森林工程實驗教學示范中心實驗教學改革探討

李 琛， 肖生苓, 李耀翔

(東北林業大學 工程技術學院 森林持續經營與微生物工程黑龍江省重點實驗室， 黑龍江 哈爾濱 150040)

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森林工程實驗教學示范中心實驗教學改革探討

李 琛， 肖生苓, 李耀翔

(東北林業大學 工程技術學院 森林持續經營與微生物工程黑龍江省重點實驗室， 黑龍江 哈爾濱 150040)

從現行人才培養方案對應用型人才的要求，以及學校加強對學生和教師科技創新工作入手，分析森林工程國家級實驗教學示范中心在建設過程中存在的瓶頸問題。提出實驗教師、專業教師、研究生和本科生之間的指導關系和輔助關系，建立實驗設備負責到人的制度。構建專業課實驗、創新實驗和科研實驗層層促進式實驗課程體系。充分利用網絡實驗教學資源提升實驗教學效果，通過網絡管理平臺實現在線管理。增強實驗教材和實驗精品課程建設，推動實驗教學改革的步伐。

實驗教學； 教學改革； 實驗教學示范中心

0 引 言

東北林業大學森林工程學科成立于1952年，經過60多年的沉淀與積累，已建設成專業特色鮮明，師資結構合理的國家級重點學科，為我國森工企事業單位培養了大量技術型和管理型人才。在本科教學工作水平評估和國家重點學科建設的推動下，本著實驗教學資源合理利用和儀器優化配置的原則，以提高實驗教學質量為目的，整合教學資源，將原來分散管理的各實驗室實行集中管理，組建了森林工程實驗教學中心，2009年該中心被評選為國家級實驗教學示范中心[1-2]。隨著學校教學和科研水平的發展，要求教師在完成本科課程教學的基礎上，以增強學生的動手能力和創新能力為目的，積極開展科技創新活動，并且對教師的科研提出更高要求，這些都與實驗研究密不可分，因此實驗室的利用率迅速增加，高速的發展也顯露出現有的實驗教學模式及管理制度所存在的不足，實驗教學模式的改革勢在必行，積極加強實驗室建設是順利開展科研和產生高水平成果的前提和基礎。

1 現行實驗教學及實驗室管理模式分析

學院實行“一院一中心”的實驗室管理模式，即學院只設一個實驗中心，中心負責統籌學院4個本科專業、7個碩士點、2個博士點所對應的、實驗教學和科研工作，做到實驗場地、儀器設備、實驗技術人員等統一管理、統一調度，實驗資源集中管理，根據需要合理安排，強化實驗室在規劃與建設中的全局性和實驗室資源使用的可調度性，充分保證實驗資源的綜合利用[3]。

森林工程實驗教學示范中心的主要任務是開設專業課實驗，現承擔著實驗項目200余項，主要以驗證性、設計性和綜合性實驗為主。驗證性實驗主要訓練學生的基本實驗操作技能，正確使用儀器設備，培養學生對實驗現象的觀察和判斷能力，從而正確地理解和運用理論知識；設計性實驗要求學生應用所學的理論知識，為解決某一問題獨立設計實驗方案，考查學生對所學知識的運用能力；綜合性實驗是為了鍛煉學生應用理論知識去解決復雜的實際問題的綜合能力。但是由于設備臺數、課時和師資等因素的限制，現在實際開設的大部分實驗主要以學生分組完成一些驗證性實驗、測試性實驗或教師演示實驗為主，大部分學生僅僅是觀察后記下實驗數據，沒有真正地體現出實驗的設計性和綜合性[4]。

