论文部分内容阅读
摘要：针对传统实验教学的不足之处，通过实验教学改革的研究与实践，建立了专业基础、综合设计和科技创新“三层次、四个结合”能力培养的实验教学新体系。
关键词：应用性；实验教学；工程实践
作者简介：余涛（1968-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，高级实验师；傅俊萍（1961-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，教授。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系长沙理工大学“能源系统与动力工程”国家实验教学示范中心资助教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）25-0146-02
在知识经济时代，经济和科学技术的发展以及社会转型对人才的需求越来越大，对人才的质量要求不断提升，对人才需求的层次和规格呈多样化的趋势。在这些因素下，主要为社会培养技术应用型人才的应用性本科教育也就面临着重大的改革，这些应用型人才的特点是直接为生产、生活工作服务，具有“一线”工作的性质。因此，应用性本科教育的实践教学就必须注重工作组织能力、工作管理能力和工作技术能力等综合应用能力的培养。
我们在实验教学改革的研究与实践中，针对传统实验教学体制中教学内容陈旧、教学方式简单化，方法呆板、千篇一律，抑制个性和创新性等主要问题，在综合考虑了理工科类专业课程特点的基础上，从培养“知识，能力、素质”三个要素出发，构建了以培养学生综合应用能力为目标，具有充分弹性的实验课程教学体系。
一、应用性实验教学体系建设目标及基本原则
应用型技术人才的培养目标主要是培养学生具备解决一线实际工作中专业问题的应用能力，因此在实践教学中主要是通过结合工作实践的体验和经历，使学生获得工作经验知识和工作过程知识。培养学生的学习能力、工作能力、创新思维和创新能力的最终目标和基本原则必须贯穿于实验教学的全过程，体现在实验教学的各个环节。因此，优化课程结构，更新实验内容，按照多层次性、综合性、开放性的实验教学特点重组实验教学体系，是我们教学改革的关键。
1.建设目标
（1）满足学生个人需要：必须以提高个人的综合应用能力和职业技术素养为目标，让个人准备好利用专业知识来改进他们自己的生活并跟上日益发展的技术世界。一方面，奠定必备的专业学术知识；另一方面，培养职业意识，给有各种能力倾向和兴趣的学生传输广泛的科学技术知识和开放的意识。
（2）满足社会发展的需要：培养与现代社会科技高速发展相适应的应用型人才，为人类的社会发展和进步服务。
2.基本原则
（1）以学生为主体，尊重学生的身心发展规律和兴趣爱好等特征。鼓励他们大胆动手，教师负责引导，不能越俎代庖，在实践教学中去锻炼学生能力，让他们自己去解决问题。
（2）遵循教育的系统性。教师必须有计划、有目的地组织教学，注意知识和技能的连续性，从低到高形成一个系统的整体，由浅入深、由易到难、循序渐进地进行教学。
（3）教学课程的灵活多样性。因地制宜、因人而宜地制定教学计划是保证教学效果的重要因素。
二、应用性实验教学体系的构建与实施
1.强化实践能力和工程意识的培养
随着教育体制改革的深入进行，高等学校的竞争力不仅体现在教学和科研实力上，学生的综合素质、工程实践能力也成为高校生存和发展的重要因素。因此，在近两年的教学改革中，我们相应地提高了实验和实训课程的课时及学分，现在已达到专业实验课程占相关专业理论课总课时的20～30%，并且在实验教学中不断渗入工程技术、工程概念。我们结合专业特点，通过一些专业实验方案的设计，使学生初步掌握工程技术的系统思维方法，帮助学生解除对工程设计的神秘感，有效地培养学生分析、解决工程实际问题的能力。
