开放式、自主式、创新型的本科实验教学-重庆.ppt

实验教学改革的思考与探索,浙江大学 陆国栋 2010.8.3,昆明,提 纲,1。实验教学地位的认识 2。实验教学项目分类分层研究 关于分类与分层 实验项目分类与分层 3。实验教学与创新性人才培养 4。创新性实验教学 5。实验教学改革若干工作,1、实验教学地位的认识,实验教学的三个转变,依附性相对独立性 理论课与实验课的关系而言 改变实验教学依附于理论教学的传统观念，形成理论教学与实验教学统筹协调的观念 被动性相对主动性 实验的作用而言 实验教学与创新人才培养紧密结合：创新性实验计划，新苗人才计划，创新创业计划，科研训练计划 单一性相对多样性 实验的模式而言 基础规范性、综合设计性、研究探索性,实验教学关系的认识,实验实践结合 课内课外结合 校内校外结合 理论实验互动 实验教学示范中心是继教学成果奖、精品课程、教学名师奖之后的又一标志性成果 教学团队、创新人才培养模式创新实验区等,实验教学一般状况简述,实验教学体系,实验教学理念 实验课程设置省内普通高校实验课学时占应修课程学时的比例平均不到20%，独立设课比例不高，高职业技术学院做得较好 实验课程内容验证性仍占相当比例 课程开设情况2005/2006学年共开出实验个数79782，时数859380，人时数71641093,政策与管理制度 各校均少 自主性、研究性实验项目研究 各校各有特色 实验教材研究与编写 关注不够 实验考核方法 示范中心有许多好的经验，浙大物理 实验教学评价体系 实验精品课程建设 实验教学成果与创新 实验教学方法与手段 网络化，信息化,实验教学改革,教学实验室建设与管理,省基础课实验室合格评估 省级实验教学示范中心建设与评审 国家级实验教学示范中心申报与建设 近年来省教育厅大力投入，十一五投入一亿 实验室的绩效评估试点,实验师资状况,总体状况令人担忧 青黄不接比较严重 补充机制不够健全 培训体系未能建立 考核方法缺乏激励 师资地位有待提高,2、实验教学项目分类与 分层研究,提出问题 发现问题 分析问题 解决问题 分类方法 将问题分成相互并行的几个方面 纵向 分层方法 将问题分成上下层次的几个方面 横向 分解方法 将问题分成相互关联的几个方面 点状 合成方法 与分解相对应，分解的逆过程 分步方法 与分解类似，但更多地体现在时间过程中 概括方法 对一个问题的高度浓缩的描述，如摘要 如对一篇论文外在之分析，题目/章/节/小节 题目/摘要/关键词,表1 目前高校实验项目分类,表2 实验项目三种类型,实验教学体系图,每一层次均可创新,基础规范类实验 基础规范型实验为检验课程中某单一理论或者原理的验证性实验，或是练习基本实验方法、基本操作技能等的实验，这类实验要求学生熟练掌握，操作技能规范化。 此类实验是在我国实验教学实践中一种传统的、常见的实验类型。 这类实验训练目的是培养学生的基本认知能力，它在传授基本实验知识、基本实验方法方面快捷而有效。这类实验包括认知性实验、演示性实验、验证性实验，它们的教学作用各有侧重。,综合设计类实验 综合设计型实验是指学生利用多门课程或多个原理及概念，通过一种或多种实验方法实现教师给定的实验目的的实验项目。其中包括了综合性实验和设计性实验。,综合性实验 综合性实验是指学生在具备一定的基础知识和基本操作技能的基础上，实验内容涉及本课程或相关课程的综合知识，运用综合的实验方法和手段，按照要求（或自拟实验方案）通过完成实验过程，培养学生综合运用所学知识，结合实验方法、实验技能，及分析问题、解决问题的能力的一类复合型实验。 实验内容的复合性 实验方法的多元性 人才培养的综合性,设计性实验 设计性实验是学生在教师的指导下，根据给定的实验目的和实验条件，自己设计实验方案、选择实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理的实验。 学生学习的主动性 实验内容的探索性 实验过程的多样性,研究探索类实验 研究探索型实验包括对新理论的研究、实验方法、技术和仪器设备的改进和革新、大型软件的开发或二次开发，或者直接参与教师的科研项目等。