地礦類高校實驗教學示范中心建設與實踐

鄧奇根，高建良，牛國慶，魏建平

（河南理工大學 河南省瓦斯地質與瓦斯治理重點實驗室－省部共建國家重點實驗室培育基地，河南 焦作 454003）

目前，我國的經濟、科技和社會發展急需大批創新型人才，而實驗教學則是創新型人才培養的重要環節。2005年教育部將“堅持和落實科學發展觀，以學生為本，以創新人才培養為核心，實施開放式實驗教學，促進學生知識、能力、思維和素質的全面協調發展”作為實驗教學改革的指導思想，啟動了國家級實驗教學示范中心的評審工作，到2006年底，共建設了11個學科門類的84個國家級實驗教學示范中心，帶動全國918個省級實驗教學示范中心的建設。2007年國家級實驗教學示范中心的建設納入“十一五”本科教學質量工程規劃，2007年135家獲準建設，2008年141家獲準建設，2009年142家獲準建設，此后，沒有新增建設數量。截至目前，全國共建設有國家級實驗教學示范中心501家，學科類別涵蓋理學、工學、農學、法學、醫學、管理學、文學（藝術）等主要學科領域，覆蓋全國31個省、市、自治區。

國家級實驗教學示范中心建設對加強學生實踐能力培養發揮了重要作用，對促進人才培養模式改革、提高高等教育人才培養質量發揮著積極的作用。針對我國已有501個國家級實驗教學示范中心，以及我國地礦類高校實驗教學示范中心的特點，如何在此基礎上加強平臺建設，如何利用科研優勢促進教學水平發展，如何把學生的實踐能力與創新精神培養落到實處，還需要進一步加強研究。

1 中心概述

河南理工大學的前身是1909年由英國福公司興辦的焦作路礦學堂，是我國歷史上第一所礦業高等學府和河南省建立最早的高等學校。自建校起，學校就成立了通風儀器室，即安全工程實驗中心的前身。2005年成為校級實驗教學示范中心，2009年11月成為國家級實驗教學示范中心。

目前，中心實驗室面積5 786m2，實驗儀器設備達1 395臺件，儀器設備總值5 150萬元。中心開設礦井通風與安全、工業通風、礦井瓦斯防治、礦井火災防治等方向實驗項目132個。

中心在瓦斯地質理論及應用、瓦斯災害防治理論與技術、礦井通風及火災防治理論與技術、礦井水災防治理論與技術、煤礦災害預警及搶險救災理論與技術5個研究方向具有一定的優勢。目前承擔各類科研項目500余項，年度科研經費超1億元。

2 實驗教學理念與教學體系

2.1 實驗教學理念

河南理工大學根據國家能源工業科技進步和地方經濟發展的需要，逐步形成了“以基本知識掌握為先導，基本技能訓練為基礎，創新能力培養為核心，知識、能力、素質協調發展”的實驗教學理念，把實驗教學作為獨立的教學環節，與理論教學并重，打破實驗教學依附于理論教學的傳統模式，優化實驗教學的各種資源，在不斷加強理論教學的同時，強化實驗教學環節。

中心繼承學校百年來積累形成的實驗教學理念，結合地礦類專業特色，經過多年的建設和發展，形成了具有地礦類鮮明特色的實驗教學理念：求實、嚴謹、奉獻、創新。

（1）求實：安全工作來不得半點虛假，否則可能導致重大安全生產事故，帶來巨大經濟損失和人員傷亡，造成惡劣的社會影響。因此，在實驗教學過程中注重培養學生求真務實的學術態度。

（2）嚴謹：“安全為天”，任何工作上的疏漏和失誤，將可能帶來災難性的后果。所以，在實驗教學過程中注重培養學生的科學思維，養成科學嚴謹、精益求精的工作作風。

（3）奉獻：從事安全工作，尤其是礦山安全工作，環境惡劣，安全條件差，甚至會有生命危險。所以，在實驗教學過程中注重培養學生的責任感、使命感和不畏艱險、甘于奉獻的優良品質，真正能夠在礦山“留得住、用得上”。

