高校实验教学模式.ppt

高校开放创新实验教学模式改革的研究与实践教育部高等学校实验教学指导委员会秘书长东南大学教务处副处长熊宏齐教授 报告提纲 实验教学与高素质创新人才培养开放创新实验教学体系设计思想与原则开放创新实验教学体系建设要素实验教学开放管理与模式创新案例 实验教学与高素质创新人才培养 高素质创新人才具有远大的目标 坚定的信念 健全的人格 健康的体魄 扎实的知识基础和优秀的创新能力 成为报效祖国 造福人类 引领社会的精英人才和栋梁之材 一 实验教学与高素质创新人才培养 创新人才具备的素质与能力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 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 一 实验教学与高素质创新人才培养 创新人才具备的素质与能力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 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 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的概念 实验教学是指学生利用仪器设备 在人为控制条件下 引起实验对象或现象的变化 通过观察 测定 分析 综合 设计等获得知识 发展能力和养成素质的教学活动 在启始阶段 学生在教师指导下 通过基本操作训练 掌握基本知识 基本方法和基本技能 随着教学进程的不断深入 学生主动实验的意识逐步增强 自主实验的要求不断提高 实验教学活动逐渐转变到学生自己设计实验方案 自己控制实验过程 自主分析实验结果 系统撰写实验报告的高级阶段 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用教育家郭秉文教育思想 德智体三育并重德育的标准 养成对国家负责的国民的完善人格 人格的要素 包括坚强的体魄 充实的精神 以及道德 学术 才识三个方面 学术 包含知识和技能 技能 如应用 工艺 造型 要使之精熟 智育的标准 养成思想及应用能力 实现智育的标准 着重采取两种方法 一是养成思想的能力 必注重兴疑与试验 二是欲养成应用能力 必注重理想 理论与实际的联络 实验的作用 一为学理之佐证 二为探求发明创造之途径 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用1 五个有利于有利于培养学生理论联系实际的作风 严谨求实的科学态度和独立动手的工作能力 有利于帮助学生理解 掌握和运用理论知识 有利于学生学会综合调查 分析测试 方案设计 编写报告 有利于学生发展观察思考与创新设计等能力 有利于学生增强社会责任感 增强就业竞争力和社会发展力 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用2 相对于理论教学 实验教学的五个更加有利于 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并得到全面综合发展 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用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 实验教学既对理论教育中较为抽象的 难以被学生理解的知识点进行检验和印证 又补充了理论教育之不足 更为重要的是由此激发了学生的兴趣和求知欲 是培养学生在承传与创新 规范与突破 发展与改革 理论联系实际 独立思考与交流借鉴相结合的过程中激发和强化创新意识的有效途径 是开启学生健全心智的 金钥匙 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用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 实验的过程 不仅需要动手操作 感官观察 还需要学生充分调动自己的思维去想象 思考 推测结论 引导学生从实验中发现问题 分析问题 并利用所积累的理论和实践知识解决问题 为创新思维的拓展提供了必要的条件 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用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 学生在实验过程中 能验证和巩固在课堂上学到的理论知识 掌握严谨 扎实的实验技能和一套完整的实验方法 学生的观察能力 操作能力 思维能力都会逐步提高 同时学生在实验中要选择 安装和调试实验仪器 设计实验方案 测量和记录数据 排除实验故障 这些操作过程可以使学生的创新技能得到充分发展 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学的作用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 科学实验的过程是不断积累经验 不断探索的过程 无论是探索性实验还是验证性实验 都不会一帆风顺 只有不断地重复 甚至是试误付出大量时间和劳动 才能得到期望的结果 这无疑锻炼和培养了学生不畏艰难 坚韧不拔的勇气和毅力 积极探索 勇于创新的精神 而这又恰是创新人才所必备的品格 实验中生发出的自信 自律和责任感 则是推动学生继续创新的强大的情感力量 一 实验教学与高素质创新人才培养 一 实验教学与高素质创新人才培养 关于创新 对学生而言 大部分的创新只是发现了自己过去不知道的事实 因此 创新性实验固然要帮助学生将来成就伟大的创新 但现在的主要任务却是要使得学生体验到创新的快乐和自信 激发学生的创新欲望 并创造条件使这种可贵的品质保持下去 鼓励学生持续性地把发现的 新 深究下去 