開展實驗教學質量工程建設的探索與實踐

邸 馗，籍亞玲，孟麗君

（東北大學 教務處，遼寧 沈陽 110819）

實驗教學作為教學過程的重要環節，是培養學生應用實踐能力的重要手段，是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證[1]。如何提高實驗教學質量，強化學生實踐能力和創新能力培養，培養能夠適應經濟社會發展需要的高水平人才，成為各校必須研究和重視的課題。為此，東北大學開展了以提高實驗教學水平和質量為根本，以培養和強化學生實踐能力、創新能力為目標，以實驗教學體系、教學內容、方法改革為動力，以“三才”建設，即人才（實驗教學隊伍）建設、器材（實驗教學設備、手段）建設和實驗教材建設為載體，以實驗教學示范中心的國家標準為依據的實驗教學質量工程建設。

1 建立突出實踐能力培養的實驗教學體系

開展實驗教學體系的改革，就是要以培養學生實踐能力和創新能力為指導思想，改變實驗教學依附于理論教學的傳統觀念與做法，建設知識和能力并重的、實驗教學與理論教學有機結合的、相對獨立的實驗教學體系[2－4]。

1.1 實驗教學體系應體現實驗教學和理論教學并重的思想

理論教學與實驗教學雖然都可以引發學生的創新思維和探索精神，但理論教學側重于知識的傳授和認知，而實驗教學則側重于實踐能力的培養。實驗教學是提高學生實踐能力和創新精神的必要途徑。因此必須建立理論教學與實驗教學并重的教學模式，建立知識和能力并重的實驗教學體系。

（1）從培養源頭上加強實驗教學，調整學時比例，增加實驗教學學時。一般課程實驗學時要占理論學時比例的25%～30%，如物理占50%，化學占120%，生物占100%，機械占30%，計算機基礎占70%。

（2）對知識結構相對完整、內容比較獨立的實驗課程進行獨立設課。

（3）將實驗課的考核成績納入學生理論課考試成績總分中，促使學生更加重視實驗教學環節。

1.2 反映新技術、新成果，不斷更新實驗內容

實驗內容要做到進一步深化理論學習，要不斷更新內容，反映新技術、新成果，讓學生可以充分選擇。實驗內容結構上分3個層次：

（1）基礎性實驗。融合基本知識、基本理論和基本技能的實驗項目，以加深學生對理論知識的理解，強化學生三基（基本操作、基本技能和基本素質）的訓練。

（2）綜合性、設計性實驗。一般為結合實際應用而提出的多個實驗單元綜合而成，要求學生能綜合運用實驗方法、實驗技能，體驗進行一般科研課題的全過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

（3）研究性實驗或自擬實驗。要求學生結合所學知識自行提出實驗課題，并自行設計、完成實驗，使學生受到比較完整的科研訓練。

實驗內容改革主要在于壓縮基礎性實驗，加大綜合性、設計性和研究性實驗，所以，“三性”實驗增加較快，例如目前我校電子實驗教學中心所開出的63門實驗課程290個實驗項目中，綜合性、設計性、研究性實驗項目231項，占總數的79.7%。冶金與材料實驗教學中心所開出的63門實驗課程186個實驗項目中，綜合性、設計性、研究性實驗所占的比例為52%。

1.3 打破課程、專業壁壘，整合優勢資源，構建新的實驗平臺

實驗課程體系從有利于培養學生綜合運用知識、提高分析和解決問題能力與創新能力出發，打破課程之間、專業之間的壁壘，根據知識結構構建新的實驗平臺，實現獨立設置實驗課。我校的大學物理、機械基礎、電工電子等實驗教學已實現獨立設課。獨立設課后不但實驗學時得以增加，最主要的是可以鼓勵實驗教師進行教學研究，設立獨立的實驗教學大綱、編制實驗教程和實驗指導書以及實驗電子課件。同時提高學生對實驗教學重要性的認識。

2 廣泛應用現代實驗教學技術和手段

信息技術的飛速發展，深刻地改變著實驗教學和學生學習的方式，實驗教學的手段和技術不斷創新，因此要求所有從事實驗教學的教師，都要結合實驗教學，努力學習、研究、運用現代教育技術和手段進行實驗教學[5]。

2.1 開發、運用多媒體課件

多媒體課件生動形象，對于儀器、設備的顯示，可分解或組裝，可以展示實物中不易看到的部分，易于學生理解實驗內容，是一種很好的輔助教學形式。例如我校冶金與材料工程實驗教學中心制作了“冶金工程與材料成型多媒體教學系統”、“合金相圖與平衡顯微組織分析”、“金相顯微鏡與金相技術”、“鑄造鋁合金熱處理與顯微組織”、“冶金實驗”等電子音像材料。配合實際操作，收到良好效果，受到學生歡迎。

2.2 研制運用仿真模擬實驗，開展虛擬現實實驗教學

對一些實驗室中無法實現的條件和過程，可以運用仿真模擬實驗。例如我校冶金與材料工程實驗教學中心針對冶金、材料生產過程中無法實現的高溫、復雜問題，如高爐煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄生產等大型工藝流程，根據實際生產研制了實參數模型模擬系統，建立了模擬實驗室，開展虛擬現實實驗教學，使學生可以通過虛擬操作達到實驗目的。

