高等学校实 验 教学模式的 改革研究

1. 高等学校实验教学模式的改革研究 东南大学 易 红 2007年10月27日

2. 报 告 提 纲 • 实验教学与高素质创新人才培养 • 实验教学体系构建的理念与模式 • 东南大学构建实验教学体系的实践 • 实验教学改革存在的问题及对策

3. 一、实验教学与高素质创新人才培养

4. 一、实验教学与高素质创新人才培养 • 对两个概念的认识 • 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。 • 实验教学 • 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

5. 一、实验教学与高素质创新人才培养 • 高素质创新人才培养与实验教学 • 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

6. 一、实验教学与高素质创新人才培养 • 高素质创新人才培养与实验教学 • 实验教学是创新人才培养卓有成效的载体 • 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

7. 二、实验教学体系构建的理念与模式

8. 关于指导思想 关于教学体系 关于项目内容 关于开放教学 二、实验教学体系构建的理念与模式

9. 1、指导思想 二、实验教学体系构建的理念与模式 • 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、基于问题学习的突破口； • 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重点；

10. 1、指导思想 二、实验教学体系构建的理念与模式 • 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；

11. 二、实验教学体系构建的理念与模式 2、实验教学体系 • 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

12. 2、实验教学体系 二、实验教学体系构建的理念与模式 从知识建构角度看 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 从在校学习时序看 快速进入基于问题的学习，强化研学 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

13. 2、实验教学体系 二、实验教学体系构建的理念与模式 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 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

14. 二、实验教学体系构建的理念与模式 3、关于项目内容选择：“六个平衡”与“五性”相辅相成 • 理论与实践的平衡 • 基础与前沿的平衡 • 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

15. 二、实验教学体系构建的理念与模式 3、关于项目内容选择：“六个平衡”与“五性”相辅相成 • 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

16. 二、实验教学体系构建的理念与模式 3、关于项目内容选择：“六个平衡”与“五性”相辅相成 • 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

17. 二、实验教学体系构建的理念与模式 3、关于项目内容选择：“六个平衡”与“五性”相辅相成 • 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）

18. 二、实验教学体系构建的理念与模式 4、关于教学开放：由内容开放统领 • 开放要素 • 时 间 • 空 间 • 内 容 • 仪器设备 • 指导模式

19. 二、实验教学体系构建的理念与模式 4、关于教学开放：由内容开放统领 • 实验项目类型及其开放要求 • 实验项目的类型 • 基础性实验 • 综合性实验 • 设计性实验 • 研究探索性实验 • 创新性实验 • 实验项目类型的分布与利用率决定实验室的开放 • 实验室的开放关键是实验教学内容的开放 • 实验教学内容的开放程度决定于实验项目的类型，不同的实验项目类型具有不同的开放要求

20. 二、实验教学体系构建的理念与模式 4、关于教学开放：由内容开放统领 • 基础性、综合性实验 • 基础性实验：检验课程中某单一理论或者原理的验证性实验，或基本实验方法，或基本技术操作的基础认知性的实验 • 允许学生自由的选择实验时间和空间完成实验 • 设计性实验 • 学生需根据选题自行设计实验方案并加以实现 • 设计性实验可来源于实验结果比较明确的实验，也可以是采用新的实验方法和技术对已有的基础性、综合性实验改造来实现

21. 二、实验教学体系构建的理念与模式 4、关于教学开放：由内容开放统领 • 研究探索性实验 • 教师给出研究题目后，由学生自行设计、自主完成的实验 • 研究探索性实验的题目来源于教师在研的科研课题或社会生活中有待研究的问题 • 和创新性实验相比，研究探索性实验的选题对学生来说不具有开放性 • 创新性实验 • 学生自己提出题目、方案自行设计、过程自主完成的实验 • 实验内容注重面向社会生活、生产实践、科学前沿，面向未知 • 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

22. 三、东南大学构建实验教学体系的实践

23. 东南大学构建实验教学体系的实践 一、注重层次性 1、实验与实践课程的三个层次 • 第一层次：普适基本要求层次 • 面向低年级学生，注重培养学生建立工程的系统概念和进行扎实的通识基础科学原理课程的实验训练 • 第二层次：学科基础实验层次 • 通过学科基础课程的实验训练，注重培养学生养成科学、规范的研究习惯 • 第三层次：综合实践训练层次 • 专业课程实验、课程设计、生产实习、毕业论文研究等综合实践环节，注重培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。