現行實驗室運行模式問題不少：

(1) 實驗室管理欠規范。本科生專業課程實驗、畢業論文實驗、創新項目實驗等都需要在實驗室完成。目前，只有專業課程實驗正式列入實驗中心的日常管理范疇，有專用的設備、試劑和材料等，而學生在開展畢業論文實驗和創新實驗時，必須自己購買所需實驗材料，特別是這些課題往往一人一題，需要的實驗材料種類多而數量少，一些特殊試劑的審批手續復雜且難于購買，這些因素都制約了實驗的開展。另外，實驗教師主要負責專業課實驗指導，沒法逐一指導每個人實驗，學生對實驗方案設計的合理性及實驗設備的操作都存在不確定性，導致實驗失敗或實驗儀器損壞[5]。

(2) 研究生課程實驗欠配套措施。研究生是高校中從事科研項目的主力軍，他們輔助導師完成科研課題，研究生的科研成果是學校科研水平的主要標志之一。高水平的科研成果離不開實驗室，在獨立查閱大量研究方法的基礎上，設計創新實驗方案，才能獲得高水平科研成果。目前研究生必修課程沒有實驗環節要求，而研究生占用大量的實驗儀器影響正常的本科實驗教學，研究生院僅設定研究成果的考核指標但缺乏針對于實驗技能的考核指標，學院的實驗中心也僅從實驗室安全的角度對研究生提出要求，而如何提高研究生的實驗操作能力和實驗室利用效率，產出高水平創新性的研究成果，并沒有配套的機制和措施[5]。

(3) 實驗室青年教師積極性不高。隨著學校科學研究水平的提升，對教師的科研能力考查指標逐步提高，專任教師的科研任務更加繁重，在此推動下越來越多的專任教師，特別是青年教師進入實驗室開展科研實驗。由此增加了實驗室儀器設備和實驗材料的消耗，同時增大了實驗教師的工作量。核算實驗教師工作量時，主要依據其本科實驗教學工作的完成情況和個人科研成果，而助研工作量很難量化，并沒有對應的考核依據，因此降低了實驗教師助研的積極性[5]。

近年來，學校積極開展大學生創新項目等活動，并且學院研究生招生數量由2010年42人增至2014年71人，教師科研任務愈發繁重，越來越多的學生和專業教師希望能夠走進實驗室，通過實驗探索創造高水平的研究成果。現在除實驗中心的實驗教師外，學生和專業教師對實驗室現有設備的情況及應用并不了解，實驗研究無從下手，實驗室設備卻很難得到充分利用。因此積極開展實驗教學方法和實驗室管理模式的改革，使其適應學生和教師的需求，實驗儀器更加高效地投入使用，實現科學的運行和管理勢在必行。

2 優化實驗教學示范中心管理模式

2.1 加強實驗中心管理制度建設

進一步加強制度建設，提升管理水平。研究建立高效銜接、互相制約、監控有效、操作性強的管理體制。對已有管理制度進一步優化組合，使管理科學化、制度規范化、體制標準化；進一步完善實驗中心的實驗教學改革思路與管理模式[6]。

健全中心教學、設備、人員及對外開放的管理制度，完善網絡化管理系統，全面實現中心管理工作的制度化、規范化和管理手段的現代化，建立一支具有全新觀念的、高素質的管理隊伍，進一步提高實驗室的科學管理水平。

2.2 人員管理模式分析

通常進入實驗室的人群有：實驗教師、專業教師、研究生和本科生，其中，實驗教師負責基本實驗教學、實驗室儀器設備管理，以及個人的科研工作，他們是實驗室的主要管理者，在完成基本教學任務的基礎上還擔任專業教師、研究生和本科生使用實驗儀器前進行輔導。專業教師講授實驗原理、開展科研工作和輔導大學生科技創新實驗，以及對研究生助研的實驗方案進行指導。研究生大部分時間要在實驗室開展助研實驗和完成各人畢業論文的實驗研究，同時，研究生可指導本科生正確操作實驗儀器，并對本科生制定的實驗計劃初步把關。隨著學校培養方案的改革，把培養應用型人才作為培養目標，因此，在本科階段，學生就開始走進實驗室，在實驗研究中不斷培養動手能力和探索創新，本科生在完成專業課程實驗的同時，還需要完成個人申報的大學生創新項目實驗和畢業論文實驗，部分參與導師科研的學生還需要參與科研實驗[7]。

