高東鋒：信息化時代高校實驗教學改革的要求、思路與路徑
轉載2018-11-28
進入21世紀以來，以互聯網、大數據、虛擬現實、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的信息技術蓬勃發(fā)展，已經或即將對高等教育教學的變革產生顛覆性影響。在信息化時代背景下，如何幫助學生適應越來越扁平化的世界，適應越來越快的知識更迭，適應越來越激烈的國際競爭，怎樣提高教育教學質量、怎樣培養(yǎng)社會主義的合格建設者和可靠接班人，是高等教育內涵式發(fā)展必須解決的問題。高校實驗教學作為高等教育教學的重要組成部分，在新的歷史時代背景下，要主動應對主要矛盾的變化，以立德樹人為根本任務，不斷提高新時代大學生的創(chuàng)新精神、實踐能力和社會責任感，其中，理念轉變是完成改革的重要突破口。高校實驗教學理念的轉變，需要從時代背景、教學對象、教學內容、教學技術的變化等若干角度去思考，結合教育教學規(guī)律和學生成長規(guī)律進行路徑探索。
一、新時代高校實驗教學改革的歷史背景
黨的十九大報告指出，建設教育強國是中華民族偉大復興的基礎工程，必須把教育事業(yè)放在優(yōu)先位置，深化教育改革，加快教育現代化，辦好人民滿意的教育。高等教育現代化作為教育現代化的重要組成部分和先導力量，需要率先在人才培養(yǎng)能力、科學研究水平、社會服務提升和文化傳承創(chuàng)新等方面持續(xù)發(fā)力。高校實驗教學是提高學生實踐能力、創(chuàng)新精神和社會責任感的重要教學環(huán)節(jié)，實驗室建設水平影響和制約著高校整體水平的提升。
面向現代化，高等教育實驗教學需要提升整體水平。高等教育現代化的內容應包括先進的教育理念、普遍較高的教學水平、高素質專業(yè)化教學隊伍、適應時代需要的教學條件、開放的對外交流格局、健全的教育治理體系等。實驗教學整體現代化水平的提升，可以從實驗室建設、實驗儀器設備、實驗教學水平、實驗師資隊伍等方面為高等教育整體現代化提供幫助。從現狀來看，我國部分高校實驗室建設水平正在接近發(fā)達國家水平，在個別領域，已經出現了趕超的跡象。從實驗儀器設備的配備來看，教學領域所用的儀器設備基本實現了國產化，僅部分尖端教學的儀器設備還需進口。從實驗教學隊伍來看，經過近10年來的發(fā)展，整體的學歷水平在快速提升，但實驗項目的開發(fā)能力和完成能力還有待進一步提高。從實驗教學的效果來看，越來越多的學生通過動手實驗掌握了基本、規(guī)范的實驗操作技能，綜合應用相關領域知識的能力在提高，基于已有知識、能力的創(chuàng)新正在得到激勵。
面向未來，高等教育實驗教學需要為學生長期發(fā)展奠定基礎。從可以預見的技術發(fā)展趨勢來看，未來相關信息技術革命將會引發(fā)現有職業(yè)的大變革。以信息或知識為例，可能區(qū)分為信息的生產者、傳輸者和消費者。作為信息的生產者將占據鏈條的頂端，獲取極大收益；信息的傳輸者將成為相對少數，主要的任務是對網絡系統(tǒng)的維護和更新等，獲取收益將較為有限；而信息的消費者將占絕大多數，并成為消費市場的主要貢獻者。如果希望未來的大學生能更多地成為信息的生產者，就需要培養(yǎng)其創(chuàng)新的思維和能力，特別是對知識或信息的再生產能力。這就需要通過實驗教學，將學生所學習的理論知識進行綜合集成，圍繞特定主題或問題開展再創(chuàng)新，使他們逐步具備分析問題、創(chuàng)設問題、獲取知識和能力、解決問題等綜合素質，真正掌握這些理論知識。
二、新時代高校實驗教學改革面對的主要問題
21世紀以來，知識的匯集、交流、再造速度明顯加快，借助互聯網的廣泛應用，知識的學習和掌握速度也得到了明顯提高。隨著新興產業(yè)的出現、產業(yè)機構的調整和新舊動能的轉換，對大學畢業(yè)生的團隊協(xié)作能力、跨學科知識掌握及應用能力、交流溝通協(xié)調能力等綜合素質要求不斷上升。新業(yè)態(tài)的持續(xù)涌現，正在迫使傳統(tǒng)行業(yè)和新型產業(yè)加速創(chuàng)新，從而對未來就業(yè)人員的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新活力等提出了更高要求。這些也是高校實驗教學需要加強的方向。
