开展实验教学质量工程建设的探索与实践

2013-08-15籍亚玲孟丽君

实验技术与管理 2013年1期

邸馗，籍亚玲，孟丽君

（东北大学教务处，辽宁沈阳 110819）

实验教学作为教学过程的重要环节，是培养学生应用实践能力的重要手段，是实现人才培养目标的有效途径和重要保证[1]。如何提高实验教学质量，强化学生实践能力和创新能力培养，培养能够适应经济社会发展需要的高水平人才，成为各校必须研究和重视的课题。为此，东北大学开展了以提高实验教学水平和质量为根本，以培养和强化学生实践能力、创新能力为目标，以实验教学体系、教学内容、方法改革为动力，以“三才”建设，即人才（实验教学队伍）建设、器材（实验教学设备、手段）建设和实验教材建设为载体，以实验教学示范中心的国家标准为依据的实验教学质量工程建设。

1 建立突出实践能力培养的实验教学体系

开展实验教学体系的改革，就是要以培养学生实践能力和创新能力为指导思想，改变实验教学依附于理论教学的传统观念与做法，建设知识和能力并重的、实验教学与理论教学有机结合的、相对独立的实验教学体系[2－4]。

1.1 实验教学体系应体现实验教学和理论教学并重的思想

理论教学与实验教学虽然都可以引发学生的创新思维和探索精神，但理论教学侧重于知识的传授和认知，而实验教学则侧重于实践能力的培养。实验教学是提高学生实践能力和创新精神的必要途径。因此必须建立理论教学与实验教学并重的教学模式，建立知识和能力并重的实验教学体系。

（1）从培养源头上加强实验教学，调整学时比例，增加实验教学学时。一般课程实验学时要占理论学时比例的25%～30%，如物理占50%，化学占120%，生物占100%，机械占30%，计算机基础占70%。

（2）对知识结构相对完整、内容比较独立的实验课程进行独立设课。

（3）将实验课的考核成绩纳入学生理论课考试成绩总分中，促使学生更加重视实验教学环节。

1.2 反映新技术、新成果，不断更新实验内容

实验内容要做到进一步深化理论学习，要不断更新内容，反映新技术、新成果，让学生可以充分选择。实验内容结构上分3个层次：

（1）基础性实验。融合基本知识、基本理论和基本技能的实验项目，以加深学生对理论知识的理解，强化学生三基（基本操作、基本技能和基本素质）的训练。

（2）综合性、设计性实验。一般为结合实际应用而提出的多个实验单元综合而成，要求学生能综合运用实验方法、实验技能，体验进行一般科研课题的全过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

（3）研究性实验或自拟实验。要求学生结合所学知识自行提出实验课题，并自行设计、完成实验，使学生受到比较完整的科研训练。

实验内容改革主要在于压缩基础性实验，加大综合性、设计性和研究性实验，所以，“三性”实验增加较快，例如目前我校电子实验教学中心所开出的63门实验课程290个实验项目中，综合性、设计性、研究性实验项目231项，占总数的79.7%。冶金与材料实验教学中心所开出的63门实验课程186个实验项目中，综合性、设计性、研究性实验所占的比例为52%。

1.3 打破课程、专业壁垒，整合优势资源，构建新的实验平台

实验课程体系从有利于培养学生综合运用知识、提高分析和解决问题能力与创新能力出发，打破课程之间、专业之间的壁垒，根据知识结构构建新的实验平台，实现独立设置实验课。我校的大学物理、机械基础、电工电子等实验教学已实现独立设课。独立设课后不但实验学时得以增加，最主要的是可以鼓励实验教师进行教学研究，设立独立的实验教学大纲、编制实验教程和实验指导书以及实验电子课件。同时提高学生对实验教学重要性的认识。

2 广泛应用现代实验教学技术和手段

信息技术的飞速发展，深刻地改变着实验教学和学生学习的方式，实验教学的手段和技术不断创新，因此要求所有从事实验教学的教师，都要结合实验教学，努力学习、研究、运用现代教育技术和手段进行实验教学[5]。