在科研工作和創新探索為主的人才培養模式下，實驗室成為實驗研究中心，為了充分利用實驗室，使實驗室高效運轉起來，就需要將僅由實驗教師獨自管理和教學的模式，改進為實驗中心教師、專業教師、研究生和本科生共同管理的模式，建立科學合理的相互管理相互輔助的關系。實驗人員管理關系，見圖1。

圖1 實驗人員管理關系

(1) 設立課題項目小組。從2011年開始，學校新增本科生助研項目，旨在鼓勵有能力和有意愿攻讀研究生的本科生盡早開始接觸科研課題，為后續研究打下基礎。項目小組成立之后，需要在項目負責人的引導下系統的開展實驗研究，實驗方案設計及實驗方案的改進等理論較深的內容由項目組老師把關，實驗的開展及數據記錄與分析等大量繁雜的實驗研究工作，由項目組內的研究生帶領本科生完成。學生們每天投入大量的時間和精力用于實驗研究，有利于課題實驗的系統開展，學生敏銳的觀察力和創新能力能夠在實驗過程中及時發現問題，并對實驗方案的改進提出建設性意見[8]。在輔助老師完成科研課題的同時，培養和鍛煉學生的科研思維，激發他們投身科研的熱情，使他們能夠應用文獻資料和科研成果探索解決實際問題的方法和途徑，具備較強的設計和動手能力。

(2) 組建創新項目小組。森林工程實驗教學示范中心現每年承擔各等級大學生創新性實驗項目30余項。青年教師課題任務不重，已經積極參與到指導大學生創新項目工作中，作為導師帶領本科生開展實驗研究，在研究過程中開拓自己的思路，尋找申報高層次課題的新方向。在創新項目小組中，青年教師負責對本科生提出的實驗方案進行把關，并對實驗全過程進行管理[9]。另外，近年來我校青年教師積極開展中央高校基本科研經費資助項目，借此契機吸引本科生加入到自己的研究小組中，以保證課題高質量的完成，形成青年教師引導本科生進入實驗室，互相扶助、互相促進的管理模式。

(3) 研究生與本科生相結合。研究生的畢業論文研究內容選題主要來自導師的課題，助研實驗開展的同時，將自己負責完成的一部分內容作為畢業論文的主要內容。本科生論文的選題也有部分來自導師的科研課題，與同導師指導的研究生的研究課題有關聯之處，這種類型的本科畢業論文實驗可以在研究生的輔助下共同開展實驗，研究生可以在自己研究的基礎上對本科生進行指導，如此既減少了實驗教師和專業教師的工作量，也使得本科生減少很多重復性實驗。同時，研究生在與本科生合作的過程中互相促進，提高自己的研究效率。在培養學生動手能力、創新能力的同時培養學生們的團隊精神、協作精神，鍛煉學生解決科學問題的思維，為學生畢業后從事科研工作做好準備。

(4) 鼓勵更多的專業教師走進實驗室。鼓勵教授和副教授進入實驗室講授實驗課程、指導學生實驗和大學生科技創新活動，將他們的寶貴經驗傳授給學生，拓寬學生創新探索的思路。并且，實施青年教師理論課教學和實驗課教學輪崗制度及新進教師先到實驗室見習的制度，讓新教師在實驗教學和管理一線鍛煉和提高綜合能力。另外，開設實驗項目開發類的研究資助項目，鼓勵青年教師和實驗室教師積極開發創新性實驗項目，深入挖掘實驗室資源，充分利用實驗室創造科研成果[10-11]。積極開展實驗技術講座、實驗教學研討和實驗室管理研討，交流適合現有實驗室需求的管理方法及教學方法，提高中心的教學和管理水平。

