森林工程实验教学示范中心实验教学改革探讨

李 琛， 肖生苓, 李耀翔

(东北林业大学 工程技术学院 森林持续经营与微生物工程黑龙江省重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150040)



森林工程实验教学示范中心实验教学改革探讨

李 琛， 肖生苓, 李耀翔

(东北林业大学 工程技术学院 森林持续经营与微生物工程黑龙江省重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150040)

从现行人才培养方案对应用型人才的要求，以及学校加强对学生和教师科技创新工作入手，分析森林工程国家级实验教学示范中心在建设过程中存在的瓶颈问题。提出实验教师、专业教师、研究生和本科生之间的指导关系和辅助关系，建立实验设备负责到人的制度。构建专业课实验、创新实验和科研实验层层促进式实验课程体系。充分利用网络实验教学资源提升实验教学效果，通过网络管理平台实现在线管理。增强实验教材和实验精品课程建设，推动实验教学改革的步伐。

实验教学； 教学改革； 实验教学示范中心

0 引 言

东北林业大学森林工程学科成立于1952年，经过60多年的沉淀与积累，已建设成专业特色鲜明，师资结构合理的国家级重点学科，为我国森工企事业单位培养了大量技术型和管理型人才。在本科教学工作水平评估和国家重点学科建设的推动下，本着实验教学资源合理利用和仪器优化配置的原则，以提高实验教学质量为目的，整合教学资源，将原来分散管理的各实验室实行集中管理，组建了森林工程实验教学中心，2009年该中心被评选为国家级实验教学示范中心[1-2]。随着学校教学和科研水平的发展，要求教师在完成本科课程教学的基础上，以增强学生的动手能力和创新能力为目的，积极开展科技创新活动，并且对教师的科研提出更高要求，这些都与实验研究密不可分，因此实验室的利用率迅速增加，高速的发展也显露出现有的实验教学模式及管理制度所存在的不足，实验教学模式的改革势在必行，积极加强实验室建设是顺利开展科研和产生高水平成果的前提和基础。

1 现行实验教学及实验室管理模式分析

学院实行“一院一中心”的实验室管理模式，即学院只设一个实验中心，中心负责统筹学院4个本科专业、7个硕士点、2个博士点所对应的、实验教学和科研工作，做到实验场地、仪器设备、实验技术人员等统一管理、统一调度，实验资源集中管理，根据需要合理安排，强化实验室在规划与建设中的全局性和实验室资源使用的可调度性，充分保证实验资源的综合利用[3]。

森林工程实验教学示范中心的主要任务是开设专业课实验，现承担着实验项目200余项，主要以验证性、设计性和综合性实验为主。验证性实验主要训练学生的基本实验操作技能，正确使用仪器设备，培养学生对实验现象的观察和判断能力，从而正确地理解和运用理论知识；设计性实验要求学生应用所学的理论知识，为解决某一问题独立设计实验方案，考查学生对所学知识的运用能力；综合性实验是为了锻炼学生应用理论知识去解决复杂的实际问题的综合能力。但是由于设备台数、课时和师资等因素的限制，现在实际开设的大部分实验主要以学生分组完成一些验证性实验、测试性实验或教师演示实验为主，大部分学生仅仅是观察后记下实验数据，没有真正地体现出实验的设计性和综合性[4]。

现行实验室运行模式问题不少：

(1) 实验室管理欠规范。本科生专业课程实验、毕业论文实验、创新项目实验等都需要在实验室完成。目前，只有专业课程实验正式列入实验中心的日常管理范畴，有专用的设备、试剂和材料等，而学生在开展毕业论文实验和创新实验时，必须自己购买所需实验材料，特别是这些课题往往一人一题，需要的实验材料种类多而数量少，一些特殊试剂的审批手续复杂且难于购买，这些因素都制约了实验的开展。另外，实验教师主要负责专业课实验指导，没法逐一指导每个人实验，学生对实验方案设计的合理性及实验设备的操作都存在不确定性，导致实验失败或实验仪器损坏[5]。