这类实验是学生在教师的指导下独立自主地完成实验，或者在指导教师的研究领域或者其个人的学科方向进行有目的、有意识的实质性探索与研究活动。其教学目的在于激发学生的创新欲望、培养学生的科学研究兴趣和研究创新能力。,研究性实验 研究性实验项目多由实验室提供。对于本科生而言，他们参与研究性实验重在研究过程，通过研究、思考达到思维能力、动手能力及科研能力的强化训练，在研究过程中获得知识的巩固与更新。在研究性实验中，我们不要求学生必须实验成功，只要他们通过实验，学会思考有所收获，奠定他们将来继续研究或工作的基础。 实验内容的自主性 实验结果的未知性 实验方法、手段的创新性,探索性实验 探索性实验一般由学生自行立题、设计并加以实现。从科学研究的角度来定义，探索性实验我们认为也可表述为：利用现有条件和成果，以获得发现、提出新的见解、开拓领域、解决现实问题、创造新的事物和对已有的成果作出创造性的运用为目的的实验。一般由指学生自行立题、设计并加以实现。,探索性实验 目的不同，探索性实验是探索研究现实社会经济生活中存在的未知或不明确的事实，传统实验大多以验证已知的原理、结论为主。 要求不同，探索性实验要求基本操作规范，准确，能正确运用各种学科知识独自分析、解决问题，传统实验则要求能按照既定的规程操作，得到与理论知识一致的实验结果。 过程不同，探索性实验的设计与实验过程是学生自主进行的，教师在此过程中，只起引导作用，传统实验是实验过程和步骤由教师设计并经充分验证的，在实验前是已知的。 结果不同，探索性实验的结果是事先不能确定的，传统的实验结果事先是明确的。创新性实验教学相对于实验结果，更注重学生在实验过程中的知识综合应用和创新思维，以及对实验结果的科学分析推理，传统实验注重实验结果。,研究探索类实验的拓展 可以认为，“国家大学生创新性实验计划”属研究探索类实验范畴，同时又是研究探索类实验的拓展，因为大学生创新性实验计划中的项目既包括大学生在实验室进行的研究探索性实验项目，也包括在实验室以外的空间进行的自主科研研究实践训练项目，如社会调查分析等。,构建多层次科研训练体系 国家：大学生创新训练计划 10所 大学生创新性实验计划 6060所 （大学生创新实践计划）质量工程 自主性、探索性、过程性、协作性、长期性、非功利性 浙江省：新苗计划 200万/年 创新创业计划 1亿本金 浙江大学：SRTP，1998年开始，每年投入120万元，每年校院立项2000项,3、实验教学与创新性人才培养,1、创新。创新就是想出新方法，建立新理论，做出新成绩或产生新作品。研究探索类实验的拓展 2、创新过程。创新过程是一种在创新意识、创新思维、创新技能和创新品格共同作用下，将新作品从精神形态转化为物质形态的系列活动。 3、创新主体。创新主体指创新中占主导地位的人。创新者的主体性是由创新性产品生产的创新本质决定的。 4、创新个性。创新个性指创新者持有的气质秉赋。 5、创新性人才。创新性人才指掌握一定的专门知识和专业技能，在社会实践中能够弃旧图新，以自己的创新性认识和劳动，对利用和改造自然，或对推动社会的进步做出贡献的人。,1、在创新意识方面 创新性人才具有广泛而稳定的兴趣；敏于感知、勤于思考，善于发现并提出问题；不满足现状，具有很强的求新、求变的理想和偏好。 2、在创新思维方面 创新性人才能够将发散思维和聚合思维有机统一，协调运用；能够较快地从纷繁的信息中产生逻辑的结论；思维活动表现为自主性，不轻信，不盲从；变通性，能举一反三，触类旁通，不拘泥于常规，善于从多个角度观察问题；独特性，思路新颖，常能独辟蹊径解决问题；流畅性，心智活动连贯顺畅，不易因枝节问题干扰而中断；统摄性，善于跨学科思考问题，表现出思维的辨证综合能力。,创新性人才能力素质要素,3、在创新技能方面 创新性人才文化修养深厚；知识准备充分，不仅广博而且专精；记忆准确，想象丰富，表达简洁明快；资料信息的收集处理加工技能超群；喜欢动手，有较强的相关领域的操控能力；相关技能熟练，独特。 