2.3 實驗設備管理模式分析

近幾年，中心的建設得到高速發展，每年建設經費包括“教育部實驗設備修購專項資金”及“211工程重點學科建設經費”，總經費達到300～500萬元，實驗設備在滿足本科教學的同時，也要為研究生和專業教師的科研工作提供硬件支持。因此，中心地建設在院實驗中心的統籌管理下，進行科學合理的規劃[12]。中心實驗設備管理模式，見圖2。

圖2 實驗設備管理模式

用于本科實驗教學的實驗設備應按專業方向規劃，由實驗教師與專業教師共同負責。專業教師結合理論課程提出需要完成的實驗項目，并提供完成實驗所需的儀器設備及技術參數；實驗教師負責設備的申報及招標采購。實驗教師和專業教師共同參加設備培訓，了解儀器設備的使用方法及日常維護。專業教師應在理論教學的同時，在實驗課前對實驗原理、實驗方法、實驗設備等進行介紹，便于學生對實驗項目的了解，提高實驗教學的效果。實驗教師對儀器設備的日常維護負主要責任，保持設備正常運行[13]。

用于科研的實驗設備應按照課題組由實驗中心和學科負責人統籌規劃，各課題組結合科研工作提出需要完成的實驗項目，并提供需要購置的儀器設備及技術參數，實驗教師負責設備申報，實驗教師和專業教師共同參與招標采購和設備培訓，了解儀器設備的使用方法及日常維護。這些儀器設備的主要應用者是專業教師和研究生。實驗教師負責設備的統一調配和管理，而專業教師和研究生對設備的日常維護負主要責任，保持設備正常運行。由于研究生流動性較強，應采取使用登記制度，每一樣設備有指定的教師負責管理，輔助使用設備的研究生及專業教師完成設備的調試及操作，避免因操作不當造成設備損壞。

3 構建教學研究型實驗教學體系

3.1 優化實驗項目與課程體系

實驗課程體系建設應注重基礎訓練，并突出學生能力與素質，尤其是創新能力的培養。打破原有的實驗教學僅依附于理論的舊框架，按照實驗教學基本內容與人才培養要求，獨立設置實驗課程。強調基礎實驗技能、實驗方法與素質地培養，并結合探索創新精神培養的宗旨，力求培養出基礎扎實，并具備較強工作能力與創新精神的創新型人才[14]。

按照專業特點，將中心的實驗項目分成4大方向，其中包括：森工作業智能裝備方向、林業工程管理及物流管理方向、林產品包裝方向、森工產品開發與檢測方向，每個方向按照理論教學的先后順序設置系列實驗，使理論教學與實驗教學同步，并在理論教學的基礎上開發開放性實驗項目，鼓勵學生獨立設計實驗方案，大膽嘗試，在不斷探索中發現問題解決問題，培養學生的動手能力和實驗操作技能，提高其綜合素質。并且，根據實驗開課形式的不同，采用多元式考試模式，提高學生參與實踐教學的主動性和自覺性。

3.2 構建教學研究型實驗教學體系

改變實驗教學依附于理論教學的傳統觀念，建立有利于激發學生學習興趣、有利于培養科學素質、有利于激發創造與探索精神的實驗教學體系，將實驗教學體系確定為以能力培養為主線，分層次、多模塊、相互關聯的科學的實驗教學體系[15]。

以林產品包裝方向為例，結合林業產品開設的主要實驗課程包括：包裝材料、包裝工藝與設備、運輸包裝技術、包裝結構設計、包裝印刷實驗，每門實驗課程涉及基本教學實驗項目2項，圍繞這些核心實驗課程可開發創新性實驗多項，并可在此基礎上開發科研性綜合實驗多項。確定林產品包裝方向的研究主線后，專業教師和實驗教師圍繞此主線，可開發出大量的創新性和科研性實驗項目，學生在本科實驗課程的學習過程中，掌握儀器設備的操作方法，基本實驗原理和測試方法等基礎內容，利用課余時間積極動腦開發創新性實驗項目，并在畢業論文研究或研究生期間，輔助導師完成更加深入的科研項目實驗。由此形成以森林工程學科為主線，按專業方向劃分4個相對獨立的實驗課程體系，在每個課程體系中構建教學—創新—科研三個層次的實驗項目，實驗項目間相互鋪墊，課程體系間的實驗項目可結合研究需要進行交叉，構成多方向、多模塊的實驗教學體系。

