高校实验教学的创新与保障

严利，严宏东，蔡绍

高校实验教学的创新与保障

严利，严宏东，蔡绍

从分析应用型本科院校的培养要求和实验教学模式入手，以重庆科技学院近几年的实验教学改革实践为依据，指出高校实验教学应利用先进的信息化和网络化技术方式和管理手段，不断提高学生的实验技能，同时配合理论课教学提高学生的应用型能力；提出运用微缩实验模型的实验手段真实再现企业生产环境，能提高教学质量、增强学生就业的竞争能力。

实验；实验教学改革；微缩模型

一、高等学校实验教学的现状

实验教学是整个教学体系的重要组成部分，是实践教学的核心组成部分，担负着培养学生实践能力、创新意识、创新精神和创新能力的重任［1］。实验教学的手段和目的必须为每个学校不同的培养方向和培养目标服务，但是目前我国工科院校的实验实习教学手段基本雷同，具有较强的通用性，缺乏灵活性和适应性。重庆科技学院的特色专业和主要就业市场为冶金和石油两大行业。其他类专业的学生培养要求就有浓厚的行业背景，如电子信息学院就提出以市场导向为主，培养应用型自动化人才。而传统的实验手段离这个目标存在一定差距，对此，信息学院对实验教学的仪器和手段进行了改革和创新。

二、教学手段与应用型本科生培养要求的差距

（一）传统实验教学模式存在的问题

第一，在实验项目上，依附于课堂理论教学的验证性实验多，有利于学生创新性思维的研究性、设计性实验少；孤立的单元知识实验多，综合性实验少；经典实验多，反映实践性的实验少。

第二，教学方法单一呆板，教师在实验课上什么学生就做什么，学生是被动地、统一地按照已给操作步骤进行实验。

第三，从时间安排上来看，全班学生在同一时间段内、同一地点进行同样内容的实验，这对于基础较好的学生可能会有比较富余的时间，而对于基础较薄弱或动手能力较差的学生就可能无法按时完成。

第四，从实验内容安排来看，学生没有自主选择实验项目的机会，基础好、动手能力强的学生吃不饱，而基础差的差的学生却吃不了［2］。

（二）实验教学仪器设备的技术和管理与市场导向需求的差距

第一，目前大多数高校的实验教学仪器技术较先进，可以满足专业教学的需求，但是各种仪器设备相对孤立，缺乏有效的信息交流技术。

第二，应用型本科院校大多有较强的行业背景，所以在教学环节中，专业课程安排了许多与行业相关的内容，而高校的仪器设备一般只具有通用性，针对相关行业开发的实验设备较少。

第三，各行业的设备仪器差别较大，特别是一些大型行业，诸如石油、冶金等，当前的教学仪器设备在此方面无法真实的再现企业环境。这样培养的学生与企业的要求有一定的距离，影响学生的市场竞争力。

三、提高实验教学手段的方式

（一）开放式实验教学方式

开放式实验教学是相对于传统的封闭式实验教学而言的，它是将实验室全方位地对学生开放的一种教学模式。这种开放，不仅是对实验课程教学、学生毕业论义、学生科研、教师科研开放，而且还对学生自选研究课题、科技活动等开放。在实验项目(实验内容)、管理方式、指导过程(教学方法和手段)、服务对象上都是开放的［3］。

建立开放式实验教学体系，首先要建立起科学、高效的开放式实验教学管理体系。笔者所在的电子信息工程学院为确保开放式实验教学的质量和效果，建立了电工电子实验中心和现代电子实验中心，同时建立了一系列的管理制度确保开放实验的质量和效果。

在实验设施上，电工电子实验中心和现代电子实验中心利用网络化、信息化的技术对旧设备进行改造，同时引进新实验仪器。现在，中心的仪器设备在功能上可以实现学生网上预约、教师在线指导、数据实时采集、成绩网上评定和最终学分自动归入教务认定等功能，从而保证了对学生实验实习的开放，确保实践教学的教学质量，极大地促进了学生的学习热情、提高了学生的学习能力。

同时，在实验的设置和安排上，该中心依托实验室的开放，也进行了一系列的实验教学改革：

其一，改变小班定时统一的传统实验模式，实现开放预约，学生按学号密码登录，在网上写实验预习报告，并完成相应的基础知识测试；成绩合格者方可成功获得实验预约。实验的单独预约可以保证学生在适当的时间进行实验，从而避免准备不足就实验等问题。

