能源與動力工程專業(yè)課程實驗教學模式與考核方式改革

曾晰

[摘 要]為滿足高等教育改革的需要，培養(yǎng)高素質創(chuàng)新實踐型人才，針對能源與動力工程專業(yè)課程實驗存在的現實問題，通過改進實驗教學模式與實驗考核方式等措施，對實驗教學體系進行了改革，實現了由以教師為中心向以學生為中心的轉變，提高了學生的科研興趣和自學能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維意識，提高了學生的實驗技能和綜合分析能力。

[關鍵詞]能源與動力工程;實驗教學模式;考核方式;課程改革

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）09-0052-03

一、引言

實驗教學是整個教學工作中的重要組成部分，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要途徑[1]。能源與動力工程專業(yè)作為特色工科專業(yè)，其大多數的研究成果都是通過實驗得到的，實驗教學可以說在培養(yǎng)工科學生的專業(yè)、創(chuàng)新和分析解決問題的能力等方面有著理論教學不可替代的作用[2]。隨著我國對應用型人才培養(yǎng)要求的不斷提高，高校對學生創(chuàng)新與實踐能力的培養(yǎng)越來越重視，實驗課程所占比例越來越大，實驗教學的改革迫在眉睫[3]。

近年來，我國多所高校不斷對能源動力類專業(yè)的實驗教學體系改革進行探索，以提高實驗教學水平和教學效果，并取得了良好成效[4-6]，但每所院校及其專業(yè)的辦學定位和辦學特點不同，存在的問題也不盡相同。筆者所在的貴州大學電氣工程學院能源與動力工程專業(yè)（下文簡稱為能動專業(yè)）教研室在實驗教學改革的實踐中取得了一些顯著的成果[7-9]，得到了廣大師生的肯定。本文在上述研究的基礎上思考了我校能動專業(yè)目前在實驗教學中存在的問題，根據專業(yè)培養(yǎng)計劃及“十三五”實驗室建設規(guī)劃，按照 “厚基礎，重實踐，強能力”的培養(yǎng)目標，在學院領導的支持下，對能動專業(yè)課程實驗進行教學模式和考核方式的改革，積極引導學生參與實驗，加深學生對專業(yè)知識的理解，提高學生提出問題、思考問題和解決問題的能力，增強學生的創(chuàng)新思維意識[10]。

二、能動專業(yè)課程實驗目前存在的問題

自2005級開始，我校能動專業(yè)將鍋爐原理、汽輪機原理和熱工過程自動調節(jié)三大專業(yè)課程的實驗獨立開設為18 學時1個學分的能動專業(yè)課程實驗，其中鍋爐原理實驗 10 學時，汽輪機原理實驗 2 學時，熱工過程自動調節(jié)6 學時[8]，具體設有“煤的工業(yè)分析”“煤的發(fā)熱量測定”“汽輪機轉子振動特性分析”“過程控制”4個實驗項目。

相對于驗證性的基礎實驗而言，專業(yè)課程實驗更重視學生對實驗數據的采集、現象分析和規(guī)律總結的能力培養(yǎng)。近年來，隨著我校能動專業(yè)的發(fā)展、招生規(guī)模的擴大和人才培養(yǎng)要求的提高，專業(yè)課程實驗在教學過程中存在許多需要解決的問題，主要包括以下幾個方面。

（一）“教”與“學”相脫離

傳統(tǒng)的教學理念是以教師為中心，實驗教學主要由教師授課和示范，實驗缺乏探索性和創(chuàng)新性，學生參與度低，這樣下去，學生將無法主動去認識問題和思考問題，更無法獲得解決難題帶來的成就感，就會大大削弱學生學習的主觀能動性和積極性。

（二）理論教學與實驗教學相脫離

實驗課獨立開設以后，出現專業(yè)課程實驗安排過于集中的現象，實驗課與理論課之間缺乏銜接性和相關性，各種實驗堆積起來的結果是學生不知從哪開始，導致實驗內容脫節(jié)、遺漏或重復。配套的實驗教材較為陳舊，實驗內容不能適應時代發(fā)展要求，甚至有些實驗課沒有相關教材，導致學生跟不上學習進度，無法有效地將理論運用于實踐，從而破壞了實驗開展對理論知識的鞏固和促進作用。