知識更新周期縮短對高校實驗教學提出了新要求。隨著社會的發(fā)展，知識更新周期越來越短。聯合國教科文組織的研究表明，信息通信技術帶來了人類知識更新速度的加速。18世紀，知識更新周期為80～90年，19世紀到20世紀初，縮短為30年，20世紀60至70年代，一般學科的知識更新周期為5～10年，而到了20世紀80至90年代，許多學科的知識更新周期縮短為5年，而進入21世紀，許多學科的知識更新周期已縮短至2～3年。可以理解為現在課堂上傳授的知識，在學生還未走出校門時，可能已經被更新了。這對我們的課堂教學提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。從目前高校的傳統(tǒng)教學內容看，主要集中于知識的系統(tǒng)性傳授，其中專業(yè)前沿知識因為共識度未得到廣泛認同，很難進入教材和課程傳授范圍?；谝陨匣A，傳統(tǒng)教學形態(tài)傳授的知識將使學生在從事未來的工作時面臨很大的困難和挑戰(zhàn)。為此，有必要根據綜合能力的需求，對高校實驗教學形態(tài)進行一次改革與創(chuàng)新，以提高學生獲取知識和熟練掌握知識應用的能力。
學科融合綜合能力的培養(yǎng)不足對高校實驗教學改革提出了新挑戰(zhàn)。從目前大學的培養(yǎng)計劃看，跨專業(yè)、跨學科、跨能力范疇的交叉融合正在成為各專業(yè)人才培養(yǎng)方案的共識，受到越來越多的重視，體現為越來越多的大類選修課和公共視頻資源課等。從教學組織形態(tài)來看，部分高校試點組建了本科生書院，推進多專業(yè)學生的跨專業(yè)交流；一部分學生以參加競賽的形式組成各類團隊，進行跨學科的交流和互動。從提高整體教學質量的角度看，現有的內容和形式只能服務于部分人群，難以適應絕大多數學生的共性要求，急需對現有教學內容和組織形式等進行革新，找準培養(yǎng)綜合能力的恰當載體。
創(chuàng)新能力培養(yǎng)的強烈愿望對高校實驗教學改革提出了新呼喚。21世紀以來，特別是從第二個十年開始，共享經濟、平臺經濟、微經濟等新經濟形態(tài)層出不窮，吸引著越來越多的大學畢業(yè)生。在新經濟發(fā)展的過程中，體現出了生產工具持續(xù)升級、生產要素優(yōu)化配置、生產關系重新構建的特征。因此，新經濟的關鍵在于創(chuàng)新，新興產業(yè)也正在逐漸成為推動全球經濟持續(xù)復蘇和穩(wěn)定增長的重要動力，引發(fā)國際分工和國際貿易格局大調整。同時，新經濟的創(chuàng)新周期越來越短，技術開發(fā)和產業(yè)化的邊界日趨模糊，技術更新和成果轉化更加快捷，產業(yè)更新換代不斷提速。這些均要求進入新經濟的大學生建構起符合創(chuàng)新要求的思維方式，具備創(chuàng)新意識和能力。
三、新時代高校實驗教學改革的基本解決思路
為實現提高學生整體水平的目標，盡力解決前述各項問題，實驗教學需要突破傳統(tǒng)的習慣，要以實驗項目為載體，以培養(yǎng)“發(fā)現問題、創(chuàng)設問題、獲取知識和方法、解決問題”的綜合能力為目標，通過激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和綜合潛能，增強學生適應未來經濟社會發(fā)展的整體素質和能力。
構建以完成特定的綜合性實驗項目為主的新時代高校實驗教學內容。在專業(yè)演進的歷史過程中，可以比較清晰地發(fā)現圍繞特定工作目標和內容，形成了相關專業(yè)的知識群，進而形成了知識的系統(tǒng)性架構。在選擇特定的綜合性實驗項目的過程中，應盡可能延長涉及的知識鏈和技能鏈，通過吸引不同專業(yè)學生長時間浸潤于某項具體工作目標，提高學生的整體協(xié)作能力和溝通協(xié)調能力。在做強傳統(tǒng)實驗項目的同時，應加大對基于現代信息技術的虛擬仿真實驗教學項目的開發(fā)力度，助推信息技術與教育教學的深度融合，爭取走出虛擬仿真實驗教學的中國道路。
