毋妙麗

摘? 要：結(jié)合交通工程專業(yè)認證對畢業(yè)生各項能力培養(yǎng)目標(biāo)的要求和“交通強國”的高層次專業(yè)人才對學(xué)生綜合素質(zhì)的要求，重點實驗室對原有的教學(xué)體制進行了補充和完善，提出了“四結(jié)合”的實驗教學(xué)新體系。為保障新體系的落實，實驗室基于科研項目驅(qū)動下的實驗以各種形式應(yīng)用在教學(xué)中，大大拓展了常規(guī)實驗內(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。文章以基于科研實驗開展的不同環(huán)境下駕駛行為影響實驗為例，實踐和完善了四個結(jié)合的精髓。探索表明新體系對學(xué)生的人文素養(yǎng)、科研能力和工程實踐能力培養(yǎng)起到有積極的作用。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動;科教融合;開放實驗;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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)精英與社會棟梁人才隊伍，要求本科畢業(yè)需具有較強的動手能力和解決實際工程問題的能力，同時還須有國際視野解決獨立一定的工程實踐能力和較強的綜合能力;在十九大的報告中對“交通強國”的建設(shè)，對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實驗室作為交通工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要教學(xué)基地，為適應(yīng)時代的發(fā)展需求，需要對原有實驗教學(xué)體系和方法進行調(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)，對原有的實驗教學(xué)大綱和方案進行調(diào)整，將學(xué)生綜合素質(zhì)的提升分為八個分支四個方面，結(jié)合實驗室的現(xiàn)有資源和師資力量提出了“四結(jié)合”的實驗新體系。新體系將充分利用本專業(yè)學(xué)科地位高、在同行業(yè)科研項目多技術(shù)裝備優(yōu)等特點，以科研項目驅(qū)動實驗教學(xué)，加強該類實驗在本科生教學(xué)中應(yīng)用，加大開放實驗教學(xué)的力度，訓(xùn)練學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。開放實驗使學(xué)生有更多的機會與教師溝通，在實驗過程中不忘增加學(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驗為例，以科研實驗為載體，探討新體系的各個環(huán)節(jié)對實驗的指導(dǎo)，不同的實驗類型對各環(huán)節(jié)也是一個驗證。本案例模式對新體系每個環(huán)節(jié)均得到了體現(xiàn)，也展現(xiàn)了新體系對實驗教學(xué)和開放實驗指導(dǎo)作用?？蒲序?qū)動下實驗教學(xué)探索模式，對學(xué)科實施“六卓越一拔尖”計劃和專業(yè)發(fā)展提供了重要的人才培養(yǎng)支撐。

二、實驗教學(xué)體系的探索及內(nèi)容

（一）“四結(jié)合”實驗教學(xué)理念

重點實驗室在改革教學(xué)理念時充分考慮了專業(yè)認證對畢業(yè)生能力的要求，緊跟時代的發(fā)展步伐，從實驗教學(xué)的內(nèi)涵和外延等方面進行探索。實驗室充分利用專業(yè)優(yōu)勢如“211工程”、“985工程”重點建設(shè)學(xué)科、首批國家重點一級學(xué)科、上海市高峰學(xué)科和“世界一流”重點建設(shè)學(xué)科，“交通強國”戰(zhàn)略面臨著超級復(fù)雜的交通建設(shè)、運行、管理、控制和運維難題，需大批具有優(yōu)秀實驗實踐能力的創(chuàng)新型人才。面對時代的需求，實驗室在不斷總結(jié)和完善原有的實驗理念的基礎(chǔ)上，我們提出了“四結(jié)合”的實驗教學(xué)體系，概括起來為“人格與能力結(jié)合、共性與個性結(jié)合、傳承與創(chuàng)新結(jié)合、理論與實踐結(jié)合”。新體系結(jié)合KAP人才培養(yǎng)模式的知識、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)嶒炇屹Y源和分析人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求，結(jié)合專業(yè)特點提煉了實驗教學(xué)新體系?！八慕Y(jié)合”教學(xué)體系將四個結(jié)合從八個方面進行闡述，他們之間相互獨立又相輔相成，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)涵對實驗教學(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)會做事前先學(xué)會做人。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]，這句話對各行業(yè)均適用。重點實驗室人才培養(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，一個完善的人格對每個人一生都受益，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，也是對重點實驗室的專業(yè)文化的繼承和傳播;個性和共性的結(jié)合體現(xiàn)在根據(jù)學(xué)生個體差異和個性化需求，每個學(xué)生的個體之間存在差異，學(xué)生根據(jù)自己的能力和興趣愛好可進行個性化的選擇。實驗室考慮個性化的需求，提供不同的實驗資源，一方面要滿足所有學(xué)生的普遍受益，同時為學(xué)有余力的同學(xué)根據(jù)個體需求，因材施教滿足學(xué)生的好奇心;交通工程專業(yè)作為一個傳統(tǒng)專業(yè)，在傳統(tǒng)知識積累的同時，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綜合能力較強具有傳承和繼承力的專業(yè)人才;理論和實踐的結(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。以上的四個結(jié)合，只在課堂上的理論學(xué)習(xí)是遠遠達不到的，必須引導(dǎo)學(xué)生進入實驗室，結(jié)合科研項目和科研平臺為學(xué)生提供更大的創(chuàng)新舞臺。四方面的結(jié)合應(yīng)用在實驗教學(xué)中，將加大傳統(tǒng)實驗項目的深度和廣度，在教學(xué)相長的推動下形成一個閉環(huán)的、開放式實驗教學(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、基于項目驅(qū)動的實例對新體系的實踐

