建设高水平实验教学体系推动卓越工程人才培养

范如永

(河南理工大学高等教育研究所，河南焦作454003)

0 引言

河南理工大学作为服务煤炭行业的高校，长期以来非常重视实验教学的建设和改革工作，制定了“九五”、“十五”和“十一五、十二五”实验教学建设规划，印发了“实践教学条件建设工程实施方案”、“关于加强和改进实践教学工作的若干意见”、“实验教学示范中心建设与管理实施办法”、“实践教学年度目标考核办法”等一系列文件，就实验教学建设的目标、基本思路、关键措施、保障条件等方面作出了明确规定。在2007年的《关于加强和改进实践教学工作的若干意见》中，明确规定了实践教学在教育教学中的重要地位和意义，并对实践教学的发展提出了重要意见。遵照学校实验教学发展的指导思想，根据培养高素质创新人才应具有的知识、能力和素质结构，不断整合和改革课程实验教学内容、修订实验教学大纲和人才培养方案，建成融知识传授、能力培养、素质提高于一体的课程体系。把实验教学作为独立的教学环节，与理论教学并重，打破实验教学依附于理论教学的传统模式，优化实践教学资源，在不断加强理论教学的同时，强化实践教学环节，逐步形成了“以基本知识掌握为先导，基本技能实验为基础，创新能力培养为核心，知识、能力、素质协调发展”的实验教学模式。

1 构筑立体化、高水平的实验室平台体系

“实验室是一所高校最基本的硬件设施，是高校教学和科研的主要基地，建设好高校实验室是办好高校、培养合格人才的一项基础性工作”［1］。从科学史的角度来看，实验室的建设经历了一个发生和发展的过程。“16-17世纪，随着西欧生产力和资本主义生产关系的发展，科学实验逐步成为相对独立的、日趋重要的社会实践形式［2］。19世纪，实验获得进一步的独立和发展，相继出现了由众多人员分工协作的实验室，著名的如德国李比希实验室(1825年)、英国卡文迪许实验室(1871年)、美国爱迪生实验室(1876年)等。19世纪末20世纪初以来，特别是第二次世界大战后，科学实验进入一个崭新的阶段”［3］。随着实验室的建设和发展，实验室也开了人才培养和科学研究的双重任务，有关实验室教学的任务也逐渐提上了实验室活动的重要日程。在早期，实验室的教学工作主要是在实验室主任的带领下开展有关实验的辅助性工作，并在实验实践中学习。“1826年，李比希在一所规模较小的省立大学——吉森大学建立的实验室，标志着新的知识生产方式在大学的确立”［4］。随后，新的知识生产方式—以实验为主体的知识生产方式在世界各国大学得到了传播，“美国大学创造性地借鉴了德国的做法，进行了一系列的改革，既克服了德国大学的弱点，又吸收了其优点，进一步完善‘实验室型’的知识生产方式”［5］。随着大学实验室的建立和实验室型知识生产方式的确立，如何发挥实验室的功能，更多的培养人才和从事科学研究就成为现代大学实验室建立的重要目标，为此，各国大学都在进行实验室改革，力图使实验教学成为推动大学高水平科研和人才培养基地。

学校在明确实验教学有关指导思想和教学改革路径的同时，累计投入近2亿元，先后建成煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心、现代矿山空间信息国家测绘局重点实验室(国家一级安全技术培训中心、国家级煤矿安全工程技术研究中心)、河南省煤矿瓦斯及火灾防治重点实验室、生物遗迹与成矿过程重点实验室、安全技术及工程重点学科开放实验室等一批高水准实验研发基地和工程中心以及一系列的国家级、省级和校级实验教学示范中心。截止到2009年，学校实验教学用房达到了29万m2，教学实验设备总值达到了2.3亿元，基础实验开出率达100%，技术基础课实验开出率达98%，专业课试验开出率达85%。学校在加强实验室建设的同时，还十分重视实习基地建设，学校先后与近百家大中型企业、科研院所联合建设了一批稳定的实习实训基地，截止到2009年，学校共有校外实习基地112个。学校实验、实习基地体系的建设，极大地保障了学校实验教学的进行，有利于学生创新能力的培养，也为进一步深化改革实验教学提供了平台条件。

