建設高水平實驗教學體系推動卓越工程人才培養(yǎng)

范如永

(河南理工大學高等教育研究所，河南焦作454003)

0 引言

河南理工大學作為服務煤炭行業(yè)的高校，長期以來非常重視實驗教學的建設和改革工作，制定了“九五”、“十五”和“十一五、十二五”實驗教學建設規(guī)劃，印發(fā)了“實踐教學條件建設工程實施方案”、“關于加強和改進實踐教學工作的若干意見”、“實驗教學示范中心建設與管理實施辦法”、“實踐教學年度目標考核辦法”等一系列文件，就實驗教學建設的目標、基本思路、關鍵措施、保障條件等方面作出了明確規(guī)定。在2007年的《關于加強和改進實踐教學工作的若干意見》中，明確規(guī)定了實踐教學在教育教學中的重要地位和意義，并對實踐教學的發(fā)展提出了重要意見。遵照學校實驗教學發(fā)展的指導思想，根據(jù)培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才應具有的知識、能力和素質結構，不斷整合和改革課程實驗教學內容、修訂實驗教學大綱和人才培養(yǎng)方案，建成融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質提高于一體的課程體系。把實驗教學作為獨立的教學環(huán)節(jié)，與理論教學并重，打破實驗教學依附于理論教學的傳統(tǒng)模式，優(yōu)化實踐教學資源，在不斷加強理論教學的同時，強化實踐教學環(huán)節(jié)，逐步形成了“以基本知識掌握為先導，基本技能實驗為基礎，創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展”的實驗教學模式。

1 構筑立體化、高水平的實驗室平臺體系

“實驗室是一所高校最基本的硬件設施，是高校教學和科研的主要基地，建設好高校實驗室是辦好高校、培養(yǎng)合格人才的一項基礎性工作”［1］。從科學史的角度來看，實驗室的建設經歷了一個發(fā)生和發(fā)展的過程?！?6-17世紀，隨著西歐生產力和資本主義生產關系的發(fā)展，科學實驗逐步成為相對獨立的、日趨重要的社會實踐形式［2］。19世紀，實驗獲得進一步的獨立和發(fā)展，相繼出現(xiàn)了由眾多人員分工協(xié)作的實驗室，著名的如德國李比希實驗室(1825年)、英國卡文迪許實驗室(1871年)、美國愛迪生實驗室(1876年)等。19世紀末20世紀初以來，特別是第二次世界大戰(zhàn)后，科學實驗進入一個嶄新的階段”［3］。隨著實驗室的建設和發(fā)展，實驗室也開了人才培養(yǎng)和科學研究的雙重任務，有關實驗室教學的任務也逐漸提上了實驗室活動的重要日程。在早期，實驗室的教學工作主要是在實驗室主任的帶領下開展有關實驗的輔助性工作，并在實驗實踐中學習?！?826年，李比希在一所規(guī)模較小的省立大學——吉森大學建立的實驗室，標志著新的知識生產方式在大學的確立”［4］。隨后，新的知識生產方式—以實驗為主體的知識生產方式在世界各國大學得到了傳播，“美國大學創(chuàng)造性地借鑒了德國的做法，進行了一系列的改革，既克服了德國大學的弱點，又吸收了其優(yōu)點，進一步完善‘實驗室型’的知識生產方式”［5］。隨著大學實驗室的建立和實驗室型知識生產方式的確立，如何發(fā)揮實驗室的功能，更多的培養(yǎng)人才和從事科學研究就成為現(xiàn)代大學實驗室建立的重要目標，為此，各國大學都在進行實驗室改革，力圖使實驗教學成為推動大學高水平科研和人才培養(yǎng)基地。

學校在明確實驗教學有關指導思想和教學改革路徑的同時，累計投入近2億元，先后建成煤礦災害預防與搶險救災教育部工程研究中心、現(xiàn)代礦山空間信息國家測繪局重點實驗室(國家一級安全技術培訓中心、國家級煤礦安全工程技術研究中心)、河南省煤礦瓦斯及火災防治重點實驗室、生物遺跡與成礦過程重點實驗室、安全技術及工程重點學科開放實驗室等一批高水準實驗研發(fā)基地和工程中心以及一系列的國家級、省級和校級實驗教學示范中心。截止到2009年，學校實驗教學用房達到了29萬m2，教學實驗設備總值達到了2.3億元，基礎實驗開出率達100%，技術基礎課實驗開出率達98%，專業(yè)課試驗開出率達85%。學校在加強實驗室建設的同時，還十分重視實習基地建設，學校先后與近百家大中型企業(yè)、科研院所聯(lián)合建設了一批穩(wěn)定的實習實訓基地，截止到2009年，學校共有校外實習基地112個。學校實驗、實習基地體系的建設，極大地保障了學校實驗教學的進行，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也為進一步深化改革實驗教學提供了平臺條件。

