大力推进教育创新深化教学质量工程培养高素质创新

实验教学模式创新的研究与实践东南大学熊宏齐2011年12月18日•深圳报告提纲•对实验教学的“开放”和“创新”的认识•突出学生主体的实验教学核心要素研究•开放实验教学体系案例：东南大学实验教学体系•教学模式改革案例：新生引导性实验实践课程对实验教学的“开放”和“创新”的认识•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、养成素质的教学活动。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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•欧美学生中小学时期的实践教学–从小学开始修读木工课、缝纫课、烹饪课、自然科学相关实验课，主动建构知识与技能。•中国学生中学时期的实验教学–课堂观看老师做演示实验；–通过统一安排，到实验室自己验证课本知识，创新实践少。•中欧大学生学习成绩差异–欧洲学生的实验课成绩、主动建构知识的能力、实践技能普遍优于中国留学生；–中国留学生的理论课成绩普遍优于欧洲学生。•中外学生实验实践教学差异一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•应变革教学方法，引导学生养成自主学习的习惯。–让学生自主营造•营造以学生为中心的大学教学文化，引导学生的学习模式尽早从中学向大学转变。–让学生自主体验•体验以问题为切入点、以实验为解决问题的途径。–让学生自主建构•建构知识、增长技能、发展能力。•中国得大学实验教学应该如何变革？一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•引导–学生适应大学的开放环境。–学生自主来实验室做实验、参与课题。•进而–学生自主提出问题、自主设计课题、自主解决问题。–学生习得促进自我发展的学习方法，通过主动建构知识、养成素质，促进自我和谐发展和科学发展。•中国得大学实验教学应该如何变革？一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识关于创新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，实验教学固然要帮助学生将来成就伟大的创新，但主要任务是要使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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识创新意识创新思维创新技能创新品格高校实验教学创新人才能力要素一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•实验教学与创新人才培养–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，解决了理论教育的不足，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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•实验教学与创新人才培养–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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•实验教学与创新人才培养–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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•实验教学与创新人才培养–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，甚至是失误，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。实验中训练出的自信、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、对实验教学的“开放”和“创新”的认识关于开放：主体与基本要素实验室开放的主体–学生想做的实验都在实验室来完成。–实验室有条件保证学生完成各类实验。实验室开放的基本要素–内容、时间、空间、仪器设备、指导模式等。一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识关于开放：实施载体基本类型教学任务学生思维活动基础练习型实验1层次：了解记忆事实、术语、概念、基本实验方法2层次：理解利用实验技术方法/认识概念和原理综合设计型实验3层次：应用利用概念和原理/解决问题4层次：综合应用多课程知识和技术/解决问题研究探索型实验5层次：研究应用所学知识探索/获得新知识一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识实验项目类型及其“开放内禀性”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”。实验室开放的重要评判标准：•各类实验项目的比例。•各类实验项目的利用率。关于开放：评判标准一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•基础练习型实验–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。一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•综合设计型实验–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–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给定的实验目的。