地質資源與地質工程實驗教學中心的改革與實踐

田 紅， 常象春，劉 瑩

(山東科技大學山東省沉積成礦作用與沉積礦產重點實驗室，地質科學與工程學院，山東青島266590)

0 引言

實驗教學是高等教育的重要組成部分，是學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)［1］，在學生綜合素質培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用，加強實驗教學是促進教育教學質量提高的重要保障。

地質資源與地質工程實驗教學中心是依托于地質資源與地質工程學科的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。經過幾代人50余年的不息努力與追求，地質資源與地質工程已發(fā)展成為學校強勢學科，1984年獲得“煤田、油氣地質勘探”碩士學位授權點，2003年獲“礦產普查與勘探”博士學位授權點，2005年獲“地質資源與地質工程”一級學科博士授權點，2007年獲得了博士后流動站。學科的壯大不僅培養(yǎng)了數以萬計的高級專業(yè)人才，而且促進和加速了地質資源與地質工程實驗教學中心的發(fā)展和建設。

1 實驗教學中心定位及規(guī)劃

地質資源與地質工程是以實驗和實踐為主的自然科學，通過實驗室內礦物、巖石、古生物、水質等實驗分析和研究，推斷各種地質結構、地質構造、沉積體系、構造體系及演化機制，結合勘察技術可進一步提出有利目標?；趯嶒炑芯控灤┯谡麄€地質資源與地質工程研究過程的認識，實驗中心形成了“宏觀觀察與微觀分析相結合、定性描述與定量分析相結合、傳統(tǒng)手段與現代技術相結合、將今論古與邏輯推斷相結合”的實驗教學理念，瞄準地質資源與地質工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)這一目標來構建實驗教學體系，并注意與理論教學有機融合，打造創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺。

實驗教學是地質資源與地質工程本科生的培養(yǎng)過程中最重要教學環(huán)節(jié)［2］，是學生理解地質資源與地質工程科學理論知識，形成自學能力、探索精神、合作精神，鍛煉綜合素質與能力以及培養(yǎng)創(chuàng)新意識的重要手段。實驗中心是培養(yǎng)學生動手能力的實踐場所［2］，中心確定的實驗教學定位是:培養(yǎng)基本實驗技能為重點，增進綜合科研能力為核心，提高創(chuàng)新能力和實踐應用能力為目標，讓學生獲得科學研究的基本訓練;始終堅持理論教學與實驗實踐教學相結合、實驗教學與科學研究相結合、能力培養(yǎng)與素質培養(yǎng)相結合、中心內實驗教學與中心外實踐教學相結合，實現對理論傳授、能力培養(yǎng)和素質養(yǎng)成的協(xié)調發(fā)展。

2 實驗教學改革思路及方案

隨著科技的發(fā)展和實驗教學改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實驗模式已難以適應教育創(chuàng)新體系的發(fā)展。實驗教學不僅是傳授知識、驗證理論和掌握實驗技能，更重要的是培養(yǎng)學生能夠真正具有獨立的工作能力和良好的科學素養(yǎng)。實驗教學不僅授人以知識與技術，培養(yǎng)動手能力和分析問題、解決問題的能力，而且可以影響人的世界觀、思維方式和作風［3］。中心在明確實驗教學定位與規(guī)劃的基礎上，確立了實驗改革的思路，即以創(chuàng)新型地質資源與地質工程科學人才能力培養(yǎng)為導向，以中心的實驗設備為平臺，以學科的科研基礎為保證，在實踐過程中不斷發(fā)展和完善實驗實踐教學體系，全方位地加強實驗教學在本科教學和人才培養(yǎng)中的作用［4］。把資源勘查技術、地球物理及勘查技術與方法作為主要技術手段，構建特色明顯(能源和資源勘查與地質為主)、技術手段先進(傳統(tǒng)手段與現代化數據采集、測試、處理手段結合)的學科(專業(yè))體系，為學生提供一個發(fā)揮創(chuàng)造性思考和實踐的活動空間。