2 著力構建專兼結合高水平實驗教師隊伍

實驗室教學隊伍是實驗教學的重要組成部分，“實驗室教學隊伍主要包括實驗教學(科研)人員;技術管理及操作人員;技術裝備維修從制作人員”［6］等，要建設一支水平較高的實驗教學隊伍，就必須在專業(yè)結構、技術水平等方面來加強建設。①加強專業(yè)結構建設。隨著科學技術的發(fā)展，各類學科的相互滲透，各種技術裝備的綜合性愈來愈強，這就要求實驗教學隊伍及技術人員所具備的知識不但要有一定的深度，而且也要有一定的廣度，并要求熟練地掌握技術本領。而這一點在目前顯然是很難辦到的。因此，由此而引起的缺陷，需要從組織措施上加以彌補”［7］。② 加強技術梯隊建設。為了實驗教師隊伍的素質水平，建立起有機的實驗室技術梯隊，就必須有計劃地選拔優(yōu)秀的實驗人員進入實驗教師隊伍，不斷提高現(xiàn)有實驗教師隊伍的專業(yè)技術素質和水平。在實驗中不同類型的實驗要求實驗教師隊伍的素質和水平不盡相同，有些實驗要求高級技術人員參與，有些的僅僅需要中、初級實驗人員參與即可。③ 做到年齡相銜接，形成梯隊。一方面，隨著老教師的不斷退出，實驗教師隊伍出現(xiàn)了短缺。另一方面，由于高校對實驗教師隊伍不重視，直接導致了年輕教師不愿意做實驗教師，使教師隊伍難以得到有效的補充。“由于長期以來實驗技術人員在高校被看作是教輔人員，處于次要、從屬的地位，在工資待遇、晉職晉級、培養(yǎng)訓練等諸多方面重視不夠，造成實驗技術隊伍高層次人員不愿來、留不住，現(xiàn)有的隊伍多數(shù)青黃不接，不安心工作，難以擔當重任”［8］。因此，要在大力提高實驗教師隊伍福利待遇的水平上，建立實驗教師隊伍逐年引進制度，這樣才能保障實驗室人員隊伍及技術水平的連續(xù)性。

學校制定了“實驗系列上崗條件與崗位職責”、“實驗人員工作量計算辦法”等政策和措施，鼓勵富有實驗經驗的理論課教師和高學歷人員兼職實驗教學、實驗室建設、實驗室管理等工作，保證實驗教學人員在職稱評定、崗位津貼、實驗教學工作量的計算、成果認定等方面享有與理論課教師同等的待遇。學科根據(jù)實驗任務科學定編定崗，實行固定編制和流動編制相結合，專職教師與兼職教師相結合的靈活的實驗室用人制度，從數(shù)量、層次、結構、學科分布等方面進行實驗室隊伍的優(yōu)化和整合。根據(jù)學校采取措施，鼓勵高學歷人員及富有實踐經驗的教師走上實驗教學、實驗室管理崗位，積極引導在讀研究生和高年級本科生參與實驗室工作，注重引進高素質的實驗技術人員，適當補充具有工程實踐經驗的合同制人員。做好實驗室人員的培訓工作，提高整體素質，形成合理梯隊。同時，建立科學合理的實驗人員績效考評體系，充分調動實驗人員的工作積極性。根據(jù)實驗教學和實驗室工作的特點和性質，實驗系列崗位劃分為實驗教學崗、實驗技術崗和實驗工人崗三類。實驗教學崗指以為學生講授、指導實驗課為主的崗位;實驗技術崗指主要從事實驗儀器設備維護、維修的崗位;實驗工人崗指主要從事實驗室日常管理的崗位。要按照分類管理的原則，制定實驗人員的崗位職責和績效考評辦法。學校建立“實踐教學名師”遴選制度，把具有先進實踐教學理念、在實踐教學和實驗室建設中業(yè)績顯著、實踐教學質量高的教師，經過公開、公平、公正的選拔程序進入實踐教學名師隊伍，在全校范圍內形成重視實踐教學、努力提高實踐教學質量和人才培養(yǎng)質量的良好氛圍，極大地促進了實驗教師隊伍的建設和發(fā)展，為保障實驗教學質量，提升實驗教學水平奠定了基礎。

