構建實驗教學質量保障體系 培養礦業特色創新人才

李 穎， 尹文萱,b

(中國礦業大學 a.教務部; b.煤炭潔凈加工與高效轉化國家級實驗教學示范中心，江蘇 徐州 221116)

0 引 言

實驗教學是理論知識和實驗活動、間接經驗與直接經驗、抽象思維和形象思維、傳授知識與訓練能力相結合的過程, 是培養學生動手能力、觀察能力、分析和解決問題能力以及科學求實精神和創新精神的重要教學環節[1]高校實驗室是反映學校教學、科研、學科建設和管理水平的重要標志之一, 是現代化大學的心臟,是培養學生創新能力和實踐能力的重要場所。實驗教學的目的就是通過實驗培養和提高學生的科學素質,培養學生的創新能力和實踐能力。實驗教學在高校創新人才培養中起著非常重要的關鍵作用[2]。隨著國民經濟的發展，國家對高校創新人才的需要，全國各高校紛紛結合自身的特點，對實驗教學體系進行改革[3-8],以適應新形勢下人才培養的需要。

我校是一所百年高校，通過長期建設和發展，在煤炭能源勘探、開發、利用，以及多學科多領域形成了鮮明特色的優勢品牌專業。實驗教學以培養礦業特色創新人才為核心。圍繞礦業特色創新人才培養的核心目標，提出了實驗教學質量保障體系的構建理念和原則, 建設實驗教學質量保障體系，包括：多層次全面開放的實驗教學體系、實驗教學綜合管理系統、實驗教學全方位督導反饋閉路機制。在人才培養的實踐中，取得良好效果。

1 構建實驗教學保障體系的基本理念

適應新時期國家能源革命戰略和創新人才需求, 實驗教學以創新能力為核心，以人才培養為目標，確立以學生為主體、教師為主導、能力培養、素質提高、個性化多元發展和引導、協調發展的教學理念，實現學科資源高效整合、科研與教學緊密結合、理論和實驗課程與國家工程實踐中心的實踐教育有機結合，創建有利于培養學生創新能力的實驗教學新體系，強化討論式、個性化和開放性等多元化的教學方法與手段，實驗室全面開放，多層次健全和完善實驗教學管理體制, 實驗教學實現高效運行，加強實驗教學過程系統管理，構建了完善的實驗教學質量保障體系，包括： 多層次全面開放的實驗教學體系、實驗教學綜合管理系統、實驗教學全方位督導反饋閉路機制。

2 構建實驗教學質量保障體系的實踐

2.1 多層次全面開放的實驗教學體系創建

我國高校實驗教學的傳統理念是培養學生的基本能力--注重實驗基礎知識、基本實驗方法及基本操作的掌握。傳統教學理念支配下的實驗教學,不利于學生創新能力的培養, 不利于貫徹因材施教[9]。新的教學理念提出了以人為本、以學生為主體、教師為主導, 讓學生自主實驗有效的辦法是多種形式的開放, 培養學生創新能力。通過實驗室開放,為不同水平的學生提供條件, 充分發揮學生的潛力, 實行提高—揚優—早期進入科研3層次開放培養學生創新能力的有效形式[9]。

根據實驗教學質量保障體系的構建理念：知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展；核心：創新人才培養，整合了與理論課對應的原分散的實驗課, 重新設計了層次分明、漸進式的實驗教學體系[10]。 該實驗體系由分層遞進的基礎實驗、跨學科綜合型實驗能力訓練、體現科研特色的設計性實驗及創新性實驗4個板塊組成, 分階段、多層次培養學生的實踐能力和創新能力。構建以創新能力培養為核心的實驗教學體系見圖1。

2.1.1培養方案計劃學時內

正確認識實驗教學與理論教學的關系, 堅持實踐教學與理論教學并重發展。注重教學整體目標需要,在相互協調、相互促進中共同發展[11]。改革以往重理論、輕實驗, 重專業、輕基礎, 重知識、輕能力, 重分化、輕綜合的大學課程體系, 建立以“打實基礎, 拓寬專業, 強化實驗, 突出創新, 注重綜合”創建與理論相結合的實踐教學體系, 以知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展為指導思想，以創新能力培養為核心，構建新的2016培養方案，每門實驗課程內容包括：基礎性、綜合性、設計性及研究性。其中跨學科的綜合性、體現科研內涵的設計性/研究性實驗開出率從2006～2007學年的46.2%上升為2016～2017學年的74.6%。