2.优化实验知识结构，突出学科的交叉与综合
根据理工科专业人才培养目标和实际情况，从培养适应社会发展所需要的高素质人才的角度出发，针对当今社会科学技术发展的交叉和综合趋势，根据学科发展的特点，突破原有学科与课程界限，对专业实验进行重新设计、精心安排，加强了相关学科之间的横向联系和相关课程之间的纵向联系，使开设的实验内容相互联系、相互渗透。我们构建了与理论课程教学相对独立的、较完整的实验教学体系，将专业课程实验教学内容独立设课，单独计学分。
3.实行层次化梯度教学，逐步增加深度和难度
根据专业知识体系进行分层次实验教学，按照由浅入深、由简单到复杂、由单一到综合的原则开设实验项目。为此，我们根据理工科知识特点将实验划分成为专业基础实验、专业综合设计性实验和科技创新实验三个不同的层次。在构建实验教学体系时，对各个实验子系统进行优化组合，分层次合理安排，使各个子系统相互协调，成为一个有机的整体，避免重复和脱节。
第一层次专业基础实验，主要培养学生的基本实验技能，学生通过实际操作和虚拟实验对专业基础的基本知识进行验证，加深对专业理论基本知识的理解。基础实验的目标是使学生掌握专业基本实验方法，提高实验能力，熟练使用常用专业测试仪器及测试方法。实验内容尽量覆盖课程中的重要知识点，突出测量技能和测试方法的训练，培养正确记录与处理数据、合理表达与报告实验结果的能力。
第二层次综合设计性实验，主要培养学生综合运用多种知识解决问题的能力，学生通过综合设计性实验对所学专业的理论知识形成较系统的认识。通过此阶段的实验，使学生的实际操作技能和综合能力进一步得到训练与提高，初步了解专业设备及系统的设计、制作过程和运行方式，培养学生的工程意识、综合应用能力和工程实践能力，提高学生利用现代化测试手段的能力。
第三层次创新实验，科技创新实验分为两个等级。第一个等级要求每个学生都必须参与完成，实验主要安排在主要专业课程结束之后，实验以工程小课题方式实施，由教师根据实验室教学条件及教学内容拟定不同的实验课题，学生自由组成课题小组，实行组长负责制，自由选择感兴趣的实验课题。第二个等级主要针对部分有创新思想的优秀学生，让他们参加有创新意义的毕业设计、科技小发明和各类竞赛（挑战杯、创新杯、全国大学生电子设计竞赛）及一些研究型实验项目，选择与本专业发展方向一致且较成熟的科研项目与专业实验教学嫁接，充分利用科研项目的硬件优势和紧跟当代科技发展水平的特点，将科研内容和成果融合到实验教学中。它是对本科生的高级工程训练，结合工程和科研实际，深入了解工程应用的基本思维方法和具体技术，跟踪技术前沿，对所学的科学体系知识进行全面的应用。此层次的科技创新实验，教师只提供必要的技术指导和教学组织，实验室提供必要的实验设备和场地，要求学生自己选题、论证方案、设计系统、购买部件、构造实验平台，独立完成实验全过程。
通过上述三个层次的训练，使学生由浅入深，由易到难，由简单到综合，在体系上力求构建一个有宽度（实验内容丰富）、有厚度（专业基础实验和综合设计实验）、有尖峰（学有余力学生创新高度）的金字塔结构，使大部分学生在完成专业基础实验和专业综合设计实验后，具有初步设计、制作、调试和总结的能力，小部分学生具有一定的创新能力和科研基础。
4.建立以学生为主体的自主式教学模式
为体现以学生为主体的教学方法，激发学生的学习兴趣，培养学生的实际应用能力，实验课程采取“必修与选修相结合、学习与研究相结合、集中与分散相结合、现实与虚拟相结合”的方式进行实验教学。在设计实验项目时将必须掌握的基本知识和基本实验技能的实验项目设置为必修实验项目，而选修实验项目是必修的补充，学生可根据自己的兴趣和爱好选择选修实验项目，鼓励学生在实验过程中不仅学习已有的知识，还应学会主动积极探索专业技术的发展状况。实验室采取灵活的教学方式，对必修实验集中教学，对选修和创新实验项目由学生和指导教师提出实验计划，实验室灵活安排实验时间，分散实验，同时实验室实行实物实验教学和虚拟实验教学相结合的教学新模式。实物实验教学侧重于提高学生的动手能力与创新能力，虚拟实验教学则强化学生对基本理论规律的认识。
