實驗室在工科畢業設計中的應用

（黑龍江大學，黑龍江 哈爾濱 150080）

摘 要：傳統的工科實驗室教學主要是對課程進行輔助教學，對實驗室的利用率不高，也限制了學生的動手能力。在提倡應用型教學的今天，實驗室應充分發揮其作用，更好地服務于教學環節。文章以水利水電工程專業為研究對象，探討實驗室在工科畢業設計環節中的應用。

關鍵詞：畢業設計；實驗室；工科；水利水電工程

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）05-0036-02

畢業設計是大學生畢業前對所學課程的一個總結。一直以來工科建筑專業畢業設計都是以設計為主，這主要是因為畢業設計是為學生將來走上工作崗位打基礎，傳統的建筑專業畢業設計的內容包括建筑物設計、施工組織設計、施工預算等，它們都是依托實際工程資料進行虛擬施工安排。隨著大學職能的轉變以及應用型本科的提出，這就對畢業設計的選題提出了新的要求，要在原有的建筑物設計、施工的基礎上，滿足學生科研能力的要求，這時，實驗室的利用應得到充分重視。

一、工科畢業設計現狀

畢業設計作為教學的重要環節，是檢驗學生大學四年對所學專業課程的掌握程度的重要手段。傳統的畢業設計有兩種形式：一種是以假定工作實際內容為主的畢業設計，另一種是以資料搜集論述為主的畢業論文。長期以來工科專業結合實際就業方向，畢業設計都是以設計為主，但在設計的執行過程中卻遇到越來越多的問題，越來越多的數據資料在網上都有成品，而指導教師的設計資料來源有限，學校資源投入不足，更主要的是畢業設計與很多學生的就業方向不同，學生不感興趣，就會存在抄襲、應付了事等問題，畢業設計改革迫在眉睫。對畢業設計進行改革，就要從實際問題入手，應發展設計形式的多樣性，豐富選題，充分利用學?，F有資源，從實際出發了解學生所需，才能更好地為學生服務，發揮畢業設計的真正意義。

二、畢業設計與實驗室建設的關系

在日常的教學環節中，對工科的實驗室來說，實驗內容并不能像理科實驗室一樣有豐富獨立的實驗內容，所以對工科實驗室利用率較低。高校工科實驗室應用主要是以輔助教學的形式，通過課程教材中的基本實驗，加深學生對課程的理解，起到輔助教學的作用。其實工科實驗室還是很有利用空間的，可以借鑒理科實驗室利用方式，通過對課程教材實驗內容的驗證、對建筑材料力學性能等檢驗、將實驗器材走出實驗室在建筑現場進行原位實驗、對不同外加劑對建筑產品的影響等等實驗內容進行研究，引入畢業設計或形成畢業論文，既滿足了學生就業方向的需要，又培養了學生對畢業設計的熱情，開闊了畢業設計思路。綜合上面所提出的想法，我們想嘗試將實驗室對畢業設計開放，有效地利用高校資源，嘗試探索工科畢業設計新的發展方向。為此我們申請黑龍江省教育科學規劃課題青年基金項目“水利工程專業畢業設計選題模式的現狀分析及改革研究”，項目以黑龍江大學水利工程專業為試點，嘗試以學生自主申請學校開放實驗室項目內容為畢業設計題目，為畢業設計探討一種新的形勢。項目預期解決的問題包括以下幾方面。

1.擴展畢業設計選題范圍。充分利用實驗室就不能選擇傳統的虛擬施工形式的畢業設計，而是通過種種實驗數據以及對實驗數據進行理論分析，以此來培養學生的科研能力。以實驗內容為畢業設計題目，杜絕了學生套用模板、網絡抄襲等問題，又培養了學生的動手能力和文字整理能力。但以往工科的實驗室很少有科研項目，因為建筑專業以施工方法為主，實驗室都只是傳統的檢測建筑材料或土壤所能承受的力學指標，項目也只是為建筑工程提供相關材料的數據資料，創新性不高。為了讓學生的畢業設計題目更具有創新性和代表性，以及更好地調動學生的積極性，所以在選題時將學生意向與教師指導相結合，題目上可以結合生產實習或學生自主實習內容，對某處工程地質條件或相關建筑材料、結構等進行驗證；也可以將教師項目中某些學生可行項目作為畢業設計選題，如提供實驗數據、數據分析等。當然，因為有的科研項目內容與本課畢業設計目標還是有區別的，所以指導教師在進行選題時應注意難易程度、與教學大綱的交叉情況等。

2.充分利用學校資源。學校資源不單單是利用實驗室，高校資源廣闊，應充分利用起來，比如說校園網、圖書館、其他專業實驗室等，通過校園網中的知網平臺可以查閱其他先進的學術理論，以此作為實驗項目選題的依據，擴展學生的思路；而通過圖書館文獻可以為項目理論確立扎實的理論基礎；而其他專業的實驗室可以擴展學生的思路，更好地為實驗數據服務。學生要想通過實驗完成畢業論文內容，扎實的實驗數據是最基本的，但現有實驗室涉及耗材及簡單的儀器的提供可能存在不足，這樣還可以通過學校的開放實驗室、創新實驗室等校園項目提供相應的實驗經費，如果是教師科研項目分支，還可以通過項目經費完成，但在項目經費支出等方面還要指導教師嚴格把關，避免浪費。有些耗材費用過高，還應培養學生根據實驗原理自制實驗設備。

