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摘 要：为了提高学生的综合创新与工程实践能力，在学生培养过程中设置“综合实验与工程设计”环节，从时间与分组、选题、指导方式和评价体系等方面着手构建新型综合教学体系。新型综合教学体系对提高综合实验与工程设计环节教学质量，培养学生的理论知识综合应用能力、创新能力和工程实践能力，提高学生综合素质，增强毕业生的社会竞争力具有积极的促进作用。
关键词：综合实验 工程设计 综合教学体系 构建
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0235-02
实验教学是理工类院校人才实践能力培养过程中最重要的实践教学环节，对于强化学生对于理论课程的理解、提高学生的综合素质、培养学生的创新与实践能力具有重要作用。有效的实验教学可以激发学生的学习兴趣、提高学生学习主动性、促进学生将理论知识与实践能力相结合。因而，建立以学生创新实践能力培养为目标的高效实验教学体系是目前高等院校教育改革的重要内容[1]。
工程能力是现代工业技术发展及竞争对工程技术人才的基本要求，是工科院校毕业生实践能力的重要组成部分，重视和加强对高等院校学生工程能力的培养已经成为世界各国高等工程教育的普遍共识和发展趋势。然而，学生工程能力的培养是目前我国工科院校的薄弱环节之一，如何切实提高学生的工程实践能力，以培养适应社会、经济发展需要的工程技术人才，是我国工科院校亟待解决的问题。
实验教学目前已经成为理工类高等院校教学的重要组成部分，实验教学的改革和探讨也如火如荼，在实验教学体系中融入工程能力的培养环节，使得原本相对独立的综合实验和工程设计两部分进行有机结合，构建实验与工程设计综合教学体系，对于提高学生的实验创新与工程实践能力可起到事半功倍的效果，因而有必要对这一综合教学体系的构建进行深入探讨。
1 科学合理的安排实验时间与分组
目前传统的实验教学通常可分为课程实验和综合实验两类。课程实验多以验证性的基础实验为主，各个实验之间相对孤立，其教学方式是授课教师在实验开始前详细讲清实验步骤。学生只要按照设计好的实验内容与步骤逐步操作即可。这种以教师为中心的“传授式”课程实验，对于提高学生对实验知识的综合运用和观察能力作用有限，不利于培养学生的独立思考、自主创新能力[2]。为了弥补课程实验教学的不足，很多学校在基础实验的基础上设置了综合实验环节，并把这一环节作为本科生的必修环节。同时为了培养和提高学生的工程设计能力，许多工科院校在课程体系中设置了作为必修环节的工程设计环节。在传统的教学体系中，综合实验和工程设计环节由不同教师分别指导，时间互相独立，内容几乎没有相关性，整体时间利用率较低，学生的学习积极性不高。为了调动学生参与综合实验和工程设计的积极性，促进学生自主创新能力和工程实践能力的同步提高，在新型综合教学体系中，考虑将原本互相独立的综合实验和工程设计环节进行有机结合，设置新的“综合实验与工程设计”环节，新的环节时间安排在大四上学期，时间为8～10周，整体时间与原有的综合实验和工程设计时间相仿，但时间打通使用，不再互相独立，可有效提高时间利用率。新的环节由同一位教师进行指导，教学方式也不再采用传统的全体学生统一教学的方式，改用小组式教学，实验小组由学生根据各自的兴趣与爱好自由组合，组成每组4～5人的课题小组。这样分组既能充分利用现有的教学资源，最大程度地锻炼学生的独立思考与实践能力，又能很好地训练学生相互协调配合的团队协作精神。
2 选题内容注重综合创新能力与实践能力相结合
