科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下實(shí)踐“四結(jié)合”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

毋妙麗

摘? 要：結(jié)合交通工程專業(yè)認(rèn)證對(duì)畢業(yè)生各項(xiàng)能力培養(yǎng)目標(biāo)的要求和“交通強(qiáng)國”的高層次專業(yè)人才對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的要求，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)原有的教學(xué)體制進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，提出了“四結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。為保障新體系的落實(shí)，實(shí)驗(yàn)室基于科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的實(shí)驗(yàn)以各種形式應(yīng)用在教學(xué)中，大大拓展了常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深度和廣度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。文章以基于科研實(shí)驗(yàn)開展的不同環(huán)境下駕駛行為影響實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)踐和完善了四個(gè)結(jié)合的精髓。探索表明新體系對(duì)學(xué)生的人文素養(yǎng)、科研能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)起到有積極的作用。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);科教融合;開放實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2019）23-0055-03

Abstract： Adapting for the transportation engineering accreditation and "strong transportation power" strategy which purpose required the higher abilities of graduates than before， so we must to reform and the experiment system to following the requirements. According? the old experiment teaching structure， the four- combination is the new system which developed and consummated the experiment teaching system. In order to ensure the implementation of the new system， the laboratory-based experiments driven by scientific research projects are applied in various forms in teaching， which greatly expands the depth and breadth of conventional experimental content， and improves the students' enthusiasm and creativity. The article takes the experiment of driving behavior in different environments based on scientific research experiments as an example， and practices and perfects the essence of the four combinations. The exploration shows that the new system plays a positive role in the cultivation of students' humanities， scientific research ability and engineering practice ability.

Keywords： project driving; science and education integration; opening experiment; innovation ability

一、概述

交通工程專業(yè)認(rèn)證的目標(biāo)中提出培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)精英與社會(huì)棟梁人才隊(duì)伍，要求本科畢業(yè)需具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)還須有國際視野解決獨(dú)立一定的工程實(shí)踐能力和較強(qiáng)的綜合能力;在十九大的報(bào)告中對(duì)“交通強(qiáng)國”的建設(shè)，對(duì)高校的交通工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提出更高的要求。道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為交通工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要教學(xué)基地，為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，需要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和方法進(jìn)行調(diào)整和完善。以立德樹人根本，從“以本為本”的教學(xué)責(zé)任出發(fā)，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和方案進(jìn)行調(diào)整，將學(xué)生綜合素質(zhì)的提升分為八個(gè)分支四個(gè)方面，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有資源和師資力量提出了“四結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)新體系。新體系將充分利用本專業(yè)學(xué)科地位高、在同行業(yè)科研項(xiàng)目多技術(shù)裝備優(yōu)等特點(diǎn)，以科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)該類實(shí)驗(yàn)在本科生教學(xué)中應(yīng)用，加大開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度，訓(xùn)練學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。開放實(shí)驗(yàn)使學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)與教師溝通，在實(shí)驗(yàn)過程中不忘增加學(xué)生的思想教育，科研老師的鉆研精神和言傳身教對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人格的影響是課堂教學(xué)無法比擬的。本文以不同能見度駕駛行為影響實(shí)驗(yàn)為例，以科研實(shí)驗(yàn)為載體，探討新體系的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)，不同的實(shí)驗(yàn)類型對(duì)各環(huán)節(jié)也是一個(gè)驗(yàn)證。本案例模式對(duì)新體系每個(gè)環(huán)節(jié)均得到了體現(xiàn)，也展現(xiàn)了新體系對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)作用。科研驅(qū)動(dòng)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索模式，對(duì)學(xué)科實(shí)施“六卓越一拔尖”計(jì)劃和專業(yè)發(fā)展提供了重要的人才培養(yǎng)支撐。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索及內(nèi)容