圖1 以創新能力培養為核心的實驗教學體系

注重實驗教學質量保障，一改以往單一注重內容為內容與過程并重的模式，改革實驗課程大綱為實驗課程質量標準，每個實驗課程每個實驗項目關注實驗項目涉及的具體內容、環節及對學生的細致要求，注重綜合性、設計性及創新性的內涵建設。2016版本科培養方案中的所有實驗課程都編寫制定相應的教學質量標準，教務部提供標準的模板，要求全部提供中文、英文兩個版本。實驗課程教學質量標準力求科學、規范、可操作性強，對課程目標、內容、要求表述的行為動詞明確、具體，每門實驗課程的每個實驗項目的涉及的實驗內容各個環節步驟，學生要求達到的實驗學習效果及相應的能力培養要求，做出具體要求。在2017年教育部對我校本科教學的審核評估中，實驗課程質量標準及實施情況受到專家的肯定和好評。

2.1.2開放實驗

為切實推進我校實驗室全面開放，充分發揮實驗室在提升學生創新精神和能力培養中的作用，在培養方案列出的計劃學時外通過開放實驗，進行3層次立體創新能力培養。為保障開放實驗的質量，對實驗室條件及實驗內容等方面做出相應要求：

(1) 營造開放條件。①完善實驗場地，配備實驗設備，安排實驗技術人員進行現場實驗指導和管理；②學生實驗前需在網上提交實驗規章制度與安全培訓答卷，成績通過方可進行實驗。

(2) 明確開放目的。以拓展學生的實驗技能為目的，提升學生綜合應用知識和技能解決實際問題的能力； 以強化科學思維能力的培養和科學研究方法的訓練為目的，提升學生的科研能力和創新能力；注重實現學生個性化發展培養為目的，提升學生自主創新能力[11]。

(3) 設計開放內容。①內容設計與實驗教學緊密相關，具有創新性和探索性。目標重在對學生綜合技能和科學思維的訓練，內容新穎，方案合理，技術可行。②開放項目主要類型：技能拓展型(I類)，科研訓練型(II類)，自主創新型(Ⅲ類)。

以化學實驗為例，教師利用有機化學實驗室及光譜實驗室開放條件的優勢，在開放項目的內容設置上分多個層面：將計劃學時外的綜合性典型有機合成實驗項目，對已完成計劃學時實驗的學生開放，拓展學生化學實驗的綜合技能；利用公選課“化學與社會”，將市售食品光譜檢測(蜂蜜/奶粉的紅外光譜檢測)等操作簡捷、科普趣味的實驗項目面向全校非化學專業學生開放，激發學生熱愛科學的興趣；將生物礦化研究方向的科研內容，如，膽結石形成機理研究中劃分出階段性強的部分——生物小分子的基質調空體外模擬膽結石，復方中藥單方間分子間相互作用研究等部分適宜內容，作為開放實驗項目，吸引學有余力的學生參與科研訓練，培養學生自主創新、自發研究課題的科學思維能力。

多年來經過多層次、全面開放的實驗教學體系的構建實施，學生的創新能力得到顯著提升，在各種創新實驗競賽及論文發表、專利申請中均獲得可喜的成績成果，僅2016年國家級、省級、校級大學生創新項目分別為 100、170、515項，參加學生人數分別為441、736、1970人；參與項目的學生發表論文、申請專利及挑戰杯、建模等各類主流專業賽事中獲得各項成果數分別為135篇、3項、22項，部分學生的論文被《Mater Science: Mater Electron》《Micro & Nano Letters》等國外較有影響的期刊刊出。

2.2 實驗室綜合管理系統

為了加強和規范實驗教學過程管理，推動實驗室與實驗項目開放共享，增強學生選課自主性，切實提高實驗教學質量，保障實驗教學高質量規范化[12-13]，建設并在全校全面使用“中國礦業大學實驗教學管理系統”(見圖2)，所有實驗項目(課內實驗、獨立設課實驗、開放項目實驗)通過系統完成實驗教學流程各環節操作。本系統的師生信息、實驗課程、實驗教學任務等基礎數據主要源于教務管理系統，學院在此基礎上完成實驗項目、課程質量標準的錄入與審核工作；系統的部門、樓宇等信息由教務部按照數字化校園的數據標準統一規范，各學院按照相應標準進行設置。

圖2 實驗室綜合管理系統運行圖

2.2.1系統功能

該系統由校院兩級管理系統組成。校級系統主要功能包括各院級系統與學校數字化校園、教務管理等系統的對接與同步；學院、樓宇、實驗中心及實驗室、實驗教學資源、實驗課程及學期任務等教學體系構建與維護；師生信息、門禁終端、教學運行與質量監控等數據查詢統計，實驗開放項目管理等。院級管理系統主要功能包括實驗中心門戶網站管理、實驗課程及項目管理、師生信息管理、實驗課表編排、學生選課、實驗過程管理、成績查詢與統計、師生交流，以及實驗室開放、實驗預約、門禁終端、儀器設備管理等。

2.2.2角色劃分

實驗教學管理系統的角色分為校領導、校院級系統管理員、學院領導、教學院長、實驗中心主任、教師和學生。領導、管理人員和教師除個人信息維護、課表及各類信息查詢等基本功能，在系統運行中，管理員或中心主任可根據實際情況和需要逐級進行功能授權或調整。