培养他们创新的能力 这才是创新性实验教学的本真目的 创新能力的培养融入大学实验教学的每个环节 每个实验 包括基本实验 一 实验教学与高素质创新人才培养 实验教学与高素质创新人才培养实践能力培养是高素质创新人才培养的着力点 实验教学是培养高素质创新人才基本理论知识 基本方法技能和综合素质的主渠道 实验教学改革是培养高素质创新人才研究探索型教学模式改革的突破口 以 开放 开放教学内容 教学环境和教学资源 创新 通过实验激发创新意识 拓展创新思维 增长创新技能 涵养创新品格 作为实验教学改革的关键 一 实验教学与高素质创新人才培养 开放创新实验教学改革要求 更新实验教学理念 精选实验教学内容重构实验教学体系 丰富实验教学项目活化实验教学方法 优化实验教学资源开放实验教学管理 提高实验教学质量大力推进实验教学的开放与创新 促进大学生创造性发展 形成大学生创新能力与素质 一 实验教学与高素质创新人才培养 开放创新实验教学体系设计思想与原则 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 关于指导思想关于教学体系关于项目内容关于开放教学 围绕专业培养目标和人才培养规格 培养具有创新精神和实践能力的全面发展的专业人才 遵循认识规律和教育规律 运用系统科学的方法 结合专业特点 系统地构建开放式创新性实验教学课程体系 实验教学教学体系的创新 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 1 指导思想 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重点 把精品实验项目 条件装备 环境营造 网络助学与管理 实验教学环节质量标准建设等作为实验教学条件建设的重点 创新拓展实践活动 创建精品实验项目 建设现代开放实验平台 建设开放创新性实验教学质量标准等作为实验教学改革建设的重点 把队伍建设和管理体制改革 政策制度建设作为实验教学持续发展机制探讨的难点 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 突出 早 突出综合突出开放突出创新突出理论与实践融合 课内与课外结合 2 实验教学体系 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 认识体验 原理方法 综合探索 设计创新 迅速进入 熟悉环境 学会使用仪器设备 实践中逐步掌握基本原理和方法 逐步培养创新设计的意识和能力 从知识建构角度看 从在校学习时序看 快速进入基于问题的学习 强化研学 2 实验教学体系 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 一年级上 尽早进入综合开放环境 进行认识体验 开设通识基础实验综合课程 注重趣味性 操作性 实用性 可设计为夏令营 培训班 预备班等形式 一年级下 二年级上 掌握基本实验的原理方法与技能 独立设课或课群 综合设计等 从课程环节设计看 二年级下及以后 基本具备自主设计 创新实验的能力开设基于学科综合的实验研讨课 2 实验教学体系 课内过渡到专题实验为主 课堂理论教学与实验教学结合 尝试实验室与课堂不分家 课外过渡到自主设计为主 包括设计系列项目 竞赛 选修专题 广搭SRTP舞台 吸引学生 教师参与 给出自主研学学分 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 贯穿育人全程 与生产实际相结合 与科研项目相结合 与社会需求相结合 贯通课内课外 课程选择 项目选择 要求选择 综合专题实验 学科基础实验 普识基本要求 国省级大学生创新活动计划 校级科研训练计划 院系科研训练计划 贯通课内课外 专业主干综合实验课程设计 层次化模块化课程 东南大学层次化 模块化 课内外一体化的开放出现式创新性实验教学体系 通识基础全面开放模式引导 学科基础整合课程重组实验 专业方向课程设计专题实践 电类学科基础实验教学体系整合案例 土建类学科实验平台课程整合案例 综合设计课程建设案例 实现课内外一体化的实验公选课 机电一体化与机器人技术 包括基本型 提高型和综合型实验项目 课程前期属于课内 后期属于课外 为参加课外科技活动和参加校级机器人竞赛的学生提供方便的途径并奠定基础 课内外一体化课程建设案例 设立专项基金设置课外研学学分 成立三级组织机构统一管理学生课外科技创新活动 学校出台相关文件引导高水平的学科 科研支撑自主研学 六种课外自主研学途径 自主立项参加科研实践训练 参加教师科研项目研究 参加学科竞赛活动 听课外研学讲座并撰写综述 提交自主研学作品 发表论文申请专利 1500项 年 300项 年 50项 年 50场 年 200件 年 50项 年 课外创新实验教学体系 案例 理论与实践的平衡基础与前沿的平衡经典与现代的平衡单项分解原理与综合设计创新的平衡个体为主操作与群体合作协调的平衡科学原理与工程技术综合应用的平衡循序渐进习得与研究探索创新的平衡 3 关于项目内容选择 七个平衡 与 五性 相辅相成 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 基础性让学生掌握实验的基本知识 基本方法 基本技能培养学生利用科学实验研究问题的基本意识和思维 3 关于项目内容选择 七个平衡 与 五性 相辅相成 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 系统性在实验内容的选择和实验教学环节的安排上体现出实验教学的系统性层次性普适的统一基本要求基础上的多样化 多类型 多层次的适应性要求 3 关于项目内容选择 七个平衡 与 五性 相辅相成 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 综合性融合多重知识 采取综合方法 经过系列程序 