改变传统教学中由教师“主宰”课堂的方式，引入以学生讨论提高和自我发挥为主的课堂机制。在“教”与“学”中找到融合点，教师只作必要的指导和启发，留出时间，让学生独立思考，自己动手设计实验，在实验过程中激发学习的兴趣与热情，开拓思维的深度与广度，从而有效地培养学生的主动性和创造性。
5.实验考核标准的改革
要真正衡量一个学生的实践能力，只凭一份实验报告和几组实验数据是不够的，因此我们根据不同实验内容将实验成绩分为几部分：专业基础实验和综合设计实验分为预习答辩、实际操作、实验报告三部分给分；科技创新实验分为现场演示、答辩、交流、实验小论文四部分，并将其综合评分。这种评判标准充分调动了学生主动操作、努力思考、求新创异的积极性。
逐步构建的“三层次、四结合”实验教学体系既确保了学生的基础知识与实践能力结构的完整性，又能充分调动教师、学生教与学的积极性、主动性及创造性，可以充分激发学生的学习兴趣，培养了学生工程实践能力与创新能力。
三、结束语
应用性实验教学体系开拓了本专业的学生专业知识面，培养了学生的综合素质和工程实践能力，也取得了一定的成绩。近三年学生公开发表科研论文十余篇，获国家级、省级、校级科技竞赛奖项和科研项目二十余项，所获成绩在省属地方性大学中名列前茅。毕业生因工程实践和综合应用能力强，受到用人单位和社会的高度肯定，本专业本科就业率达96%以上，连续3年供不应求。
参考文献：
[1]和飞.地方大学办学理念研究[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]高林,等.应用性本科教育导论[M].北京:科学出版社,2006.
[3]叶向燕.实验室建设与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2000,19(2):5-7.
（责任编辑：刘辉）
关键词：应用性；实验教学；工程实践
作者简介：余涛（1968-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，高级实验师；傅俊萍（1961-），女，湖南长沙人，长沙理工大学能源与动力工程学院，教授。（湖南 长沙 410004）
基金项目：本文系长沙理工大学“能源系统与动力工程”国家实验教学示范中心资助教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）25-0146-02
在知识经济时代，经济和科学技术的发展以及社会转型对人才的需求越来越大，对人才的质量要求不断提升，对人才需求的层次和规格呈多样化的趋势。在这些因素下，主要为社会培养技术应用型人才的应用性本科教育也就面临着重大的改革，这些应用型人才的特点是直接为生产、生活工作服务，具有“一线”工作的性质。因此，应用性本科教育的实践教学就必须注重工作组织能力、工作管理能力和工作技术能力等综合应用能力的培养。
我们在实验教学改革的研究与实践中，针对传统实验教学体制中教学内容陈旧、教学方式简单化，方法呆板、千篇一律，抑制个性和创新性等主要问题，在综合考虑了理工科类专业课程特点的基础上，从培养“知识，能力、素质”三个要素出发，构建了以培养学生综合应用能力为目标，具有充分弹性的实验课程教学体系。
一、应用性实验教学体系建设目标及基本原则
应用型技术人才的培养目标主要是培养学生具备解决一线实际工作中专业问题的应用能力，因此在实践教学中主要是通过结合工作实践的体验和经历，使学生获得工作经验知识和工作过程知识。培养学生的学习能力、工作能力、创新思维和创新能力的最终目标和基本原则必须贯穿于实验教学的全过程，体现在实验教学的各个环节。因此，优化课程结构，更新实验内容，按照多层次性、综合性、开放性的实验教学特点重组实验教学体系，是我们教学改革的关键。