2 着力构建专兼结合高水平实验教师队伍

实验室教学队伍是实验教学的重要组成部分，“实验室教学队伍主要包括实验教学(科研)人员;技术管理及操作人员;技术装备维修从制作人员”［6］等，要建设一支水平较高的实验教学队伍，就必须在专业结构、技术水平等方面来加强建设。①加强专业结构建设。随着科学技术的发展，各类学科的相互渗透，各种技术装备的综合性愈来愈强，这就要求实验教学队伍及技术人员所具备的知识不但要有一定的深度，而且也要有一定的广度，并要求熟练地掌握技术本领。而这一点在目前显然是很难办到的。因此，由此而引起的缺陷，需要从组织措施上加以弥补”［7］。② 加强技术梯队建设。为了实验教师队伍的素质水平，建立起有机的实验室技术梯队，就必须有计划地选拔优秀的实验人员进入实验教师队伍，不断提高现有实验教师队伍的专业技术素质和水平。在实验中不同类型的实验要求实验教师队伍的素质和水平不尽相同，有些实验要求高级技术人员参与，有些的仅仅需要中、初级实验人员参与即可。③ 做到年龄相衔接，形成梯队。一方面，随着老教师的不断退出，实验教师队伍出现了短缺。另一方面，由于高校对实验教师队伍不重视，直接导致了年轻教师不愿意做实验教师，使教师队伍难以得到有效的补充。“由于长期以来实验技术人员在高校被看作是教辅人员，处于次要、从属的地位，在工资待遇、晋职晋级、培养训练等诸多方面重视不够，造成实验技术队伍高层次人员不愿来、留不住，现有的队伍多数青黄不接，不安心工作，难以担当重任”［8］。因此，要在大力提高实验教师队伍福利待遇的水平上，建立实验教师队伍逐年引进制度，这样才能保障实验室人员队伍及技术水平的连续性。

学校制定了“实验系列上岗条件与岗位职责”、“实验人员工作量计算办法”等政策和措施，鼓励富有实验经验的理论课教师和高学历人员兼职实验教学、实验室建设、实验室管理等工作，保证实验教学人员在职称评定、岗位津贴、实验教学工作量的计算、成果认定等方面享有与理论课教师同等的待遇。学科根据实验任务科学定编定岗，实行固定编制和流动编制相结合，专职教师与兼职教师相结合的灵活的实验室用人制度，从数量、层次、结构、学科分布等方面进行实验室队伍的优化和整合。根据学校采取措施，鼓励高学历人员及富有实践经验的教师走上实验教学、实验室管理岗位，积极引导在读研究生和高年级本科生参与实验室工作，注重引进高素质的实验技术人员，适当补充具有工程实践经验的合同制人员。做好实验室人员的培训工作，提高整体素质，形成合理梯队。同时，建立科学合理的实验人员绩效考评体系，充分调动实验人员的工作积极性。根据实验教学和实验室工作的特点和性质，实验系列岗位划分为实验教学岗、实验技术岗和实验工人岗三类。实验教学岗指以为学生讲授、指导实验课为主的岗位;实验技术岗指主要从事实验仪器设备维护、维修的岗位;实验工人岗指主要从事实验室日常管理的岗位。要按照分类管理的原则，制定实验人员的岗位职责和绩效考评办法。学校建立“实践教学名师”遴选制度，把具有先进实践教学理念、在实践教学和实验室建设中业绩显著、实践教学质量高的教师，经过公开、公平、公正的选拔程序进入实践教学名师队伍，在全校范围内形成重视实践教学、努力提高实践教学质量和人才培养质量的良好氛围，极大地促进了实验教师队伍的建设和发展，为保障实验教学质量，提升实验教学水平奠定了基础。

3 构建多层次、多类型的实验教学新体系

实验教学是“在教师指导下，学生运用实验手段，观察、探索自然现象的运动变化，获得感性知识，从而加深理解，或扩大知识领域的教学过程”［9］。实验教学在大学的教学过程中，是与理论教学相并列的独立教学环节，“它对于坚持理论联系实际，增加学生的知识积累，开发学生的智力，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养各类合格的高级专门人才，起着关键作用”［2］。由于科学的进步，人们逐渐把实验作为验证知识，训练技能和培养能力的一种手段，引入到教学过程中来，形成了实验教学这一重要环节。“进入本世纪50年代以后，为了造就大批高级专门人才，世界各国都在强化实验教学”［11］。实验教学能够还原科学发现的真实情景，从而为培养学生的创新能力提供了基础，“从实验现象所揭示的矛盾出发，提供理解科学结论所依据的感性经验，找出规律，形成自己的概念。这样就加深了对基本理论的记忆和理解”［6］。

