建環專業開放式實驗教學模式初探

遲銘書，張蘭河，秦宏，王媛，孫斌，車德勇

(1.東北電力大學能源與動力工程學院，吉林吉林132012;2.東北電力大學化學工程學院，吉林吉林132012)

現代科學技術的發展對高校人才培養提出了更新、更高的要求，如何更好的提高大學生的綜合素質是高等院校面向21世紀培養目標的重要內容。教育部根據我國高等學校本科教學的實際情況和社會發展對人才培養的要求，于2001年制定了《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》，其中明確強調要進一步加強實踐教學，注重學生創新精神和實踐能力的培養［1］。

高等學校的實驗室不僅是進行實驗教學、培養學生實驗能力的重要基地，而且也是開發學生智力、啟迪思維，培養創新能力、獨立工作和實踐能力，培育發明創造意識，培養專業技能及科學作風的重要基地。

培養應用型本科人才最重要的是培養動手能力，在大學學習階段，動手能力的培養主要依賴實驗和生產實踐實習。這兩種培養方式各有利弊，實驗教學主要以驗證性實驗為主，主要驗證的是課堂教學的理論知識，雖然可以較系統的檢驗所學理論知識，完整的了解專業知識的流程及變化規律，但都停留在理論層面，與實際生產相差較大［2］。

因此，如何積極探索分層次、多元化教學，更好地發揮實驗室的各種實驗教學功能，服務于教學體系，成為廣大教育工作者們一直在不斷探索的問題。

結合我校建環專業所具備的實驗條件，為更有效的實施素質教育，提高學生創新意識，改變傳統的實驗教學和管理模式，探討建立開放式實驗教學模式，對建環專業實驗課教學實行開放式實驗教學和管理。

1 開放式實驗教學所需條件

1.1 思想觀念的轉變

實驗室的開放式教學模式，不僅僅是在時間和空間上開放，更關鍵的是在教學內容、教學方法和教學手段上的開放，其關鍵是觀念意識上的開放［3，4］。改革以“受魚”為主的傳統實驗教學方法，建立以“授漁”為主的創新思維能力和實際動手能力為根本的教學方法。因此，實驗室的開放與否，不僅是個別實驗臺，實驗室的開放，而是在思想上的，由全院教師共同配合下的實驗教學改革之路。

1.2 儀器設備條件

實驗室儀器設備的數量和質量是關系到實驗室開放模式的最基本的硬件條件，沒有充足的實驗儀器條件，實驗室的開放教學永遠是紙上談兵。我校建環專業于2003年至2009年間，共投資近400萬元，建立了供熱模擬綜合實驗臺、空氣調節和中央空調模擬實驗室、空調制冷熱泵綜合實驗臺，通風模擬實驗系統，因此我校建環專業在實驗設備條件上完全具備開放式實驗教學的基本條件。

首先，從各個實驗臺的設計要求上，提出實驗臺要具備專業綜合實驗能力，通過實驗系統的設備能夠盡量多的涵蓋本專業的實驗內容。這樣的實驗條件，在實施開放式實驗教學，可以開闊學生的專業知識范圍，在實驗教學上具備了充分的廣度;其次，實驗臺各分支實驗項目具有靈活，多變的組合方式，為達到同樣的實驗目的，實驗的方案和途徑可以完全不同。學生在進行開放式實驗時，可以自行設計和搭配實驗方案，為學生提供充分的想象和創造空間，即鍛煉了學生的創新思維，又強化了學生的實踐動手能力，從而在實驗教學上加強了深度;同時，在組建實驗系統中各個參數的采集儀器和檢測傳感儀器上，要求要能夠自由搭配，有機組合，能夠通過改變實驗條件達到開發、創新型實驗目的，這在實驗教學中是種飛躍，使實驗教學儀器變身為滿足創新思維的工具。這為開放式教學模式中創新思維的培養提供了絕佳的實驗硬件條件。

1.3 實驗技術人員及教學管理條件

開放式實驗教學的開展伴隨著可供選擇的實驗項目個數的大量增加，同時需要更多的實驗教材和實驗指導書;學生在實驗中會發現更多更深更廣泛的實驗問題;設計性實驗、研究性實驗會涉及大量的新理論知識、新實驗知識(如設計實驗方案、儀器設備配套、實驗數據的處理等);一些常用實驗儀器的維修、改良等;這些都對實驗教師提出了更高的要求。因此實驗教師的自我學習和進修，提高業務水平成為開放性實驗教學的必要條件。

開放性實驗的教學管理也是有其自身特點的。在實驗考核時，要真正衡量一個學生的實踐動手能力，只憑一份實驗報告和幾組實驗數據是不夠的，因此將實驗成績分為幾部分:設計方案，實際操作、實驗數據報告、實驗總結(論文)，并將其綜合評分。這種評判標準充分調動了學生主動操作、努力思考、求新創異的積極性。

2 開放式實驗教學及其特點

2.1 開放式實驗教學

由于建環專業是原來土建類“供熱通風與空調工程”、“城市燃氣工程”和“供熱空調與燃氣工程”合并調整為“建筑環境與設備工程”專業，所以專業培養的側重點也進一步傾向于建筑環境的創造與維護，以及建筑設備、系統的管理。使專業涵蓋的范圍有所擴大，原有的一些實驗內容己明顯滿足不了新專業課程的要求。另一方面，隨著我國高教事業的發展及社會對人才能力及知識結構要求的不斷提高，也要求學生的獨創能力、動手能力及獨分析問題、解決問題的能力進一步加強。原有的實驗內容、實驗教學方法及形式也己適應不了這種需要，為此，有必要對建筑環境與設備工程專業實驗課程的設置以及教學形式進行改革。

