在教育强国建设全面推进、教育科技人才一体化深度融合的新时代,拔尖创新人才已然成为支撑国家战略、引领科技突破的核心力量。高校作为人才培养的主阵地,实验教学不仅是连接理论知识与实践应用的桥梁,更是培育学生创新思维、实践能力、科研素养的关键载体,是拔尖创新人才培养链条中不可或缺的核心环节。(研楚教育)
长期以来,传统实验教学模式存在内容陈旧、形式单一、重验证轻探究、重结果轻过程、与科研前沿和产业需求脱节等诸多痛点,难以满足新时代拔尖创新人才的培养需求。立足高校实验室建设与管理工作实际,深化实验教学系统性改革,重构教学体系、创新育人模式、完善保障机制,打通实践育人“最后一公里”,是当前高校人才培养面临的重要课题,更是助力拔尖创新人才脱颖而出的必由之路。
一、深刻认知:实验教学是拔尖创新人才培养的核心引擎
拔尖创新人才,不仅具备扎实的专业理论功底,更拥有强烈的创新意识、过硬的实践能力、严谨的科学精神和攻坚克难的科研韧性,这些核心素养无法仅通过课堂理论教学形成,必须依托实验教学的反复锤炼。实验教学不是理论教学的附属,而是人才培养体系中独立且关键的组成部分,承担着夯实实践基础、培育创新思维、塑造科学品格的三重使命。
相较于理论教学的抽象性、逻辑性,实验教学具有极强的实践性、探究性与开放性。学生在实验操作过程中,亲手完成方案设计、仪器操作、数据采集、结果分析、问题排查全流程,能够将抽象的理论知识转化为具象的实践能力;在自主探究、团队协作、难题攻克中,逐步养成质疑思辨、精益求精、勇于试错的科研品质,而这正是拔尖创新人才必备的核心素养。
从人才培养规律来看,拔尖创新人才的成长离不开完整的实践训练体系。无论是基础学科拔尖学生,还是新工科、新医科等应用型创新人才,都需要通过实验教学完成从知识接收者到科研实践者、创新探索者的转变。可以说,没有高质量的实验教学,就没有高水平的拔尖创新人才培养,深化实验教学改革,既是补齐实践育人短板的现实需要,更是落实教育强国战略、助力人才自主培养的长远举措。
二、痛点直击:传统实验教学制约创新人才培养的突出问题
当前,高校实验教学虽不断推进优化,但对照拔尖创新人才培养目标,仍存在诸多深层次问题,成为制约创新人才成长的瓶颈,主要体现在以下五个方面:
(一)实验内容陈旧,缺乏创新性与前沿性
多数高校实验课程仍以验证性、演示性实验为主,实验项目多年不变,内容滞后于学科前沿、科研进展与产业需求,多是对理论知识的简单验证,缺乏综合性、设计性、探究性实验项目。学生只需按照既定步骤机械操作,无需自主思考、方案设计与创新探索,难以激发创新思维,更无法培养解决复杂实际问题的能力,与拔尖创新人才培养要求相去甚远。
(二)教学模式单一,学生主体地位缺失
传统实验教学多采用“教师讲、学生做”的灌输式模式,教师提前准备好实验器材、试剂与方案,详细讲解操作流程与注意事项,学生只需按部就班完成操作、提交实验报告即可。整个过程以教师为核心,学生处于被动接受地位,缺乏自主探究、自主设计、自主创新的空间,个性化学习需求得不到满足,学习主动性与创造性难以发挥,不利于创新型思维的培育。
(三)资源配置不足,开放共享程度偏低
部分高校实验教学资源紧张,大型精密仪器、高端实验设备、特色实验平台配置不足,老旧设备更新不及时,难以支撑高水平、创新性实验开展;同时,实验室开放共享机制不健全,多局限于课内教学,课外、周末及节假日开放力度不足,学生自主开展科研探究、创新实验的渠道受限,科研训练的连续性与自主性无法保障。
(四)师资力量薄弱,教学科研融合不够
实验教学师资队伍结构不合理,专职实验教师数量不足、专业能力参差不齐,部分教师缺乏前沿科研经历与工程实践经验,教学内容与科研、产业脱节;同时,科研教师参与实验教学的积极性不高,科研优势难以转化为育人优势,科研项目、前沿成果无法及时融入实验教学,导致实验教学缺乏创新性与深度。
(五)评价体系僵化,重结果轻过程导向
实验教学评价方式单一,多以实验报告、操作结果为核心评价依据,忽视对学生实验过程、探究思维、创新设计、问题解决能力的考核。这种重结果、轻过程,重规范、轻创新的评价模式,导致学生过度追求实验结果的准确性,忽视实验过程中的思考与积累,无法全面客观衡量学生的实践能力与创新素养,难以发挥评价的育人导向作用。
三、改革路径:系统性重构实验教学体系,赋能拔尖创新人才培养
深化实验教学改革,培育拔尖创新人才,必须坚持问题导向与目标导向相结合,以学生为中心、以能力为核心、以创新为导向,从教学内容、教学模式、资源建设、师资队伍、评价机制五大维度,开展系统性、全方位改革,构建适配拔尖创新人才成长的实验教学新体系。
(一)优化实验教学内容,构建三阶递进课程体系
打破传统实验内容单一化、陈旧化困境,构建“基础验证—综合设计—创新探究”三阶递进的实验教学课程体系,层层递进、逐步提升学生实践创新能力。