（三）設備配套不完善，影響教學效率

專業(yè)實驗室的配套設備相對基礎實驗室來說較少，加上部分設備及儀器因配件損壞而無法正常運行，如果維修不及時就會影響實驗教學的正常開展。學生人數眾多，設備有限，無法保證每人都能動手操作。實驗學時有限，學生只能利用課余的時間完成規(guī)定的實驗內容，同時實驗教師必須加班監(jiān)督，這就會降低教學效率，影響教學計劃的正常進行。

以上問題的存在，導致實驗教學質量難有明顯提高，因此必須對現有的實驗教學模式及考核方式進行改革，并在實踐中不斷總結經驗，使之適應新形勢發(fā)展的需要。通過把傳統(tǒng)的以教師為中心的演示型實驗教學轉變成“以人為本”、以學生為主的教學理念，提高學生學習的主觀能動性并端正其學習態(tài)度。

三、能動專業(yè)課程實驗教學改革的具體措施

（一）教學模式的改革

1. 成立“小助教”管理團隊，“以少帶多”，指導全班“動”起來

實驗教學不再是教師演示，讓學生生搬硬套，而是鼓勵學生主動思考并加以描述。本文選擇貴州大學電氣工程學院能動15級1班（151班）的學生作為研究對象。該班有41人，可分為5個組，每個組8至9個人。教師首先擇優(yōu)選出組長，在上課之前組織5位組長進行小班授課，向其講授實驗原理、實驗方法、操作規(guī)程以及注意事項等，親自示范并指導，確保小組長們能正確使用實驗儀器，同時告知其實驗前的預習內容。隨后5位組長化身為“小助教”，代替教師向自己的組員講解實驗內容。在整個過程中，“小助教”負責指導組員進行實驗，而教師負責解答疑惑、分析異常實驗現象和數據，保證實驗的安全進行。組長擔任“小助教”這一角色讓其體會到教育帶來的樂趣，也真正成為學習的主人，在指導其余組員的同時，不僅強化和鞏固了所學知識，還提高了管理能力和責任意識，增強了個人成就感和集體榮譽感。而教師則是把更多的精力放在引導學生充分提高設備使用率和使用效果上。成為“小助教”的學生并不是固定不變的，可以通過輪換的方式讓每位學生都能得到鍛煉。

2. 建立良好的師生互動學習機制，教師引導學生主動思考問題

在實驗分組進行的學習模式下，學生必須分工明確，同時又要團結合作，以確保每個人都能參與其中，這樣不僅能夠促進學生之間的交流與合作，培養(yǎng)學生的團隊合作精神，還能夠提升學生的自主學習能力和學習興趣。如果遇到問題，學生就會通過互相討論去解決問題，教師也積極參與學生討論，形成良好的師生互動討論氛圍。教師引導學生主動思考，鼓勵學生多提問，允許學生標新立異，實現創(chuàng)新發(fā)展。

3. 合理安排實驗時間，跟進理論課程學習，靈活運用課余時間

雖然實驗課獨立開設，但是實驗教學的進行仍需配合理論課程的進度安排，合理安排好每個實驗的開展時間和學時。

各個實驗項目之間既要獨立又要有銜接，例如“煤的工業(yè)分析”和“煤的發(fā)熱量測定實驗”是對煤的水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量進行測量從而判斷煤的種類，是鍋爐原理課程的重要部分，因此需要學生提前了解如何選擇煤樣及制作煤粉的過程。“汽輪機轉子振動特性分析實驗”是汽輪機原理當中最重要的一門課帶實驗，要求學生通過現場操作分析實驗現象，掌握轉子的振動特性及故障診斷方法。“過程控制實驗”是用TKGK-1型過程控制實驗裝置對單容水箱進行液位PID控制，需要學生提前學習熱工測量及儀表中溫度控制及傳感器的工作原理。由此可見，實驗是建立在具備理論知識的基礎上的，所以一定要將配套實驗安排在相應的理論教學之后，使學生能及時跟進學習進度，在“做中學”，從而更好地掌握相應的理論知識。

另外，由于設備有限，每堂實驗課只安排兩三個小組同時進行或者輪流進行，以避免學生“干瞪眼”或者“投機取巧”，摘抄別人的實驗成果。

（二）考核及評價方式的改革

根據實驗教學大綱規(guī)定，實驗課不能把實驗報告作為唯一的評定依據，實驗總評成績應由平時成績和期末成績共同構成，平時成績包括操作表現、出勤率、互動問答等內容，期末成績包括實驗報告和自我總結。實驗的考查更加注重實踐過程，因此平時成績所占比例較大，占60%，期末成績占40%。平時缺勤次數超過總次數的30%，或者缺交的實驗報告數量超過總量的30%，或者實驗報告成績低于60分（總分100）的則不能獲得學分。