（4）創新：只有全面提升安全生產的自主創新能力和科技研發水平，才能更好地貫徹“科技興安”戰略，提高保障能力，促進安全生產形勢進一步好轉。所以，在實驗教學過程中注重培養學生的探索精神、創新意識和創新能力。

2.2 實驗教學定位

根據我國高等教育事業和經濟社會發展的要求，結合學校的發展戰略，中心的教學定位為成為實驗教學的改革基地、創新人才的培養基地、實驗設備的研發基地、地礦類人才的培訓基地、科技成果的轉化基地。

（1）實驗教學的改革基地：在課程體系上，打破學科之間的壁壘，強化實驗課程體系的獨立性，同時加強與理論課程的聯系和結合，進一步完善“以能力培養為中心，分層次、模塊化”的實驗教學體系；改革教學內容，融入科技創新和實驗教學改革成果，不斷更新實驗項目；改革教學方法，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；改革實驗教學手段，引入現代技術，融合多種方式輔助實驗教學；改革考試方式，建立多元實驗考核方式，統籌實驗過程與實驗結果，提高實驗能力。

（2）創新人才的培養基地：按照不同專業、不同年級進行分層次、多模塊的實驗教學，圍繞社會需求及新理論、新技術，設計由基礎性實驗與提高性實驗、基本技能實驗與綜合技術實驗、課內實驗與課外科技創新活動、校內實驗與校外實踐活動等組成的實驗、實踐教學體系框架，構建了一個從專業基礎到科研創新的實驗教學體系。積極為大學生課外科技學術活動提供創新平臺，使中心成為創新人才的培養基地。

（3）實驗設備的研發基地：依托中心教學力量成立的安全工程實驗教學設備儀器廠，在已經研制成功60余種教學實驗設備，年產值3 000萬元的基礎上，加大新產品的研發力度，提高研發設備的技術含量，不斷滿足日益更新的實驗教學和科學研究的需要，使中心成為實驗設備研發基地。

（4）地礦類人才的培訓基地：中心依托學科優勢，充分利用自身的實驗教學條件，加大為地方和行業培養地礦類人才的力度；依托中心的國家一級安全培訓中心不斷拓寬培訓范圍，擴大培訓領域，使中心逐步成為地礦類人才的培訓基地。

（5）科技成果的轉化基地：中心積極承擔各級科研項目的研究工作，提高教師的科研水平，鍛煉實驗教學隊伍，更新實驗教學項目，與科研、工程和社會應用密切聯系，并把科技創新成果轉化為實驗教學內容，使學生接觸到前沿的科學技術，提高實驗教學效果，使中心成為科技成果的轉化基地。

中心的建設目標是在素質教育和創新教育理念的指導下，圍繞培養高素質創新型人才的目標，建立多元化實驗手段，構建具有國內一流水平的多層次、多功能、開放型實驗教學平臺。

2.3 實驗教學體系

實驗教學體系應符合學生認知規律，注重學生綜合素質、實踐能力及創新意識的培養[1－3]。基于這一原則，通過中心多年來的實驗教學實踐，構建了“以能力培養為核心，與理論教學既有機結合又相對獨立的三層次、九模塊”實驗教學體系。

安全類本科專業涉及面很廣，包括各行各業的安全問題。中心承擔的實驗按照課程性質可分為專業基礎、專業綜合和研究創新3個層次，如圖1所示。

圖1 實驗教學層次

本中心承擔的實驗課程主要有：

第一層次：專業基礎實驗包括煤化學、材料的燃燒性能、火災學、傳熱學、安全人機工程、空氣調節等12門實驗課程。部分實驗課程還為土木工程、煤層氣工程、工業工程、采礦工程、礦物加工工程等本科專業開設。通過上述實驗課程的訓練，使學生掌握安全工程方面的基本測試技能，掌握正確選擇、使用測試設備和儀器儀表的方法，達到培養學生基本實驗操作能力和嚴肅認真的實驗作風的目的，為專業課學習奠定基礎。

