改革實驗教學模式 培養大學生的工程實踐能力

馮其紅， 胡 偉， 王增寶

（中國石油大學（華東），山東青島 266580）

0 引言

隨著經濟社會信息化、工業化、全球化的迅猛發展，世界范圍內“回歸工程”的呼聲引起了教育界的廣泛關注。工程實踐教育已逐漸成為工科類本科專業的一種教育模式，這既符合時代發展的趨勢，又可提高大學生在經濟全球化背景下的競爭力［1-8］。實驗教學是高等教育體系中必不可少的重要環節，是實現工程實踐教育的基本途徑之一［9-14］。但是，傳統的“大統一”實驗教學模式存在著不利于學生自主學習能力的鍛煉、不利于創新人才的培養、工程訓練時間不足、系統性較差、教學效益低等一系列問題。

中國石油大學（華東）石油工程實驗教學中心成立于1994年，1998年被評為山東省高校一類實驗室，2009年被評為國家級實驗教學示范中心建設單位。近年來，中心根據學校“建設國內著名、石油學科國際一流的高水平研究型大學”的定位，以培養具有鐵人精神的高素質石油工業創新型人才為目標，依托實驗教學信息化平臺建設，不斷深化實驗教學改革，推進實驗教學資源共享，推動實驗室全面開放，構建了集“開放式、分散式、預約式、自助式”于一體的實驗教學模式，為大學生搭建起自主學習、合作學習、研究性學習的現代化的實驗教學平臺。

1 實驗教學模式改革

目前，高等教育中教學與生產、理論與實踐脫節的問題日益嚴重，如何加強實踐教學，保證大學生工程實踐能力和創新能力的培養已成為高等教育面臨的瓶頸問題，推進實驗教學模式改革勢在必行。近年來，石油工程實驗教學中心秉持“實驗教學與理論教學統籌協調、相互促進、共同發展、提高質量”的指導思想，積極開展了實驗教學模式的改革與探索，構建了集“開放式、分散式、預約式、自助式”于一體的實驗教學模式。

開放式，即統籌實驗教學中心的各類實驗教學資源，借助于實驗室智能化信息化管理系統平臺，所有實驗室面向大學生課內實驗、第二課堂、畢業設計和科學研究實行全面開放。分散式，即提升學生實驗自由度，學生做實驗的時間和在實驗室的總時間不做統一要求，學生實驗不再局限于同一時間、同一項目。預約式，即學生借助網絡資源庫中的教學資源進行預習，然后通過實驗室智能化信息化管理系統對實驗進行預約，根據系統安排的時間進行實驗。自助式，即學生自己選擇實驗項目、自主設計實驗流程、自行完成整個實驗，教師僅在必要時給予輔導和幫助。

新的實驗教學模式遵循“以學生為主體，以教師為主導，知識、能力、素質協調發展”的理念，有效解決了“大統一”實驗教學模式存在的問題（見圖1）。

圖1 新型實驗教學模式運行圖

相對于傳統的實驗教學模式，新的實驗教學模式具有以下顯著特點和優勢：

（1）有效解決了學生工程訓練時間不足的問題。在新的實驗教學模式中，學生進實驗室的時間和在實驗室的總時間自由度大，學生不但可以利用課內時間，而且可以利用課外時間到實驗室進行訓練。同時，由于時間自由度的增大，訓練內容可以更復雜、訓練手段可以更多樣，訓練強度也可以更大，可以更好地提高學生的工程實踐能力。

（2）有效解決了因材施教和創新人才選拔培養的問題。新型實驗教學模式以全體學生能力培養為目標，學生在教師的指導下根據自己的能力，選擇不同層次的實驗內容，有能力的學生可以自行制定實驗項目，完成系統分析、方案論證、系統設計與自主實驗等關鍵性環節的工作，實現了“分層、分類”培養，有利于創新人才的脫穎而出。

（3）有利于學生獨立工作能力和自主學習能力的培養。傳統實驗教學采用手把手方式，使學生始終處于被動學習的地位，對教師有很大依賴性。在新型教學模式中，學生為實驗教學的主體，始終處于主動地位，發現問題、思考問題和解決問題的具體過程全部由學生自主、獨立完成，教師僅需提供必要的指導和幫助。

（4）提高了實驗室設備的利用率。實驗室按照“資源共享”的思路進行建設，許多設備具有較強的通用性，既可以適應多門實驗課程的要求，又面向大學生第二課堂、創新性實驗、畢業設計進行開放。同時，促進了教學實驗室與科研實驗室的融合與交叉，科研人員也可通過實驗室智能化信息化管理系統預約開展科研實驗，從而進一步提高了利用率。

