地质资源与地质工程实验教学中心的改革与实践

2013-04-10常象春

实验室研究与探索 2013年6期

田红，常象春，刘莹

(山东科技大学山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，地质科学与工程学院，山东青岛266590)

0 引言

实验教学是高等教育的重要组成部分，是学生实践能力和创新能力培养的重要环节［1］，在学生综合素质培养中发挥着重要作用，加强实验教学是促进教育教学质量提高的重要保障。

地质资源与地质工程实验教学中心是依托于地质资源与地质工程学科的发展而逐步发展起来的。经过几代人50余年的不息努力与追求，地质资源与地质工程已发展成为学校强势学科，1984年获得“煤田、油气地质勘探”硕士学位授权点，2003年获“矿产普查与勘探”博士学位授权点，2005年获“地质资源与地质工程”一级学科博士授权点，2007年获得了博士后流动站。学科的壮大不仅培养了数以万计的高级专业人才，而且促进和加速了地质资源与地质工程实验教学中心的发展和建设。

1 实验教学中心定位及规划

地质资源与地质工程是以实验和实践为主的自然科学，通过实验室内矿物、岩石、古生物、水质等实验分析和研究，推断各种地质结构、地质构造、沉积体系、构造体系及演化机制，结合勘察技术可进一步提出有利目标。基于实验研究贯穿于整个地质资源与地质工程研究过程的认识，实验中心形成了“宏观观察与微观分析相结合、定性描述与定量分析相结合、传统手段与现代技术相结合、将今论古与逻辑推断相结合”的实验教学理念，瞄准地质资源与地质工程创新人才培养这一目标来构建实验教学体系，并注意与理论教学有机融合，打造创新人才培养平台。

实验教学是地质资源与地质工程本科生的培养过程中最重要教学环节［2］，是学生理解地质资源与地质工程科学理论知识，形成自学能力、探索精神、合作精神，锻炼综合素质与能力以及培养创新意识的重要手段。实验中心是培养学生动手能力的实践场所［2］，中心确定的实验教学定位是:培养基本实验技能为重点，增进综合科研能力为核心，提高创新能力和实践应用能力为目标，让学生获得科学研究的基本训练;始终坚持理论教学与实验实践教学相结合、实验教学与科学研究相结合、能力培养与素质培养相结合、中心内实验教学与中心外实践教学相结合，实现对理论传授、能力培养和素质养成的协调发展。

2 实验教学改革思路及方案

随着科技的发展和实验教学改革的不断深入，传统的实验模式已难以适应教育创新体系的发展。实验教学不仅是传授知识、验证理论和掌握实验技能，更重要的是培养学生能够真正具有独立的工作能力和良好的科学素养。实验教学不仅授人以知识与技术，培养动手能力和分析问题、解决问题的能力，而且可以影响人的世界观、思维方式和作风［3］。中心在明确实验教学定位与规划的基础上，确立了实验改革的思路，即以创新型地质资源与地质工程科学人才能力培养为导向，以中心的实验设备为平台，以学科的科研基础为保证，在实践过程中不断发展和完善实验实践教学体系，全方位地加强实验教学在本科教学和人才培养中的作用［4］。把资源勘查技术、地球物理及勘查技术与方法作为主要技术手段，构建特色明显(能源和资源勘查与地质为主)、技术手段先进(传统手段与现代化数据采集、测试、处理手段结合)的学科(专业)体系，为学生提供一个发挥创造性思考和实践的活动空间。

2.1 完善实验教学体系

实验教学体系是培养学生科研素质的科学规划。在建设现代实验教学体系的探索实践中，针对地质资源与地质工程学科具有实验性和实践性很强的特点，中心建立了“产、学、基、研”四位一体实验教学体系。即将生产实践、课堂教学、实习基地和科学研究密切结合，在课堂教学过程中，通过生产现场的认识实习，保证学生对所学基础理论知识有一个最基本的感性认识;在获得启蒙式的专业认识后，激发学生带着对专业知识兴趣和科学探究问题进入实验教学课堂，并通过实验教学传授给学生认识问题和解决问题的基本方法和技能;在学生掌握专业知识和基本实践技能后，充分发挥实验教学基地的作用，提供给学生对所学知识现场训练与巩固的场所，在学生获得基本的解决问题能力之后，鼓励学生参与教师的科研项目，培养学生创造性思维，提高其科学研究能力。

2.2 健全实验教学与理论教学的统一机制

无论是实验教学还是理论教学，其目的和目标都是一致的，因此要把实验教学和理论教学有机地统一起来。做到通过理论教学，指导实验教学;通过实验教学，巩固理论教学。根据具体教学内容和教学环节，分门别类地制定实验教学和理论教学相互促进的实施方案，保证学生通过两者的结合，对所学知识的不仅有个全面的认识和掌握，而且有个基本应用和发挥。