–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。一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•综合设计型实验–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–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，自己完成并对实验结果进行分析处理的实验，实验结果具有定向性。–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。一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识•研究探索型实验–承担的认知任务是“研究”•包括对新理论的研究，对实验方法、技术的改进和创新。•自主立项，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。•实验结果具有非定向性。•是综合设计型实验的范畴。•激发学生创新欲望、培养学生研究兴趣和创新能力。一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识关于开放：实验项目对开放的要求项目类型开放内禀性基础性实验（给定项目）•时间、空间（物理和网络空间，下同）综合性实验（给定项目）•时间、空间设计性实验（给定项目）•时间、空间•实验过程、实验内容、仪器设备、指导教师研究探索性实验•选题•时间、空间•实验过程、实验内容、仪器设备、指导教师一、对实验教学的“开放”和“创新”的认识突出学生主体的实验教学核心要素二、突出学生主体的实验教学核心要素一级要素一二三四实验教学实验队伍管理模式设备环境二级要素123451213123教学理念课程体系教学内容教学研究教学效果队伍现状融合模式学科管理信息平台仪器设备政策机制环境安全一级要素4、二级要素12、建设点27实验教学要素之1：教学理念①教学理念●教学指导思想明确，以人为本，促进学生知识、能力、素质协调发展，理论、实践、创新全面提高；●理论教学与实验教学统筹协调；●实验教学环节安排突出早、突出开放、突出课内课外一体；突出综合、突出基本训练基础上的研究与探索、突出创新。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验教学要素之2：课程体系①课程体系●课程体系具有层次性（基础性、综合性、研究性的系列实验课程），课型（独立设置的实验课程、课程实验、基于实验的研讨课、基于实验项目研究的项目课等）丰富，有必修课和选修课。②自主选择●每门实验课程正常开出，提供给学生必修或自主选修，每年选选修实验课程的学生多，实验室被学生选修的课程多；●（必修课和选修课）实验项目菜单化，在基本要求的基础上实现学生自主选择（时间和内容）。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验教学要素之2：课程体系③课外研学●课外积极开展学科竞赛和课程学习竞赛，鼓励学生自主提出实验课题进行研究活动，推进研究性学习；●课外活动系列化、类型丰富，可持续；●学生课外学习成绩或学分具有有效性。④课外开放●开设的选修课（不是必选课）、各类竞赛活动、学生进行自主进行项目研究等实验教学量（人时数）占实验室实验教学总量的比例应不断提高。(目前为5%左右)二、突出学生主体的实验教学核心要素实验教学要素之3：教学内容①项目类型●实验项目按基础型、综合设计型、研究探索型三类设置，其中综合设计型、研究探索型实验项目的比例为50%左右。②项目利用●综合设计型、研究探索型实验项目的利用频度高，综合设计型、研究探索型实验项目的实际使用人时数达到50%以左右（基础实验室的这一比例应达到30%左右）。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验教学要素之4：教学研究①教学研究●组织教师承担教学改革项目，努力争取校、省部、国家级奖励的项目、课程、教材，发表高水平实验教学改革论文等。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验教学要素之5：教学效果①基本技能●学生基本知识、实验基本技能宽厚扎实。②学生成果●学生实践创新能力强，丰富学生实验创新成果，作品丰富，学生有正式发表的论文或专利，或省部级以上竞赛奖等。③学生评价●学生对实验教学内容的开放与管理充分认同，对综合设计型、研究探索型实验项目评价高，对实验室开展学科竞赛、课程学习竞赛、自主提出实验课题进行研究等活动评价高。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验队伍要素之1：队伍结构①队伍结构●实验教学队伍结构合理，符合实验室实际；●与理论教学队伍互通，核心骨干相对稳定，形成动态平衡；●实验教学队伍教风优良，治学严谨。②岗位设置●实验室负责人学术水平高，热爱实验教学，管理能力强；●设置课程改革、实验项目建设、网络信息平台建设、课外研学活动建设等支持实验室开放和创新的新型岗位，相关岗位职责明确，由教授担任岗位主持人，且取得显著成效。二、突出学生主体的实验教学核心要素实验队伍要素之2：融合模式①队伍组成●任课教师由专职实验教师、理论课为主的教师（兼职）、专职科研人员（兼职）和研究生TA几部分组成，且分布合理；●政策措施得力，能引导和激励高水平教师积极投入实验教学。②专兼教师●专职实验教师积极开展科学研究，承担科研任务的教师的比例力争达到100%，兼职教师积极开展实验教学改革研究。③技术队伍●专职实验技术保障队伍积极参加教学科研活动，三年内参加院（系）级（含）以上教学改革和技术开发课题的人员的比例达到80%以上（院（系）级课题必须是自主立项），参加校级（含）以上教学改革与学科研究课题的人员的比例达到50%以上。二、突出学生主