确定“综合实验与工程设计”环节的题目是该环节达到较好培养效果的第一步，也是较为关键的一步。所选定的实验和设计题目，除应能体现对学生基本技能和专业技能的训练外，还应能体现对学生创新能力和实践能力的培养。传统教学体系中，综合实验与工程设计环节互相孤立，缺乏相互关联，并且综合实验与工程设计题目通常多年不变，内容死板，难以调动学生的学习积极性与主动性。为了促进对学生综合创新能力和实践能力的训练，在新型综合教学体系中重点设计一些综合性和实践性较强的题目。如“发酵类食品的制作工艺研究与车间设计、酸奶制作工艺探讨与生产线设计、肉制品加工工艺研究与车间设计”等，这类选题既能使学生学以致用，将理论知识与生产实际相结合，研究和掌握实际产品的生产工艺，激励学生不断探索与学习，提高学生的综合创新能力，同时在掌握产品生产工艺的基础上，让学生对相应产品的生产车间进行工程设计，能使学生对生产工艺和车间设计的结合有更加直观感性的认识，提高工程设计部分的完成效率，培养学生工程思维能力，有助于学生工程实践能力的锻炼和提高。
3 以学生为主体的新型教学指导模式
学生在“综合实验与工程设计”环节的完成过程中难免会遇到各种困难和问题，这些问题都需要指导老师进行悉心指导。指导老师直接影响学生实验与设计的最终完成效果，在整个环节中起着至关重要的作用。同时，由于综合实验和工程设计相结合后由同一位指导教师指导完成，这就对指导教师的综合素质提出了更高的要求，指导教师本身必须具备很强的创新精神和实践能力，这样才能准确把握课题研究与设计的方向，发现并解决学生在实验与设计过程中遇到的问题。
教师在对学生的指导过程中，要改变传统的“填鸭式”教学方式，转而采用“启发式”新型教学方式。在实验与设计题目確定后，要求学生自己动手查阅文献资料，利用已经学习和掌握的理论知识和实验技能，设计实验技术路线，进而确定具体的实施方案。在这一过程中，充分采用学生为主体、教师指导为辅助的教学方式，充分调动学生主动探究的积极性和想象力，具体实验方案和关键实验技术方法都以学生为主体确定。指导教师不讲述具体的实验步骤，只强调实验过程中的关键注意事项，确保实验安全。在实验过程中，指导教师注意对学生的参与程度、团队协作能力和操作规范性进行观察，发现问题及时纠正，切实保证每个学生都能积极参与到实验过程中。在工程设计进行过程中，指导教师定期与学生沟通，了解设计进展情况，掌握设计的方向和进度，及时指导和解决学生在设计过程中遇到的问题。 在整个综合实验和车间设计过程中，学生始终是教学活动的主体，充分发挥主观能动性和创新性，使学生独立思考和解决实际问题的能力和创新能力都得到锻炼与提高。教师的辅助作用体现在全程跟踪学生的实验与车间设计进程，把控实验和设计的整体进度与方向，并进行有效地指导与监督。在实验和设计的具体实施过程中，学生往往会遇到各种各样的问题，指导教师需要及时发现这些问题并给予相应的指导。对于比较有共性的问题可以进行集中的讲解与交流，对于个别学生遇到的问题，则应该让学生先独立思考问题的原因并提出解决问题的设想，再与学生进行交流沟通，共同制定问题的解决方案。因此，通过以学生为主，教师为辅的新型教学指导模式，可以培养学生独立思考的能力，提高综合实验技能与创新意识，积累工程设计经验，以适应社会对毕业生创新能力与工程能力的要求。
4 建立學生成绩的科学评价体系
学生成绩是对学生工作完成情况的整体评价，具有极强的导向性，因此建立学生“综合实验与工程设计”环节的科学评价体系，为学生的创新与实践提供一个良好的环境，对于充分调动学生的积极性与主观能动性，激发学生的创新和实践精神具有重要的作用[3]。