最终得到某种结果的综合性实验 培养试验者综合思维的方法和能力创新性实验教学的最主要目的 使学生体验到创新的快乐和自信 激发学生的创新欲望 培养他们创新的能力 创新能力的培养融入大学实验教学的每个环节 每个实验 包括基本实验 3 关于项目内容选择 七个平衡 与 五性 相辅相成 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 开放要素时间空间内容仪器设备指导模式 4 关于教学开放 由内容开放统领 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 实验项目创新 创新不仅体现在研究探索型实验等高层次实验中 它贯穿于实验教学的每一层次 每一类型中 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 基础实验 承担的认知任务是 了解 和 理解 是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 其教学目的是培养学生的基本认知能力 综合设计实验 承担的认知任务是 应用 和 综合 包括综合性实验和设计性实验 综合性实验是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 其教学目的在于通过实验内容 方法 手段的综合 培养综合考虑问题的思维方式 运用综合的方法 手段分析问题 解决问题 达到能力 素质的综合培养 综合设计实验 承担的认知任务是 应用 和 综合 包括综合性实验和设计性实验 设计性实验是学生在教师的指导下 根据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 实验结果具有定向性 其教学目的是培养学生自主学习 自主研究 综合运用知识的能力和组织能力 研究探索实验 承担的认知任务是 研究 包括对新理论的研究 对实验方法 技术和仪器设备的改进和革新 对大型软件的开发或二次开发等项目 或直接参与教师的科研项目 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 国家大学生创新性实验计划 项目 国家大学生创新性实验计划 项目 国家大学生创新性实验计划 项目属综合设计型实验和研究探索型实验范畴 同时又具有更广泛 更深入的研究探索和设计创新内涵 是综合设计性实验和研究探索型实验的拓展 既包括大学生在实验室进行的探索性实验项目 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 如工程研究设计 社会调查分析等 实验项目类型及其 开放内禀性 各类实验项目的实际利用频率是衡量实验教学开放的重要依据 实验室的开放关键是实验教学内容的开放 不同的实验项目类型具有不同的 开放内禀性 某个实验室实验教学内容的开放程度决定于 各类实验项目的比例分布 各类实验项目的实际利用频率 关于教学开放 由内容开放统领 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 实验项目类型及其 开放内禀性 实验项目的类型基础性实验 具有时间和空间 开放内禀性 综合性实验设计性实验研究探索性实验创新性实验 关于教学开放 由内容开放统领 学生需根据选题自行设计实验方案并加以实现具有时间 空间 实验过程和实验内容的 开放内禀性 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 实验项目类型及其 开放内禀性 实验项目的类型基础性实验 具有时间和空间 开放内禀性 综合性实验设计性实验 具有时间 空间 实验过程和实验内容的 开放内禀性 研究探索性实验创新性实验 关于教学开放 由内容开放统领 由学生自行设计 自主完成实验 研究探索性实验的选题对学生来说具有很好的 开放内禀性 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 实验项目类型及其 开放内禀性 实验项目的类型基础性实验 具有时间和空间 开放内禀性 综合性实验设计性实验 具有时间 空间 实验过程和实验内容的 开放内禀性 研究探索性实验 除选题外 其他各个方面均具 开放内禀性 创新性实验计划项目 关于教学开放 由内容开放统领 对学生来说 创新性实验训练不仅具有实验选题 实验过程 实验分析等环节的开放性 而且要求具有实验指导 实验时间 实验资源的开放环境 具有完全的 开放内禀性 二 开放创新实验教学体系设计思想与原则 开放创新实验教学体系建设核心要素 1 实验教学 5 教学理念 课程体系 教学内容 教学研究 教学效果2 实验队伍 2 队伍现状 融合模式3 管理模式 2 学科管理 网络信息平台4 设备环境 3 仪器设备 政策与机制 环境与安全 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 4个一级要素 12个二级要素 27个建设点 实验教学要素之一 教学理念 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验教学要素之二 课程体系 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验教学要素之三 教学内容 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验教学要素之四 教学研究 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验教学要素之五 教学效果 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验队伍要素之一 队伍结构 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验队伍要素之二 