3 構建多層次、多類型的實驗教學新體系

實驗教學是“在教師指導下，學生運用實驗手段，觀察、探索自然現(xiàn)象的運動變化，獲得感性知識，從而加深理解，或擴大知識領域的教學過程”［9］。實驗教學在大學的教學過程中，是與理論教學相并列的獨立教學環(huán)節(jié)，“它對于堅持理論聯(lián)系實際，增加學生的知識積累，開發(fā)學生的智力，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)各類合格的高級專門人才，起著關鍵作用”［2］。由于科學的進步，人們逐漸把實驗作為驗證知識，訓練技能和培養(yǎng)能力的一種手段，引入到教學過程中來，形成了實驗教學這一重要環(huán)節(jié)。“進入本世紀50年代以后，為了造就大批高級專門人才，世界各國都在強化實驗教學”［11］。實驗教學能夠還原科學發(fā)現(xiàn)的真實情景，從而為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供了基礎，“從實驗現(xiàn)象所揭示的矛盾出發(fā)，提供理解科學結論所依據(jù)的感性經驗，找出規(guī)律，形成自己的概念。這樣就加深了對基本理論的記憶和理解”［6］。

為推動實驗教學內容建設和改革，不斷強化實驗教學設計，豐富實驗教學內容。① 建立由基礎驗證型、綜合設計型和研究創(chuàng)新型等多個層次組成的實驗教學內容體系，滿足不同類型、不同階段、不同興趣愛好學生的學習需求。實驗教學規(guī)劃和設計將學生特點、師資水平、知識學習與能力發(fā)展需要和文化底蘊有機結合在一起，在驗證型實驗的基礎上，鼓勵學生更多地參與探索性與創(chuàng)新性實驗。提倡單獨設置實驗課，鼓勵教師開設綜合設計型、模擬訓練和研究方法等類型的實踐課程。教學內容要結合實際，跟蹤學科前沿，更多地采用案例分析、課程項目等形式。社會科學課程的案例教學，緊密結合我國改革開放和現(xiàn)代化建設的具體實踐，以新鮮、豐富的實驗內容，增進實踐教學對學生的吸引力。②加強實驗教學教材建設，加大多媒體實驗教學課件的開發(fā)與應用力度。積極組織教師和實驗室人員編寫反映學校辦學特色、專業(yè)特色、課程特色及最新科學技術發(fā)展的實驗(實習)教材、實驗(實習)指導書和輔助教學資料，大力開發(fā)研制質量高、效果好的多媒體教學課件，擴大多媒體實驗(實習)教學課件的數(shù)量與應用范圍，不斷提高實驗教學運用現(xiàn)代教育技術的水平，提高實驗教學效果。③積極開展多層次、多形式的課外科技活動，全面培養(yǎng)大學生科學素養(yǎng)與創(chuàng)新精神。課外科技活動是實驗教學的重要補充。學校鼓勵各學科開展不同層次(國家級、省級、校級、院系級)、形式多樣、內容新穎的課外科技活動，使之成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力的平臺。學校將重點組織開展電子設計競賽、數(shù)學建模競賽、英語競賽、力學競賽、物理競賽、化學競賽、電子商務大賽、機械設計創(chuàng)新大賽等，培養(yǎng)和提高學生的實驗創(chuàng)新能力。學院積極組織本科生的科學研究訓練，進一步強化大學生科學研究訓練計劃，加大支持力度，擴大學生受益面，提升學生的科學研究能力。學校對參加課外科技活動取得優(yōu)異成績的學生和指導教師學校將給予相應的獎勵。

4 實施多樣化的實驗教學方法和手段

實驗教學以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為主要目的?！霸诎磳嶒灲虒W大綱的要求開好課內實驗的前提下，各實驗室應積極創(chuàng)造條件，貫徹因材施教的原則，在學有余力的學生中開展一些豐富活潑、形式多樣的課外實驗活動”［9］。采用理論講授、現(xiàn)場示范與實際操作相結合，多媒體輔導和教師輔導相結合，課堂實驗與課外實踐、應用創(chuàng)新相結合等多元化實驗教學方法與手段，建立以學生為中心的實驗教學方法體系，為培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力奠定了方法論基礎。

將理論知識傳授與學生自主實踐相結合，教學實踐與組織學生參加科學研究相結合，課堂教學與課外創(chuàng)新實踐活動相結合。強調啟發(fā)式教學，注重學生自學能力的培養(yǎng)。采用教師現(xiàn)場授課和實驗指導相結合，開放式自主學習與實驗相結合，自主研究與探索性相結合。根據(jù)不同的教學內容，針對不同的對象，采取不同的教學方式。對剛進入實驗室的學生，進行實驗基礎知識教學，主要采取教師在實驗現(xiàn)場授課和指導實驗的教學方式，以便學生理解教學內容和要求、熟悉了解儀器設備，迅速引導學生入門，便于教師了解學生的學習狀況，有針對性地解決普遍性問題。對于具備了一定實驗知識，掌握了初步實驗方法的學生，進行開放式自主實驗教學方式，引導、培養(yǎng)學生自己獲取知識的能力，讓學生充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性。在綜合設計型實驗教學和課外創(chuàng)新活動中，采取研究和探索性實踐方式。引導學生發(fā)揮個性，培養(yǎng)學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力、創(chuàng)新能力。在教學方式上，采取網上演示實驗，現(xiàn)場介紹及實物操作結合的方式，使學生既掌握基本的實驗方法，也充分了解當前科學技術的發(fā)展，掌握最新技術的應用。除鞏固理論知識，培養(yǎng)工程實踐能力和創(chuàng)新意識外，還注意對學生團隊合作精神與交流能力的培養(yǎng)。在設計、創(chuàng)新型教學中要求學生數(shù)人合作工作，并要求學生將設計方案當眾宣講、討論、論證，著重訓練培養(yǎng)學生的演講與寫作、交際與溝通能力，培養(yǎng)學生的團隊合作精神及工程應用、社會服務與研究創(chuàng)新的能力?！耙矛F(xiàn)代的教學方法對實驗教學進行改革”［8］，在實驗教學過程中增加案例教學、課堂討論等環(huán)節(jié)，以啟發(fā)式、自學式、討論式、研究式等實驗教學方法為主，深入淺出，充分調動學生學習的積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