为推动实验教学内容建设和改革，不断强化实验教学设计，丰富实验教学内容。① 建立由基础验证型、综合设计型和研究创新型等多个层次组成的实验教学内容体系，满足不同类型、不同阶段、不同兴趣爱好学生的学习需求。实验教学规划和设计将学生特点、师资水平、知识学习与能力发展需要和文化底蕴有机结合在一起，在验证型实验的基础上，鼓励学生更多地参与探索性与创新性实验。提倡单独设置实验课，鼓励教师开设综合设计型、模拟训练和研究方法等类型的实践课程。教学内容要结合实际，跟踪学科前沿，更多地采用案例分析、课程项目等形式。社会科学课程的案例教学，紧密结合我国改革开放和现代化建设的具体实践，以新鲜、丰富的实验内容，增进实践教学对学生的吸引力。②加强实验教学教材建设，加大多媒体实验教学课件的开发与应用力度。积极组织教师和实验室人员编写反映学校办学特色、专业特色、课程特色及最新科学技术发展的实验(实习)教材、实验(实习)指导书和辅助教学资料，大力开发研制质量高、效果好的多媒体教学课件，扩大多媒体实验(实习)教学课件的数量与应用范围，不断提高实验教学运用现代教育技术的水平，提高实验教学效果。③积极开展多层次、多形式的课外科技活动，全面培养大学生科学素养与创新精神。课外科技活动是实验教学的重要补充。学校鼓励各学科开展不同层次(国家级、省级、校级、院系级)、形式多样、内容新颖的课外科技活动，使之成为培养学生创新精神与实践能力的平台。学校将重点组织开展电子设计竞赛、数学建模竞赛、英语竞赛、力学竞赛、物理竞赛、化学竞赛、电子商务大赛、机械设计创新大赛等，培养和提高学生的实验创新能力。学院积极组织本科生的科学研究训练，进一步强化大学生科学研究训练计划，加大支持力度，扩大学生受益面，提升学生的科学研究能力。学校对参加课外科技活动取得优异成绩的学生和指导教师学校将给予相应的奖励。

4 实施多样化的实验教学方法和手段

实验教学以培养学生实践能力和创新能力为主要目的。“在按实验教学大纲的要求开好课内实验的前提下，各实验室应积极创造条件，贯彻因材施教的原则，在学有余力的学生中开展一些丰富活泼、形式多样的课外实验活动”［9］。采用理论讲授、现场示范与实际操作相结合，多媒体辅导和教师辅导相结合，课堂实验与课外实践、应用创新相结合等多元化实验教学方法与手段，建立以学生为中心的实验教学方法体系，为培养学生的实验创新能力奠定了方法论基础。

将理论知识传授与学生自主实践相结合，教学实践与组织学生参加科学研究相结合，课堂教学与课外创新实践活动相结合。强调启发式教学，注重学生自学能力的培养。采用教师现场授课和实验指导相结合，开放式自主学习与实验相结合，自主研究与探索性相结合。根据不同的教学内容，针对不同的对象，采取不同的教学方式。对刚进入实验室的学生，进行实验基础知识教学，主要采取教师在实验现场授课和指导实验的教学方式，以便学生理解教学内容和要求、熟悉了解仪器设备，迅速引导学生入门，便于教师了解学生的学习状况，有针对性地解决普遍性问题。对于具备了一定实验知识，掌握了初步实验方法的学生，进行开放式自主实验教学方式，引导、培养学生自己获取知识的能力，让学生充分发挥主观能动性和创造性。在综合设计型实验教学和课外创新活动中，采取研究和探索性实践方式。引导学生发挥个性，培养学生的知识应用能力、信息获取和选择能力、动手实践能力、创新能力。在教学方式上，采取网上演示实验，现场介绍及实物操作结合的方式，使学生既掌握基本的实验方法，也充分了解当前科学技术的发展，掌握最新技术的应用。除巩固理论知识，培养工程实践能力和创新意识外，还注意对学生团队合作精神与交流能力的培养。在设计、创新型教学中要求学生数人合作工作，并要求学生将设计方案当众宣讲、讨论、论证，着重训练培养学生的演讲与写作、交际与沟通能力，培养学生的团队合作精神及工程应用、社会服务与研究创新的能力。“要利用现代的教学方法对实验教学进行改革”［8］，在实验教学过程中增加案例教学、课堂讨论等环节，以启发式、自学式、讨论式、研究式等实验教学方法为主，深入浅出，充分调动学生学习的积极性，培养其创新思维和创新能力。

