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摘要：以主动适应新时代经济社会发展需求的我国高等教育新工科变革为背景，以管理运筹学课程中创新性实验设计为案例，探索创新性实验教学改革，拓展创新性实验选题路径，提炼创新性实验实施流程，目的在于落实新工科建设的主旨，培养适应新时代发展需求的人才。
关键词：新工科；管理运筹学；创新性实验
党的十八大以来，习近平总书记多次指出，未来几十年，新一轮科技革命和产业变革将同我国加快转变经济发展形成历史性交汇，工程在社会中的作用发生了深刻变化，工程科技进步和创新成为推动人类社会发展的重要引擎。这为工程教育创新变革带来了重大机遇，但这一机遇不再是简单的扩大规模、增加专业的传统机遇，而是倒逼我们反思工程教育、建设“新工科”的新机遇。“新工科”是我国高等教育适应新时代发展需求的一场主动性变革，不是局部考量，而是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育发展的新思维、新方式[1]。
新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[2]。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征。
为响应高等教育新工科的变革，我国几乎所有高校在人才培养方案修订中都提出创新教学环节建设。创新教学环节体系由创新方法类课程和创新实践活动等组成，创新性实验设计是创新实践活动的主要构成[3-4]。笔者以新工科精神为依据，以管理运筹学创新性实验设计为例，结合管理运筹学实验课程的创新教学模式改革，探索大学生创新性实验设计在选题、实施过程等方面的尝试。
1、创新性实验课程教学改革
1.1创新性实验教学体系设计原则
管理运筹学课程是管理类学科和专业必须开设的一门专业基础课，其主要宗旨是培养学生运用数学的方法对管理问题进行定量分析与决策优化的科学思维训练。实验课在该课程教学中占有重要地位，是实现教学目标的关键要素。传统的实验教学模式偏重于知识的验证，学生按照指定的步骤按部就班地操作实验，在一定程度上抑制了学生的兴趣，忽视学生观察、分析和解决问题等创新能力的培养[5]。为适应新工科人才培养规格要求，有必要对管理运筹学实验课建设进行创新性探索。
围绕新工科人才培养目标，管理运筹学创新性实验教学体系应突出综合，强调创新、理论与实践融合。创新性实验教学体系应具有以下特点：一是实验教学体系要具有层次性，根据学生的不同能力层次设计相应的教学要求和学习目标；二是实验环节要具有阶段性，步步深入，富有探究性，需要学生在实验过程中探索，激起学习探究的兴趣；三是要构建师生实现良好互动的渠道和载体。与传统实验教学相比，创新性实验教学更有利于学生知识结构的建立与创新能力的培养，激发学生学习的积极性和自主性。
1.2创新性实验教学体系划分
根据实验项目类型特点，把管理运筹学实验课程创设为“演示与验证、综合与设计、创新与前沿”三类型、五层次的实验项目体系。其中综合设计型和创新前沿型验项目的比例约占 总实验项目的。
（1）演示与验证实验。通过演示与验证实验，培养学生运用运筹学基本概念、理念，训练基本实验技能，激发学生的专业兴趣。该部分试验项目承担的主要教学目标是认知任务，了解验证课程中理论和原理，练习基本操作技能等。具体的试验项目有：线性规划问题和对偶问题及灵敏度分析。
（2）综合与设计实验。通过综合与设计实验，让学生学会用一定技术解决特定问题，增强综合判断能力。该部分试验项目承担的主要教学目标是：通过实验方法、手段的综合，培养综合考虑问题的思维方式；教师指定工程场景，学生设计实验方案，分析实验结果。这一类型实验项目主要有：運输问题、整数规划。
（3）创新与前沿实验。通过创新与前沿实验，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的创新能力。该部分试验项目承担的主要教学目标是观察实验现象，提出科学问题；总结创新成果，发表科技论文、撰写专利或参加科技竞赛活动等。通过这一类型的实验，可以培养学生的创新意识，为创新性实验计划做准备。这一类型实验项目主要有：动态规划、网络分析、目标规划、排队论。
2、基于创新性实验教学的创新性实验选题
大学生创新性实验计划类似于一般小项目的科学研究过程，要求学生首先搞清楚科学研究从何开始，认识并发现潜在矛盾、捕捉可研究问题是科学研究的起点。大学生创新性实验计划起始于选题，也就是提出问题。选题可来自于研究者兴趣，也可以来源于国家和社会的各种需要，如公司选址问题、派送问题、资源最有配置问题等。创新性实验计划从选题开始，也就是要求大学生在实践创新性实验计划过程中，先要学会如何选题，提高选题的质量。创新性实验计划选题的过程也是提出科学问题的过程。学生思维活跃，会在不同场合提出问题，在实验教学过程中会对各种实验现象提出很多个为什么，譬如，在运输问题中，会产生资源最优配置等问题。虽然学生会提出各种问题，但有时很难将这些问题变成创新性实验计划的研究课题，这也是大学生参加创新性实验计划时感觉到无课题可以研究的原因。爱因斯坦说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造力和想象力。”对大学生创新性实验计划而言，发现问题、选择实验课题尤为重要。