24. 东南大学构建实验教学体系的实践 2、实验室建设的“三加一”模式 • 实验装备平台的三个层次 • 全校共享的公共基础实验平台（数学、物理、力学、化学、电工电子、计算机、外语、图学、医学基础、工程训练等10个实验中心），学校筹集资金集中建设。 • 大类学科共享的专业基础实验平台（机械动力、土木交通、电子信息、材料化工环境、临床医学技能训练、人文社科、经济管理、建筑艺术等8个），校、院（系）共建。 • 本科生和研究生共享实验平台 （机电及控制、信息处理、建筑学等 ），院（系）为主、校、院（系）共建。 • 教学实验装备平台的一个拓展层次 • 优质设备资源共享管理平台（满足跨平台、跨学科开放共享，建立对本科生和研究生的课程和课外创新活动开放的机制）

25. 东南大学构建实验教学体系的实践 3、二个层次的大学生研学平台 • 校级、院（系）级平台 • 六种实现途径 • 大学生科研训练计划（SRTP） • 学科竞赛 • 学生完成研学作品（非立项） • 发表论文 • 听科技学术报告并撰写文献综述 • 其他实现途径

26. 东南大学构建实验教学体系的实践 • 校级大学生科研训练计划的管理模式 • 项目层次：校级、省级、国家级 • 管理过程 • 征集指南→指南预审→公布指南→项目评审→项目认定→下拨经费→中期检查→结题验收（含学分认定） • 管理模式 • 校、院（系）两级管理（两级机构、两级专家组）、广征课题、多方筹资 • 后续研究 • 毕业设计、学科竞赛、工程实践等

27. 东南大学构建实验教学体系的实践 二、教学环节安排突出了“早” 1、课程之一：《工业系统认识实践》，全部新生必修 ①面向全校新生开设基于大工程背景知识的工业系统认识实践课程。 在教学上尝试采用系统的展板解说、模型和实物示范、现场制造过程展示、机电综合拆装或搭建实践、虚拟仿真拓展等多形式、多手段、立体化的教学模式，已初显成效。

28. 东南大学构建实验教学体系的实践 1、课程之一：《工业系统认识实践》，全部新生必修 ②系统地建成工业及生产过程展板群 该展板群为学生认知工业过程，激发工程兴趣，提供了信息量大、知识面宽、图文并茂、形象生动的学习园地。深受学生的欢迎 ③初步探索出知识与系统结合、知识与实用结合、知识与趣味结合、教授团队主持工程素质教育新模式

29. 网络教学与管理过程 课程与学习方法介绍 学生中学物理实验基础网络测评 网络选课 课前网络预习 课堂网络辅导教学、数据网络处理与评判 成绩网络管理 课后网络复习 课外网上交流 实施效果 每年计划 每年建议400人选修4个实验， 其他学生可以选修0-3个实验。 实际选修情况 1999年：1355人 2000年：1680人 2001年：1998人 2002年：1850人 2003年：2500人 2004年：2300人 （占理工学生的90%） 东南大学构建实验教学体系的实践 2、课程之二：《预备性物理实验》，理工科新生选修

30. 东南大学构建实验教学体系的实践 2、课程之二：《预备性物理实验》，理工科新生选修 • 教学效果 • 填平补齐，提高了物理实验课程的教学起点 • 引入基于问题的教学模式，带动后续课程的学习，开创工科大学新生进入物理实验室自主学习之先河 • 自主与开放，做学习的主人，引导大学新生的学习模式从中学到大学转变 • 吸引众多学生、达到教学效果的原因 • 先进的网络辅助教学与管理模式（与中学模式的区别） • 课程开设时间选择：早（新生入学第一学期）

31. 东南大学构建实验教学体系的实践 三、加强一流的智能化基础建设和软件建设 1、建设思路 • 适应教学手段和实验手段同步发展、实验室全开放的运行和管理理念 • 将数字化校园和智能化大厦的设计理念融入到实验室的智能化设计方案之中 • 建设全方位的网络化教学、助学、开放和管理环境 • 计算机辅助实验管理 • 计算机辅助实验教学 • 计算机辅助实验过程 • 集中监控和全开放的实验和管理环境 • 适应研究探索性实验教学的需求

32. 东南大学构建实验教学体系的实践 2、助学与管理内涵 • 网络管理内容 • 网上选实验项目、预约实验时间、自主调课、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、实验成绩的网上管理与查询、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等 • 网络资源的运用 • 教学课件 • 仿真实验 • 实验教学资源库 • 仪器资料库