3.3 充實網絡實驗教學資源

建立與研究型人才培養模式相配套，功能和目標明確的進階式實驗課程支撐平臺，發揮信息技術在現代教學方法和教學手段中的作用，依托完整的實驗課程支撐平臺、優良的實驗設備、豐富的網絡資源、開放的實驗教學環境等，突出信息技術在推進教學方法改革中的戰略意義[16]。

森林工程實驗教學示范中心于2013年申報國家級虛擬實驗室并獲得審批，示范中心已經具備獨立的網站，并且部分實驗項目可以實現虛擬實驗操作，但部分資源仍未實現真正的網絡共享。

(1) 加大網上輔助教學力度。在現有網絡資源的基礎上，進一步充實網絡實驗教學資源，將所有實驗項目的實驗大綱、實驗指導書、實驗教學案例，以及實驗設備使用指南等資料上網，便于學生咨詢、預習及設計實驗方案等。

豐富多媒體實驗教學素材、增添系列新生討論課、擴充網上虛擬實驗項目，學生可以不受時間、空間和實驗條件的限制，進行虛擬實驗操作和實驗學習，提高實驗操作水平；完善網上多媒體課件資源，包括實驗背景、儀器介紹、預習要點、實驗原理、實驗內容、分析思考等，便于學生自學和預習；進一步加強師生互動，教師可以和學生進行網上答疑和討論。

(2) 建設實驗室網絡管理平臺。實現網絡平臺的實驗教學管理，建設集實驗教學、實驗室設備管理、學生預約實驗和公共信息平臺等功能于一體的“實驗室綜合管理系統”。實現實驗室網上預約制，學生提前制定好實驗方案，并在實驗前3天預約實驗室，實驗中心的教師可以通過網上回復實驗室是否預約成功。實現網絡預約實驗、取消預約、查詢預約等操作。實驗教師通過網絡進行排課和發布教學信息，學生通過網絡選課并劃分實驗小組，可以隨時在網絡上查詢實驗課程的選課信息、開課情況、成績評定等信息。教師和學生通過網絡了解各實驗室的功能、要求以及開設的課程與實驗內容。實驗設備管理人員通過網絡進行儀器注冊、調劑、報廢登記，記錄儀器維修和使用情況，對儀器設備報表統計。

3.4 推進實驗教材和精品課程建設

學校每年都有教學改革項目、重點課程建設項目、教材資助項目等積極鼓勵專業教師進行課程改革和教材建設，但實驗教師參與的主動性不高，為了提升實驗教學的質量，學校應該設立東北林業大學實驗教學類教革課題和創新實驗項目開發課題，資助實驗教師和專業教師積極投入到實驗教學改革研究中。并且，設立實驗教材資助資金，鼓勵實驗教師撰寫高水平的實驗教材[17]。鼓勵實驗教師申報精品實驗課程，通過實驗課程和實驗教材的不斷改革創新，提升實驗教學質量，促進學生創新能力培養和綜合素質提高。

4 結 語

高等教育肩負著培養高素質專門人才和創新人才的使命，根本目的在于培養出知識面廣、創新能力強、綜合素質高的本科生和研究生，以滿足現代社會的需求。科學的發展日新月異、前沿不斷拓展、內涵不斷深化，作為高速發展的、繼承性很強的實驗科學，在教學型的基礎上不斷改革創新，向研究型轉變，對森林工程國家級實驗教學示范中心的發展具有重要的實踐價值，對進一步提高本科實踐教學的質量和水平，具有重要意義。

[1] 肖生苓,王立海,張佩劍,等.森林工程國家級實驗教學示范中心建設與實踐[J].實驗技術與管理,2012,29(5):151-154.

