研究生实验教学的几点体会

摘要：提高研究生实验教学质量，有助于研究生创新能力与实践能力的综合培养。在现有研究生实验教学基础上，提出了研究生实验的理论原理纵横跨越式回顾学习方法，对研究生拓展相关理论与技术知识具有重要促进作用。通过研究生实验教学的自动组织管理与分类定位要求的设计引导，有助于培养不同类型、不同角色研究生人才。研究生实验流程非教条设计，将有助于学生自主创新思维，有利于创新能力以及独立科研能力的培养。

关键词：研究生教育 实验教学 创新能力培养

一、引言

研究生教育的主要目的就是为国家培养高素质创新人才与高科技中坚力量。实现优良研究生教育，其中重要的一环就是研究生业务能力教育，具体就是要求研究生能够掌握本学科、专业的基础理论、专门知识和基本技能，具备从事相关科学研究工作的能力；或具有独立担负专门技术工作、解决工程技术问题的能力；具有创新精神和创新能力，具有合作精神和一定的组织管理能力。要实现上述能力培养，研究生业务能力教育一般分为系统课程教育与学位论文研究实践教育两大阶段。在系统课程教育中，包含了理论课程教育与实验课程教育。理论课程教育着重于理论专业知识的课堂传授，实验课程教育则是专门瞄准研究生动手能力以及理论运用能力的培养与开发。现有研究生实验课程教育方式主要以实验理论、实验操作、实验分析与提取结论四大步骤进行。此外，近年国家中长期教育规划专门提出创新教育的要求，但在实践中一定程度上仍存在着预期教育效果与实际执行情况脱节的情况。本文结合多年跨学科研究生实验课程教学经验，就实验课程教育理论与实践方法对研究生成长的重要作用进行探讨，提出几点心得体会。

二、研究生实验的理论原理纵横跨越式回顾学习方法

一个具体的研究生实验都会明确其具体的内容，但是，它一般不会仅仅停留在某一两个理论或技术知识点上。大多数情况，它将不仅涉及到纵向的底层理论、细节理论等知识点，还将涉及到横向的技术理论与辅助理论等知识点。因此，学生在预习以及学习研究生实验过程中，就需要不仅仅学习讲义或课本上的理论要点，还应该认识并挖掘出更多的相关理论或技术要点来。在实验课程的学习中，形成一种以点带面的思想，通过一个实验的学习，带动学生的思维拓展。研究生实验构成可以用一个两墩平台来形象的描述，一个墩子为实验的多项基础理论，另一个墩子为实验的实现方法技术理论。这两组墩子缺一不可，只有两组墩子平衡安置好之后，在它们上面的“实验平台”才可以安稳。例如，研究生高等光电技术实验课程中的“激光稳频”实验，其基本实验原理建立在激光器光频抖动理论、激光谐振腔理论、激光兰姆凹陷理论等关键理论知识点基础上，借助于压电陶瓷电致伸缩带动反射镜控制腔长的技术、相敏检波技术等重点技术理论知识点基础，最终形成了基于兰姆凹陷效应的相敏检波电压传感结合电致伸缩自动反馈控制腔长的激光稳频实验原理平台。如图1所示。该实验基础不仅涉及到激光原理，还涉及到光电检测技术、光电控制技术等领域知识。

可见，研究生实验项目建立在基本理论与技术基础之上。学习该实验时，就要求不单纯瞄准实验个体，而是要求在实验目标的基础上，扩展该实验所涉及的多个点上的理论与技术基础，以一种纵横跨越式思维进行实验的基础理论技术学习和理解。这才能够充分挖掘出该实验在研究生教育中能够起到的多方面的培养作用，才能够从多个层次、多个角度让学生接触并掌握多元实验理论知识，最终形成融会贯通的效果。

三、研究生实验自组织管理能力培养

“不想当将军的士兵不是好士兵”，这句名言曾激励着一代青年满腔热情的成长起来，有的经历了成功，有的成为了“一颗普通的螺丝钉”。笔者在研究生实验教学中，也深深感受到了对于每个研究生进行实验的要求是否需要完全一致的问题困扰。经历了多年的实验教学，笔者在这方面体会到两点：一是在一个实验团队中必须培养“将军”，二是并不能要求每个士兵都要当将军。用更为具体的话讲，即是在研究生实验教学中，要在每个实验小组中尝试培养主导实验的学生，并接受其他同组学生配合实验而并不一定要求个个主导实验。一个实验科目，几乎相当于一个小型化的项目。项目的运行，必须要有项目组长的组织，其他成员应自动形成项目分项的执行者或完成者。尤其是对于研究生来说，不能再像初学的学生一样，再要老师具体指出每个成员的任务，而是要结合成员自身特点与自身学科研究方向以及自身兴趣，自动完成实验的组织者、执行者、记录者等身份划分。研究生实验自动组织层次化实际上也是研究生教育中合作精神与组织管理能力的培养要求。比如在研究生高等光电技术实验的“激光稳频”实验过程中，在进行腔长扫描测量激光输出功率的过程中，专门保留了经典仪器测量。这样，就需要实验者一边记录腔长对应的电压大小，一边记录光功率，而且还要关注在实验测量过程中示波器测量到的一次谐波大小变化规律（该规律对应着腔长与激光功率关系曲线的斜率大小特性），还要关注相敏检波电压的大小（该值对应着腔长与激光功率关系曲线的斜率大小与正负特性）。这样，在实验过程中，就需要组织实验成员分别进行腔长对应电压的调节、光功率记录、相敏检波电压值与示波器显示一次谐波幅度大小的记录等。一个初次进行该实验的研究生一般很难一个人独立进行上述如此多的实验测量与记录工作。因此，该实验对研究生进行自组织管理能力培养以及合作精神的养成起到了实践锻炼的作用。