33. 东南大学构建实验教学体系的实践 3、网络实验室设计 网络化实验室实图 网络化实验室设计图

34. 东南大学构建实验教学体系的实践 基于网络的计算机TA教学模式 4、计算机TA教学模式 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、使优秀学生脱颖而出。 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。

35. 东南大学构建实验教学体系的实践 5、“网上预约、门禁派位、电源控制、实验日志”一体化网络管理系统 • 远程预约 • 通过选课系统预约选做的实验项目 • 门禁、派位 • 在预约的时间进入实验室，通过一卡认证身份，通过刷卡开启实验室门禁系统进入实验室 • 同时安排实验桌位置 • 电源管理 • 派位同时自动开启实验桌的电源，让学生开始实验，同时记录学生实验开始时间 • 实验结束通过刷卡自动关闭实验桌电源，同时记录学生完成实验并离开实验室时间 • 日志管理 • 仪器使用记录、开放学时统计及其他

36. 东南大学构建实验教学体系的实践 6、基于网络的多重答疑与指导的师生互动系统 • 课外答疑与指导 • 网络工作室、师生互动系统 • “计算机TA” 课内指导与课外辅导 • 导学系统、资源系统、管理系统等 • 高水平教师同时为多个班级学生现场答疑、指导 • 通过答疑与监控控制中心实现（远程、视频、实时） • 高水平教师远程为多个班级学生远程答疑、指导 • 通过答疑与监控控制中心实现（远程、视频、实时）

37. 四、实验教学改革存在的问题与对策建议

38. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 一、实验教学面临的问题

39. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 二、对策之一 • 进一步提高对加强实验教学重要性的认识，采取有效措施，推动实验教学改革发展 • 制定并实施《高等学校进一步开展开放式创新性实验教学和实验室建设的工作意见》 • 在全国高校中组织开展开放式创新性实验教学示范学校建设和评选活动 • 倡导各高校对实验室和实验课程建立开展开放式创新性实验教学评价体系，确实推进实验教学与实验室的建设与发展

40. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 二、对策之二 • 切实加强实验队伍建设，建设一支满足实验教学要求的专兼结合、互通互融的实验队伍 • 教育行政部门对高等学校开放式创新性实验教学队伍建设的原则意见应包含的内容 • 建议各高校建设实验教学创新团队 • 高水平带头人：实验中心和实验课程实行教授负责制，由高水平学术带头人引领实验教学改革与实验室建设方向 • “双师型”核心骨干：建立相对稳定的、教学与技术兼容的、保障实验室教学稳定高质量运行的核心骨干队伍。 • 技术保障队伍：建设数量合理、精悍干练、引领实验室技术开发、具有驾轻就熟技术保障能力的队伍。 • 流动队伍：通过建立灵活、开放的培训、评聘、考核机制，吸引一批教学水平高的人员组成的流动教学队伍

41. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 二、对策之三 • 深化改革提升内涵 • 基本实验项目要精选，综合实验项目要增加，研究创新实验项目要加强 • 实验教学体系建设需要进一步整体构思，统筹优化，灵活实施，注意处理好理论与实验、独立设课与分散实验、课内实验教学与课外实践环节的关系，建设精品课程 • 要加强教学组织方式和考核方式的改革，以适应教学体系的灵活实施和开放运行的需求 • 要进一步加强网络资源的建设与利用，建设一批精品网络课程、课件，建设网络共享平台，建设示范中心 • 大力拓展大学生学科竞赛，培育可持续研究项目，实现共享示范

42. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 二、对策之四 • 要建立多渠道、多元化的投资体系，加大对实验室建设经费和精力的投入 • 加大对实验室的经费投入 • 国家继续加大对高校实验室的投入； • 地方政府继续加大投入，以缓解省内高校实验教学条件发展的不平衡； • 各高校应在投入上进行合理规划，以解决公共基础、专业基础、专业实验室目前仍然存在的实验条件不平衡状况 • 各高校加大对设备运行、维护与更新、新的课程的开发与建设的投入，改变重视硬件建设而忽略软件建设的局面 • 加大对实验教学的精力投入 • 实验教学不仅是实验室工作人员的事情，应该加大领导、教师、学生精力投入

43. 三、实验教学改革存在的问题与对策建议 二、对策之五 • 以实验室为依托建设大学生创新中心 • 创新型人才培养模式改革的试验区 • 学生自主探索研究实践的试验区 • 跨学科综合性实验教学改革试验区 • 研究性创新实验项目的开发区 • 课内外竞赛、校内外服务的培训区

44. 敬请各位批评指正！