2.1 完善實驗教學體系

實驗教學體系是培養(yǎng)學生科研素質的科學規(guī)劃。在建設現代實驗教學體系的探索實踐中，針對地質資源與地質工程學科具有實驗性和實踐性很強的特點，中心建立了“產、學、基、研”四位一體實驗教學體系。即將生產實踐、課堂教學、實習基地和科學研究密切結合，在課堂教學過程中，通過生產現場的認識實習，保證學生對所學基礎理論知識有一個最基本的感性認識;在獲得啟蒙式的專業(yè)認識后，激發(fā)學生帶著對專業(yè)知識興趣和科學探究問題進入實驗教學課堂，并通過實驗教學傳授給學生認識問題和解決問題的基本方法和技能;在學生掌握專業(yè)知識和基本實踐技能后，充分發(fā)揮實驗教學基地的作用，提供給學生對所學知識現場訓練與鞏固的場所，在學生獲得基本的解決問題能力之后，鼓勵學生參與教師的科研項目，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維，提高其科學研究能力。

2.2 健全實驗教學與理論教學的統(tǒng)一機制

無論是實驗教學還是理論教學，其目的和目標都是一致的，因此要把實驗教學和理論教學有機地統(tǒng)一起來。做到通過理論教學，指導實驗教學;通過實驗教學，鞏固理論教學。根據具體教學內容和教學環(huán)節(jié)，分門別類地制定實驗教學和理論教學相互促進的實施方案，保證學生通過兩者的結合，對所學知識的不僅有個全面的認識和掌握，而且有個基本應用和發(fā)揮。

2.3 加強高水平實驗教學隊伍的建設

高校實驗隊伍是培養(yǎng)學生各種實驗技術的設計師和導師，也是教師和科研人員的得力合作者。實驗教學隊伍水平直接影響到實驗教學的質量，因此不斷提高中心教學隊伍的水平是一個長期性的工作。中心積極爭取和創(chuàng)造各種條件，吸引優(yōu)秀教師和科研人員充實到實驗教學隊伍，注重青年教師培養(yǎng)，使具有博士學位的青年教師逐漸負擔主要課程的教學工作。在改革了實驗教學體系的同時，重視提高實驗系列人員的業(yè)務水平和素質，鼓勵青年教師攻讀在職博士研究生，支持技術人員學習相關的專業(yè)知識。加強了對實驗系列的教員和教輔人員的培訓和考核，增加他們的工作能力和信心，促進了實驗教學的長遠發(fā)展［2］。建立起一支教學水平高、愛崗敬業(yè)、團結協(xié)作、勇于創(chuàng)新、富有奉獻精神的實驗教學隊伍。

2.4 深化管理體制的改革

良好的管理體制是中心廉潔建設和諧發(fā)展的保證，也是維持實驗教學和科研工作正常秩序的保證。

(1)中心實行校、院二級管理下的主任負責制。中心主任具體負責中心的規(guī)劃建設和人財物管理。

(2)實驗室推行標準化管理。實驗室機構管理、實驗教學管理、實驗儀器設備管理、大型儀器設備管理、實驗工作人員管理、實驗室安全管理、實驗室制度管理和實驗室檔案管理這八類管理均要實行標準化管理［5］，并做到帳、卡、物相符率為100%。各項實驗室建設與管理工作要實行項目責任制，即各項工作必須落實到具體的單位、具體的人，實行“包項責任制”［6］。

(3)全面實施實驗室開放管理模式。利用中心的計算機管理數據庫(各種實驗教學資源、實驗室信息、人員信息、中心實驗室管理資料等)、網絡師生互動系統(tǒng)、網上通知與公告等，實現了實驗室的信息化管理。建立了實驗室開放和儀器設備共享的信息化管理系統(tǒng)，及時公布開放時間、開放內容、開放程序、開放人員信息及開放管理制度等。利用網絡建立了在校生、畢業(yè)生、助教研究生、教師、用人單位等對本中心實驗教學效果的反饋系統(tǒng)。

2.5 建立以科研促發(fā)展制度

本中心不僅是本科生的實驗教學場所，也是廣大師生進行科學研究的基地。十分有必要建立一種以科研促進實驗教學、帶動中心發(fā)展的制度。依托強大的學科和科研優(yōu)勢，一方面鼓勵教師及時將新知識、新理論和新技術充實到教學內容中，積極推進了實驗內容和實驗模式的改革和創(chuàng)新;另一方面本科生的創(chuàng)新型實驗可以以教師的科研為題，實現了教學與科研的有機融合。