1.建设目标
（1）满足学生个人需要：必须以提高个人的综合应用能力和职业技术素养为目标，让个人准备好利用专业知识来改进他们自己的生活并跟上日益发展的技术世界。一方面，奠定必备的专业学术知识；另一方面，培养职业意识，给有各种能力倾向和兴趣的学生传输广泛的科学技术知识和开放的意识。
（2）满足社会发展的需要：培养与现代社会科技高速发展相适应的应用型人才，为人类的社会发展和进步服务。
2.基本原则
（1）以学生为主体，尊重学生的身心发展规律和兴趣爱好等特征。鼓励他们大胆动手，教师负责引导，不能越俎代庖，在实践教学中去锻炼学生能力，让他们自己去解决问题。
（2）遵循教育的系统性。教师必须有计划、有目的地组织教学，注意知识和技能的连续性，从低到高形成一个系统的整体，由浅入深、由易到难、循序渐进地进行教学。
（3）教学课程的灵活多样性。因地制宜、因人而宜地制定教学计划是保证教学效果的重要因素。
二、应用性实验教学体系的构建与实施
1.强化实践能力和工程意识的培养
随着教育体制改革的深入进行，高等学校的竞争力不仅体现在教学和科研实力上，学生的综合素质、工程实践能力也成为高校生存和发展的重要因素。因此，在近两年的教学改革中，我们相应地提高了实验和实训课程的课时及学分，现在已达到专业实验课程占相关专业理论课总课时的20～30%，并且在实验教学中不断渗入工程技术、工程概念。我们结合专业特点，通过一些专业实验方案的设计，使学生初步掌握工程技术的系统思维方法，帮助学生解除对工程设计的神秘感，有效地培养学生分析、解决工程实际问题的能力。
2.优化实验知识结构，突出学科的交叉与综合
根据理工科专业人才培养目标和实际情况，从培养适应社会发展所需要的高素质人才的角度出发，针对当今社会科学技术发展的交叉和综合趋势，根据学科发展的特点，突破原有学科与课程界限，对专业实验进行重新设计、精心安排，加强了相关学科之间的横向联系和相关课程之间的纵向联系，使开设的实验内容相互联系、相互渗透。我们构建了与理论课程教学相对独立的、较完整的实验教学体系，将专业课程实验教学内容独立设课，单独计学分。
3.实行层次化梯度教学，逐步增加深度和难度
根据专业知识体系进行分层次实验教学，按照由浅入深、由简单到复杂、由单一到综合的原则开设实验项目。为此，我们根据理工科知识特点将实验划分成为专业基础实验、专业综合设计性实验和科技创新实验三个不同的层次。在构建实验教学体系时，对各个实验子系统进行优化组合，分层次合理安排，使各个子系统相互协调，成为一个有机的整体，避免重复和脱节。
第一层次专业基础实验，主要培养学生的基本实验技能，学生通过实际操作和虚拟实验对专业基础的基本知识进行验证，加深对专业理论基本知识的理解。基础实验的目标是使学生掌握专业基本实验方法，提高实验能力，熟练使用常用专业测试仪器及测试方法。实验内容尽量覆盖课程中的重要知识点，突出测量技能和测试方法的训练，培养正确记录与处理数据、合理表达与报告实验结果的能力。
第二层次综合设计性实验，主要培养学生综合运用多种知识解决问题的能力，学生通过综合设计性实验对所学专业的理论知识形成较系统的认识。通过此阶段的实验，使学生的实际操作技能和综合能力进一步得到训练与提高，初步了解专业设备及系统的设计、制作过程和运行方式，培养学生的工程意识、综合应用能力和工程实践能力，提高学生利用现代化测试手段的能力。