第二層次：專業綜合實驗包括礦井通風技術、礦井瓦斯防治、煤層瓦斯抽放、礦井安全技術、工業通風、粉塵防治、建筑消防、火災探測與控制等22門實驗類課程。專業綜合層次的課程主要針對安全類專業開課，也有部分實驗課程服務于多個專業，如礦井通風技術、礦井瓦斯防治等也服務于采礦工程、煤層氣工程等專業。這些實驗項目包括安全專業設備的測試技術、井下、地面災害常見防控技術、事故發生后的搶險救災、應急救援、事故原因調查與分析等，是安全類、地礦類專業學生必做項目，其他專業學生選作項目。

在學生掌握基礎理論知識和部分專業知識學習的基礎上，通過專業綜合實驗項目的訓練，旨在使學生能夠根據實驗的目的和要求，進行實驗的設計和結果分析，掌握專業實驗技能，培養學生的工程應用能力以及服務社會能力，為學生畢業后從事安全工作打下基礎。

第三層次：研究創新實驗，主要通過參與教師的科研課題、暑期社會實踐活動以及承擔大學生創新基金課題等，結合所學的專業知識，自主開展實驗活動，該類實驗主要為部分優秀學生及學有余力的學生開設。

實驗課程按照課程性質及各專業教學要求進行了歸類和整合，整合為9大模塊，第一層次專業基礎包含3個模塊，第二層次專業綜合分為4個模塊，第三層次研究創新分為2個模塊，如圖2所示。第一層次的實驗項目主要為基礎性、驗證性實驗，第二層次的實驗項目主要為綜合性、設計性實驗，第三層次為創新性實驗。模塊之間和模塊內部可以自由組合，以滿足不同實驗學時、不同專業、不同人才培養類型學生的實驗教學要求。

圖2 實驗教學內容模塊圖

實驗教學要與理論課充分銜接，統一協調。該體系既滿足了通識教育基礎上的寬口徑專業培養要求，又能夠引導學生個性化發展，實現了以學生為本、因材施教和自主研學的教學目標。

3 實驗教學模式

實驗教學以培養學生實踐能力和創新能力為主要目的[4－8]。中心采用理論講授、現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、應用創新相結合等多元化實驗教學方法與手段，建立了以學生為中心的實驗教學模式，形成了以自主式、合作式、研究式為主的實驗模式（見圖3）。

（1）多元化的教學方法：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、采用教師現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。根據不同的實驗教學內容，針對不同的專業，采取不同的實驗教學模式。

（2）多樣化教學形式：采取網上演示實驗、現場介紹及實物操作相結合的方式，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展，掌握最新技術的應用。

圖3 實驗教學方法與手段示意圖

（3）多層次教學活動：將知識傳授與自主實驗相結合，課內實驗與課外應用相結合，教學實驗與社會服務相結合，強調啟發式教學，加強課程教學與科學研究的關聯，注重學生自學能力的培養。

（4）多重性的能力培養：除基本知識、基本方法、基本技能培養外，培養學生過程中結合中心的科研、社會活動優勢，注意對學生工程應用、社會服務能力的培養，培養學生團隊合作精神、研究創新能力和交流合作能力，使培養的學生能盡快服務于社會。

中心在實驗教學過程中增加了案例教學、課堂討論、現場工程技術應用等環節，以啟發式、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，培養其創新思維和創新能力。

4 中心管理模式

中心設主任1人，副主任2人。中心主任、副主任均由學校任命，由主管教學的副校長直接領導。中心運行管理實行主任負責制，由其統籌安排、調配實驗教學資源和相關教育資源，形成了服務多層次、多課程、多學科的實驗室運行機制。中心整合了學校相關院系的實驗教學資源，向全校相關院系提供連貫、綜合、多樣性的實驗教學和學生課外科技創新實踐服務。

為提高運行效率，中心在人員、儀器設備、實驗設施、教學安排等方面實行集中管理，實現了資源共享、人員合理流動和實驗項目開放的良好局面。在建設經費投入方面，學校對中心實行計劃單列，經費投入足額到位，確保中心的正常、平穩運行。