其二，开放式实验可以有效确保实验数据的真实性，从而避免了同时进行实验带来的实验数据的相互影响。中心的实验设备都依托信息技术和网络技术实现了数据的自动采集，并且，智能化的实验仪器在实验过程中也有错误提示和分析功能，为学生提供参考。

其三，由于仪器设备的先进和实验教师的努力，电工电子实验中心和现代电子实验中心已经基本建立起全部的实验参考指示平台和基准数据平台，所以学生预约实验可以自主地调出教师的指导录像和相应的参考指导，实验内容极大增强。学生根据自身条件，可以在一定条件下选择合适的实验项目。

其四，开放式实验教学模式的成功建立为实验的设置和改革提供了很大的空间，因为新的实验模式可以兼顾不同学习情况的学生，所以我们新的实验项目中大量增加了设计性和综合性的内容，大量的功能性实验为学生的就业提供了良好的模拟环境。

（二）微缩模型的仿真实验

我校作为一所依托石油和冶金行业的应用型本科院校，在实验项目的设置上有很多是与其行业相关的项目。由于资金其他限制，石油和冶金行业的设备在院校几乎不可能复制现场工业环境也无法为学生提供可靠的安全保障。现在，大多数院校的解决方案是使用仿真软件对过程进行模拟。仿真技术在当前的条件下是一种有效的实验手段，但其缺点也显而易见，如学生在实验过程中缺乏操作的真实感和过程控制的有效动作变化。

对此，现代电子实验教学中心采取微缩模型模拟仿真的教学模式，研发和试制了一些模拟和仿真石油和冶金行业大型设备的工程控制微缩模型。这些实验仪器可以真实的模拟工业现场的工作环境，学生在微缩模型上进行操作，通过仿真软件进行计算和控制，最终的结果通过微缩装置动作和仪器仪表上显示。整个实验过程，学生可以真实地感受行业现场的控制方式，从而熟悉行业的操作流程，对学生今后走上工作岗位有极大的帮助。这种实验教学方式的效果明显好于一般的计算机仿真。

四、教学保障的管理手段

高校的实验教学改革，不仅仅是实验仪器设备的更新、教学方式的转变这么简单，最重要的，还是要建立实验教学管理体系。这些基础性的工作包括：

实验教学仪器设备管理体系的建设。要理顺仪器设备的管理制度，以现代化手段健全实验教学信息管理系统，使每一台仪器设备不再是单一的实验设施；只有实现整个实验设备系统的资讯共享，才可能在实验教学活动中充分利用和整合各项资源。

实验教学师资队伍的建设。当前高校普遍存在的问题是实验管理队伍建设的相对滞后，大多数的高校虽然重视人才的引进与培养，但是其目标主要是科研和教学，而忽视了实验室队的建设。特别是随着先进的教学实验设备、微缩模拟设备的大量投入，实验人员的素质滞后益发明显，且大多实验室人员缺乏管理意识，对企业环境不熟悉，极大地制约了仪器设备的效益发挥。所以，在实验教学教改中还应该加强实验室工作人员的培训，使其熟悉专业、了解相关企业［4］。

五、总结

实践教学教改课题的研究必须在实践过程中不断提高和改善，因为它受到诸多因素的制约和影响，总体而言，它需依托先进的现代技术、完善的设备功能来不断进行完善。学校应不断总结经验，创新管理理念，使学生能够在实验过程中提高自身的综合素质，从而增强他们的就业竞争力。

要以就业为导向，细化实验教学改革的内容。只有从体系的管理、实验项目、实验方式、实验教学手段、成绩的评等各个环节扎扎实实做好工作，才能形成良好的实验机制，真正使学生受益于实验的改革，达到教育改革的目的，培养更多具有行业背景的优秀工程技术人员。

[1]孙义彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2006(2).

[2]韩宗先，等.开放式实验教学的实践与探索[J].科技情报开发与经济，2009（8）.

[3]工丽娟，刘林德.探索开放式生物实验教学，培养合格师范生[J].中国现代教育装备，2007(3).

G642.4

A

1673-1999（2010）02-0170-02

严利（1978-），女，硕士，重庆科技学院电子信息工程学院讲师，研究方向为电机控制。

2009-09-07