(2) 研究生课程实验欠配套措施。研究生是高校中从事科研项目的主力军，他们辅助导师完成科研课题，研究生的科研成果是学校科研水平的主要标志之一。高水平的科研成果离不开实验室，在独立查阅大量研究方法的基础上，设计创新实验方案，才能获得高水平科研成果。目前研究生必修课程没有实验环节要求，而研究生占用大量的实验仪器影响正常的本科实验教学，研究生院仅设定研究成果的考核指标但缺乏针对于实验技能的考核指标，学院的实验中心也仅从实验室安全的角度对研究生提出要求，而如何提高研究生的实验操作能力和实验室利用效率，产出高水平创新性的研究成果，并没有配套的机制和措施[5]。

(3) 实验室青年教师积极性不高。随着学校科学研究水平的提升，对教师的科研能力考查指标逐步提高，专任教师的科研任务更加繁重，在此推动下越来越多的专任教师，特别是青年教师进入实验室开展科研实验。由此增加了实验室仪器设备和实验材料的消耗，同时增大了实验教师的工作量。核算实验教师工作量时，主要依据其本科实验教学工作的完成情况和个人科研成果，而助研工作量很难量化，并没有对应的考核依据，因此降低了实验教师助研的积极性[5]。

近年来，学校积极开展大学生创新项目等活动，并且学院研究生招生数量由2010年42人增至2014年71人，教师科研任务愈发繁重，越来越多的学生和专业教师希望能够走进实验室，通过实验探索创造高水平的研究成果。现在除实验中心的实验教师外，学生和专业教师对实验室现有设备的情况及应用并不了解，实验研究无从下手，实验室设备却很难得到充分利用。因此积极开展实验教学方法和实验室管理模式的改革，使其适应学生和教师的需求，实验仪器更加高效地投入使用，实现科学的运行和管理势在必行。

2 优化实验教学示范中心管理模式

2.1 加强实验中心管理制度建设

进一步加强制度建设，提升管理水平。研究建立高效衔接、互相制约、监控有效、操作性强的管理体制。对已有管理制度进一步优化组合，使管理科学化、制度规范化、体制标准化；进一步完善实验中心的实验教学改革思路与管理模式[6]。

健全中心教学、设备、人员及对外开放的管理制度，完善网络化管理系统，全面实现中心管理工作的制度化、规范化和管理手段的现代化，建立一支具有全新观念的、高素质的管理队伍，进一步提高实验室的科学管理水平。

2.2 人员管理模式分析

通常进入实验室的人群有：实验教师、专业教师、研究生和本科生，其中，实验教师负责基本实验教学、实验室仪器设备管理，以及个人的科研工作，他们是实验室的主要管理者，在完成基本教学任务的基础上还担任专业教师、研究生和本科生使用实验仪器前进行辅导。专业教师讲授实验原理、开展科研工作和辅导大学生科技创新实验，以及对研究生助研的实验方案进行指导。研究生大部分时间要在实验室开展助研实验和完成各人毕业论文的实验研究，同时，研究生可指导本科生正确操作实验仪器，并对本科生制定的实验计划初步把关。随着学校培养方案的改革，把培养应用型人才作为培养目标，因此，在本科阶段，学生就开始走进实验室，在实验研究中不断培养动手能力和探索创新，本科生在完成专业课程实验的同时，还需要完成个人申报的大学生创新项目实验和毕业论文实验，部分参与导师科研的学生还需要参与科研实验[7]。

在科研工作和创新探索为主的人才培养模式下，实验室成为实验研究中心，为了充分利用实验室，使实验室高效运转起来，就需要将仅由实验教师独自管理和教学的模式，改进为实验中心教师、专业教师、研究生和本科生共同管理的模式，建立科学合理的相互管理相互辅助的关系。实验人员管理关系，见图1。