4、在创新品格方面 创新性人才有积极的人生价值取向和强烈的成就动机；喜欢冒险，敢于挑战，我行我素；自信，意志坚强，锲而不舍，勇于和乐于应付挫折解决难题；实事求是，不怕被孤立，具有怀疑和质问一切的精神；勤奋而有责任感，心境乐观，情绪稳定；有开放的意识和合作精神；精力充沛且专注，抗干扰能力强。,1、激发学生的创新意识。 学生创新意识，是在基本技能训练基础上，随着实验过程中新现象的不断出现，学习兴趣的不断浓厚、求知欲的不断提高和好奇心的不断强化而被激发的。 2、拓展学生的创新思维。 学生在实验活动中，手、耳、眼、脑都得到充分利用，触、视、听、嗅等多种功能共同参与，通过使用仪器、记录、测试数据、撰写实验报告等环节，亲身体验实验的全过程。,实验教学与创新性人才培养,3、增长学生的创新技能。 实验教学相对理论教学，更具有直观性、实践性、综合性、探索性和启发性，是培养学生掌握科学实验方法与技能、提高学生综合素质、动手能力与创新能力的主要手段。 4、涵养学生的创新品格。 学生在设计实验方案、实施实验步骤、分析实验结果的过程中，会遇到各种各样的困难，这就要求学生开阔思路，反复修改实验方案和屡次尝试新的实验方法，直至得到正确的实验结果。,实验教学与创新性人才培养,4、创新性实验教学,创新性实验教学是以学生为主体、通过一系列研究性教学方法与手段、以培养学生实践能力和创新精神为目标的实验教学。 创新性实验教学有利于学生创新能力的培养 1树立创新性实验教学理念 2建立创新性实验教学体系 3探索建立创新性实验教学方法和模式,概念,首先，两者均为了改革传统实验教学模式，培养符合现代社会发展需要的创新型人才 ； 其次，两者均以学生为主体，改变了传统教学模式中教师与学生的角色，给予学生更多的自主学习的主动权； 第三，开放式实验教学是创新性实验教学的一种外在形式，也是创新性实验教学的保障条件，是创新性实验教学的必要条件之一；创新性实验教学是开放式实验教学内涵的深化与拓展； 第四， 创新性实验教学必须要开放，只有在开放的环境与格局下，才可能不断汲取新鲜血液；才可能为创新性实验教学“扩胸明目”。反之，一个封闭的系统是很难获得创新的源泉的。,开放式与创新性的关系,1.内容层次化 2.实验自主化 3.培养个性化 4.时间自由化 5.管理信息化 6.能力多维化 7.方法多样化,特征,5、实验教学改革若干工作,（1）构建实验教学课程体系,实验教学体系的构成,创新实验课程体系,实验教学保障体系,实验教学体系已成为高校创新人才创新人才培养卓有成效的载体，研究型高校构建的开放式创新性实验教学体系基本凸显了如下五个“突出” ： 突出主体，有助于学生主动建构科学的知识体系 突出手、脑并用，有助于促进理论与实践结合 突出研究探索，有助于培养学生创新意识和能力 突出综合设计和多元分析结合，有助于提高学生综合科学素质 突出知、情、意、能的高级复合作用，有助于学生取得创新成果,通过六条路径建设实验教学体系 把实践能力培养作为创新型高素质人才培养的着力点； 把实验教学改革作为研究探索型教学、基于问题的学习、综合设计创新教学改革的突破口； 把实验教学作为培养学生基本理论知识、基本方法技能和基本综合素质的主渠道之一； 把实验室开放管理，方便学生、教师进入实验室，促进其精力投入实验教与学，作为实验教学管理改革的关键； 把精品实验项目、条件装备、环境营造、网络助学与管理、创新性实验教学环节质量标准建设等作为实验教学建设的重点； 把队伍建设和管理体制改革、政策制度建设作为创新性实验教学持续发展机制探讨的难点；,实验教学新模式,如何多动手？ 真实的虚拟实验？,傻瓜实验？,开放式实验教学课程部分,时间开放 空间开放 内容开放 资源开放,实验教学保障体系,实验教学对人才培养的定位 实验教学硬件设施 实验教学师资队伍 实验教学学生学业指导 实验教学质量控制体系,开放式实验教学课外部分,二课堂实验： 邀请研究院、企业技术人员作讲座，拓宽学生视野，让学生尝试新技术领域实验 实验竞赛：技能比试 网站建设： 建立网站展示学生最新创新实验成果,（2）强化实践