地方農(nóng)業(yè)院校工程類校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心平臺(tái)建設(shè)

李松+陳麗梅+王琪+董良杰+劉春慧+李錦生

摘要：本文基于農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的契機(jī)，結(jié)合生物質(zhì)能相關(guān)理論課程教學(xué)內(nèi)容和生物質(zhì)能資源的研究方向，闡述了生物質(zhì)能方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)思想，構(gòu)建了循序漸進(jìn)的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，獲得了初步的建設(shè)成效。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；平臺(tái)建設(shè)；成效

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）51-0269-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，原本單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不能滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才質(zhì)量的需求。為了打破這一不利局面，近年來(lái)，各高校提出了建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的新思想。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2014年獲得批準(zhǔn)成為校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，將實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行重組，搭建起不同方向、不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，使有限的人力、物力、財(cái)力、技術(shù)得以整合，使不同課程、不同學(xué)科之間相互滲透，在相互交流中不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思想，高效利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、生物質(zhì)能方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)思路

農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主要依托農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程、新能源科學(xué)與工程兩個(gè)專業(yè)，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)以及學(xué)科優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持以服務(wù)學(xué)生為本，以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，突出學(xué)科融合，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程群的知識(shí)體系為主線，搭建不同方向、農(nóng)業(yè)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。平臺(tái)建設(shè)應(yīng)服從農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的總體建設(shè)規(guī)劃，同時(shí)結(jié)合專業(yè)建設(shè)、能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等開(kāi)展工作，秉承實(shí)用性、發(fā)展性的原則，既要切合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)現(xiàn)狀，又要兼顧今后的發(fā)展。

生物質(zhì)能方向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)以能源設(shè)備拆裝實(shí)驗(yàn)室、建筑材料性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、建筑材料準(zhǔn)備室、生物質(zhì)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物質(zhì)成型燃料實(shí)驗(yàn)室、沼氣實(shí)驗(yàn)室、生物質(zhì)常規(guī)分析實(shí)驗(yàn)室為依托，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室原有功能，改變傳統(tǒng)、分散的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)形式，整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，建設(shè)功能相對(duì)完善、空間布局相對(duì)集中的不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，具有服務(wù)相關(guān)或相近專業(yè)本科生課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)的功能，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的示范作用。

二、整合資源，構(gòu)建三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

依據(jù)生物質(zhì)能資源當(dāng)前利用技術(shù)的發(fā)展方向，結(jié)合專業(yè)課程建設(shè)，在生物質(zhì)能方向大平臺(tái)下，構(gòu)建基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)三個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)之間循序漸進(jìn)，相互補(bǔ)充。既強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性，又注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前沿性，構(gòu)成一個(gè)科學(xué)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，力求將學(xué)生能力的培養(yǎng)和提高貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。

1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。主要為驗(yàn)證性、基本操作技術(shù)訓(xùn)練等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握規(guī)范的基本實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)的思維方式，完成工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、燃燒學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)檢測(cè)設(shè)備的基本操作。初步掌握物質(zhì)利用技術(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，強(qiáng)化對(duì)理論課程內(nèi)容的理解。利用現(xiàn)有的設(shè)備如：伯努利方程儀、綜合傳熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)（對(duì)流、輻射傳熱實(shí)驗(yàn)?zāi)K）、可拆裝傳熱換熱強(qiáng)化裝置、萬(wàn)能壓力機(jī)、紅外沼氣分析儀、自動(dòng)量熱儀、小型氫燃料電池等完成伯努利方程驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、不同條件下的對(duì)流換熱系數(shù)、輻射換熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、筒壁傳熱影響實(shí)驗(yàn)、流量定值控制實(shí)驗(yàn)、溫度定值控制實(shí)驗(yàn)、生物質(zhì)材料力學(xué)性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、沼氣成分及含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)、燃燒熱值測(cè)定實(shí)驗(yàn)、氫燃料電池產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)等。

2.綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。主要為綜合性實(shí)驗(yàn)，涉及多門專業(yè)核心課程和專業(yè)方向課程的理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法比較復(fù)雜。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和實(shí)踐技能以及初步的科學(xué)思想、研究能力和創(chuàng)新思維。

綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)涵蓋了與生物質(zhì)能相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，包含了生物質(zhì)能熱利用技術(shù)、沼氣技術(shù)、壓縮成型技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)4個(gè)模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。生物質(zhì)熱利用技術(shù)主要包括燃燒和液化技術(shù)。生物質(zhì)熱利用技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K是通過(guò)管架式灶臺(tái)柴草鍋爐和自制的液化實(shí)驗(yàn)裝置，完成不同生物質(zhì)燃燒或液化的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，初步檢測(cè)燃燒或液化產(chǎn)物的成分、含量并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。沼氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K是通過(guò)簡(jiǎn)單自制的沼氣發(fā)酵裝置，對(duì)不同生物質(zhì)原料進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵，并測(cè)定其成分及含量，計(jì)算產(chǎn)期效率等指標(biāo)。壓縮成型技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K是利用生物質(zhì)秸稈，按照要求風(fēng)干、粉碎，通過(guò)熱壓機(jī)完成生物質(zhì)板材的壓制，或通過(guò)小型及大型顆粒機(jī)完成生物質(zhì)顆粒燃料的加工制造。利用萬(wàn)能壓力機(jī)檢測(cè)生物質(zhì)板材基本參數(shù)指標(biāo)，利用自動(dòng)量熱儀測(cè)定顆粒燃料熱值范圍。檢測(cè)技術(shù)模塊是通過(guò)我校設(shè)備共享平臺(tái)中的大型儀器設(shè)備精確檢測(cè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的成分及含量，并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

綜合性實(shí)驗(yàn)涵蓋的內(nèi)容較多，需要時(shí)間較長(zhǎng)，僅有的幾學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)數(shù)無(wú)法滿足。因此，綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被安排在獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行，如：新能源工程綜合實(shí)驗(yàn)課程，不與理論課程發(fā)生沖突，又能完成綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括三方面。一是學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)結(jié)合自己的思想自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自主選題，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；二是參與完成教師相關(guān)科研項(xiàng)目，在整體實(shí)驗(yàn)研究中，開(kāi)展探究性小實(shí)驗(yàn)研究；三是依托各種相關(guān)創(chuàng)新大賽，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，開(kāi)展創(chuàng)新研究。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力或在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論研究等探索。通過(guò)創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到更多的鍛煉，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新意識(shí)。

自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是在現(xiàn)有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己掌握的理論知識(shí)和新思想，進(jìn)一步深入研究?？蓡为?dú)進(jìn)行也可進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作。與教師科研項(xiàng)目相關(guān)的創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)，主要依據(jù)教師科研項(xiàng)目的需求，設(shè)立相關(guān)崗位，聘用本科生參與完成科研項(xiàng)目。在整個(gè)聘用過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展一些探索性的小實(shí)驗(yàn)研究。依托各級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新大賽，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)，并給予一定的經(jīng)費(fèi)資助，使學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展創(chuàng)新研究。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程以學(xué)生為主，教師為輔。引導(dǎo)學(xué)生自己提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)其創(chuàng)新思想和能力。

三、生物質(zhì)能方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)成效

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展提供了良好的條件。目前，農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為本科生開(kāi)設(shè)的生物質(zhì)能方向的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)大幅度增加，每學(xué)期完成近1600個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)，培養(yǎng)學(xué)生近100人次。近2年，由本科生申請(qǐng)的多個(gè)項(xiàng)目在全國(guó)農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽和不同級(jí)別的“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲獎(jiǎng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

生物質(zhì)能方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，為培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強(qiáng)的農(nóng)業(yè)工程類人才提供了優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)的積極性，提高了專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)合理統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，附屬于生物質(zhì)能方向?qū)嶒?yàn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率大幅度提高。學(xué)生通過(guò)參加各類實(shí)驗(yàn)課題、科研項(xiàng)目等極大提高了獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題和創(chuàng)新研究的能力，增強(qiáng)了學(xué)生就業(yè)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。總而言之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。

參考文獻(xiàn)：

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Platform Construction of Engineering Experiment Teaching Demonstration Center in Local Agricultural College

—An Example on Direction of Biomass Energy

LI Song，CHEN Li-mei，WANG Qi，DONG Liang-jie，LIU Chun-hui，LI Jin-sheng

（College of Engineering and Technology Jilin Agricultural University，Changchun，Jilin130118，China）

Abstract：Based on construction of Agricultural architectural environment and Energy Engineering experimental teaching demonstration center，combined biomass related theory teaching content and biomass resources in the direction of the research. The platform construction thought of experimental teaching for biomass energy was described，three levels experimental teaching platform was constructed and preliminary effects were obtained.

Key words：biomass energy；experimental teaching；platform construction；effect