图1 实验人员管理关系

(1) 设立课题项目小组。从2011年开始，学校新增本科生助研项目，旨在鼓励有能力和有意愿攻读研究生的本科生尽早开始接触科研课题，为后续研究打下基础。项目小组成立之后，需要在项目负责人的引导下系统的开展实验研究，实验方案设计及实验方案的改进等理论较深的内容由项目组老师把关，实验的开展及数据记录与分析等大量繁杂的实验研究工作，由项目组内的研究生带领本科生完成。学生们每天投入大量的时间和精力用于实验研究，有利于课题实验的系统开展，学生敏锐的观察力和创新能力能够在实验过程中及时发现问题，并对实验方案的改进提出建设性意见[8]。在辅助老师完成科研课题的同时，培养和锻炼学生的科研思维，激发他们投身科研的热情，使他们能够应用文献资料和科研成果探索解决实际问题的方法和途径，具备较强的设计和动手能力。

(2) 组建创新项目小组。森林工程实验教学示范中心现每年承担各等级大学生创新性实验项目30余项。青年教师课题任务不重，已经积极参与到指导大学生创新项目工作中，作为导师带领本科生开展实验研究，在研究过程中开拓自己的思路，寻找申报高层次课题的新方向。在创新项目小组中，青年教师负责对本科生提出的实验方案进行把关，并对实验全过程进行管理[9]。另外，近年来我校青年教师积极开展中央高校基本科研经费资助项目，借此契机吸引本科生加入到自己的研究小组中，以保证课题高质量的完成，形成青年教师引导本科生进入实验室，互相扶助、互相促进的管理模式。

(3) 研究生与本科生相结合。研究生的毕业论文研究内容选题主要来自导师的课题，助研实验开展的同时，将自己负责完成的一部分内容作为毕业论文的主要内容。本科生论文的选题也有部分来自导师的科研课题，与同导师指导的研究生的研究课题有关联之处，这种类型的本科毕业论文实验可以在研究生的辅助下共同开展实验，研究生可以在自己研究的基础上对本科生进行指导，如此既减少了实验教师和专业教师的工作量，也使得本科生减少很多重复性实验。同时，研究生在与本科生合作的过程中互相促进，提高自己的研究效率。在培养学生动手能力、创新能力的同时培养学生们的团队精神、协作精神，锻炼学生解决科学问题的思维，为学生毕业后从事科研工作做好准备。

(4) 鼓励更多的专业教师走进实验室。鼓励教授和副教授进入实验室讲授实验课程、指导学生实验和大学生科技创新活动，将他们的宝贵经验传授给学生，拓宽学生创新探索的思路。并且，实施青年教师理论课教学和实验课教学轮岗制度及新进教师先到实验室见习的制度，让新教师在实验教学和管理一线锻炼和提高综合能力。另外，开设实验项目开发类的研究资助项目，鼓励青年教师和实验室教师积极开发创新性实验项目，深入挖掘实验室资源，充分利用实验室创造科研成果[10-11]。积极开展实验技术讲座、实验教学研讨和实验室管理研讨，交流适合现有实验室需求的管理方法及教学方法，提高中心的教学和管理水平。

2.3 实验设备管理模式分析

近几年，中心的建设得到高速发展，每年建设经费包括“教育部实验设备修购专项资金”及“211工程重点学科建设经费”，总经费达到300～500万元，实验设备在满足本科教学的同时，也要为研究生和专业教师的科研工作提供硬件支持。因此，中心地建设在院实验中心的统筹管理下，进行科学合理的规划[12]。中心实验设备管理模式，见图2。

图2 实验设备管理模式

用于本科实验教学的实验设备应按专业方向规划，由实验教师与专业教师共同负责。专业教师结合理论课程提出需要完成的实验项目，并提供完成实验所需的仪器设备及技术参数；实验教师负责设备的申报及招标采购。实验教师和专业教师共同参加设备培训，了解仪器设备的使用方法及日常维护。专业教师应在理论教学的同时，在实验课前对实验原理、实验方法、实验设备等进行介绍，便于学生对实验项目的了解，提高实验教学的效果。实验教师对仪器设备的日常维护负主要责任，保持设备正常运行[13]。