四、研究生实验效果分级要求

简单实验要求学生都能够达到几乎同样的效果。但是，对于不再简单的研究生实验，笔者认为不能一概而论。因为，研究生学习已经进入了学科方向选择阶段。选修研究生实验的学生们并不都是同一个研究方向，甚至并不一定是同一个学科方向。比如，笔者经历的研究生中，大多数为光学工程学科方向，但同时也有与光学领域交叉的水声工程学科方向的学生，此外还有其他院系的物理电子学学科方向、武器系统以及理学光学等方向的学生。研究生选修实验，其主要目的应定位于拓宽知识面，并在各个知识学习上获得实践锻炼的机会。但是，针对不同研究方向的研究生，实际难以甚至也不应该使每个学生都对同一个实验科目达到同样的效果。就此，笔者在研究生教学过程中，专门设置了交流环节，首先了解学生的研究方向、学生的已有理论与技术基础以及学习兴趣等。在交流完毕后，再有针对性地进行不同内容、不同详细程度的讲解与引导性实验介绍。与此同时，根据实验学生的情况与兴趣，设定相应的实验目标。对于不熟悉实验涉及理论的非本实验相关领域研究方向的学生，定位实验目标为基础目标。一般实验的基础目标是了解实验涉及的研究领域的基本现状，熟悉实验的基础理论与基本技术方案，按照实验原理，自行完成实验内容，并能够进行基本的实验数据分析或实验效果评价。比如，研究生专门水声实验课程中的实验一“光纤水听器声压灵敏度频响实验”属于水声工程学科研究生实验。期望了解光纤水听器研究领域的光学工程学科方向的研究生选修并进行该实验时，笔者给他们设定了一个基础目标，就是了解当前光纤水听器的研究现状，掌握迈克尔逊干涉仪型光纤水听器的光学系统原理以及声压传感机理，理解光纤水听器声压灵敏度定义，并按照课程设定的实验系统，完成其声压灵敏度频响特性测试，最终能简单评述该测试光纤水听器基元的声压灵敏度性能水平。上述实验对于水声工程学科的研究生，笔者就按照创新精神与创新能力培养的要求，设定了较高的实验目标。即在完成基本目标以后，在现有实验条件基础上，自行设计光纤水听器声压灵敏度响应线性度、声压灵敏度响应频带等其他特性参数的测试方法，自行比对现有光纤水听器与传统压电水听器。除此之外，提倡学生设计实验，充分发挥想象力与创新思维，锻炼其自身独立的创新能力。

五、研究生实验流程独立细化设计完成

在中学甚至本科教学阶段，很多实验课程要求按照课本或讲义上的实验步骤，逐字逐句的进行。但是，在研究生实验教学阶段，笔者认为不能再停留在教条式教育层面。研究生需要培养成为独立从事业务工作的个体，在实验教学环节，有必要培养研究生的实验流程自行规划能力。为了培养研究生实验流程规划能力，在研究生实验课程讲义中，不能再像以往的实验讲义一样，给出一字不少的明细实验步骤，而是只给出实验节点要求。学生进行实验，也不仅仅是简单按顺序完成实验步骤的描述，而是要按照自身的理解，自行设计实验步骤，甚至自行补充实验内容，进行创新性实验学习。当学生自行更改实验步骤时，指导老师及时与学生进行理解性沟通，确认更改的可行性与优越性是否存在，保证研究生实验流程自主创新设计与实践可行并驾齐驱的发展。

研究生实验教学对于研究生培养专业的基础理论、专门知识和基本技能，培养独立从事相关科学研究能力，塑造创新思维与实践能力，锻炼合作精神和组织管理能力具有重要的促进作用。本文结合多年研究生实验教学经历，总结了研究生实验的理论原理纵横跨越式学习方法、实验自动组织能力培养、实验目标定位因人而异，以及提倡创新设计实验流程的观点，将对研究生实验教学的良好多元化发展具有一定借鉴作用。

参考文献：

[1]国防科学技术大学研究生院.国防科学技术大学研究生教育指南[Z].2004.

[2]国防科学技术大学研究生院.国防科学技术大学研究生2009年培养方案[Z].2009.

[3]田种丽，焦平.建立研究生创新实验中心的经济学特点分析[J].中国高教研究，2005，（8）.

[4]倪明，孟洲，张学亮.专门水声实验讲义[M].国防科技大学光电科学与工程学院，2008.

[5]项军华，韩大鹏，张峰，等.面向新型军队创新人才培养的课程建设与改革——新一轮研究生培养方案若干特点探讨[J].高等教育研究学报，2009（增刊），32（6）.

[6]倪明，熊水东，张学亮，等.关于中国科学院研究生教育的几点思考[J].湖南科技学院学报，2005，26（11）.

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