[2] 肖生苓，王立海，董希斌，等.森林工程專業實驗教學平臺建設[J].森林工程, 2013,29(3):157-160.

[3] 周 詳.教學研究型高校實驗資源的整合與共享[J].實驗室研究與探索,2007,26(9):111-115.

[4] 王 偉,孟祥貴,安 寅,等.“創新人才培養模式”下的實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術,2013,11(2):144-146.

[5] 劉小玲,林 瑩,陳德慰,等.“教學科研型”高校實驗室運行機制改革的思考[J].廣西農業生物科學,2008,27(z1):152-154.

[6] 馬 勇,由世洲,張 亮,等.淺議專業教學-科研型實驗室建設[J].實驗室研究與探索,2011,30(10):187-189.

[7] 何振輝,蔡志崗,沈 韓.中山大學實驗教學示范中心建設探索[J].實驗技術與管理,2012,29(5):1-5.

[8] 余建潮.依托實驗教學示范中心加強學生實驗能力的培養[J].實驗技術與管理,2013,30(3):117-119,129.

[9] 成 軍,李 莉,丁雪梅,等.三位一體實驗教學模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):127-129.

[10] 張東平,黃建軍,范 平.教學研究型實驗室的運行機制研究[J].實驗技術與管理,2009,26(1):143-145.

[11] 蘇 益,藺萬煌,張學文,等.教學研究型生物學實驗室建設的實踐與探索[J].實驗室研究與探索,2011,30(5):150-152,170.

[12] 肖生苓,李 琛,張佩劍.森林工程網絡虛擬實驗室方案設計與構建方法的研究[J].森林工程,2009,25(3):125-128.

[13] 王 峰,魚 靜. 高校開放實驗室與學生創新能力培養[J]. 實驗室研究與探索,2011,30(3):320-322,368.

[14] 鐘海榮,李建成,曹 慧. 構建研究生創新實踐能力的全程漸進式培養模式探析[J]. 高等教育研究學報,2012,35(1):54-65,62.

[15] 陳 爽.應用型人才培養模式的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2012,31(8):1-3,38.

[16] 周新年,邱榮祖,張正雄,等.森林工程創新人才培養綜合改革與實踐[J].森林工程, 2013,29(6):171-175.

[17] 張彩紅,許宏山,虞春生,等.創新型人才培養視角下的高校實驗室發展路徑[J].實驗技術與管理,2013,30(7):188-192,197.

Exploration of Experimental Teaching Reform of National Experimental Teaching Demonstration Center of Forest Engineering

LIChen,XIAOSheng-ling,LIYao-Xiang

(College of Engineering and Technology Key Laboratory of Forest Sustainable Management and Micro-bioengineering in Heilongjiang Province, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Proceeding from the requirements for applied talents of the current talent training scheme and strengthening the students and teachers’ work of science and technology innovation, the paper analyzed the bottleneck problems of national experimental teaching demonstration center of forest engineering in the process of construction. It elucidated the relationship of guidance and assistance each other among the experimental teachers and professional teachers and graduate students and undergraduates, and established a system such that everybody was responsible to the experimental equipment. A layers-promoting experimental course system was built by combining the professional experiments and innovative experiments and scientific experiments. We make full use of the network resources to improve experimental teaching effect, and realize online management through the network management platform, and enhance the construction of experimental teaching materials and experimental excellent courses to promote the experimental teaching reform.

experimental teaching; teaching reform; experimental teaching demonstration center

2014-08-11

黑龍江省教育科學“十二五”規劃2012年度課題(GBD1212008)

李 琛(1979-)，女，黑龍江哈爾濱人，博士，講師，從事專業實驗室建設和研究生及科研管理工作。

Tel.13101618902；E-mail：lichen_nefu@163.com

肖生苓(1952-)，女，黑龍江哈爾濱人，博士，教授，副院長，從事學院實驗中心建設和管理工作。

Tel.：0451-82190986； E-mail：shenglingxiao@126.com

S 77； G 642.0

A

1006-7167(2015)05-0133-05