（一）“四結(jié)合”實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在改革教學(xué)理念時(shí)充分考慮了專業(yè)認(rèn)證對(duì)畢業(yè)生能力的要求，緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵和外延等方面進(jìn)行探索。實(shí)驗(yàn)室充分利用專業(yè)優(yōu)勢(shì)如“211工程”、“985工程”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科、首批國家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科、上海市高峰學(xué)科和“世界一流”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略面臨著超級(jí)復(fù)雜的交通建設(shè)、運(yùn)行、管理、控制和運(yùn)維難題，需大批具有優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才。面對(duì)時(shí)代的需求，實(shí)驗(yàn)室在不斷總結(jié)和完善原有的實(shí)驗(yàn)理念的基礎(chǔ)上，我們提出了“四結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，概括起來為“人格與能力結(jié)合、共性與個(gè)性結(jié)合、傳承與創(chuàng)新結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合”。新體系結(jié)合KAP人才培養(yǎng)模式的知識(shí)、能力、人格三位一體和諧發(fā)展的人才培養(yǎng)模式[1]，我們通過深入挖掘?qū)嶒?yàn)室資源和分析人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)提煉了實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系?！八慕Y(jié)合”教學(xué)體系將四個(gè)結(jié)合從八個(gè)方面進(jìn)行闡述，他們之間相互獨(dú)立又相輔相成，其內(nèi)容與相互關(guān)系如圖1，全面詮釋了人才培養(yǎng)的新要求和綜合能力的新高度。新體系采取了全方位、多角度、多渠道的方式，更好地體現(xiàn)十九大精神的“三全育人”的教學(xué)方針[2]。

（二）新體系內(nèi)涵對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)

在“四結(jié)合”的理念中，人格和能力的結(jié)合，要求學(xué)生在學(xué)會(huì)做事前先學(xué)會(huì)做人。在京劇界有傳統(tǒng)，學(xué)藝前師傅說的第一句話就是“做戲先做人”[3]，這句話對(duì)各行業(yè)均適用。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)目標(biāo)是未來的專業(yè)領(lǐng)軍人物，做人和做事是相輔的，一個(gè)完善的人格對(duì)每個(gè)人一生都受益，也能在專業(yè)領(lǐng)域能力的發(fā)揮錦上添花，故將能力和人格作為專業(yè)學(xué)習(xí)的第一要素，也是對(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)文化的繼承和傳播;個(gè)性和共性的結(jié)合體現(xiàn)在根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異和個(gè)性化需求，每個(gè)學(xué)生的個(gè)體之間存在差異，學(xué)生根據(jù)自己的能力和興趣愛好可進(jìn)行個(gè)性化的選擇。實(shí)驗(yàn)室考慮個(gè)性化的需求，提供不同的實(shí)驗(yàn)資源，一方面要滿足所有學(xué)生的普遍受益，同時(shí)為學(xué)有余力的同學(xué)根據(jù)個(gè)體需求，因材施教滿足學(xué)生的好奇心;交通工程專業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)專業(yè)，在傳統(tǒng)知識(shí)積累的同時(shí)，需要不斷掌握新型技術(shù)在本專業(yè)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力，使其不斷完善成為一個(gè)綜合能力較強(qiáng)具有傳承和繼承力的專業(yè)人才;理論和實(shí)踐的結(jié)合是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要手段，也是本科階段學(xué)習(xí)的基本要求。以上的四個(gè)結(jié)合，只在課堂上的理論學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，必須引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合科研項(xiàng)目和科研平臺(tái)為學(xué)生提供更大的創(chuàng)新舞臺(tái)。四方面的結(jié)合應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將加大傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的深度和廣度，在教學(xué)相長的推動(dòng)下形成一個(gè)閉環(huán)的、開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[4]，為培養(yǎng)學(xué)生的全面發(fā)展提供有效的保障。