对于学生成绩的评价应该改变传统的只依据最终书面作业进行评判的方法，建立包含多种评价指标的综合评价体系。对于学生在整个实验和设计过程中的表现都需纳入考评体系，例如：出勤率、工作态度与主动性、团队协作能力、实验操作规范程度等，这些日常表现和技能水平的考核将在最终的成绩中占有一定的比例。学生最终的作业提交采用书面材料和口头报告相结合的形式。学生将综合实验获得的数据和设计图纸进行整理，按照统一的格式要求，提交实验报告、设计说明书与设计图纸，实验数据的可靠性、实验结果分析与讨论的准确性、论文撰写与图纸绘制的规范性都将作为书面材料成绩考核的依据。通过论文撰写与图纸绘制有助于锻炼和提高学生的实验数据整理、科技论文写作及工程制图能力。同时，通过撰写论文和绘制图纸，可以促使学生进一步查阅相关文献资料，拓宽知识面，提高专业水平。此外，要求每个实验组学生自己制作PPT，集中演示汇报实验及设计结果。口头汇报可以很好地锻炼学生口头表达能力、对实验结果的整理与精炼能力和逻辑思维能力。汇报结束后针对汇报内容进行答辩，通过教师与学生以及学生与学生之间的互动问答，增强学生对知识探索的热情，同时锻炼学生的口头表达能力与应变思维能力，有利于提高学生的综合素养。
5 结语
“综合实验”和“工程设计”两个教学环节是很多工科院校都开设的本科生必修环节，对于提高学生的综合创新能力和工程实践能力具有一定的作用。针对目前存在的两环节互相孤立，时间利用率低、培养效果不明显等问题，将两个环节进行有机结合，建立“综合实验与工程设计”环节，从实验时间与分组、选题、指导方式和评价体系等方面着手构建新型综合教学体系，对提高综合实验与工程设计环节教学质量，培养和锻炼学生的理论知识综合应用能力、创新能力和工程实践能力，提高学生综合素质，增强毕业生的社会竞争力具有积极的促进作用。
参考文献
[1] 邹建新，徐慧，孙常清.基于工程能力培养的实验教学体系构建[J].实验室研究与探索，2010，29（12）：108-110.
[2] 韩宏岩，许维岸.生物类本科生综合实验设计与实践的探索[J].实验室研究与探索，2014，33（3）：168-171.
[3] 牛锐锋，唐文亭，吕振林，等.在毕业设计中培养学生创新能力的思考与实践[J].实验技术与管理，2015，32（1）：23-25.
关键词：综合实验 工程设计 综合教学体系 构建
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0235-02
实验教学是理工类院校人才实践能力培养过程中最重要的实践教学环节，对于强化学生对于理论课程的理解、提高学生的综合素质、培养学生的创新与实践能力具有重要作用。有效的实验教学可以激发学生的学习兴趣、提高学生学习主动性、促进学生将理论知识与实践能力相结合。因而，建立以学生创新实践能力培养为目标的高效实验教学体系是目前高等院校教育改革的重要内容[1]。
工程能力是现代工业技术发展及竞争对工程技术人才的基本要求，是工科院校毕业生实践能力的重要组成部分，重视和加强对高等院校学生工程能力的培养已经成为世界各国高等工程教育的普遍共识和发展趋势。然而，学生工程能力的培养是目前我国工科院校的薄弱环节之一，如何切实提高学生的工程实践能力，以培养适应社会、经济发展需要的工程技术人才，是我国工科院校亟待解决的问题。
实验教学目前已经成为理工类高等院校教学的重要组成部分，实验教学的改革和探讨也如火如荼，在实验教学体系中融入工程能力的培养环节，使得原本相对独立的综合实验和工程设计两部分进行有机结合，构建实验与工程设计综合教学体系，对于提高学生的实验创新与工程实践能力可起到事半功倍的效果，因而有必要对这一综合教学体系的构建进行深入探讨。
1 科学合理的安排实验时间与分组