用于科研的实验设备应按照课题组由实验中心和学科负责人统筹规划，各课题组结合科研工作提出需要完成的实验项目，并提供需要购置的仪器设备及技术参数，实验教师负责设备申报，实验教师和专业教师共同参与招标采购和设备培训，了解仪器设备的使用方法及日常维护。这些仪器设备的主要应用者是专业教师和研究生。实验教师负责设备的统一调配和管理，而专业教师和研究生对设备的日常维护负主要责任，保持设备正常运行。由于研究生流动性较强，应采取使用登记制度，每一样设备有指定的教师负责管理，辅助使用设备的研究生及专业教师完成设备的调试及操作，避免因操作不当造成设备损坏。

3 构建教学研究型实验教学体系

3.1 优化实验项目与课程体系

实验课程体系建设应注重基础训练，并突出学生能力与素质，尤其是创新能力的培养。打破原有的实验教学仅依附于理论的旧框架，按照实验教学基本内容与人才培养要求，独立设置实验课程。强调基础实验技能、实验方法与素质地培养，并结合探索创新精神培养的宗旨，力求培养出基础扎实，并具备较强工作能力与创新精神的创新型人才[14]。

按照专业特点，将中心的实验项目分成4大方向，其中包括：森工作业智能装备方向、林业工程管理及物流管理方向、林产品包装方向、森工产品开发与检测方向，每个方向按照理论教学的先后顺序设置系列实验，使理论教学与实验教学同步，并在理论教学的基础上开发开放性实验项目，鼓励学生独立设计实验方案，大胆尝试，在不断探索中发现问题解决问题，培养学生的动手能力和实验操作技能，提高其综合素质。并且，根据实验开课形式的不同，采用多元式考试模式，提高学生参与实践教学的主动性和自觉性。

3.2 构建教学研究型实验教学体系

改变实验教学依附于理论教学的传统观念，建立有利于激发学生学习兴趣、有利于培养科学素质、有利于激发创造与探索精神的实验教学体系，将实验教学体系确定为以能力培养为主线，分层次、多模块、相互关联的科学的实验教学体系[15]。

以林产品包装方向为例，结合林业产品开设的主要实验课程包括：包装材料、包装工艺与设备、运输包装技术、包装结构设计、包装印刷实验，每门实验课程涉及基本教学实验项目2项，围绕这些核心实验课程可开发创新性实验多项，并可在此基础上开发科研性综合实验多项。确定林产品包装方向的研究主线后，专业教师和实验教师围绕此主线，可开发出大量的创新性和科研性实验项目，学生在本科实验课程的学习过程中，掌握仪器设备的操作方法，基本实验原理和测试方法等基础内容，利用课余时间积极动脑开发创新性实验项目，并在毕业论文研究或研究生期间，辅助导师完成更加深入的科研项目实验。由此形成以森林工程学科为主线，按专业方向划分4个相对独立的实验课程体系，在每个课程体系中构建教学—创新—科研三个层次的实验项目，实验项目间相互铺垫，课程体系间的实验项目可结合研究需要进行交叉，构成多方向、多模块的实验教学体系。

3.3 充实网络实验教学资源

建立与研究型人才培养模式相配套，功能和目标明确的进阶式实验课程支撑平台，发挥信息技术在现代教学方法和教学手段中的作用，依托完整的实验课程支撑平台、优良的实验设备、丰富的网络资源、开放的实验教学环境等，突出信息技术在推进教学方法改革中的战略意义[16]。

森林工程实验教学示范中心于2013年申报国家级虚拟实验室并获得审批，示范中心已经具备独立的网站，并且部分实验项目可以实现虚拟实验操作，但部分资源仍未实现真正的网络共享。

(1) 加大网上辅助教学力度。在现有网络资源的基础上，进一步充实网络实验教学资源，将所有实验项目的实验大纲、实验指导书、实验教学案例，以及实验设备使用指南等资料上网，便于学生咨询、预习及设计实验方案等。