2 信息化平臺建設

實驗教學中心信息化建設是一項基礎性、長期性和經常性的重要工作，其建設水平是中心整體教學水平、管理水平、形象與地位的重要標志。近年來，在國家、學校、學院、企業等多方資金的支持下，實驗教學中心的實驗設備數量和質量均得到了大幅提升。如何高效地利用這些設備營造一個資源共享、開放服務的實驗教學環境成為迫切需要解決的問題。石油工程實驗教學中心在加強硬件條件建設的基礎上，結合實驗教學模式改革，不斷豐富實驗教學資源，優化實驗教學體系，以提升中心實驗教學的“智能化、信息化”水平為目標，搭建了一個資源豐富、功能強大的實驗教學信息化平臺。該平臺可實現大學生網上預習、實驗預約、師生交流、實驗問題反饋以及實驗室日常管理等諸多功能，為學生工程實踐能力的培養提供了有效保障。

2.1 雙語實驗教學網絡資源庫建設

信息化建設是實驗中心內涵建設的重要部分，完備的實驗教學網絡資源是信息化平臺建設的重要組成。因此，石油工程實驗教學中心大力開展了以實驗教學大綱、實驗講義、實驗教學錄像和電子課件為主的實驗教學網絡資源庫建設。實驗教學大綱的制定依據課程教學大綱，以素質教育和能力培養為目標進行了全面修訂，明確了每一個實驗的目的及要求;實驗講義以設備照片或示意圖對實驗原理、實驗流程及儀器設備使用方法等進行全面介紹，便于讓學生根據實驗講義自主設計實驗流程;實驗教學錄像對基礎型、綜合性實驗進行了全程錄制，學生可通過VOD視頻點播系統進行點播，充分預習實驗;電子課件包括所有實驗課程的全部實驗項目，便于學生下載學習，鞏固教學效果。

為保證實驗教學網絡資源庫的科學性、先進性、實用性，實驗中心于2010年對31個實驗項目的實驗教學大綱、實驗講義、教學錄像和電子課件進行了大范圍的修訂，并全部采用中英文雙語制作。這既保證了包括留學生在內的所有學生的工程實踐能力的培養，也為相關課程雙語教學的開展提供了幫助。

2.2 實驗室開放教學管理系統建設

實驗室開放教學管理系統硬件設施包括數據庫服務器、學生與教師訪問終端等;軟件系統包括開放實驗教學管理系統、教學資源內容管理系統、儀器設備管理系統、創新性實驗項目管理系統等。教師和學生通過訪問終端登陸實驗室開放教學管理系統，可實現網上實驗預約、網上提交及批改作業、網上師生交流及有關問題的反饋等功能，為師生間的互動搭建了網絡平臺。

2.3 實驗室座位及門禁控制系統建設

實驗室座位及門禁控制系統硬件設施包括數據庫服務器、派位終端機、實驗室門禁等;軟件系統包括實驗室派位系統、實驗室門禁控制系統、一卡通管理系統等。學生網上預約實驗成功，按照預約時間進入實驗室前，首先在派位終端機上刷一下學生一卡通，派位終端會開啟該學生的門禁系統并自行分配給學生實驗室的實驗座位。該平臺的建設使學生實驗的自由度更大，可以根據自己的時間安排實驗時間而不拘泥于傳統實驗教學模式下的固定課時，有助于發揮學生自主創新能力，提升工程實踐能力。

2.4 實驗室VOD視頻點播系統建設

VOD視頻點播平臺由視頻點播數據庫服務器和“VOD視頻點播系統”組成，數據庫服務器中存放有學院所有本科教學的實驗教學錄像，學生可通過訪問終端隨時隨地點播觀看實驗教學錄像，把教師的課上講解搬到課堂外，學生通過點播觀看實驗教學錄像對實驗提前預習，然后進入實驗室自主實驗，從中發現問題，解決問題，培養學生自我思考、自主實驗的能力。

2.5 其他系統建設

石油工程實驗教學中心信息化平臺建設還包括記錄學生進出實驗室的學生考勤管理系統，錄制播放實驗教學錄像的實驗教學錄播系統，觀察大學生實驗、保障實驗室安全的實驗室監控系統以及可實現實驗室信息發布、提供日常教學資料下載等的石油工程實驗教學中心網站。這些軟硬件設施為信息化平臺建設、開放實驗教學提供了有力的保障。

3 結語

經過幾年的探索和實踐，中心先進的教學理念、教學模式、教學方法及豐富的網絡資源，極大地激發了學生的學習熱情，集“開放式、分散式、預約式、自助式”于一體的實驗教學模式，推進了實驗教學的資源共享，推動了實驗室的全面開放，實現了實驗“以教師為主”向“以學生為主”的轉變、學生“被動實驗”向“主動實驗”的轉變，培養了學生的創新精神和工程實踐能力。2009～2011年，石油工程專業學生發表科技論文15篇;國家級大學生創新性實驗計劃項目獲準立項24項;獲得全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術作品科技作品競賽等獎勵16項，其中國家級獎勵5項，省部級以上獎勵11項;2011年，獲全國石油工程設計大賽一等獎1項，二等獎1項。得益于實驗中心系統的工程實踐訓練，石油工程專業畢業生的就業競爭力明顯提高，近幾年就業率始終保持在98%以上，名列山東省前茅。當然，實驗教學模式的改革與完善是一項長遠的系統工程，還需要不斷的努力和長時間的探索與實踐。

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