船舶动力装置课程开放式综合创新实验教学探索

徐汇涛,吴晓阳

(公安海警学院,浙江 宁波 315801)

轮机工程(舰艇机电指挥)专业是公安海警学院首批四个本科专业之一。公安海警学院本科教育的培养目标是造就“讲政治、懂技术、会管理、能执勤”的高素质复合型人才,与专科教育的培养目标相比有质的飞跃。学院的轮机工程技术专业(海员定向生)必须通过适任评估考试,这是一项包括船舶动力设备操作、船舶动力设备拆装、金工工艺、电工工艺、电站操作、轮机专业英语等的综合性考试,其中动力设备操作与拆装是核心项目。因此上述两个不同方向的轮机专业,均对学员的实践动手能力、创新能力提出了较高的要求。开展开放式综合创新实验教学,可以培养学生实践动手能力、综合运用所学知识解决问题的能力以及一定的创新能力。目前国内相关院校对开放式实验教学进行了大量的研究[1-4],但是在轮机工程专业课领域,国内相关的研究非常少[5]。船舶动力装置包括主推进动力装置、辅助机械、轮机维护与修理等三门课程,均是轮机工程专业的核心主干专业课程。因此,探索船舶动力装置开放式综合创新实验教学方式具有重要意义。

一、开放式综合创新实验教学的内涵与特征

开放式综合创新实验教学是一种新型的实践教学方式,它强调以学生为主体,教师不预先指定实验项目,而是由学生自行选定,自行编写实验方案,教师所编写的实验指导书作为范本供学生参考使用。同时,它不局限于一门单独的课程,而是依附于一个课程群,所选取的实验项目具有较强的综合性,而完成实验则必须依靠多人组成的小组来完成。教师根据学生所选定的实验项目,结合实验室的实际设备情况来评估学生所编写的实验方案的可行性。开放式综合创新实验教学方式主要有以下特点。

1.开放性

开放式实验教学是针对传统的实验教学而言,其开放性主要包括三层含义[6]:(1)学员处于实验教学过程中的主体和中心地位,可以自由发挥主动性和积极性;(2)实验内容并非单纯是理论课的附属品,而是相对独立的体系,强调培养学员的创新思维;(3)实验方法不拘一格,强调尊重事实规律。也有的研究认为开放式主要有两个表现形式[7]:一是实验时间开放,即实验室全天对学生开放,学生既可在实验课时间做实验,又可在业余时间完成一些实验内容,使学生充分发挥自己的能动性,提高学生做实验的积极性;二是实验教学内容开放,是指实验课之前,教师只在相关知识和主要仪器使用上给予讲解,让学生自己预习实验,写出预习报告(包括实验原理、目的、步骤、预期结果等),然后自己独立完成实验。实验期间,教师只是监督实验过程,实验后与学生一起分析讨论实验结果,最后由学生完成实验报告。

2.综合性

综合性实验是近年来实验教学改革的产物[8-9],是为了使学生能更系统地学习和掌握实验原理、目的及实验方法,而把相关的几个小实验按其规律组合成一个综合性大实验,使学生在实验课上对所学知识有更加全面的认识和了解。实验的综合性表现在它不局限于一门单独的课程,而是依附于一个课程群,可使课程间的实验进行联系和交叉。如果实验工作量较大,就需要几名学生组成一个小组来完成。这样对提高学生分析解决问题的能力、促进学生的团队合作精神大有帮助。

3.创新性

创新性主要表现在实验过程中鼓励和激励学生主动创新。创新主要表现在:(1)敢于写出实验指导书上没有的实验方案;(2)敢于挖掘和利用不同于教材上的实验方法。当然,创新性并非要求学生一定要有创新,主要是强调鼓励和激励,促进创新意识的提高。

二、教学实施与探索

为加强学员综合能力、创新能力的培养,专业课程实验教学必须向综合性转变,改变原实验教学按理论课设置和各门实验课程相互独立的传统,打破课程之间的界限,按照学科性质,对实验教学体系进行整体优化,对各课程的实验内容优化整合,将专业实验教学连成一条主线并分阶段实施。船舶动力装置是包括“主推进动力装置”“船舶辅机”“船机维修技术”等多门专业课在内的课程体系,每门专业课程都有不同数量的实验学时。开放式综合创新实验对这些课程之间的实验项目进行综合优化统筹,并配备适量的专业教师指导,对学生采用分组滚动安排,完成各实验项目。