表1 傳統實驗教學與開放實驗教學內容設置比較

通過表1對傳統實驗教學的內容和開放式實驗教學的內容設置進行比較，在傳統實驗教學項目中，教學內容重復的現象比較多，如關于流速、流量、壓力和溫度的測量，在不同的實驗中都重復同樣得內容，使得實驗的主次不分明，枯燥，也浪費了實驗材料和實驗時間。同時由于實驗內容上僅為流體參數的測定或多為驗證性實驗，內容單一，也使得實驗教學的深度不夠，沒有發揮出學生的主觀能動性，對學生的創新能力、獨立分析問題能力和實際動手能力的培養也欠缺。

在開放實驗教學的形式下，對教學思想和教學形式的改革，也最終體現在教學內容上。通過開放實驗教學的指導思路，設計新的實驗教學課程設置方案(見表2)，根據專業課程的實驗教學大綱，設計實驗教學內容主旨及其課程的基本要求，在圍繞本實驗教學內容的前提下，讓學生自主設計實驗方案，自己動手搭建或改建實驗臺，通過實驗裝置采集數據，自己整理，獨立分析后，形成實驗報告。在新的實驗方案下，有些專業實驗不僅可以通過同一套實驗裝置同步進行，大大簡化了傳統實驗數目，而且實驗的整體綜合性顯著增強，由于實驗方案是由學生自行設計，實驗裝置自己搭建，其主觀能動性得到充分發揮，有利于對其動手能力、獨立運用所學知識分析解決問題能力的培養和鍛煉，同時也將會大大調動學生的學習積極性，從而反過來推動課堂教學。

表2 開放實驗教學－課程設置方案表

2.2 開放式實驗教學的特點

開放式實驗教學能激發學生學習的主動性和積極性。相對獨立的開放性實驗課程體系的設置不是與理論教學的孤立，相反更有益于增強學生接受專業知識，在開放性實驗教學中，系統化的實驗教學使得學生在自行設計實驗方案過程中明確地聯系到理論教學中所學的專業知識，逐步構建起結構清晰的專業知識體系。而且在開放實驗室后，學生可以利用課余時間，選擇感興趣的實驗內容進行探討和深入研究。這種做法強化了學生學習的自主性，激發了學生學習的主動性和積極性，增強了學生對專業理論學習的興趣，鼓勵學生勇于思考，啟發學生的創新意識、培養學生的創新能力。

開放式實驗教學能增加實驗室資源的利用率，提高了學生對科學技術的興趣。隨著實驗室的開放，實驗室的容量大幅度提高，可實現學校內資源共享，并提高儀器設備的使用率。同時，通過學校積極的引導，鼓勵學生參加校際的科技和知識競賽，參加國家級的“節能減排”競賽，或借助開放實驗條件來模擬，分析，并解決實際建筑室內，室外環境問題，使學生積極投身于專業學習中，為學生以后從事科研活動和理論學習深造打下堅實基礎。

實驗教學方法的改進不僅提高了實驗教學效果還促進了教師業務素質的提高。開放性實驗內容豐富，知識結構層次分明，較系統全面的檢驗了理論教學內容，更容易使學生的專業學習循序漸進，調整實驗教學進度，使理論知識與生產實習、課程設計等實踐教學環節相結合，更有益于改善整體實踐教學的效果。同時，開放性實驗教學不僅要求指導教師能夠指導基本實驗，而目還能夠指導綜合性和設計性實驗，這就要求教師既要有扎實的基礎理論知識，熟練的操作技能，具有較強的科研能力，又要積極跟蹤學科發展前沿，掌握新技術、新方法、新器件的應用，不斷地充實自己，更新自己的知識，進而給學生更好的指導。

3 結語

開放式實驗教學無疑是創新能力培養和加強學生技能訓練的主要手段，是提高實驗室和儀器設備利用率的重要措施，對于激發學生學習的自主性和積極性、充分發揮其潛能、提高解決實際問題能力方面，凸顯出了開放式教學的重要作用。

但開放式實驗教學體系也確實存在以下問題:

(1)實驗室開放的相關管理以及儀器設備的管理必須要跟上，只有通過制定并嚴格執行好一系列規章制度，得以確保實驗室開放教學的順利開展。

(2)實驗教師的教學和管理工作量大大增加，在核定工作量、人員編制等方面，學校、院系等各級教學管理部門應予認可。

(3)實驗室開放大大提高實驗儀器設備的使用率的同時，儀器設備損壞率、元器件和各種材料消耗率也相應增加，維護費用顯著提高。

(4)實驗教學的主體是學生，而實驗方案的設計到實施又是由學生自己完成，因而，學生之間的可比性降低，評分的難度加大。需要完善對學生學習能力的評價機制，建立起多元化的實驗教學評價與體系。

［1］侯龍清，徐紅梅，羅嗣海.本科開放實驗室實施對策的思考［J］.高校實驗室工作研究，2008(2):62－64.

［2］趙修萌.建筑環境與設備工程實驗探索研究［J］.實驗室科學，2010(6):111－112.

［3］趙鵬，譚金芳，彭文博.實驗室開放的探索與實踐［J］.高等農業教育，2003(10):43－45.

［4］張玉平.發揮開放實驗室的多重教育功能［J］.中國高等教育，2002(9):32－33.