確立以實現獲取知識與技能的有機銜接為目標的新時代高校實驗教學方法。在知識加速更新的信息化時代，以單純的掌握特定知識或技能為目標的教學方式，已經難以適應未來激烈競爭社會對人才培養(yǎng)的綜合性需求。在5G網絡即將到來的時代，網絡互聯將無處不在，也將推動知識更新的進一步加速、技能的升級進一步加快。如何提高學生獲取知識、掌握知識的能力，提高學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，提高獲取解決問題的實際技能、以現有物理條件為基礎探求解決問題的能力，將成為教學方法的主要改革方向。
形成以學生整體創(chuàng)新能力提升為中心的新時代高校實驗教學組織形式。目前高校的實驗教學組織形式，從課程設立形式看，主要包括課程中的實驗教學、獨立設課的實驗教學和課外學生選做的實驗；從具體分組方式看，主要包括單人成組、同專業(yè)成組和跨專業(yè)成組等方式。這些分類主要是基于對提高傳統(tǒng)教學效率的考慮，對提高實驗教學的知識和技能傳授效率具有較為顯著的效果。隨著“以學生為中心”的理念得到越來越廣泛的認同，如何在實驗教學組織形式中貫徹該理念就成為當務之急。從國際高等教育發(fā)達國家的經驗看，推動綜合性實驗教學項目、組建跨專業(yè)團隊的形式正在逐漸被接受。從我國部分高校改革試點的情況看，圍繞特定工作目標，確立相對的中長期工作任務，聚集多專業(yè)學生，既可以發(fā)揮個人對專業(yè)知識、能力的主動性，又可以發(fā)揮相關專業(yè)的互補性和團隊協(xié)作攻關作用，對提高學生的綜合能力可以發(fā)揮有效作用。從試點的部分數據看，3～5人的分組模式可以達到較為理想的效果。從課程設立的角度看，以實驗項目為載體實現理論教學與實驗教學緊密結合，正在得到越來越多高校的認可和使用。
四、新時代高校實驗教學改革的路徑選擇
為實現信息化背景條件下實驗教學改革的目標，需要對現有實驗教學基本條件有清醒的認識。從相關統(tǒng)計數據看，近10年來全國普通本科高校實驗室建設和實驗教學改革成效顯著，實驗室條件得到大幅改善。從2006年到2016年，普通本科高校實驗室面積增長超過50%；實驗儀器設備“十年三大步”，儀器設備總值實現了從1000億、2000億到3000億的跨越式發(fā)展，總臺套數達到2200萬臺件。實驗教學任務大幅增加。新開設實驗教學項目45萬項，年實驗人時數增長1/3，達到23億人時數。實驗室各項成果豐碩。各類學生獲獎數量從年度的2萬項增加到了近10萬項；年度承擔的各級各類教學研究和科學研究任務超過25萬項；年度開展面向社會的服務項目從4萬項增加到7.5萬項。這些改變?yōu)閷崿F改革目標和解決問題奠定了基礎，也為探索可行的改革路徑創(chuàng)造了條件，今后我國高校實驗教學改革將主要集中在以下4個方面。
1. 突出學生中心，加強理念創(chuàng)新。長期以來，實驗教學在高校整體教學中并沒有占據主流地位，與其重要作用也不相稱。這一方面與長期以來高校教學中“重理論輕實踐”的慣性有關，在一定程度上也與高校實驗教學理論的體系化、科學化程度較低相關。進入新的歷史時期，高校實驗教學要以只爭朝夕的勁頭，在實驗教學理念上實現突破。首先，應貫徹“以學生為中心”的宗旨，堅持實驗教學服務于人才培養(yǎng)，堅持改革創(chuàng)新以學生的獲得感為中心，加快對新時期大學生特點的研究，適應網絡時代“原住民”的特點、成長規(guī)律與教育規(guī)律。其次，要破除驗證理論知識的傳統(tǒng)思維定式，遵循“實踐是檢驗真理的唯一標準”的認識，堅持對實驗數據的客觀解讀，堅持將知識與技能相互銜接，堅持用客觀的科學實驗引導學生正確認識理論和實踐的關系。再次，要強化與最新、最前沿的科研成果的結合，強化與產業(yè)新業(yè)態(tài)、新模式的結合，堅持用行業(yè)實踐來激發(fā)學生興趣，堅持用科技前沿來調動學生的熱情，充分發(fā)揮學生的積極性和主動性，充分釋放學生參與實驗的時間和空間。最后，要堅持開放創(chuàng)新，要善于吸收一切有利于培養(yǎng)學生的教學經驗，要敢于突破舊思維的桎梏，要敢于對已經形成的經驗提出基于事實的不同意見，將創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力以綜合性實驗項目為載體傳遞給學生。