1.积极调研,收集资料

利用平台检索下载论文文献,购买相关专业书及参考资料。加强与实验中心的沟通,赴宁波大学海运学院调研有关实验设备、实验教学以及实验教学改革等方面的情况。认真点验实验室匹配的相关实验设备,排查安全隐患。注重课堂教学的效果,深入学员中间了解他们的学习情况,保障学员的理论知识学习的效果。在课堂教学上对学员严格要求,同时加强课外辅导。

2.摸清学员情况

向学员介绍开放式综合创新实验教学的含义、特点及基本实施方法,使学员形成一个清晰完整的概念,方便下一步的教学实施。采取问卷调查的方式,摸清学员的情况,主要是学员针对实验教学的态度以及对开放式综合创新实验教学的认识、要求、希望等。约82%的学员认同开展开放式综合创新实验教学,约18%的人认为无所谓;约85%的学员觉得应该在周末、晚上等休息时间开放实验室;约93%的学员认为自己有兴趣参与到开放式综合创新实验教学;约88%的学员认为实验教学形式应该多样化,更好地激发学习的兴趣;约50%的学员很想在休息时间去做实验,27%的学员兴趣一般,9%认为无所谓,14%表示没兴趣,不如做其他事情。可以看出,开展开放式综合创新实验教学,绝大多数学员是感兴趣、愿意参与的,这为下一步的实施奠定了良好的基础。

3.整合设备资源,制定项目列表

开放式的实验教学并不是无条件、无限制地开放,首先要立足于实际。学员虽然是主体,但也必须要有一个导向。这就需要教员规定一个选题的范围,让学员明白实验室哪些东西有、哪些东西没有、哪些项目可以做。为此,需要依据实验室当前匹配的设备,制定出一个实验项目的列表,让学员发挥主观能动性去选择。经过点验,确定了20个可选的实验项目范围。学员选择好以后,可以自己编写实验方案,教员所编写的实验指导书可作为范例参考。在设计实验方案的过程中,学生不仅获得了知识、技能,而且可以使探究方法更明确、思路更清晰、过程更科学。学生在设计实验方案的过程中进行积极的思维碰撞,在交流研讨中逐步明确先做什么、后做什么、怎样分工和合作及在实验中怎样观察并记录实验现象等,能够形成开展探究活动的大致思路,增强探究活动的目的性、计划性,在实验过程中不至于无所适从,也不至于随意摆弄。设计实验方案的过程也是一个探究的过程,是提高学生探究能力的一个重要途径。

4.科学划分小组进行尝试

为了提高学员团结协作的意识,增强团队合作精神,对学员进行了分组。为了保证各组之间的差距不至于过大,分组遵循一个平衡搭配的原则,即根据考试成绩、课堂表现、作业成绩等把表现较好的学员与较差的学员组合在一起。每组由成绩较好、表现较好的学员担任组长,每一小组根据实验项目列表、参考实验指导书编写出实验方案提交给教员。教员根据实际情况确定该方案的可行性以及是否需要修改等。

开放式综合创新实验主要面向具有一定专业理论知识的高年级学生。在2008级动力管理专业、2008级轮机工程技术专业中进行了尝试,学员分成每组5人左右。从尝试过程中的表现来看,学员的积极性都很高,但同时也暴露出一些问题:理论知识不够扎实,有的小组做到一半就感觉做不下去,有些学员感觉无所事事,有的学员拆下的设备零件却不知道它的主要作用等。同时,也反映出学员之间的差异性:有的学员好学、积极性高、不怕脏,而有些人却怕脏、手不愿意碰柴油;有些学员好问,问的问题都比较深入,而有的学员却一个问题也不愿意问。

三、教学效果分析

1.实验成绩评定方法

开放式综合创新实验教学是一个比较系统的教学过程,学员实验成绩的评定也是一个难点。[10]实验成绩应该综合整个教学过程来评定,由实验方案、实验过程中的表现、实验结束后的答辩、实验报告等四部分成绩组成。实验方案主要是看是否有创新性、可行性以及条理是否清晰等,占总成绩的15%,小组中的每位成员成绩相同。实验过程中的表现主要是根据学员动手的积极性、提问的积极性、对待实验的态度等评分,以小组中表现最好的一位为基准给分,小组中每位成员的成绩实行差别化,占总成绩的30%。实验结束后的答辩主要是结束后现场提问,根据学员回答问题的情况给分,占总成绩的30%。实验报告成绩从实验报告的条理性、完成质量等方面给分,小组中的每位成员成绩相同,占总成绩的25%。实验总成绩作为课程平时成绩的参考。