2.3 加强高水平实验教学队伍的建设

高校实验队伍是培养学生各种实验技术的设计师和导师，也是教师和科研人员的得力合作者。实验教学队伍水平直接影响到实验教学的质量，因此不断提高中心教学队伍的水平是一个长期性的工作。中心积极争取和创造各种条件，吸引优秀教师和科研人员充实到实验教学队伍，注重青年教师培养，使具有博士学位的青年教师逐渐负担主要课程的教学工作。在改革了实验教学体系的同时，重视提高实验系列人员的业务水平和素质，鼓励青年教师攻读在职博士研究生，支持技术人员学习相关的专业知识。加强了对实验系列的教员和教辅人员的培训和考核，增加他们的工作能力和信心，促进了实验教学的长远发展［2］。建立起一支教学水平高、爱岗敬业、团结协作、勇于创新、富有奉献精神的实验教学队伍。

2.4 深化管理体制的改革

良好的管理体制是中心廉洁建设和谐发展的保证，也是维持实验教学和科研工作正常秩序的保证。

(1)中心实行校、院二级管理下的主任负责制。中心主任具体负责中心的规划建设和人财物管理。

(2)实验室推行标准化管理。实验室机构管理、实验教学管理、实验仪器设备管理、大型仪器设备管理、实验工作人员管理、实验室安全管理、实验室制度管理和实验室档案管理这八类管理均要实行标准化管理［5］，并做到帐、卡、物相符率为100%。各项实验室建设与管理工作要实行项目责任制，即各项工作必须落实到具体的单位、具体的人，实行“包项责任制”［6］。

(3)全面实施实验室开放管理模式。利用中心的计算机管理数据库(各种实验教学资源、实验室信息、人员信息、中心实验室管理资料等)、网络师生互动系统、网上通知与公告等，实现了实验室的信息化管理。建立了实验室开放和仪器设备共享的信息化管理系统，及时公布开放时间、开放内容、开放程序、开放人员信息及开放管理制度等。利用网络建立了在校生、毕业生、助教研究生、教师、用人单位等对本中心实验教学效果的反馈系统。

2.5 建立以科研促发展制度

本中心不仅是本科生的实验教学场所，也是广大师生进行科学研究的基地。十分有必要建立一种以科研促进实验教学、带动中心发展的制度。依托强大的学科和科研优势，一方面鼓励教师及时将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中，积极推进了实验内容和实验模式的改革和创新;另一方面本科生的创新型实验可以以教师的科研为题，实现了教学与科研的有机融合。

3 实验教学内容的创新发展

实验教学内容是一项系统工程，在继承传统内容的基础上创新，通过对原有实验课程的整合，实现实验教学内容体系的整体优化，使创新意识和实验能力的培养贯穿于实验教学的始终［7］。地质资源与地质工程实验教学中心实验教学内容建设的基本思路是:围绕勘查工程和地质工程专业为主线的实验教学内容，提出对实验教学体系的整体化改革的思路、实施方案;优化培养计划和培养目标，修订主要专业实验课程的教学大纲、实验内容;探索有利于学生创新实践能力培养的实验教学组织方式，协调课程关系和实验环节，建立系统的地质工程专业实验教学体系;编写出版地质工程专业实验指导教材;有针对性地购置实验设备，扩展实验实习基地，增强理论与实践的结合;全面实施新的实验教学体系，检验改革效果，并不断总结完善，保证创新性实验占30%左右。

3.1 设置不同层次的实验内容

在实验教学改革的系统中，每一门实验课的实验项目都应该是有层次的。将实验内容分层次设置，由基础验证、综合设计和研究创新3个层次构成，其中基础性实验占到50% ～60%，综合性实验占到30% ～40%和研究创造性实验占10%以上。实验内容的设置体现了基础性与前沿性、经典型与现代型的结合，体现了与科研、工程、社会应用的结合，推动了实验教学与理论教学之间、各门实验课内容之间的合理衔接［8］。

在实验教学内容安排上，我们尽量考虑应用性和创新性的结合。例如做到矿物岩石认识与鉴定实验与科研和社会应用情况相结合。实验课上除了认识典型的岩矿标本外，补充了不少科研项目工作中采集到的各种标本，如高岭石黏土岩、油页岩等标本均是从生产矿井、矿山采集来的标本。实验课堂上通过对矿山情况的简要介绍，使得学生获取的知识更加生动、形象、系统，具有立体感，同时增添了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野。