三、基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)例對(duì)新體系的實(shí)踐

道路與交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行深度融合，補(bǔ)充了原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不足，為學(xué)生跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供可能?！兜缆钒踩c管理》課程的實(shí)驗(yàn)，是在實(shí)驗(yàn)室國際一流儀器的支撐下對(duì)近幾年的科研項(xiàng)目的總結(jié)和分解的基礎(chǔ)上以多種形式開放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過幾屆學(xué)生實(shí)踐對(duì)學(xué)生各種能力均得以鍛煉，凸現(xiàn)了“四結(jié)合”新體系對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)的顯著效果，以下也從四結(jié)合的各方面進(jìn)行解釋。

（一）整理科研實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分解個(gè)性和共性化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)類型有驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)及綜合類實(shí)驗(yàn)，原則上由教師制定實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生按部就班的完成規(guī)定內(nèi)容即可，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性影響很有限。在科研項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下指導(dǎo)教師分解出個(gè)性化和共性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將不同環(huán)境下的駕駛行為實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在《道路安全與環(huán)境》課程中，改變以前純理論的教學(xué)，使學(xué)生能直觀感受到不同駕駛環(huán)境下的駕駛行為。通過設(shè)置共性實(shí)驗(yàn)，如霧霾天不同能見度的駕駛環(huán)境、不同雨量的駕駛環(huán)境影響，使所有學(xué)生熟悉先進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行原理。在科研項(xiàng)目研究建立的不同能見度的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫供學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握理論知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用;同時(shí)，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體需求，用于學(xué)生課外創(chuàng)新的開放實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師會(huì)分解一部分科研實(shí)驗(yàn)，如不同駕駛環(huán)境下的駕駛員的心理生理分析實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生主動(dòng)參與科研實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)研咨詢、查詢相關(guān)資料，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加交通科技大賽。每年都有多個(gè)組參加大賽，并取得了一定的成績(jī)。

（二）科教融合，鞏固基礎(chǔ)

本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)手段、驗(yàn)證理論知識(shí)，并能利用知識(shí)開展理論思維，驗(yàn)證和解決理論知識(shí)的過程[6]?；诳蒲许?xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)，完成基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，同時(shí)學(xué)生可較早接觸工程和高端專業(yè)設(shè)備，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)并開拓新的技能。

為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)《道路安全與環(huán)境》課程的感性認(rèn)識(shí)，任課教師和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師圍繞課程目標(biāo)對(duì)學(xué)生工程能力的要求，將成熟的科研實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到本科教學(xué)中;如道路安全性評(píng)價(jià)規(guī)范的理解，結(jié)合科研實(shí)驗(yàn)已搭建的路側(cè)安全設(shè)施，學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，可以感知路側(cè)安全設(shè)施的不同位置、大小、顏色、明亮度對(duì)駕駛行為的影響。大大改善了以前只是在課堂上給學(xué)生看圖片或?qū)嵉乜疾斓牟蛔?，而且，通過軟件的調(diào)整，可以改變影響因素的位置、大小、明亮度等，這些無法在實(shí)際中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，在科研平臺(tái)和科研項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下，使學(xué)生有了直觀的感受，也加強(qiáng)了學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，即每一個(gè)設(shè)施的設(shè)計(jì)都是經(jīng)過一個(gè)嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)得出來。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生鞏固了專業(yè)知識(shí)，也可參加個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)將已所學(xué)的相關(guān)課程知識(shí)前后貫通，避免了學(xué)完一門課程就忘記的弊端。