2.1 开发、运用多媒体课件

多媒体课件生动形象，对于仪器、设备的显示，可分解或组装，可以展示实物中不易看到的部分，易于学生理解实验内容，是一种很好的辅助教学形式。例如我校冶金与材料工程实验教学中心制作了“冶金工程与材料成型多媒体教学系统”、“合金相图与平衡显微组织分析”、“金相显微镜与金相技术”、“铸造铝合金热处理与显微组织”、“冶金实验”等电子音像材料。配合实际操作，收到良好效果，受到学生欢迎。

2.2 研制运用仿真模拟实验，开展虚拟现实实验教学

对一些实验室中无法实现的条件和过程，可以运用仿真模拟实验。例如我校冶金与材料工程实验教学中心针对冶金、材料生产过程中无法实现的高温、复杂问题，如高炉炼铁、转炉炼钢、连铸生产等大型工艺流程，根据实际生产研制了实参数模型模拟系统，建立了模拟实验室，开展虚拟现实实验教学，使学生可以通过虚拟操作达到实验目的。

2.3 研制有特色的实验教学仪器与设备

我校电子实验教学中心将科研成果转化为教学内容，自行研制“便携式电子学习机”，已经发展到第6代，功能强大，发给上电子课的学生每人1台。学生还可以将学习机带到理论课堂上实现实验教学与理论教学互动，也可以带到宿舍利用学习机自己设计实验，深受学生的喜爱，取得了良好的学习效果。这种教学仪器设备的开发和使用，不仅改革了教学手段和方法，更体现了一种全新的教学理念，具有创新性。

2.4 实验室开放，开展网上实验教学

全校的实验室全面向学生开放，开放时间包括周六、周日、寒暑假。正常工作日8：00—20：00。各学院和校管实验教学中心每学期分别制定开放计划报教务处，各实验室建立实验项目网上预约管理信息系统，学生可以通过网络预约实验，各实验室根据学生预约的情况安排实验，提高实验教学管理水平，更好地为更多的学生服务，提高实验室的使用效益[6－7]。

同时，充分利用网络资源，建立网上实验室，将实验录像和实验动画的电子音像材料上网，学生可以通过网络预习实验内容，了解实验设备，自行设计实验内容等。还可以在线咨询及与教师交流，大大拓展了实验教学的空间和时间。

3 加强实验教学队伍建设

3.1 建设高水平的实验教学学术带头人队伍

实验教学中心的主任、副主任选聘学术水平高、有丰富教学经验的教授、副教授来担任，由他们来领导实验室建设和实验教学改革。实验教学中心可根据实际情况设置若干个一、二级教授的岗位，主要从事实验教学工作，在基础、技术基础、专业实验的不同层面上都有从事理论教学的教授、副教授参与实验教学工作，构成专兼职结合，知识、年龄、结构合理的实验教学学术带头人队伍。

3.2 建立实验教学队伍的培养制度

稳定的高素质实验教学队伍是培养高质量人才的重要保证[8]。为了实现这一目标，我们建立了实验教学队伍的培养制度，主要包含以下内容：

（1）在保证完成教学任务的前提下，有计划地安排半脱产学习。

（2）鼓励、推荐优秀、年轻的实验教师在职攻读研究生。

（3）每学期请本校相关领域的教授做2次以上的新理论、新技术讲座。

（4）每年请国内实验教学先进单位的专家做1次学术报告。

（5）请回国的教师、博士生做国外高校实验教学与实验室建设的报告。

（6）有计划地与先进学校进行实验教学交流，选送教师到国内先进的重点院校学习、工作一段时间。

（7）培养一专多能、专职的工程系列实验教师，他们能掌握本学科领域的基本理论和先进的实验技术、方法，并能指导相关实验。

3.3 加强实验教学和理论教学的交流

要提高教学水平和效果，必须加强理论教学和实验教学的紧密结合，加强两者的互动交流。我们要求从事理论教学的教师要从事一定的实验教学，上实验课的教师也要参与理论教学，了解2种教学的现状，相互作用，深化2种教学改革，使两者构成教学活动统一的有机整体[9－10]，促进理论教学和实验教学水平的共同提高。