(1) 校領導。通過校級管理系統按照學院、中心等方式查詢全校實驗室、實驗隊伍、實驗教學、儀器設備、監控終端等各類數據報表或資料信息，全面了解、掌握實驗室、教學資源及實驗教學運行總體情況。

(2) 院長。通過院級管理系統查詢學院實驗室、實驗隊伍、實驗課表、儀器設備、監控終端等各類數據報表或資料信息，實時掌握并監控本學院實驗室、教學資源及實驗教學運行情況。

(3) 教學院長。教學院長是實驗教學系統的管理決策者，實時掌握并監控本學院實驗室、教學資源及實驗教學運行情況外，及時了解實驗教學任務進度與狀態，并負責各實驗中心新實驗項目申報、項目變更申請的審核等工作。

(4) 學院系統管理員。主要負責本學院管理系統和網站的運行和維護，包括部門及實驗中心主任、教師、學生等各類賬號的管理，實驗室、儀器設備、終端等信息維護，系統的各類參數設置，教學狀態監控、數據統計等工作。

(5) 實驗中心主任。中心主任以實驗中心為主體負責實驗教學運行管理工作。具體負責實驗課程的排課模式及學生的選課方式的確定，并組織落實中心實驗教學任務；組織實驗教師進行實驗課程大綱、實驗項目及有關要求、實驗室、教學資源等教學信息的初始化工作并進行審核；組織各中心開放項目、新增實驗項目的申報和審核工作，審核實驗項目變更申請。

(6) 教師。教師包括實驗教師和實驗技術人員，通過系統進行個人實驗教學任務的預約，個人課表及學生信息的查詢，并負責協助中心主任對課程或實驗項目教學資源(如虛擬仿真課件)、課程的預習資料等維護，并做好課程的實驗記錄、學生考勤、實驗報告與數據處理、實驗考核、成績評定等工作。

(7) 學生。學生登錄校級管理系統后可查看本學期培養方案內必修的實驗項目和可供選修的開放項目；對于預約的實驗項目，在實驗教師發布實驗安排后，進行實驗時段的選擇；根據系統提示進行預習、提交預習報告，按時到指定實驗室完成實驗內容，實驗后按照要求及時提交實驗報告。

2.3 實驗教學督導反饋機制

為推進實驗教學過程管理，有效保障實驗教學質量[14-15]，學校2013年成立“中國礦業大學本科實踐教學督導委員會”。本科實踐教學督導委員會作為學校實踐教學工作的檢查督導和咨詢參謀機構，在主管教學校長的領導下對學校的實踐教學工作進行監督、檢查、評估、審議、指導，多渠道快速反饋實踐教學工作信息，保證有關實踐教學管理規章制度的貫徹執行(見圖3)。督導委員會成員由教務部聘任，設主任1名，副主任2名。委員由教學和管理經驗豐富、工作認真負責和具有副高以上職稱的教師和退休教師擔任。

圖3 實驗教學督導流程圖

本科實踐教學督導委員會面向實驗教學工作的主要內容為：①對全校實踐教學工作進行過程管理，對學生實踐教學的組織安排、實踐教學過程和實踐成效等進行督導和檢查；②評估實踐教學效果，為構建科學、合理和規范的實踐教學質量監控體系提供意見和建議；③廣泛收集師生對實踐教學工作的意見和建議，及時反映和匯報存在的問題，提出改進意見；④為學校的實驗教學改革提供咨詢；通過聽課、訪談、征詢、專題評估等各種方式對教學過程中的實驗教學環節進行監督，并及時反饋信息；⑤督促各實驗室(中心)認真執行實驗室建設和實驗教學規范，對實驗教學和實驗室建設提出建設性意見和建議；⑥參加教務部組織的督導專家例會，交流相關工作信息，定期反饋督導信息，為學校提供決策參考。

目前經歷兩屆實踐教學督導委員會，我校實驗教學的質量水平得到顯著提高，實驗室的建設水平上了新臺階。師生及學院領導對實驗教學更加重視，對督導環節給予肯定，督導環節成為實驗教學實施環節與學校主管職能部門的重要溝通交流的橋梁，為學校相關政策的制定提供依據。

3 結 語

學校注重推進實驗室信息化建設與實驗教學質量標準建設，構建了有利于培養學生創新能力的多層次、全面開放的實驗教學體系。建設的實驗室綜合系統——實現師生圍繞實驗教學各環節線上線下全面交流，保障實驗教學的過程質量管理，建成了比較成熟的校院兩級實驗教學管理系統及相對完善的實驗教學質量監控體系，形成了相對穩定、涵蓋多學科的督導專家隊伍，實現了實驗教學全方位督導反饋閉路機制。 在人才培養的實踐中，取得良好的效果。在2017年教育部對我校的審核評估中成為亮點。