2. 發(fā)揮教師是教育發(fā)展的第一資源的重要作用，加快師資隊伍優(yōu)化調整。2018年印發(fā)的《中共中央國務院關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》指出，教師承擔著傳播知識、傳播思想、傳播真理的歷史使命，肩負著塑造靈魂、塑造生命、塑造人的時代重任，是教育發(fā)展的第一資源，是國家富強、民族振興、人民幸福的重要基石。實驗教學隊伍作為高校實驗教學的主要力量，要發(fā)揮實驗教學理念改革的主力軍作用。在實驗教學隊伍建設方面，要加強與行業(yè)產業(yè)部門的互動，爭取建立雙向流動機制，不斷提高實驗教學的實踐水平；在實驗教學隊伍培養(yǎng)方面，要加大培訓和后續(xù)培養(yǎng)力度，提升實驗教學隊伍的學術水平；在實驗隊伍保障方面，要以貫徹落實《中共中央辦公廳 國務院辦公廳關于深化職稱制度改革的意見》《關于分類推進人才評價機制改革的指導意見》和《教育部 中央編辦 發(fā)展改革委 財政部 人力資源社會保障部關于深化高等教育領域簡政放權放管結合優(yōu)化服務改革的若干意見》等文件精神為契機，加快高校實驗系列正高職稱改革工作，力爭早日形成操作性強的政策體系。
3. 強化儀器設備和實驗室安全保障，加大實驗室環(huán)境升級改造力度。實驗儀器設備是開展實驗教學的基本物質保障。一方面要加強對現有儀器設備的升級改造，不斷提高儀器設備的現代化程度和使用率；另一方面，要加強信息化改造，以實現儀器設備“+互聯網”為目標，構建互聯互通的實驗儀器設備物聯網。同時，要以加快制定高校實驗儀器設備相關意見為抓手，推動高校實驗儀器設備管理現代化。高校實驗室作為高校開展實驗教學的主要陣地，是支撐科學研究工作的重要場所，覆蓋學科范圍廣，參與學生人數多，實驗教學任務量大，儀器設備和材料種類多，潛在安全隱患與風險復雜。高校實驗室安全工作，直接關系廣大師生的生命財產安全，關系學校和社會的安全穩(wěn)定。要以貫徹《教育部辦公廳關于加強高校教學實驗室安全工作的通知》等文件為抓手，增強教學實驗室安全紅線意識，健全教學實驗室安全責任體系，完善教學實驗室安全運行機制，推進教學實驗室安全宣傳教育，開展教學實驗室安全專項檢查，提高教學實驗室安全應急能力，夯實教學實驗室安全工作基礎。
4. 堅持持續(xù)改進，加速實驗教學評估保障體系建設，助推高校質量文化建設。質量文化是大學得以生存發(fā)展的靈魂，是推動大學不斷前行、不斷超越的內生動力，是促進大學人才培養(yǎng)質量不斷提升的最持久、最深沉的力量。高校要加快建立自律自省、及時反饋、持續(xù)改進的質量文化，將質量要求內化為全校師生的共同價值追求和自覺行為。教學評估是評價、監(jiān)督、保障和提高教學質量的重要舉措，是我國高等教育質量文化體系的重要組成部分。實驗教學評估保障體系建設要堅持標準為先，要以國家教學質量標準為重要依據，以新時代人才培養(yǎng)目標為指導，確立評估的主要目標、重點內容、基本方式、主要觀測點等，在試點的基礎上堅持不斷持續(xù)改進，逐步形成有中國特色、國際水平的實驗教學評估保障體系，助推高校質量文化建設。
總之，在新的歷史時代，在信息化快速發(fā)展的背景下，高校實驗教學要全面貫徹黨的教育方針，堅持立德樹人，服務國家戰(zhàn)略需求，以提高人才培養(yǎng)質量為核心，加快實驗教學理念創(chuàng)新，以新標準、新方法、新內容、新形式推動學生實踐能力、創(chuàng)新精神和社會責任感的培養(yǎng)取得新成就、開創(chuàng)新局面。
高東鋒，教育部高等教育司實驗室處副處長，北京 100816
原文刊載于《中國高教研究》2018年第4期第93-96頁