第三层次创新实验，科技创新实验分为两个等级。第一个等级要求每个学生都必须参与完成，实验主要安排在主要专业课程结束之后，实验以工程小课题方式实施，由教师根据实验室教学条件及教学内容拟定不同的实验课题，学生自由组成课题小组，实行组长负责制，自由选择感兴趣的实验课题。第二个等级主要针对部分有创新思想的优秀学生，让他们参加有创新意义的毕业设计、科技小发明和各类竞赛（挑战杯、创新杯、全国大学生电子设计竞赛）及一些研究型实验项目，选择与本专业发展方向一致且较成熟的科研项目与专业实验教学嫁接，充分利用科研项目的硬件优势和紧跟当代科技发展水平的特点，将科研内容和成果融合到实验教学中。它是对本科生的高级工程训练，结合工程和科研实际，深入了解工程应用的基本思维方法和具体技术，跟踪技术前沿，对所学的科学体系知识进行全面的应用。此层次的科技创新实验，教师只提供必要的技术指导和教学组织，实验室提供必要的实验设备和场地，要求学生自己选题、论证方案、设计系统、购买部件、构造实验平台，独立完成实验全过程。
通过上述三个层次的训练，使学生由浅入深，由易到难，由简单到综合，在体系上力求构建一个有宽度（实验内容丰富）、有厚度（专业基础实验和综合设计实验）、有尖峰（学有余力学生创新高度）的金字塔结构，使大部分学生在完成专业基础实验和专业综合设计实验后，具有初步设计、制作、调试和总结的能力，小部分学生具有一定的创新能力和科研基础。
4.建立以学生为主体的自主式教学模式
为体现以学生为主体的教学方法，激发学生的学习兴趣，培养学生的实际应用能力，实验课程采取“必修与选修相结合、学习与研究相结合、集中与分散相结合、现实与虚拟相结合”的方式进行实验教学。在设计实验项目时将必须掌握的基本知识和基本实验技能的实验项目设置为必修实验项目，而选修实验项目是必修的补充，学生可根据自己的兴趣和爱好选择选修实验项目，鼓励学生在实验过程中不仅学习已有的知识，还应学会主动积极探索专业技术的发展状况。实验室采取灵活的教学方式，对必修实验集中教学，对选修和创新实验项目由学生和指导教师提出实验计划，实验室灵活安排实验时间，分散实验，同时实验室实行实物实验教学和虚拟实验教学相结合的教学新模式。实物实验教学侧重于提高学生的动手能力与创新能力，虚拟实验教学则强化学生对基本理论规律的认识。
改变传统教学中由教师“主宰”课堂的方式，引入以学生讨论提高和自我发挥为主的课堂机制。在“教”与“学”中找到融合点，教师只作必要的指导和启发，留出时间，让学生独立思考，自己动手设计实验，在实验过程中激发学习的兴趣与热情，开拓思维的深度与广度，从而有效地培养学生的主动性和创造性。
5.实验考核标准的改革
要真正衡量一个学生的实践能力，只凭一份实验报告和几组实验数据是不够的，因此我们根据不同实验内容将实验成绩分为几部分：专业基础实验和综合设计实验分为预习答辩、实际操作、实验报告三部分给分；科技创新实验分为现场演示、答辩、交流、实验小论文四部分，并将其综合评分。这种评判标准充分调动了学生主动操作、努力思考、求新创异的积极性。
逐步构建的“三层次、四结合”实验教学体系既确保了学生的基础知识与实践能力结构的完整性，又能充分调动教师、学生教与学的积极性、主动性及创造性，可以充分激发学生的学习兴趣，培养了学生工程实践能力与创新能力。
三、结束语
应用性实验教学体系开拓了本专业的学生专业知识面，培养了学生的综合素质和工程实践能力，也取得了一定的成绩。近三年学生公开发表科研论文十余篇，获国家级、省级、校级科技竞赛奖项和科研项目二十余项，所获成绩在省属地方性大学中名列前茅。毕业生因工程实践和综合应用能力强，受到用人单位和社会的高度肯定，本专业本科就业率达96%以上，连续3年供不应求。
参考文献：
[1]和飞.地方大学办学理念研究[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]高林,等.应用性本科教育导论[M].北京:科学出版社,2006.
[3]叶向燕.实验室建设与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2000,19(2):5-7.
（责任编辑：刘辉）