2.教学效果评价标准

教学效果的评价标准必须要有多个指标来衡量。建立指标评价体系需要结合实际、科学选取。根据问卷调查的情况,建立了以下的教学效果评价标准(见表1)。

表1 教学效果评价标准

根据上表设置的8项指标,以满足I类指标得5分、Ⅱ类指标得3分、Ⅲ类指标得2分、Ⅳ类指标得0分进行计算,总得分32～40分代表教学效果优秀,24～32分代表教学效果良好,16～24分教学效果一般,16分以下教学效果不合格。

3.教学效果分析

根据上述实验成绩评定方法及教学效果评价标准,评定此次开放式综合创新实验教学效果为优秀。具体表现在:(1)学员参与人数比例为100%;(2)学员认可比例为82%;(3)感兴趣学员的比例为93%;(4)实验过程中主动提问的学生占总人数的63%;(5)实验方案有创新的比例为19%;(6)实验报告成绩指标属I类指标;(7)实验答辩成绩属Ⅱ类指标;(8)实验总成绩属Ⅱ类指标。总得分为36分。

学员在开放式综合创新实验研究活动中,参与了选题立项、查阅资料、书写方案、实际动手、撰写报告等相对完整的过程,使学员受到一次全方位的训练,培养了学员综合实践能力、独立运用所学知识和实验技术解决实际问题的能力,提高了分析问题和解决问题的能力。实验的挫折和失败锻炼了学员的意志,实验的成功增强了学员的自信。新的教学方式可以达到以下几个促进作用:

(1)进一步完善和丰富了实践教学形式。实践教学形式多样化有利于培养学员的学习积极性。特别是开放式综合创新实验过程使学生感受到是他们自己在完成实验。实验时间、内容可由自己控制,甚至可以自己选题设计实验,变被动实验为主动实验,充分调动了学生的积极性和主动性。

(2)提高学员理论联系实际的能力,拓宽学生的知识面。学员普遍反映专业课程难学难懂,尤其是在讲设备结构的时候,根据教材上的附图,学员往往想象不出设备内部结构。由于实验内容的开放,学员可以选做实验和设计实验。这些对于帮助学员彻底明白其结构,促进理论知识学习具有重要作用。

(3)提高学习兴趣与实际动手解决问题的能力。开放式综合创新实验过程能充分发挥学生的认知主体作用,它是由学生根据自身兴趣、爱好和知识水平去选择和完成的,不像课堂理论教学那样比较枯燥,显然学员的兴趣更高。

(4)培养学员的创新能力。传统的实验教学是提供现成知识多、学员思考少,容易造成“知识塞满”“智力退化”现象。参加开放式综合创新实验,学员可以带着问题做实验,由被动记忆学习变为主动探索性学习,有利于培养学员独立研究和综合分析问题的能力,以及促进学生创新思维的形成。

四、结 语

以上研究探索表明,船舶动力装置开放式综合创新实验教学具有良好的效果,在公安海警学院也具备一定的实施条件,可以把该教学形式同课程实习结合起来,丰富课程实习的内容,对增强课程实习的效果也具有较大的帮助。本文探索建立了实验成绩评定方法,并在此基础上了建立了教学效果的评价标准。通过实施开放式综合创新实验教学、也为今后开展实践教学、丰富教学形式打下良好的基础。

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[3]宋国利,盖功琪,苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实验[J].实验室研究与探索,2010,29(2):91-93.

[4]胡仁杰.营造开放实验教学环境开展开放式自主实验教学[J].实验室研究与探索,2006(7):822-826.

[5]高占斌,陈景锋,蔡振雄.轮机工程专业课现场教学改革思路[J].航海教育研究,2007(4):46-48.

[6]周 鹏,柴学平.创新型实验教学的改革体系与实践[J].中国电力教育,2010(12):115-117.

[7]徐 晶,胡 宾.开放式创新型实验教学改革初探[J].实验室研究与探索,2002,21(5):21-22.

[8]张小林,周美华,李茂康.综合性、设计性实验教学改革探索与实践[J].实验技术与管理,2007,(07):94-96

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[10]范淑嫒,张 洪,熊永洪.开放式实验教学学生成绩评价方法的研究[J].实验科学与技术,2008,6(4):283-284.