3.4 推选TA实验助理制

为了加强对学生实践能力的培养，为学有余力的优秀学生提供一个展示才华的空间，学校实行选择优秀的高年级本科生、硕士生、博士生做实验助理（TA）的制度。实验室公布TA的名额、任务，学生自愿报名，学院审核推荐，经过培训、试讲、试做实验合格后报教务处批准。可以上岗协助教师指导学生实验。这样既锻炼了学生，又解决了一些实验室人员紧张的问题。同时，毕业留校的博士生必须参加一段时间本科生的实验教学工作。

4 加强实验教材建设

实验教材是实现实验教学目标的重要载体，是实验课程体系、实验教学内容和教学方法改革成果的重要载体，实验教学质量的提高离不开高质量的实验教材建设。优质的实验教材有两个来源，一是引进、采用已经出版的优秀的实验教材用于本校的教学；二是自主开发、编制实验指导书、实验讲义、实验教学课件等。东北大学高度重视实验教材的建设，组织学术水平高、教学实践经验丰富的教师组成教材建设小组，负责教材内容不断更新，以主动适应科技发展和教学改革的需要。同时，对教材建设小组特别强调实验教材和实验指导书的编写质量。强调在实验教材编写中，要以人才培养目标和课程在人才培养中的地位和作用为依据，突出前沿性和先进性，突出理论和实践的结合，要经常关注国内外的动态，在教学工作中注意总结经验，发现问题，改进并完善实验项目、内容、方法、设备仪器，及时地改编实验教材，研究编制CAI课件、仿真模拟电子教材和网络版的多媒体课件，用多种教材、多种手段组织实验教学。

近年来，随着学校和教师对实验教学越来越重视，我校教师投入精力，将科研成果、实际应用案例转化为实验教学内容，出版实验教材和实验指导书，编写实验讲义的积极性越来越高，涌现出一批优秀的实验教材。如王常珍教授主编的《冶金物理化学研究方法》教材进行了3次修订再版，发行量达8万多册，获国家教学成果一等奖。翟玉春教授主编的《冶金工程与材料成型多媒体教学系统》获辽宁省教育厅多媒体教学一等奖。实验教材在各专业实验教学中，为培养基础知识扎实、动手能力强、综合素质高的研究型人才起到了举足轻重的作用。

5 加大投入，建设实验软硬件环境

实验教学硬件和软件是实验教学改革的载体，要提高实验教学的水平和质量，必须增加实验教学仪器设备和有关软件、手段的投入，更新、改进硬件和软件环境，才能使实验教学内容、实验项目不断更新，与时俱进。东北大学积极筹措，多方争取，加大对实验教学的投入力度。

（1）设立实验教学质量工程专项建设经费，主要用于实验教学师资队伍培育、实验教学改革研究、实验教学内容更新、实验教学手段改进、实验教材建设等，主要来源于“985工程”建设经费、本科教学经费等。

（2）国家高校修购专项资金，主要用于实验室改造与装修，以及实验设备的购置等。

（3）实验仪器设备维护专项经费，主要用于日常的仪器设备维护。

（4）社会捐赠专项经费，如与国内外大中型企业联合共建实验室，争取投资，主要为实验设备的引进和更新创造条件。

通过以上几个途径，学校每年投入实验教学的经费达2 000余万元，用于实验软、硬件环境的建设与完善[11－12]。同时，实验教学建设及运行经费投入做到制度化。实验教学质量工程建设采用立项方式，对申请单位的建设方案进行全方位的论证、答辩，要求有建设目标，有标志性成果，并对建设情况进行检查、验收、鉴定。建设经费专款专用，实行预算制和实报实销制，按照预算和建设进度进行拨付。实验仪器设备维护专项经费也是专款专用，按年度对各实验中心拨付。