地质资源与地质工程所有的实验教学内容都与资源勘查、地质工程及相关的科研项目、社会实践结合密切，直接面向社会需要和国家建设需要。因此，地质资源与地质工程实验教学中心，逐步实现了以下目标:

(1)构建分层次实验教学体系。逐步建立与地质资源与地质工程理论教学的有机结合，以培养资源勘查与地质工程实践能力为核心，由专业基础到专业的分层次的实验教学体系，使整个实验教学涵盖了专业基础型实验、综合型实验、创新研究型实验［9-11］。

(2)教学内容充分注重传统与现代的结合。目前传统的地质手段仍然是地质发现的重要手段。实验教学与科研、工程和社会应用实践密切联系，一直是中心实验教学的特色，不断地融入科技创新和实验教学改革成果，使得实验项目不断更新。

(3)适时对实验教学大纲进行修改。让其充分体现发展中的地质资源与地质工程教学指导思想，实验课程的教学安排适宜学生自主选择。

(4)实验教材要不断改革创新。鼓励教师编写适合本专业的实验教材，更有利于学生动手能力的训练和创新能力培养。

(5)与科研与工程相结合。实验教学内容与科研、工程技术研发和生产实践等紧密结合才富有生命力，也才能对学生产生吸引力。

各门实验课程的综合性、设计型和创新性实验教学内容大部分来自教师的科研项目和科研成果，不仅具有先进性、探索性、实用性、挑战性等特点，而且还能激发本科生主动探索的兴趣。建立了由以教师指导为中心、研究生与本科生科研为主体，实验研究与现场实践相密切结合的实验教学与科研相结合的模式。

3.2 提升实验教学方法与手段

(1)提升实验条件。利用中央与地方共建实验室经费，在学校的支持下，购置先进的、大型实验教学设备，如X-射线衍射仪、显微光度计、阴极发光等先进设备的购置，使得实验室实验水平大大提高。因此，目前资源勘查与地质工程实验室的实验教学手段先进，引入现代技术，融合多种方式辅助实验教学。

(2)构建启发、讨论和互动式实验教学方法。教学方法对于提高实验教学效果具有十分重要的作用。本中心针对课程的不同特点采用不同的方法进行教学。在实验过程中，注重启发、讨论和互动式实验教学方法，利用多种实验教学手段引导学生在实验过程中积极研究、主动探索和科学合作，培养他们的综合科研能力、合作精神、科学素质和实践应用能力［12-13］;一方面将实验课单独设课，并在实验教学大纲和改革方案上又与理论课内容相互呼应、互为依托。特别重视资源勘查与地质工程领域的实验技术研究，如在实验项目选择方面，加强学生基本技能的训练、加强动手能力的培养，每一项实验方案的设计和实施都有利于启迪学生科学思维和创新意识。

(3)构建以学生为主体的开放式实验教学模式。为了强化学生的自主学习能力、探索精神、课题申请能力、综合实验技能、团结合作精神、学生发现问题、分析问题和解决问题能力以及科学素质的培养，本中心采取的是以学生为主体的开放式实验教学模式［14］。为了保证实验教学质量和实验教学工作的顺利开展，对现有的资源勘查工程与地质工程专业实验教学体系进行全面优化、调整，建立适应现代地质发展需求的实验体系，加强理论与实践的结合。调整完善实验教学大纲，优化理论教学与实践教学系统，实现室内与室外相互促进，实现理与工的相互补充，实现宏观与微观结合，先进方法与常规技术相结合。完善实验教学条件，建立特色明显、技术先进的地质工程实验室。积极改进实验教学方法，资源勘查与地质工程各自实验室建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

3.3 改进实验教学考核方法

实验考核方法对学生实验具有重要的导向作用，在实验教学中具有举足轻重的地位。本中心通过长期的实验教学研究、改革与实践，建立了一套科学的、公正的实验考评体系。采用平时实验操作评定、实验结果认定、综合实验和科研能力的综合考核方法，以求准确反映学生的综合实验能力与科学素养。因此，我们要求除了学生实验报告外，还加强了学生实际操作的考核、师生实验连动等建立多元实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，激发学生实验兴趣，提高实验能力。如矿物学与岩石学实验教学，首先由老师讲解每个实验的目的意义、内容、方法步骤，观察描述的关键问题，并选取代表性标本进行示范性描述鉴定，然后让学生自己动手观察描述，写出鉴定报告。其间老师及时巡视每个小组的实验进展并进行答疑指导。最后，通过提交实验报告方式进行考核，以优、良、中、及格、不及格五级分制记录每个学生的实验成绩。