目前传统的实验教学通常可分为课程实验和综合实验两类。课程实验多以验证性的基础实验为主，各个实验之间相对孤立，其教学方式是授课教师在实验开始前详细讲清实验步骤。学生只要按照设计好的实验内容与步骤逐步操作即可。这种以教师为中心的“传授式”课程实验，对于提高学生对实验知识的综合运用和观察能力作用有限，不利于培养学生的独立思考、自主创新能力[2]。为了弥补课程实验教学的不足，很多学校在基础实验的基础上设置了综合实验环节，并把这一环节作为本科生的必修环节。同时为了培养和提高学生的工程设计能力，许多工科院校在课程体系中设置了作为必修环节的工程设计环节。在传统的教学体系中，综合实验和工程设计环节由不同教师分别指导，时间互相独立，内容几乎没有相关性，整体时间利用率较低，学生的学习积极性不高。为了调动学生参与综合实验和工程设计的积极性，促进学生自主创新能力和工程实践能力的同步提高，在新型综合教学体系中，考虑将原本互相独立的综合实验和工程设计环节进行有机结合，设置新的“综合实验与工程设计”环节，新的环节时间安排在大四上学期，时间为8～10周，整体时间与原有的综合实验和工程设计时间相仿，但时间打通使用，不再互相独立，可有效提高时间利用率。新的环节由同一位教师进行指导，教学方式也不再采用传统的全体学生统一教学的方式，改用小组式教学，实验小组由学生根据各自的兴趣与爱好自由组合，组成每组4～5人的课题小组。这样分组既能充分利用现有的教学资源，最大程度地锻炼学生的独立思考与实践能力，又能很好地训练学生相互协调配合的团队协作精神。
2 选题内容注重综合创新能力与实践能力相结合
确定“综合实验与工程设计”环节的题目是该环节达到较好培养效果的第一步，也是较为关键的一步。所选定的实验和设计题目，除应能体现对学生基本技能和专业技能的训练外，还应能体现对学生创新能力和实践能力的培养。传统教学体系中，综合实验与工程设计环节互相孤立，缺乏相互关联，并且综合实验与工程设计题目通常多年不变，内容死板，难以调动学生的学习积极性与主动性。为了促进对学生综合创新能力和实践能力的训练，在新型综合教学体系中重点设计一些综合性和实践性较强的题目。如“发酵类食品的制作工艺研究与车间设计、酸奶制作工艺探讨与生产线设计、肉制品加工工艺研究与车间设计”等，这类选题既能使学生学以致用，将理论知识与生产实际相结合，研究和掌握实际产品的生产工艺，激励学生不断探索与学习，提高学生的综合创新能力，同时在掌握产品生产工艺的基础上，让学生对相应产品的生产车间进行工程设计，能使学生对生产工艺和车间设计的结合有更加直观感性的认识，提高工程设计部分的完成效率，培养学生工程思维能力，有助于学生工程实践能力的锻炼和提高。
3 以学生为主体的新型教学指导模式
学生在“综合实验与工程设计”环节的完成过程中难免会遇到各种困难和问题，这些问题都需要指导老师进行悉心指导。指导老师直接影响学生实验与设计的最终完成效果，在整个环节中起着至关重要的作用。同时，由于综合实验和工程设计相结合后由同一位指导教师指导完成，这就对指导教师的综合素质提出了更高的要求，指导教师本身必须具备很强的创新精神和实践能力，这样才能准确把握课题研究与设计的方向，发现并解决学生在实验与设计过程中遇到的问题。
教师在对学生的指导过程中，要改变传统的“填鸭式”教学方式，转而采用“启发式”新型教学方式。在实验与设计题目確定后，要求学生自己动手查阅文献资料，利用已经学习和掌握的理论知识和实验技能，设计实验技术路线，进而确定具体的实施方案。在这一过程中，充分采用学生为主体、教师指导为辅助的教学方式，充分调动学生主动探究的积极性和想象力，具体实验方案和关键实验技术方法都以学生为主体确定。指导教师不讲述具体的实验步骤，只强调实验过程中的关键注意事项，确保实验安全。