道路與交通工程重點實驗室科研項目的驅(qū)動下實驗教學(xué)將理論課程和實驗教學(xué)進行深度融合，補充了原有實驗內(nèi)容的不足，為學(xué)生跨學(xué)科實驗設(shè)計提供可能。《道路安全與管理》課程的實驗，是在實驗室國際一流儀器的支撐下對近幾年的科研項目的總結(jié)和分解的基礎(chǔ)上以多種形式開放的實驗項目，通過幾屆學(xué)生實踐對學(xué)生各種能力均得以鍛煉，凸現(xiàn)了“四結(jié)合”新體系對實驗教學(xué)的指導(dǎo)的顯著效果，以下也從四結(jié)合的各方面進行解釋。

（一）整理科研實驗項目，分解個性和共性化的實驗項目

傳統(tǒng)實驗類型有驗證實驗、設(shè)計及綜合類實驗，原則上由教師制定實驗方案，學(xué)生按部就班的完成規(guī)定內(nèi)容即可，對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性影響很有限。在科研項目的驅(qū)動下指導(dǎo)教師分解出個性化和共性實驗項目，將不同環(huán)境下的駕駛行為實驗應(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)置共性實驗，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)生熟悉先進設(shè)備的運行原理。在科研項目研究建立的不同能見度的實驗場景數(shù)據(jù)庫供學(xué)生選擇實驗，使學(xué)生掌握理論知識在實際工程中的應(yīng)用;同時，根據(jù)學(xué)生的個體需求，用于學(xué)生課外創(chuàng)新的開放實驗，指導(dǎo)教師會分解一部分科研實驗，如不同駕駛環(huán)境下的駕駛員的心理生理分析實驗，吸引學(xué)生主動參與科研實驗，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)生獨立完成實驗，并撰寫實驗報告，鼓勵學(xué)生積極參加交通科技大賽。每年都有多個組參加大賽，并取得了一定的成績。

（二）科教融合，鞏固基礎(chǔ)

本科實驗教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握實驗手段、驗證理論知識，并能利用知識開展理論思維，驗證和解決理論知識的過程[6]?；诳蒲许椖繉嶒灲虒W(xué)，完成基本的實驗?zāi)康?，同時學(xué)生可較早接觸工程和高端專業(yè)設(shè)備，鞏固基礎(chǔ)知識并開拓新的技能。

為加強學(xué)生對《道路安全與環(huán)境》課程的感性認識，任課教師和實驗指導(dǎo)教師圍繞課程目標(biāo)對學(xué)生工程能力的要求，將成熟的科研實驗應(yīng)用到本科教學(xué)中;如道路安全性評價規(guī)范的理解，結(jié)合科研實驗已搭建的路側(cè)安全設(shè)施，學(xué)生通過模擬實驗實驗，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，這些無法在實際中進行的實驗，在科研平臺和科研項目的驅(qū)動下，使學(xué)生有了直觀的感受，也加強了學(xué)生的嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，即每一個設(shè)施的設(shè)計都是經(jīng)過一個嚴密的實驗得出來。通過實驗，學(xué)生鞏固了專業(yè)知識，也可參加個性化的實驗將已所學(xué)的相關(guān)課程知識前后貫通，避免了學(xué)完一門課程就忘記的弊端。