5 加強實驗室的開放共享建設

實驗室開放是實驗教學發(fā)展的必然趨勢，是實現(xiàn)實驗資源共享、提高儀器設備和實驗場地利用率的關鍵，對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。“實驗室開放是指各類實驗室在完成計劃內教學及科研任務的前提下，利用現(xiàn)有師資、儀器設備、設施等實驗條件，面向學生開放，為學生提供實踐學習條件?！睘榇?，學校著力打破學院(系)之間和實驗室之間的界限和壁壘，整合實驗教學資源，促進共享互惠，大力推進各類教學實驗室面向學生、面向全校開放，切實解決實驗室難進、設備使用率低的問題，形成有利于學生實踐能力培養(yǎng)和自主學習的環(huán)境和平臺，提高實驗室對學生實驗和實踐創(chuàng)新活動的開放服務水平。同時，建立基于校園網的校、院(系)兩級實驗教學資源共享服務與管理系統(tǒng)，公開實驗項目開放資源，制定激勵政策和監(jiān)督管理制度，規(guī)定相應學分，形成學生積極選修開放實驗，教師積極參與開放指導的良好局面。并積極對學生選修開放實驗過程的科學管理，保證實驗室開放運行的教學質量。

為適應實踐教學網絡化和實驗室管理信息化的發(fā)展趨勢，學校先后投入大量資金和人力，逐步實現(xiàn)了實驗和實踐中心的計算機網絡化實踐教學與管理，建立和完善了開放式教與學的互動機制。網絡化實驗實踐教學管理平臺，集信息、管理、服務、交流和網上意見反饋等多功能于一體，提供了豐富的網上教學資源和相關實踐教學管理信息，為學生創(chuàng)造了一個多方位學習與交流的平臺，成為學生開放式自主學習和工程實踐的重要手段。

按照“依托學科，集散結合，優(yōu)化配置，專管共用，開放共享，效益優(yōu)先”的原則打造實驗教學資源共享平臺，打破“部門所有制”，打破院(系)之間界限，打破實驗室之間界限，樹立全局意識，將實驗資源建設成為全校教學、科研服務，為全校師生服務的開放共享網絡。共享服務平臺分為兩個層次:①將具有一定通用性，為多學科教學科研服務的精密貴重大型儀器設備組織起來，構建校級資源共享服務中心;② 打破院(系)界線和實驗室界線，樹立全校意識，使各院(系)的實驗室除為本院(系)專業(yè)服務外，還為全校服務，承擔所能開設的所有實驗。實驗教學資源共享平臺實行網絡化管理，開放服務。對全校的實驗資源信息進行整合，形成全校性的信息共享資源，建立校級實驗資源共享服務系統(tǒng)網站，面向全校師生公開所有實驗項目、形成共享服務網絡，實現(xiàn)實驗項目網絡發(fā)布、網上預約、網上輔導答疑等功能，公開實驗項目、指導老師、實驗安排以及實驗儀器設備和網絡實驗教學資源的詳細情況，提高服務質量和服務水平。

6 結語

隨著學校實驗教學體系和實驗教學條件的不斷發(fā)展和改善，尤其是隨著卓越工程師教育計劃和“中西部高?；A能力建設工程”的實施，學校在實驗教學的基礎條件、師資隊伍、教育教學改革等全面加強建設，不斷強化實驗教學工作，推動學校實驗教學平臺不斷整合、開放以及網絡化，著力解決學校發(fā)展過程中面臨的實驗教學基礎設施不完善、學生創(chuàng)新能力不足、實踐教學環(huán)節(jié)薄弱、師資隊伍素質結構需要優(yōu)化等問題，不斷推動學校向高水平、有特色的方向發(fā)展，以便為煤炭行業(yè)和中原經濟區(qū)建設提供強有力的人才和科技支撐。

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