一般而言，本科生选择创新性实验计划课题的途径主要有三个，一是参与指导教师的科研课题，提出自己的想法；二是关注本专业领域的自然界或社会生活中的现象，凝练出有价值的问题；三是在专业实验课中学会观察与思考，分析实验现象和提炼问题。对本科生而言，实验课是大学生认识创新性实验计划的起点，依托专业实验课程提出创新性实验课题是行之有效的途径。 （1）引导学生观察实验现象。现象是指事物在发生、发展和变化中的外部形态和表面特征，实验现象是在受控条件下的实验对象发展规律的外在形式。笔者通过对火灾探测与控制实验课程进行创新改革，将其分为验证演示型、综合设计型和创新前沿型三种类型，以及了解、理解、应用、综合和研究五个层次。创新与前沿类实验课重点培养学生对新奇现象的观察，引导学生对一般现象、特殊现象和关键现象的观察和理解。
（2）培养学生从观察的实验现象中提出问题的能力。观察实验现象应与猜测、联想、推理等逻辑思维活动相结合，引导学生将实验现象与知识背景相比较，提出高质量的问题。例如，对排队论感兴趣的学生，更会关注旅游旺季或重大节假日景区人满为患问题、安全问题，进而提出“公共资源如何有效配置问题”。实验应在指导教师的引导下有序进行，用创新的视角观察实验，不要急于判别实验结果，预判不一样的结果有时是创新的线索。
（3）培养学生将实验课程中的问题发展为创新性实验问题。大学生创新性实验计划的选题就是要明确所要解决科学问题的过程。学生从观察实验现象中提出的问题有时还很模糊，需要在教师的指导下明晰问题的对象，通过查阅文献、了解国内外研究现状，从而提出创新性实验计划研究的内容。指导教师在评阅选题内容时注重以下几点：将问题转化为选题内容要遵循科学性、创新性和可行性原则；学生选题时要考虑现有实验条件，协调好创新实验计划和其他课程学习的关系，合理分配时间。
3、创新性实验的实施流程
创新性实验计划实施流程关乎其创新实验的质量。创新性实验从组建创新团队、选题、撰写项目书、实施实验以及申报成果等过程须制定详尽的实施流程，明确指导教师的参与节点，实现师生群体创新连锁反应，制订大学生创新性实验计划具体研究活动的框架。由于大学生多是初次参加创新性学习活动，在制定实施流程中要界定研究对象、明晰研究目的和内容、确定成果形式，同时，指导学生制订详细的实验方案和实验进度，明确创新性实验计划成员的分工，以使创新性实验顺畅、高效地实施。应当指出，创新性实验的实施流程并非一成不变，在实施过程中，可根据学生课程、实验条件等情况对实施方案进行修订和完善。创新性实验的实施流程一般包括这样几个主要环节：一是观察列举实验现象，指导老师有意识地向学生呈现有价值的现象或问题；二学生在老师的指导下从现象或问题中凝练有价值并且可研究的选题；三通过查阅资料，确定实验实施步骤、方案；四实施实验方案，根据实验结果提炼总结实验结果或建立实验问题模型；五检验或修正实验结果或实验问题模型；六形成研究成果。
4、结束语
创新性实验计划是在科学研究的情景和途径下进行的一种学习形式，在实践创新性实验计划的过程中，学生是学习的主体，通过提出问题（选题）、评述国内外文獻、理解国内外研究不足、提出实验研究的思路及内容、设计创新实验方案等一系列过程使学生体验创新的行为。其中创新性实验计划的选题是一项关键环节，而规范化的过程管理方式可提高大学生创新计划的实施质量，强调学生的主体作用，全程监控创新实验计划的关键环节，达到对项目的掌控，保证项目的顺利实施，培养学生的创新意识的目的，实现创新项目的立项初衷。
参考文献：
[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动.[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.
[2]吴爱华等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济.[J].高等工程教育研究，2017（1）：11-15.
[3]乔建永.构建“创新教学环节”突出创新能力培养.[J].中国高等教育，2012（9）：30-32.
[4]常维亚，朱郴韦，邢鹏.深化人才培养模式改革培养高素质创新性人才.[J].中国高等教育，2013（8）：39-41.
[5]王祖源，毛骏健，吴於人.实施“国家大学生创新性实验计划”的体会.[J].中国大学教学，2017（9）：26-28.
[6]熊宏齐，戴玉蓉，郑家茂.实验教学改革与实验室建设规划的研究与实践.[J].实验技术与管理，2008，25（10）：1-4.