5 加强实验室的开放共享建设

实验室开放是实验教学发展的必然趋势，是实现实验资源共享、提高仪器设备和实验场地利用率的关键，对学生创新意识和创新能力的培养具有重要作用。“实验室开放是指各类实验室在完成计划内教学及科研任务的前提下，利用现有师资、仪器设备、设施等实验条件，面向学生开放，为学生提供实践学习条件。”为此，学校着力打破学院(系)之间和实验室之间的界限和壁垒，整合实验教学资源，促进共享互惠，大力推进各类教学实验室面向学生、面向全校开放，切实解决实验室难进、设备使用率低的问题，形成有利于学生实践能力培养和自主学习的环境和平台，提高实验室对学生实验和实践创新活动的开放服务水平。同时，建立基于校园网的校、院(系)两级实验教学资源共享服务与管理系统，公开实验项目开放资源，制定激励政策和监督管理制度，规定相应学分，形成学生积极选修开放实验，教师积极参与开放指导的良好局面。并积极对学生选修开放实验过程的科学管理，保证实验室开放运行的教学质量。

为适应实践教学网络化和实验室管理信息化的发展趋势，学校先后投入大量资金和人力，逐步实现了实验和实践中心的计算机网络化实践教学与管理，建立和完善了开放式教与学的互动机制。网络化实验实践教学管理平台，集信息、管理、服务、交流和网上意见反馈等多功能于一体，提供了丰富的网上教学资源和相关实践教学管理信息，为学生创造了一个多方位学习与交流的平台，成为学生开放式自主学习和工程实践的重要手段。

按照“依托学科，集散结合，优化配置，专管共用，开放共享，效益优先”的原则打造实验教学资源共享平台，打破“部门所有制”，打破院(系)之间界限，打破实验室之间界限，树立全局意识，将实验资源建设成为全校教学、科研服务，为全校师生服务的开放共享网络。共享服务平台分为两个层次:①将具有一定通用性，为多学科教学科研服务的精密贵重大型仪器设备组织起来，构建校级资源共享服务中心;② 打破院(系)界线和实验室界线，树立全校意识，使各院(系)的实验室除为本院(系)专业服务外，还为全校服务，承担所能开设的所有实验。实验教学资源共享平台实行网络化管理，开放服务。对全校的实验资源信息进行整合，形成全校性的信息共享资源，建立校级实验资源共享服务系统网站，面向全校师生公开所有实验项目、形成共享服务网络，实现实验项目网络发布、网上预约、网上辅导答疑等功能，公开实验项目、指导老师、实验安排以及实验仪器设备和网络实验教学资源的详细情况，提高服务质量和服务水平。

6 结语

随着学校实验教学体系和实验教学条件的不断发展和改善，尤其是随着卓越工程师教育计划和“中西部高校基础能力建设工程”的实施，学校在实验教学的基础条件、师资队伍、教育教学改革等全面加强建设，不断强化实验教学工作，推动学校实验教学平台不断整合、开放以及网络化，着力解决学校发展过程中面临的实验教学基础设施不完善、学生创新能力不足、实践教学环节薄弱、师资队伍素质结构需要优化等问题，不断推动学校向高水平、有特色的方向发展，以便为煤炭行业和中原经济区建设提供强有力的人才和科技支撑。

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［3］ 马晓俊.科学实验的哲学研究［D］.上海:复旦大学，2007.

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［5］ 刘德文.实验室管理［M］.西安:西北大学出版社，1986:185.

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［7］ 庄前照.实验室管理学基础［M］.北京:高等教育出版社，1989:68-69.

［8］ 庞 巍.加强试验教学，激发大学生实验兴趣［J］.科技创新导报，2008(6):222.

［9］ 张艳芬.新形势下高校实验室开放管理与运行机制的研究［J］.实验技术与管理，2013(3):180-183.