中心行政上獨立于各院系，由學校直接領導。中心依托安全科學與工程學院、能源科學與工程學院、機械與動力工程學院、材料科學與工程學院、土木工程學院、測繪與國土信息工程學院等的學科力量，下設風洞測試系統實驗室等26個實驗室，每個實驗室的實驗教學都由若干個教學單元或教學模塊組成。在礦井通風、瓦斯防治、火災防治、礦山救護、人機工程等方向有著強大的技術支撐。中心采用專、兼職混合編制，人員歸屬視其教學分工不同而有所區別。中心的專職教師由中心統一管理，兼職教師在相關專業方向從事實驗教學工作，行政管理則隸屬兼職教師本人所在院系。

中心在實驗教學業務上受教務處直接領導，由相關學科專家組織的學術委員會具體規劃指導中心的建設工作和審定實驗室開放項目，中心管理模式如圖4所示。

圖4 中心管理模式示意圖

中心教師根據經濟社會發展對學生素質和創新能力培養的要求，聯合相關院系教師，建設了一系列綜合性、創新性實驗教學模塊。相關院系教師以開展教學改革研究、自制儀器設備等形式參與中心的建設，將其科研成果轉化為實驗教學資源。指導實驗教學的教師定期觀摩理論課教師授課，掌握理論教學的發展動態和教學要求。

5 形成了鮮明的特色

經過多年的建設，中心已形成具有地礦類特色鮮明的國家級實驗教學示范中心[9]。

（1）注重實際環境模擬，培養學生實戰能力。利用校內人防工程地道，中心實驗大樓開展礦井風速測定、風量測定、通風阻力測定、火災感溫探測器的安裝與調試、火災自動報警系統及氣體滅火聯動等特色實驗，培養學生實戰能力。

（2）依托高水平學術平臺，提升實驗教學水平。中心長期堅持以實驗教學為主，集教學、科研于一體，致力打造高水平科研平臺。中心依托9個國家、省部平臺，為建設高水平實驗教學中心提供重要支撐。

（3）注重實驗設備研發，提高師生創新能力。中心師生在總結實驗教學經驗的基礎上，結合科技發展和教學、科研需求，不斷創新，先后研制60余種教學實驗設備，應用于全國100多個煤礦、20多所高校。通過設備研發，提高了師生的創新能力，改善了實驗教學效果。

（4）積極開展安全培訓，為企業培養緊缺人才。中心除完成地礦類專業日常實驗教學任務外，每年還承擔約7 000人次的企業安全負責人和技術人員培訓任務。

（5）注重科研轉化，培養學生工程實踐能力。依托中心強大的科研實力和社會服務能力，注重科研轉化，培養學生的創新和工程實踐能力。

6 結束語

多年來，中心始終堅持以人才培養作為引領國家級實驗教學示范中心建設的目標，在實驗教學理念、實驗教學體系、實驗教學模式及管理模式等方面取得了長足的進步。中心將以素質教育思想統領實驗教學，以研究型學院的定位提升實驗教學水平，以創新能力的培養改革實驗教學。

（References）

[1] 孫建林，熊小濤，于廣，等.傳承與創新：建設國家級材料教學實驗示范中心服務本科實驗教學與創新人才培養[J].實驗技術與管理，2011，28（6）：279－284.

[2] 王革思，王松武，刁鳴.電工電子實驗教學示范中心建設實踐[J].實驗技術與管理，2010，27（4）：104－107.

[3] 朱瑩，朱名日.國家級示范中心實驗教學管理模式的探索與實踐[J].實驗室科學，2010，13（6）：47－48.

[4] 吳敏華，李志平.實驗教學示范中心建設與實驗課程體系構建[J].實驗技術與管理，2011，28（10）：105－108.

[5] 武林，潘日敏，馮根良，等.電工電子實驗教學示范中心建設與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（12）：121－123.

[6] 高琪，劉中原，萬金貴，等.工程訓練中創新實踐教育的探討[J].實驗室研究與探索，2010，29（10）：143－145.

[7] 沈驍，丁松峰.實驗教學管理模式改革探討[J].實驗室科學，2008，10（5）：141－143.

[8] 李晉炬，馬志峰.培養大學生創新能力和創新思維模式[J].實驗技術與管理，2010，27（10）：205－207.

[9] 牛國慶，王海娟.對高校特色專業建設的思考[J].河南理工大學：社會科學版，2009，10（2）：329－332.