作者简介：方超（1972-），男，安徽亳州人，讲师，硕士，主要从事创新创业教育研究。
关键词：新工科；管理运筹学；创新性实验
党的十八大以来，习近平总书记多次指出，未来几十年，新一轮科技革命和产业变革将同我国加快转变经济发展形成历史性交汇，工程在社会中的作用发生了深刻变化，工程科技进步和创新成为推动人类社会发展的重要引擎。这为工程教育创新变革带来了重大机遇，但这一机遇不再是简单的扩大规模、增加专业的传统机遇，而是倒逼我们反思工程教育、建设“新工科”的新机遇。“新工科”是我国高等教育适应新时代发展需求的一场主动性变革，不是局部考量，而是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育发展的新思维、新方式[1]。
新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[2]。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征。
为响应高等教育新工科的变革，我国几乎所有高校在人才培养方案修订中都提出创新教学环节建设。创新教学环节体系由创新方法类课程和创新实践活动等组成，创新性实验设计是创新实践活动的主要构成[3-4]。笔者以新工科精神为依据，以管理运筹学创新性实验设计为例，结合管理运筹学实验课程的创新教学模式改革，探索大学生创新性实验设计在选题、实施过程等方面的尝试。
1、创新性实验课程教学改革
1.1创新性实验教学体系设计原则
管理运筹学课程是管理类学科和专业必须开设的一门专业基础课，其主要宗旨是培养学生运用数学的方法对管理问题进行定量分析与决策优化的科学思维训练。实验课在该课程教学中占有重要地位，是实现教学目标的关键要素。传统的实验教学模式偏重于知识的验证，学生按照指定的步骤按部就班地操作实验，在一定程度上抑制了学生的兴趣，忽视学生观察、分析和解决问题等创新能力的培养[5]。为适应新工科人才培养规格要求，有必要对管理运筹学实验课建设进行创新性探索。
围绕新工科人才培养目标，管理运筹学创新性实验教学体系应突出综合，强调创新、理论与实践融合。创新性实验教学体系应具有以下特点：一是实验教学体系要具有层次性，根据学生的不同能力层次设计相应的教学要求和学习目标；二是实验环节要具有阶段性，步步深入，富有探究性，需要学生在实验过程中探索，激起学习探究的兴趣；三是要构建师生实现良好互动的渠道和载体。与传统实验教学相比，创新性实验教学更有利于学生知识结构的建立与创新能力的培养，激发学生学习的积极性和自主性。
1.2创新性实验教学体系划分
根据实验项目类型特点，把管理运筹学实验课程创设为“演示与验证、综合与设计、创新与前沿”三类型、五层次的实验项目体系。其中综合设计型和创新前沿型验项目的比例约占 总实验项目的。
（1）演示与验证实验。通过演示与验证实验，培养学生运用运筹学基本概念、理念，训练基本实验技能，激发学生的专业兴趣。该部分试验项目承担的主要教学目标是认知任务，了解验证课程中理论和原理，练习基本操作技能等。具体的试验项目有：线性规划问题和对偶问题及灵敏度分析。
（2）综合与设计实验。通过综合与设计实验，让学生学会用一定技术解决特定问题，增强综合判断能力。该部分试验项目承担的主要教学目标是：通过实验方法、手段的综合，培养综合考虑问题的思维方式；教师指定工程场景，学生设计实验方案，分析实验结果。这一类型实验项目主要有：運输问题、整数规划。
（3）创新与前沿实验。通过创新与前沿实验，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的创新能力。该部分试验项目承担的主要教学目标是观察实验现象，提出科学问题；总结创新成果，发表科技论文、撰写专利或参加科技竞赛活动等。通过这一类型的实验，可以培养学生的创新意识，为创新性实验计划做准备。这一类型实验项目主要有：动态规划、网络分析、目标规划、排队论。
2、基于创新性实验教学的创新性实验选题
大学生创新性实验计划类似于一般小项目的科学研究过程，要求学生首先搞清楚科学研究从何开始，认识并发现潜在矛盾、捕捉可研究问题是科学研究的起点。大学生创新性实验计划起始于选题，也就是提出问题。选题可来自于研究者兴趣，也可以来源于国家和社会的各种需要，如公司选址问题、派送问题、资源最有配置问题等。创新性实验计划从选题开始，也就是要求大学生在实践创新性实验计划过程中，先要学会如何选题，提高选题的质量。创新性实验计划选题的过程也是提出科学问题的过程。学生思维活跃，会在不同场合提出问题，在实验教学过程中会对各种实验现象提出很多个为什么，譬如，在运输问题中，会产生资源最优配置等问题。虽然学生会提出各种问题，但有时很难将这些问题变成创新性实验计划的研究课题，这也是大学生参加创新性实验计划时感觉到无课题可以研究的原因。爱因斯坦说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造力和想象力。”对大学生创新性实验计划而言，发现问题、选择实验课题尤为重要。