第一阶夯实基础验证实验,聚焦专业核心基础知识与基本操作技能,优化经典实验项目,规范学生实验操作、仪器使用、数据处理等基础能力,培养严谨的实验习惯,筑牢创新根基。第二阶强化综合设计实验,打破学科与课程壁垒,整合多学科知识点,设置跨课程、跨专业的综合性实验项目,鼓励学生自主设计实验方案、自主选择实验方法、自主完成实验流程,提升综合运用知识解决复杂问题的能力。第三阶突出创新探究实验,紧密对接科研前沿、国家战略与产业需求,将教师科研项目、学科竞赛课题、企业真实技术难题转化为实验教学内容,开设开放性、探究性、创新性实验,引导学生开展科研攻关与创新探索,培育创新思维与科研能力。
(二)创新实验教学模式,凸显学生主体地位
摒弃传统灌输式教学模式,推行“探究式、项目式、开放式、虚实融合式”多元化教学模式,让学生从被动操作转变为主动探究,充分发挥学习主体作用。
大力推行探究式教学,教师转变为引导者、组织者,减少固定流程讲解,引导学生自主发现问题、设计方案、开展实验、解决问题,在自主探究中培育创新思维;推行项目式教学,以科研项目、创新课题、工程任务为载体,采用团队协作模式,让学生全程参与项目调研、方案设计、实验实施、成果总结,提升团队协作与科研实践能力;推行虚实融合教学,依托虚拟仿真实验教学平台,针对高危、高成本、难实现、长周期的实验项目,开展虚拟仿真实验教学,打破时空与资源限制,拓展实验教学广度与深度;全面推行开放式教学,实现实验室时间、空间、资源、项目全开放,支持学生自主安排实验时间、自主选择实验项目、自主开展创新实验,满足个性化学习与科研探究需求。
(三)强化教学资源建设,搭建开放共享创新平台
加大实验教学资源投入,统筹建设高水平实验教学平台,完善开放共享机制,为拔尖创新人才培养提供硬件支撑。一方面,加快实验设备更新升级,合理配置基础实验设备与大型精密仪器,建设国家级、省级实验教学示范中心、学科交叉创新实验室、创客空间等特色平台,满足不同层次实验教学与科研探究需求;另一方面,健全实验室开放共享管理机制,搭建智能化实验室管理平台,实现设备预约、实验申请、过程管理、成果归档全流程信息化管理,延长开放时间、扩大开放范围,鼓励学生利用课外时间开展创新实验、科研训练与学科竞赛备战。同时,推动校际、校企实验资源共享,整合优质资源,共建共享实验教学项目、虚拟仿真资源,拓宽学生实践创新渠道。
(四)建强师资队伍,推动科教产教深度融合
打造一支“教学精、科研强、实践丰”的专兼结合实验教学师资队伍,打通科研、产业与教学的融合壁垒,让科研优势与产业资源转化为育人优势。
加强专职实验教师培养,完善培训、进修、考核机制,定期组织教师参与科研攻关、企业实践、学术交流,提升专业素养与教学能力;完善激励机制,将实验教学改革、创新指导、平台建设纳入教师考核评价,提升教师参与教学改革的积极性。鼓励科研教师、学科带头人参与实验教学,将前沿科研成果、科研方法融入实验课程,指导学生开展科研训练,实现科研反哺教学;聘请行业专家、企业技术骨干担任兼职教师,引入产业真实项目与行业前沿技术,推动产教融合育人,让实验教学紧贴产业需求,培养适配国家发展的创新型人才。
(五)改革评价体系,完善多元过程评价机制
打破单一结果导向评价模式,构建“过程性评价+综合性评价+创新性评价”相结合的多元化实验教学评价体系,全面考核学生实践能力、创新思维与综合素养。
强化过程性评价,将学生实验预习、操作规范、团队协作、问题排查、数据记录、课堂表现等全过程纳入评价范围,关注学生实验成长轨迹;优化综合性评价,综合考量实验报告、方案设计、实操能力、知识运用等多方面表现,全面衡量学生综合实践能力;突出创新性评价,对学生自主创新设计、科研探究成果、难题突破性解决等给予加分激励,鼓励学生大胆创新、勇于试错。同时,推行教师评价、学生自评、团队互评相结合的评价方式,实现评价主体多元化,让评价更全面、客观、科学,充分发挥评价的育人导向作用。
四、长效保障:筑牢实验教学改革与人才培养支撑体系
实验教学改革是一项系统性工程,离不开完善的保障机制支撑,唯有健全制度、强化管理、加大投入、培育文化,才能推动改革走深走实,持续赋能拔尖创新人才培养。
一是强化制度保障,学校层面出台实验教学改革专项实施方案,完善实验室开放、教学管理、师资建设、考核激励等配套制度,明确改革目标、任务与责任,为实验教学改革提供制度支撑;二是加大经费投入,设立实验教学改革专项经费,用于设备更新、资源建设、师资培训、创新项目资助,保障各项改革举措落地见效;三是加强安全保障,压实实验室安全管理责任,强化师生安全培训与应急演练,规范实验操作流程,筑牢安全底线,为学生开展实验探究提供安全稳定的环境;四是培育创新文化,营造崇尚创新、鼓励试错、严谨求实的实验教学文化,鼓励学生大胆质疑、勇于探索,激发学生创新热情与科研兴趣。
五、结语
育才造士,为国之本。实验教学是拔尖创新人才培养的关键基石,深化实验教学改革,是新时代高等教育高质量发展的必然要求,更是培育拔尖创新人才、建设教育强国的核心举措。
(本文来源:实验室技术与管理研究)
(研楚教育)