3.組建設計團隊，培養團隊精神。既然將實驗室實驗內容作為畢業設計，關鍵是要有一定的難度，所以應該鼓勵學生組成自己的設計團隊，與不同專業、不同年級的學生合作，更應鼓勵學生與就業單位合作，利用就業單位相關技術人員及經驗，相互取長補短，綜合利用所學知識，在科研上有一定建樹，在完成實驗的過程中展開實際的項目研發，培養學生的團隊意識和協作精神。指導教師應在組成團隊后，項目開始前對項目進行細致的分工，同時聽取項目組成員的想法，安排每個學生搜集與自己工作相關的資料，定期進行交流和整理，由于學生之前沒有科研經歷，指導教師應多與學生交流溝通，對學生在學術上加以指點，包括資料的整理、實驗的操作方法、理論分析的方法及注意事項、論文的寫作格式等。

三、實驗室在工科畢業設計中的應用

在本次實驗項目中，指導教師從原有校級青年基金項目“固化劑對分散性黏土的改良研究”中分解出兩個小項目申請學校創新實驗室項目：“對針孔實驗進行改進的研究”、“外加劑對分散性黏土的影響指標分析”，其中“外加劑對分散性黏土的影響指標分析”申請了省級創新實驗室項目。兩個項目組成員共八人，考慮到水利工程專業作為工科，一直來畢業設計少有論文形式，所以只確定兩個項目負責人將項目作為畢業論文選題，其他項目組成員以興趣愛好為主，畢業設計仍選擇傳統的設計形式。首先從大四上學期開始在學生中選擇對項目感興趣的同學并組成項目組，然后在指導教師指導下組織資料申請學校相關項目。項目申請成功后由指導教師對項目組成員進行分工，開始資料搜集：有的學生負責力學部分、有的負責實驗原理、有的負責實驗過程、有的負責實驗材料作用，由學生自己在學術網站及圖書館搜集資料整理成小論文，定期與指導教師進行討論，結合教材內容，最后形成實驗計劃。在經指導教師對實驗計劃進行審查后，開始在實驗室進行實驗。實驗計劃應包括實驗目的、實驗儀器、實驗耗材、實驗步驟、實驗預期目標等，所涉及實驗的相關材料，如土壤固化劑、分散性黏土土樣以及其他實驗耗材等，實驗室不具備條件的由所申請校園項目經費統一購買。項目在實驗過程中由實驗室專職實驗教師指導，這主要是避免實驗儀器在錯誤操作使用過程中損壞。實驗項目應在本學期結束前完成并形成實驗報告，如實驗中存在問題應及時進行改進和完善，最后對解決效果進行評價，并進行二次分析。本學期結束前黑龍江大學水利電力學院組織學生開始畢業設計選題，由兩名實驗項目組成員分別將此次實驗作為畢業論文選題，其他學生選擇其他設計題目作為畢業設計。在第四學年下學期開始，兩名學生根據之前實驗報告，搜集資料對實驗項目的相關因素進行完善，并形成畢業論文參加答辯。在畢業論文完成過程中，由于前期實驗已經完成，因此在論文完成過程中指導教師要嚴格考核學生對實驗數據的分析整理能力。畢業論文答辯時應邀請實驗室教師、工程師、項目指導教師共同參與，針對項目內容力求使學生真正掌握實驗原理，加深對所學專業知識的認識。

四、結論

1.因為本次規劃項目為期一年，但具體實驗操作環節只有一學期，所以在實驗階段對實驗中存在的如返工、發現新的問題、實驗錯誤整理等修改時間不夠充，大四上學期學生課程較少，時間比較充裕，但是實驗室教師工作量較多，學生又沒有科研經歷，在對很多情況處理上增加了指導教師的工作量，所以在學生獨立解決問題的能力上還有待增強。

2.在實驗過程中，從耗材的購買、土樣取得、聯系其他實驗室等細節工作上，學生執行力不夠，未來在項目進行中應形成一系列完整的管理制度。

3.從畢業設計答辯效果來看，學生在實驗原理掌握上還有很多不足。對于畢業設計答辯組提出的問題，涉及基礎理論、實驗原理等，學生答辯效果不理想，這主要是學生對前期資料搜集整理及認識還很不夠，未來大三學年下學期學生就應自主完成項目申請，并交由指導教師審批，并且教師要加強對實驗操作、理論分析等方面的指導力度。

綜上所述，對學生利用實驗室完成畢業設計理論上還是可行的，應對項目組成員加強事前、事中、事后的管理，不斷完善實驗執行內容，執行過程中關鍵點還是培養科研興趣及理論知識運用。

參考文獻：

[1]孟昭霞.高校實驗室創新性管理[J].實驗室研究與探索，2013，（6）.

[2]邢麗波，桂馨，康九紅.實驗室開放與管理[J].實驗室研究與探索，2014，（9）.

[3]姜麗偉.高校實驗室管理體制改革與探索[J].實驗室研究與探索，2012，（6）.

[4]榮華偉，錢小明，錢靜珠.關于高校實驗室開放管理的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2014，（12）.

收稿日期：2016-09-07

作者簡介：佟大鵬（1980—），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學水利電力學院講師，主要從事水利電力工程研究。

基金項目：黑龍江省教育科學“十二五”青年專項課題“水利工程專業畢業設計選題模式的現狀分析及改革研究”（GJD1214051）