一般而言，本科生选择创新性实验计划课题的途径主要有三个，一是参与指导教师的科研课题，提出自己的想法；二是关注本专业领域的自然界或社会生活中的现象，凝练出有价值的问题；三是在专业实验课中学会观察与思考，分析实验现象和提炼问题。对本科生而言，实验课是大学生认识创新性实验计划的起点，依托专业实验课程提出创新性实验课题是行之有效的途径。 （1）引导学生观察实验现象。现象是指事物在发生、发展和变化中的外部形态和表面特征，实验现象是在受控条件下的实验对象发展规律的外在形式。笔者通过对火灾探测与控制实验课程进行创新改革，将其分为验证演示型、综合设计型和创新前沿型三种类型，以及了解、理解、应用、综合和研究五个层次。创新与前沿类实验课重点培养学生对新奇现象的观察，引导学生对一般现象、特殊现象和关键现象的观察和理解。
（2）培养学生从观察的实验现象中提出问题的能力。观察实验现象应与猜测、联想、推理等逻辑思维活动相结合，引导学生将实验现象与知识背景相比较，提出高质量的问题。例如，对排队论感兴趣的学生，更会关注旅游旺季或重大节假日景区人满为患问题、安全问题，进而提出“公共资源如何有效配置问题”。实验应在指导教师的引导下有序进行，用创新的视角观察实验，不要急于判别实验结果，预判不一样的结果有时是创新的线索。
（3）培养学生将实验课程中的问题发展为创新性实验问题。大学生创新性实验计划的选题就是要明确所要解决科学问题的过程。学生从观察实验现象中提出的问题有时还很模糊，需要在教师的指导下明晰问题的对象，通过查阅文献、了解国内外研究现状，从而提出创新性实验计划研究的内容。指导教师在评阅选题内容时注重以下几点：将问题转化为选题内容要遵循科学性、创新性和可行性原则；学生选题时要考虑现有实验条件，协调好创新实验计划和其他课程学习的关系，合理分配时间。
3、创新性实验的实施流程
创新性实验计划实施流程关乎其创新实验的质量。创新性实验从组建创新团队、选题、撰写项目书、实施实验以及申报成果等过程须制定详尽的实施流程，明确指导教师的参与节点，实现师生群体创新连锁反应，制订大学生创新性实验计划具体研究活动的框架。由于大学生多是初次参加创新性学习活动，在制定实施流程中要界定研究对象、明晰研究目的和内容、确定成果形式，同时，指导学生制订详细的实验方案和实验进度，明确创新性实验计划成员的分工，以使创新性实验顺畅、高效地实施。应当指出，创新性实验的实施流程并非一成不变，在实施过程中，可根据学生课程、实验条件等情况对实施方案进行修订和完善。创新性实验的实施流程一般包括这样几个主要环节：一是观察列举实验现象，指导老师有意识地向学生呈现有价值的现象或问题；二学生在老师的指导下从现象或问题中凝练有价值并且可研究的选题；三通过查阅资料，确定实验实施步骤、方案；四实施实验方案，根据实验结果提炼总结实验结果或建立实验问题模型；五检验或修正实验结果或实验问题模型；六形成研究成果。
4、结束语
创新性实验计划是在科学研究的情景和途径下进行的一种学习形式，在实践创新性实验计划的过程中，学生是学习的主体，通过提出问题（选题）、评述国内外文獻、理解国内外研究不足、提出实验研究的思路及内容、设计创新实验方案等一系列过程使学生体验创新的行为。其中创新性实验计划的选题是一项关键环节，而规范化的过程管理方式可提高大学生创新计划的实施质量，强调学生的主体作用，全程监控创新实验计划的关键环节，达到对项目的掌控，保证项目的顺利实施，培养学生的创新意识的目的，实现创新项目的立项初衷。
参考文献：
[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动.[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.
[2]吴爱华等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济.[J].高等工程教育研究，2017（1）：11-15.
[3]乔建永.构建“创新教学环节”突出创新能力培养.[J].中国高等教育，2012（9）：30-32.
[4]常维亚，朱郴韦，邢鹏.深化人才培养模式改革培养高素质创新性人才.[J].中国高等教育，2013（8）：39-41.
[5]王祖源，毛骏健，吴於人.实施“国家大学生创新性实验计划”的体会.[J].中国大学教学，2017（9）：26-28.
[6]熊宏齐，戴玉蓉，郑家茂.实验教学改革与实验室建设规划的研究与实践.[J].实验技术与管理，2008，25（10）：1-4.
作者简介：方超（1972-），男，安徽亳州人，讲师，硕士，主要从事创新创业教育研究。