（三）基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉和一專多能的訓(xùn)練

學(xué)科間知識(shí)體系的交叉融合是科技創(chuàng)新的重要途徑，已經(jīng)成為科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)[7]，在知識(shí)爆炸的時(shí)代，尤其是信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的交通專業(yè)的支撐發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)室在八自由度的駕駛模擬平臺(tái)進(jìn)行的科研項(xiàng)目，是集交通、電子技術(shù)、機(jī)械、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)等知識(shí)為一體。為把這個(gè)開放探索型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做到一定深度，學(xué)生需自學(xué)查找各個(gè)方面的知識(shí)，如結(jié)合眼動(dòng)儀測(cè)試不同能見度駕駛員的生心理反應(yīng)，需掌握眼動(dòng)儀的原理和心理知識(shí)和腦電波測(cè)試信號(hào)的提取及分析方法?；诳蒲许?xiàng)目驅(qū)動(dòng)下的開放實(shí)驗(yàn)，學(xué)生與指導(dǎo)教師定期的討論和匯報(bào)，鍛煉了學(xué)生的文字組織和口頭表達(dá)能力;實(shí)驗(yàn)的每一步需要學(xué)生自己操作儀器，并能初步判斷出儀器故障的原因，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力;海量數(shù)據(jù)的提取及大數(shù)據(jù)分析處理能力，鍛煉了學(xué)生解決問題和處理問題的能力;以小組為單位的協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神。由此可見，科研驅(qū)動(dòng)對(duì)多學(xué)科交叉知識(shí)面得到拓展，各種能力都會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

（四）培養(yǎng)科研精神，提高人格素養(yǎng)

一個(gè)成功的科研實(shí)驗(yàn)都會(huì)經(jīng)歷多次失敗的實(shí)驗(yàn)和探索。基于科研驅(qū)動(dòng)的開放實(shí)驗(yàn)區(qū)別于課內(nèi)的驗(yàn)證或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，無固定的實(shí)驗(yàn)方案。一般以多人組隊(duì)，每個(gè)學(xué)生有分工，這樣可激發(fā)各自的積極性，也逐步挖掘出各成員的潛力。一個(gè)得到認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)方案，都是大家的智慧結(jié)晶，不僅從老師身上學(xué)習(xí)知識(shí)，更重要大家之間互相學(xué)習(xí)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，碰到困難的解決問題的手段和方案，對(duì)學(xué)生的人格素養(yǎng)培養(yǎng)比純說教效果要明顯得多。如在道路安全與環(huán)境課程不同能見度影響實(shí)驗(yàn)中，從道路環(huán)境的設(shè)置、海量的記錄數(shù)據(jù)中心選擇對(duì)比數(shù)據(jù)，不同的學(xué)生有不同的角度，年輕人的集思廣益也給科研項(xiàng)目注入了關(guān)注點(diǎn)。在科研驅(qū)動(dòng)下實(shí)驗(yàn)過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，攻克每一個(gè)困難的鍥而不舍的精神對(duì)學(xué)生進(jìn)行的都是一堂生動(dòng)的思想教育課程，永不放棄的科研精神對(duì)學(xué)生今后的工作和繼續(xù)深造都會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。

四、基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效

教學(xué)是立業(yè)之本，科研是立說之道，在科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下，將案例實(shí)驗(yàn)、問題實(shí)驗(yàn)和探究式以課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)的方式應(yīng)用在學(xué)生培養(yǎng)方案中，“四結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系指導(dǎo)下逐步形成現(xiàn)象-問題-理論-驗(yàn)證-思考的階梯遞升、又相互緊扣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法。通過科研項(xiàng)目的工程現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并結(jié)合已掌握的理論對(duì)現(xiàn)象和問題進(jìn)行分析，使學(xué)習(xí)向“問題發(fā)掘”與“自主創(chuàng)新”延伸;為解決工程問題，促使學(xué)生通過不斷向新領(lǐng)域探索，豐富了已有的理論和專業(yè)內(nèi)涵，加強(qiáng)了知識(shí)的深度和廣度，領(lǐng)略專業(yè)知識(shí)在實(shí)際中應(yīng)用及解決問題的自豪感，使畢業(yè)生有一個(gè)完善的人格素養(yǎng)，更好地為交通專業(yè)的發(fā)展和“交通強(qiáng)國”的戰(zhàn)略服務(wù)。在“四結(jié)合”新體系的指引下，科研驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索和實(shí)踐對(duì)學(xué)生的各種能力培養(yǎng)效果很明顯，后續(xù)進(jìn)一步加強(qiáng)該模式在其他教學(xué)中的應(yīng)用。

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