（三）基于項目驅(qū)動實現(xiàn)學(xué)科交叉和一專多能的訓(xùn)練

學(xué)科間知識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[7]，在知識爆炸的時代，尤其是信息技術(shù)對傳統(tǒng)的交通專業(yè)的支撐發(fā)展的必然趨勢。實驗室在八自由度的駕駛模擬平臺進行的科研項目，是集交通、電子技術(shù)、機械、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計等知識為一體。為把這個開放探索型的實驗項目做到一定深度，學(xué)生需自學(xué)查找各個方面的知識，如結(jié)合眼動儀測試不同能見度駕駛員的生心理反應(yīng)，需掌握眼動儀的原理和心理知識和腦電波測試信號的提取及分析方法?；诳蒲许椖框?qū)動下的開放實驗，學(xué)生與指導(dǎo)教師定期的討論和匯報，鍛煉了學(xué)生的文字組織和口頭表達能力;實驗的每一步需要學(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)新實驗，訓(xùn)練學(xué)生團隊精神。由此可見，科研驅(qū)動對多學(xué)科交叉知識面得到拓展，各種能力都會有一個質(zhì)的飛躍。

（四）培養(yǎng)科研精神，提高人格素養(yǎng)

一個成功的科研實驗都會經(jīng)歷多次失敗的實驗和探索?；诳蒲序?qū)動的開放實驗區(qū)別于課內(nèi)的驗證或設(shè)計實驗，無固定的實驗方案。一般以多人組隊，每個學(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。一個得到認可的實驗方案，都是大家的智慧結(jié)晶，不僅從老師身上學(xué)習(xí)知識，更重要大家之間互相學(xué)習(xí)。嚴謹?shù)膽B(tài)度，碰到困難的解決問題的手段和方案，對學(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驗中，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目注入了關(guān)注點。在科研驅(qū)動下實驗過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，攻克每一個困難的鍥而不舍的精神對學(xué)生進行的都是一堂生動的思想教育課程，永不放棄的科研精神對學(xué)生今后的工作和繼續(xù)深造都會有深遠的影響。

四、基于項目驅(qū)動的實驗教學(xué)成效

教學(xué)是立業(yè)之本，科研是立說之道，在科研項目驅(qū)動下，將案例實驗、問題實驗和探究式以課內(nèi)實驗和開放實驗的方式應(yīng)用在學(xué)生培養(yǎng)方案中，“四結(jié)合”的實驗教學(xué)新體系指導(dǎo)下逐步形成現(xiàn)象-問題-理論-驗證-思考的階梯遞升、又相互緊扣的實驗教學(xué)新方法。通過科研項目的工程現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并結(jié)合已掌握的理論對現(xiàn)象和問題進行分析，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，加強了知識的深度和廣度，領(lǐng)略專業(yè)知識在實際中應(yīng)用及解決問題的自豪感，使畢業(yè)生有一個完善的人格素養(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)動的實驗教學(xué)探索和實踐對學(xué)生的各種能力培養(yǎng)效果很明顯，后續(xù)進一步加強該模式在其他教學(xué)中的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]李珊，郭光普，陳士超，等.實踐教學(xué)在KAP人才培養(yǎng)中的推動作用——以“生物學(xué)野外實習(xí)”為例[J].科教文匯，2014（34）：51-53.

[2]王習(xí)勝.“三全育人”合理性的邏輯詮釋[J].思想理論教育，2019（3）：52-56.

[3]陳紅民.戲曲演員需加強思想品格的修養(yǎng)[J].劇影月報，2015（2）：61-62.

[4]汪東風(fēng)，王富龍，孟祥紅，等.基于“科研一教學(xué)連接體”的創(chuàng)新實踐體系的構(gòu)建與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015（3）：21-24.

[5]李旭，張為公.基于科研項目的數(shù)字電路創(chuàng)新型實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2015（1）：168-171.

[6]于兵川，吳洪特.實驗教學(xué)與科研的有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力[J].實驗室研究與探索，2010（7）：270-271.

[7]樸瑩，唐建斌，劉祥瑞，等.學(xué)科交叉型實驗室的運行與管理[J].實驗室研究與探索，2019（1）：262-264.