3 實驗教學內容的創(chuàng)新發(fā)展

實驗教學內容是一項系統(tǒng)工程，在繼承傳統(tǒng)內容的基礎上創(chuàng)新，通過對原有實驗課程的整合，實現實驗教學內容體系的整體優(yōu)化，使創(chuàng)新意識和實驗能力的培養(yǎng)貫穿于實驗教學的始終［7］。地質資源與地質工程實驗教學中心實驗教學內容建設的基本思路是:圍繞勘查工程和地質工程專業(yè)為主線的實驗教學內容，提出對實驗教學體系的整體化改革的思路、實施方案;優(yōu)化培養(yǎng)計劃和培養(yǎng)目標，修訂主要專業(yè)實驗課程的教學大綱、實驗內容;探索有利于學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的實驗教學組織方式，協(xié)調課程關系和實驗環(huán)節(jié)，建立系統(tǒng)的地質工程專業(yè)實驗教學體系;編寫出版地質工程專業(yè)實驗指導教材;有針對性地購置實驗設備，擴展實驗實習基地，增強理論與實踐的結合;全面實施新的實驗教學體系，檢驗改革效果，并不斷總結完善，保證創(chuàng)新性實驗占30%左右。

3.1 設置不同層次的實驗內容

在實驗教學改革的系統(tǒng)中，每一門實驗課的實驗項目都應該是有層次的。將實驗內容分層次設置，由基礎驗證、綜合設計和研究創(chuàng)新3個層次構成，其中基礎性實驗占到50% ～60%，綜合性實驗占到30% ～40%和研究創(chuàng)造性實驗占10%以上。實驗內容的設置體現了基礎性與前沿性、經典型與現代型的結合，體現了與科研、工程、社會應用的結合，推動了實驗教學與理論教學之間、各門實驗課內容之間的合理銜接［8］。

在實驗教學內容安排上，我們盡量考慮應用性和創(chuàng)新性的結合。例如做到礦物巖石認識與鑒定實驗與科研和社會應用情況相結合。實驗課上除了認識典型的巖礦標本外，補充了不少科研項目工作中采集到的各種標本，如高嶺石黏土巖、油頁巖等標本均是從生產礦井、礦山采集來的標本。實驗課堂上通過對礦山情況的簡要介紹，使得學生獲取的知識更加生動、形象、系統(tǒng)，具有立體感，同時增添了學生的學習興趣，開闊了學生的視野。

地質資源與地質工程所有的實驗教學內容都與資源勘查、地質工程及相關的科研項目、社會實踐結合密切，直接面向社會需要和國家建設需要。因此，地質資源與地質工程實驗教學中心，逐步實現了以下目標:

(1)構建分層次實驗教學體系。逐步建立與地質資源與地質工程理論教學的有機結合，以培養(yǎng)資源勘查與地質工程實踐能力為核心，由專業(yè)基礎到專業(yè)的分層次的實驗教學體系，使整個實驗教學涵蓋了專業(yè)基礎型實驗、綜合型實驗、創(chuàng)新研究型實驗［9-11］。

(2)教學內容充分注重傳統(tǒng)與現代的結合。目前傳統(tǒng)的地質手段仍然是地質發(fā)現的重要手段。實驗教學與科研、工程和社會應用實踐密切聯(lián)系，一直是中心實驗教學的特色，不斷地融入科技創(chuàng)新和實驗教學改革成果，使得實驗項目不斷更新。

(3)適時對實驗教學大綱進行修改。讓其充分體現發(fā)展中的地質資源與地質工程教學指導思想，實驗課程的教學安排適宜學生自主選擇。

(4)實驗教材要不斷改革創(chuàng)新。鼓勵教師編寫適合本專業(yè)的實驗教材，更有利于學生動手能力的訓練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

(5)與科研與工程相結合。實驗教學內容與科研、工程技術研發(fā)和生產實踐等緊密結合才富有生命力，也才能對學生產生吸引力。

各門實驗課程的綜合性、設計型和創(chuàng)新性實驗教學內容大部分來自教師的科研項目和科研成果，不僅具有先進性、探索性、實用性、挑戰(zhàn)性等特點，而且還能激發(fā)本科生主動探索的興趣。建立了由以教師指導為中心、研究生與本科生科研為主體，實驗研究與現場實踐相密切結合的實驗教學與科研相結合的模式。