融合模式 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 管理模式之一 学科管理 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 管理模式之二 信息平台 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 设备环境之一 仪器设备 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验中心 室 的综合布局及管理模式 跨院 系 中心 室 设立校级建设领导小组与建设指导委员会 专家组 设立建设工作组 下设各实验中心 室 为实体管理 实现学科挂靠 公共基础实验室以中心为实体 绝大多数行政挂靠相应学科 学科基础与专业实验室以一级学科建中心 二级学科建分室 以大类学科的各中心为主体建平台 中心为 实 实现学科挂靠 平台为 虚 统筹管理 实现开放共享 避免重复建设 制约开放 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验室布局方式 以人为本 人员 设备 环境 三者最佳的匹配 提高工作效率 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 开放创新性实验教学的信息化建设包括实验教学资源信息化 实验教学管理的信息化和智能化实验室网络底层平台建设 实验教学的信息资源建设 是通过网络教学环境来表现教学内容 教学活动及与之相关的各种资源建设实验教学的网络管理实现资源的综合利用 选课管理 刷卡派位与电源管理 远程答疑与监控 课程评教 设备管理 网上办公等功能在数字化校园平台上实现实验大楼的智能化建设 实现全方位的网络化教学 助学 开放和管理 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 设备环境之二 政策机制 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 设备环境之三 环境安全 三 开放创新实验教学体系建设核心要素 实验教学开放管理与模式创新案例 实验教学网络平台建设内涵的研究与实践基于网络的实验教学指导 计算机TA 基于网络的多重 远程 答疑指导基于网络的 预约 派位 电源控制 实验日志 一体化管理教学模式改革的一个典型案例 A 实验教学网络平台建设内涵的研究与实践 实验教学中心网络平台 建设的内涵 网络教学建设要素 网上选实验项目 预约实验时间 自主调课 实验成绩的网上管理与查询 预习实验 实验预备知识测评 实验教学网络实时指导 实验数据结果测评 实验成绩网络评定 实验效果检查 网络考试 实验内容与技术等基本知识拓展 网络交互实验教学 实验教学效果网络测评 实验设备网络管理 对校内外信息宣传等方面 中心共享信息构架与中心网络平台内涵的关系提供可以发挥辐射作用的实验教学优质资源的信息 教学资源库与开放管理系统为网络平台的建设核心 实验教学中心网络平台系统框架 实验教学网络资源系统建设 教学课件子系统实验目的 实验原理 仪器介绍 数据结果测评 观察与思考 知识拓展等仿真实验子系统实验目的 实验原理 仪器介绍 数据结果测评 观察与思考 知识拓展等实验教学资源库子系统理论知识 实验案例 日常现象 重大发现与发明 工程应用实例等仪器资料库子系统实验仪器介绍 仪器手册 电子图纸 视频演示等 网络开放管理系统建设 选课管理子系统课程设置 学生选课 学生选课情况查询 课表生成 成绩管理 实验开放时间管理 信息统计分析等学生技能测评子系统课程基础评测 实验预习评测 实验操作评测 实验数据评测 实验结束评测 课程结束评测等师生互动子系统实验教学论坛 教师个人留言板 实时指导 教授工作室 Email通信等课程评教子系统评教项目设置 学生网络评 评教信息统计 评教结果反馈 网络意见箱等设备管理子系统帐卡管理 维修管理 借用管理 效益统计等通知 公告子系统 实验课程实施网络教学的必要性 营造开放的学习环境教师统一讲授 不利于因材施教 不利于优秀学生脱颖而出 提高教学效益基础实验课缺少师资 每周重复小班上课4 10次 高水平的主讲教师面对少数学生 大面积实验教学质量有待提高 教师自身知识更新 保证教学质量的提高面对学生的时间 批阅实验报告时间 30学时 基础课教学任务重的院系难以良性发展 教学质量难以保证 高水平岗位数目核心骨干 助教 流动人员 实验课程网络助学模式 形象展示抽象 虚拟指导现实实验课网络教学不同于理论课网络教学实验课网络教学不同于实验CAI仿真教学网络全程教学与管理 提高教师的实验教学效益学生网上预习Intranet和Internet实验操作网络实时指导实验数据网络评判实验结果的评价实现网络复习与知识拓展实现选课与成绩网络管理等Intranet和Internet教学校内外教学一体化 实验教学网络助学课堂实时指导课件 实验目的与用途实验原理原理介绍简明扼要 具有必要的动画展示 用 虚拟指导现实 形象表现抽象 仪器介绍仪器工作原理 以动画显示的仪器内部工作状态 仪器操作技巧等 数据结果测评数据登录与测评 实验成绩自动登录等 观察与思考一般设计为选择题型 选择题的成绩实行网络登录并记入学生的平时成绩等 网络多媒体实验室建设的一种模式 东南大学物理 电工电子实验中心 网络多媒体实验室网络多媒体系统 现实实验室物理 每一个实验室配备多媒体计算机终端4 6台 电工电子 每套仪器配备计算机 兼备两种功能 网络多媒体实验室建设的一种方式 东南大学 网络多媒体实验室实例 东南大学 基于网络的计算机TA教学模式 计算机TA教学功能 教学常规管理 选课 预习指导等 教学适时辅导 自主学习导学 数据辅助测评 实验成绩管理等 深层次交流是指教师个性化教学的过程 引导启发 提高学生能力和素质 因材施教 使优秀学生