丰富多媒体实验教学素材、增添系列新生讨论课、扩充网上虚拟实验项目，学生可以不受时间、空间和实验条件的限制，进行虚拟实验操作和实验学习，提高实验操作水平；完善网上多媒体课件资源，包括实验背景、仪器介绍、预习要点、实验原理、实验内容、分析思考等，便于学生自学和预习；进一步加强师生互动，教师可以和学生进行网上答疑和讨论。

(2) 建设实验室网络管理平台。实现网络平台的实验教学管理，建设集实验教学、实验室设备管理、学生预约实验和公共信息平台等功能于一体的“实验室综合管理系统”。实现实验室网上预约制，学生提前制定好实验方案，并在实验前3天预约实验室，实验中心的教师可以通过网上回复实验室是否预约成功。实现网络预约实验、取消预约、查询预约等操作。实验教师通过网络进行排课和发布教学信息，学生通过网络选课并划分实验小组，可以随时在网络上查询实验课程的选课信息、开课情况、成绩评定等信息。教师和学生通过网络了解各实验室的功能、要求以及开设的课程与实验内容。实验设备管理人员通过网络进行仪器注册、调剂、报废登记，记录仪器维修和使用情况，对仪器设备报表统计。

3.4 推进实验教材和精品课程建设

学校每年都有教学改革项目、重点课程建设项目、教材资助项目等积极鼓励专业教师进行课程改革和教材建设，但实验教师参与的主动性不高，为了提升实验教学的质量，学校应该设立东北林业大学实验教学类教革课题和创新实验项目开发课题，资助实验教师和专业教师积极投入到实验教学改革研究中。并且，设立实验教材资助资金，鼓励实验教师撰写高水平的实验教材[17]。鼓励实验教师申报精品实验课程，通过实验课程和实验教材的不断改革创新，提升实验教学质量，促进学生创新能力培养和综合素质提高。

4 结 语

高等教育肩负着培养高素质专门人才和创新人才的使命，根本目的在于培养出知识面广、创新能力强、综合素质高的本科生和研究生，以满足现代社会的需求。科学的发展日新月异、前沿不断拓展、内涵不断深化，作为高速发展的、继承性很强的实验科学，在教学型的基础上不断改革创新，向研究型转变，对森林工程国家级实验教学示范中心的发展具有重要的实践价值，对进一步提高本科实践教学的质量和水平，具有重要意义。

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Exploration of Experimental Teaching Reform of National Experimental Teaching Demonstration Center of Forest Engineering

LIChen,XIAOSheng-ling,LIYao-Xiang

(College of Engineering and Technology Key Laboratory of Forest Sustainable Management and Micro-bioengineering in Heilongjiang Province, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Proceeding from the requirements for applied talents of the current talent training scheme and strengthening the students and teachers’ work of science and technology innovation, the paper analyzed the bottleneck problems of national experimental teaching demonstration center of forest engineering in the process of construction. It elucidated the relationship of guidance and assistance each other among the experimental teachers and professional teachers and graduate students and undergraduates, and established a system such that everybody was responsible to the experimental equipment. A layers-promoting experimental course system was built by combining the professional experiments and innovative experiments and scientific experiments. We make full use of the network resources to improve experimental teaching effect, and realize online management through the network management platform, and enhance the construction of experimental teaching materials and experimental excellent courses to promote the experimental teaching reform.

experimental teaching; teaching reform; experimental teaching demonstration center

2014-08-11

黑龙江省教育科学“十二五”规划2012年度课题(GBD1212008)

李 琛(1979-)，女，黑龙江哈尔滨人，博士，讲师，从事专业实验室建设和研究生及科研管理工作。

Tel.13101618902；E-mail：lichen_nefu@163.com

肖生苓(1952-)，女，黑龙江哈尔滨人，博士，教授，副院长，从事学院实验中心建设和管理工作。

Tel.：0451-82190986； E-mail：shenglingxiao@126.com

S 77； G 642.0

A

1006-7167(2015)05-0133-05