3.2 提升實驗教學方法與手段

(1)提升實驗條件。利用中央與地方共建實驗室經費，在學校的支持下，購置先進的、大型實驗教學設備，如X-射線衍射儀、顯微光度計、陰極發(fā)光等先進設備的購置，使得實驗室實驗水平大大提高。因此，目前資源勘查與地質工程實驗室的實驗教學手段先進，引入現代技術，融合多種方式輔助實驗教學。

(2)構建啟發(fā)、討論和互動式實驗教學方法。教學方法對于提高實驗教學效果具有十分重要的作用。本中心針對課程的不同特點采用不同的方法進行教學。在實驗過程中，注重啟發(fā)、討論和互動式實驗教學方法，利用多種實驗教學手段引導學生在實驗過程中積極研究、主動探索和科學合作，培養(yǎng)他們的綜合科研能力、合作精神、科學素質和實踐應用能力［12-13］;一方面將實驗課單獨設課，并在實驗教學大綱和改革方案上又與理論課內容相互呼應、互為依托。特別重視資源勘查與地質工程領域的實驗技術研究，如在實驗項目選擇方面，加強學生基本技能的訓練、加強動手能力的培養(yǎng)，每一項實驗方案的設計和實施都有利于啟迪學生科學思維和創(chuàng)新意識。

(3)構建以學生為主體的開放式實驗教學模式。為了強化學生的自主學習能力、探索精神、課題申請能力、綜合實驗技能、團結合作精神、學生發(fā)現問題、分析問題和解決問題能力以及科學素質的培養(yǎng)，本中心采取的是以學生為主體的開放式實驗教學模式［14］。為了保證實驗教學質量和實驗教學工作的順利開展，對現有的資源勘查工程與地質工程專業(yè)實驗教學體系進行全面優(yōu)化、調整，建立適應現代地質發(fā)展需求的實驗體系，加強理論與實踐的結合。調整完善實驗教學大綱，優(yōu)化理論教學與實踐教學系統(tǒng)，實現室內與室外相互促進，實現理與工的相互補充，實現宏觀與微觀結合，先進方法與常規(guī)技術相結合。完善實驗教學條件，建立特色明顯、技術先進的地質工程實驗室。積極改進實驗教學方法，資源勘查與地質工程各自實驗室建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式。

3.3 改進實驗教學考核方法

實驗考核方法對學生實驗具有重要的導向作用，在實驗教學中具有舉足輕重的地位。本中心通過長期的實驗教學研究、改革與實踐，建立了一套科學的、公正的實驗考評體系。采用平時實驗操作評定、實驗結果認定、綜合實驗和科研能力的綜合考核方法，以求準確反映學生的綜合實驗能力與科學素養(yǎng)。因此，我們要求除了學生實驗報告外，還加強了學生實際操作的考核、師生實驗連動等建立多元實驗考核方法，統(tǒng)籌考核實驗過程與實驗結果，激發(fā)學生實驗興趣，提高實驗能力。如礦物學與巖石學實驗教學，首先由老師講解每個實驗的目的意義、內容、方法步驟，觀察描述的關鍵問題，并選取代表性標本進行示范性描述鑒定，然后讓學生自己動手觀察描述，寫出鑒定報告。其間老師及時巡視每個小組的實驗進展并進行答疑指導。最后，通過提交實驗報告方式進行考核，以優(yōu)、良、中、及格、不及格五級分制記錄每個學生的實驗成績。

4 結語

(1)圍繞學生綜合科研創(chuàng)新能力和科學素質的培養(yǎng)目標，借鑒國外地質科學教育教學的先進經驗和相關教學研究成果，依托我院強大的地質科學的學科優(yōu)勢和特色，繼續(xù)深化實驗教學體系的研究與改革，進一步優(yōu)化和完善“四位一體”實驗教學體系［15-16］。

(2)根據學科發(fā)展前沿進展，不斷補充和更新現有實驗教學內容，大力開展實驗項目創(chuàng)新工作，以先進的實驗教學內容促進與加速學生基本實驗技能、綜合實驗技能、科研創(chuàng)新技能和實驗應用能力的培養(yǎng)，爭取建設數個精品實驗項目。

在上述工作的基礎上，不斷總結經驗，編寫和出版高質量、有特色的地質科學系列實驗教材，不斷提高教學質量，確保地質科學實驗教學的領頭羊地位，為培養(yǎng)面向21世紀具有國際競爭能力、高素質、創(chuàng)新型地質科學人才創(chuàng)造條件。

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