圖為哈爾濱工程大學(xué)大一學(xué)生在調(diào)試電路。哈爾濱工程大學(xué)供圖

近日，2025年國家級實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會電子學(xué)科組工作年會在哈爾濱舉行。來自哈爾濱工程大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心、東南大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心等全國61個國家級實驗教學(xué)示范中心主要負責人齊聚一堂，共話新工科實驗教學(xué)改革，探索實驗教學(xué)新風向。

在新工科加快建設(shè)的背景下，實驗教學(xué)進行了哪些改革，積累了哪些經(jīng)驗？面向未來，如何發(fā)揮國家級實驗教學(xué)示范中心的作用，推進新工科實驗教學(xué)改革？對此，科技日報記者采訪了相關(guān)專家。

聚焦創(chuàng)新人才培養(yǎng)

實驗教學(xué)作為高等教育中一種重要的教學(xué)模式，在培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)精神、實踐能力與創(chuàng)新意識方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是培育拔尖創(chuàng)新人才的必由之路。

2005年，教育部發(fā)布《教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和評審工作的通知》，決定在高等學(xué)校實驗教學(xué)中心建設(shè)的基礎(chǔ)上，評審建立一批國家級實驗教學(xué)示范中心，旨在推動高等學(xué)校加強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加快實驗教學(xué)改革和實驗室建設(shè)，促進優(yōu)質(zhì)資源整合和共享，提升辦學(xué)水平和教育質(zhì)量。

隨后，教育部分批發(fā)布國家級實驗教學(xué)示范中心名單。哈爾濱工程大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心、華中科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心等一批國家級實驗教學(xué)示范中心入選名單。

然而，隨著高等教育改革的深入發(fā)展，以及新工科、新醫(yī)科等“四新”學(xué)科的建設(shè)，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式局限性日益凸顯。

2024年，教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展實驗教學(xué)和教學(xué)實驗室建設(shè)研究工作的通知》，提出深入開展高校實驗教學(xué)和教學(xué)實驗室建設(shè)研究，發(fā)揮數(shù)字賦能作用，推動實驗教學(xué)改革，為建設(shè)適應(yīng)新時代人才培養(yǎng)需求的新型實驗教學(xué)體系提供有力支撐。

“在新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式無法滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的全部需求。”國家級實驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會電子學(xué)科組組長、東南大學(xué)教授胡仁杰表示，實驗教學(xué)已經(jīng)進入聚焦創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新階段。

重構(gòu)實驗教學(xué)體系

新工科強調(diào)學(xué)科交叉融合，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。實驗教學(xué)對于實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標起著至關(guān)重要的作用。

如今，各高校都在推進新工科實驗教學(xué)改革。在課程教學(xué)方面，東南大學(xué)將7門傳統(tǒng)課程優(yōu)化重組構(gòu)建了項目化教學(xué)課程。“我們刻意模糊了課程邊界，把電子電路、控制理論、計算機視覺等知識打散重構(gòu)，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中完成知識遷移。”胡仁杰說。

除了東南大學(xué)之外，更多高校的新工科實驗教學(xué)聚焦“從知識傳授到能力躍升”這一目標進行改革。哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院副院長喬玉龍以電子電路和信號處理課程為例介紹說，學(xué)院將5門課程貫通，重塑課程的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生從典型電路測試起步，逐步完成模擬電路與數(shù)字電路系統(tǒng)的開發(fā)，最終制作出可實際運行的示波器。“通過工程系統(tǒng)化訓(xùn)練讓學(xué)生建立整體認知，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵能力。”喬玉龍說。

在人工智能浪潮席卷全球的今天，高校實驗教學(xué)朝著融合智能技術(shù)、構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)體系等方向大步邁進。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)利用5G技術(shù)，將線下實驗室接入互聯(lián)網(wǎng)的同時，還在其中嵌入了AI專家系統(tǒng)。當學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動識別錯誤并給予指導(dǎo)，輔助學(xué)生更好地完成實驗的自主學(xué)習(xí)。

大連理工大學(xué)構(gòu)建了分層次的虛擬仿真實驗教學(xué)體系。學(xué)校通過自主開發(fā)的移動實驗教學(xué)平臺、多功能模塊化實驗設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化實驗管理系統(tǒng)，實現(xiàn)資源的靈活配置與高效利用。

電子科技大學(xué)精心打造的“數(shù)智賦能實驗室”可以通過虛擬仿真實驗，實現(xiàn)對90%具有危險性、高成本項目的覆蓋。AI實驗報告系統(tǒng)能夠自動分析操作日志，進而生成學(xué)生能力評估畫像。校企共建的“云上創(chuàng)新工場”打破了實驗的時空限制，讓學(xué)生可以隨時隨地遠程調(diào)用儀器設(shè)備開展創(chuàng)新實驗。

謀劃三大行動計劃

盡管實驗教學(xué)改革已取得一定成效，但與會專家坦言，新工科實驗教學(xué)仍面臨三重挑戰(zhàn)。首先是區(qū)域資源不均衡，各高校在虛擬仿真平臺、智能實驗等方面的建設(shè)及投入存在較大差距。其次是技術(shù)融合深度不足，多數(shù)實驗仍停留在“數(shù)字輔助”層面，尚未實現(xiàn)“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的質(zhì)變。最后是評價體系滯后，傳統(tǒng)考核方式難以對學(xué)生的創(chuàng)新思維和系統(tǒng)能力進行有效衡量。

面對挑戰(zhàn)，國家級實驗教學(xué)示范中心相關(guān)負責人表示，他們正積極謀劃推進三大行動計劃。

在資源共享方面，國家級實驗教學(xué)示范中心將以50余個示范中心為核心，校企共建“新工科實驗云”平臺，讓全國高校師生通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)、教學(xué)案例的跨機構(gòu)確權(quán)與共享。在技術(shù)融合領(lǐng)域，國家級實驗教學(xué)示范中心計劃三年內(nèi)建成10個“AI+實驗”示范基地，重點突破實驗教學(xué)過程智能診斷、自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑生成等關(guān)鍵技術(shù)。在評價改革上，國家級實驗教學(xué)示范中心正在開發(fā)基于實驗過程數(shù)據(jù)挖掘與分析的過程性評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠記錄學(xué)生從方案設(shè)計到故障排除的全流程數(shù)據(jù)，生成多維能力圖譜。

“實驗教學(xué)改革的關(guān)鍵，在于打破高校與企業(yè)、線上與線下、現(xiàn)在與未來之間的邊界。”胡仁杰說。（記者 朱 虹 通訊員 劉 濤）

來源：科技日報