在实验过程中，指导教师注意对学生的参与程度、团队协作能力和操作规范性进行观察，发现问题及时纠正，切实保证每个学生都能积极参与到实验过程中。在工程设计进行过程中，指导教师定期与学生沟通，了解设计进展情况，掌握设计的方向和进度，及时指导和解决学生在设计过程中遇到的问题。 在整个综合实验和车间设计过程中，学生始终是教学活动的主体，充分发挥主观能动性和创新性，使学生独立思考和解决实际问题的能力和创新能力都得到锻炼与提高。教师的辅助作用体现在全程跟踪学生的实验与车间设计进程，把控实验和设计的整体进度与方向，并进行有效地指导与监督。在实验和设计的具体实施过程中，学生往往会遇到各种各样的问题，指导教师需要及时发现这些问题并给予相应的指导。对于比较有共性的问题可以进行集中的讲解与交流，对于个别学生遇到的问题，则应该让学生先独立思考问题的原因并提出解决问题的设想，再与学生进行交流沟通，共同制定问题的解决方案。因此，通过以学生为主，教师为辅的新型教学指导模式，可以培养学生独立思考的能力，提高综合实验技能与创新意识，积累工程设计经验，以适应社会对毕业生创新能力与工程能力的要求。
4 建立學生成绩的科学评价体系
学生成绩是对学生工作完成情况的整体评价，具有极强的导向性，因此建立学生“综合实验与工程设计”环节的科学评价体系，为学生的创新与实践提供一个良好的环境，对于充分调动学生的积极性与主观能动性，激发学生的创新和实践精神具有重要的作用[3]。
对于学生成绩的评价应该改变传统的只依据最终书面作业进行评判的方法，建立包含多种评价指标的综合评价体系。对于学生在整个实验和设计过程中的表现都需纳入考评体系，例如：出勤率、工作态度与主动性、团队协作能力、实验操作规范程度等，这些日常表现和技能水平的考核将在最终的成绩中占有一定的比例。学生最终的作业提交采用书面材料和口头报告相结合的形式。学生将综合实验获得的数据和设计图纸进行整理，按照统一的格式要求，提交实验报告、设计说明书与设计图纸，实验数据的可靠性、实验结果分析与讨论的准确性、论文撰写与图纸绘制的规范性都将作为书面材料成绩考核的依据。通过论文撰写与图纸绘制有助于锻炼和提高学生的实验数据整理、科技论文写作及工程制图能力。同时，通过撰写论文和绘制图纸，可以促使学生进一步查阅相关文献资料，拓宽知识面，提高专业水平。此外，要求每个实验组学生自己制作PPT，集中演示汇报实验及设计结果。口头汇报可以很好地锻炼学生口头表达能力、对实验结果的整理与精炼能力和逻辑思维能力。汇报结束后针对汇报内容进行答辩，通过教师与学生以及学生与学生之间的互动问答，增强学生对知识探索的热情，同时锻炼学生的口头表达能力与应变思维能力，有利于提高学生的综合素养。
5 结语
“综合实验”和“工程设计”两个教学环节是很多工科院校都开设的本科生必修环节，对于提高学生的综合创新能力和工程实践能力具有一定的作用。针对目前存在的两环节互相孤立，时间利用率低、培养效果不明显等问题，将两个环节进行有机结合，建立“综合实验与工程设计”环节，从实验时间与分组、选题、指导方式和评价体系等方面着手构建新型综合教学体系，对提高综合实验与工程设计环节教学质量，培养和锻炼学生的理论知识综合应用能力、创新能力和工程实践能力，提高学生综合素质，增强毕业生的社会竞争力具有积极的促进作用。
参考文献
[1] 邹建新，徐慧，孙常清.基于工程能力培养的实验教学体系构建[J].实验室研究与探索，2010，29（12）：108-110.
[2] 韩宏岩，许维岸.生物类本科生综合实验设计与实践的探索[J].实验室研究与探索，2014，33（3）：168-171.
[3] 牛锐锋，唐文亭，吕振林，等.在毕业设计中培养学生创新能力的思考与实践[J].实验技术与管理，2015，32（1）：23-25.