實驗報告全部由同一名教師來批改，其評定依據包括內容的完整性、數據的真實性和準確性、分析過程以及結論的可靠性等。平時成績則以小組為單位進行評分，組員由組長來評分，組長由教師來評分。每次實驗應安排至少兩個組同時進行，讓各組互相監(jiān)督，組長及時向教師匯報實驗進展情況，讓考核結果更加客觀準確地反映學生的真實水平。

四、能動專業(yè)課程實驗教學改革的實施效果

（一）教改班和傳統(tǒng)班實驗成績統(tǒng)計分析

能動專業(yè)課程實驗在第8學期第12周開始，本文選擇能動151班作為教改班，為便于比較而選擇同年級的另一班級（152班）進行對比，該班未實施教改模式，稱為傳統(tǒng)班。教改實施前，這兩個班的基礎實驗成績水平基本相同，人數也相近（151班有41人，152班有40人），這有利于更加客觀地評價教改效果。這兩個班由同一教師同時進行授課，所用實驗大綱和指導書相同，僅教學模式不同，實驗結束后對這兩個班進行綜合能力評價，考核方式均按照前面所述方式實施。這兩個班的綜合成績如表1所示。

由表1可看出，此兩班雖然都沒有不及格的，但與教改班相比，傳統(tǒng)班的低分率較高，70分以下的人數占比約為40%;在高分段，教改班90分以上的人數約為34%，而傳統(tǒng)班只有7.5%左右;傳統(tǒng)班的平均分為79.9，而教改班的平均分為85.7。

正如前面所述，綜合成績評定由平時表現和最終的實驗報告質量共同構成，表1的結果表明與傳統(tǒng)班相比，教改班有較為明顯的優(yōu)勢，具體表現在：一是學生的學習態(tài)度發(fā)生了很大的變化，不僅上課出勤率達到100%，而且因故缺勤的學生會主動要求補做實驗。二是學生的表達能力有了明顯的提高，勇于在眾人面前表達自己的想法，增強了自信，這將有助于學生今后順利融入社會。三是“小助教”的教學模式是學生在掌握了實驗原理和操作方法的前提下完成的，減少了錯誤操作導致設備損壞而影響實驗正常進行的現象。四是“小助教”這一角色有利于學生站在教師的角度思考問題，幫助學生提升自學能力的同時，還激勵學生自覺遵守課堂紀律，更好地完成實驗。五是學生實驗報告的質量不論是與自身的縱向比較還是與其他同學的橫向比較都有大幅度的提高。

綜上，采用“小助教”教學模式的班級，其學生在綜合能力方面優(yōu)于傳統(tǒng)班級的學生，而且“小助教”在實驗教學過程中起到了傳幫帶的作用，提高了教學效果。

（二）教改班和傳統(tǒng)班問卷調查統(tǒng)計分析

實驗結束后，為進一步對比兩班的教學效果，針對課堂教學效果的滿意程度分別對教改班（41人）和傳統(tǒng)班（40人）的學生做了問卷調查，并對調查結果進行了統(tǒng)計，如表2所示。

從表2可以看出，在調查的9項內容中，教改班80%以上的學生認為是最佳和較佳，而傳統(tǒng)班只有不到50%的學生認為是最佳和較佳，這表明實驗教學中采用“小助教”的教改模式更受學生歡迎和認可，角色的轉變有利于促進學生主動去學習并掌握更多知識，使其學習興趣變濃，師生互動增強，學生的知識應用能力和學習成就感明顯增強。

五、結語

實驗教學是全部教學過程中不可缺少的重要組成部分，是關鍵的教學環(huán)節(jié)之一。本文對貴州大學能源與動力工程專業(yè)存在的現實問題進行了思考，結合本專業(yè)的實際情況，提出了與之相適應的實驗教學模式和考核方式改革的具體實施方案。經過一年的教學實踐，考核結果體現了該教學改革的優(yōu)勢，通過問卷調查的形式也驗證了其可行性。實驗教學的改革需要與時俱進，筆者所在項目組在實驗教學改革方面仍然需要繼續(xù)探索。

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[責任編輯：龐丹丹]