2.3 研制有特色的實驗教學儀器與設備

我校電子實驗教學中心將科研成果轉化為教學內容，自行研制“便攜式電子學習機”，已經發展到第6代，功能強大，發給上電子課的學生每人1臺。學生還可以將學習機帶到理論課堂上實現實驗教學與理論教學互動，也可以帶到宿舍利用學習機自己設計實驗，深受學生的喜愛，取得了良好的學習效果。這種教學儀器設備的開發和使用，不僅改革了教學手段和方法，更體現了一種全新的教學理念，具有創新性。

2.4 實驗室開放，開展網上實驗教學

全校的實驗室全面向學生開放，開放時間包括周六、周日、寒暑假。正常工作日8：00—20：00。各學院和校管實驗教學中心每學期分別制定開放計劃報教務處，各實驗室建立實驗項目網上預約管理信息系統，學生可以通過網絡預約實驗，各實驗室根據學生預約的情況安排實驗，提高實驗教學管理水平，更好地為更多的學生服務，提高實驗室的使用效益[6－7]。

同時，充分利用網絡資源，建立網上實驗室，將實驗錄像和實驗動畫的電子音像材料上網，學生可以通過網絡預習實驗內容，了解實驗設備，自行設計實驗內容等。還可以在線咨詢及與教師交流，大大拓展了實驗教學的空間和時間。

3 加強實驗教學隊伍建設

3.1 建設高水平的實驗教學學術帶頭人隊伍

實驗教學中心的主任、副主任選聘學術水平高、有豐富教學經驗的教授、副教授來擔任，由他們來領導實驗室建設和實驗教學改革。實驗教學中心可根據實際情況設置若干個一、二級教授的崗位，主要從事實驗教學工作，在基礎、技術基礎、專業實驗的不同層面上都有從事理論教學的教授、副教授參與實驗教學工作，構成專兼職結合，知識、年齡、結構合理的實驗教學學術帶頭人隊伍。

3.2 建立實驗教學隊伍的培養制度

穩定的高素質實驗教學隊伍是培養高質量人才的重要保證[8]。為了實現這一目標，我們建立了實驗教學隊伍的培養制度，主要包含以下內容：

（1）在保證完成教學任務的前提下，有計劃地安排半脫產學習。

（2）鼓勵、推薦優秀、年輕的實驗教師在職攻讀研究生。

（3）每學期請本校相關領域的教授做2次以上的新理論、新技術講座。

（4）每年請國內實驗教學先進單位的專家做1次學術報告。

（5）請回國的教師、博士生做國外高校實驗教學與實驗室建設的報告。

（6）有計劃地與先進學校進行實驗教學交流，選送教師到國內先進的重點院校學習、工作一段時間。

（7）培養一專多能、專職的工程系列實驗教師，他們能掌握本學科領域的基本理論和先進的實驗技術、方法，并能指導相關實驗。

3.3 加強實驗教學和理論教學的交流

要提高教學水平和效果，必須加強理論教學和實驗教學的緊密結合，加強兩者的互動交流。我們要求從事理論教學的教師要從事一定的實驗教學，上實驗課的教師也要參與理論教學，了解2種教學的現狀，相互作用，深化2種教學改革，使兩者構成教學活動統一的有機整體[9－10]，促進理論教學和實驗教學水平的共同提高。

3.4 推選TA實驗助理制

為了加強對學生實踐能力的培養，為學有余力的優秀學生提供一個展示才華的空間，學校實行選擇優秀的高年級本科生、碩士生、博士生做實驗助理（TA）的制度。實驗室公布TA的名額、任務，學生自愿報名，學院審核推薦，經過培訓、試講、試做實驗合格后報教務處批準?？梢陨蠉弲f助教師指導學生實驗。這樣既鍛煉了學生，又解決了一些實驗室人員緊張的問題。同時，畢業留校的博士生必須參加一段時間本科生的實驗教學工作。

4 加強實驗教材建設

實驗教材是實現實驗教學目標的重要載體，是實驗課程體系、實驗教學內容和教學方法改革成果的重要載體，實驗教學質量的提高離不開高質量的實驗教材建設。優質的實驗教材有兩個來源，一是引進、采用已經出版的優秀的實驗教材用于本校的教學；二是自主開發、編制實驗指導書、實驗講義、實驗教學課件等。東北大學高度重視實驗教材的建設，組織學術水平高、教學實踐經驗豐富的教師組成教材建設小組，負責教材內容不斷更新，以主動適應科技發展和教學改革的需要。同時，對教材建設小組特別強調實驗教材和實驗指導書的編寫質量。強調在實驗教材編寫中，要以人才培養目標和課程在人才培養中的地位和作用為依據，突出前沿性和先進性，突出理論和實踐的結合，要經常關注國內外的動態，在教學工作中注意總結經驗，發現問題，改進并完善實驗項目、內容、方法、設備儀器，及時地改編實驗教材，研究編制CAI課件、仿真模擬電子教材和網絡版的多媒體課件，用多種教材、多種手段組織實驗教學。

近年來，隨著學校和教師對實驗教學越來越重視，我校教師投入精力，將科研成果、實際應用案例轉化為實驗教學內容，出版實驗教材和實驗指導書，編寫實驗講義的積極性越來越高，涌現出一批優秀的實驗教材。如王常珍教授主編的《冶金物理化學研究方法》教材進行了3次修訂再版，發行量達8萬多冊，獲國家教學成果一等獎。翟玉春教授主編的《冶金工程與材料成型多媒體教學系統》獲遼寧省教育廳多媒體教學一等獎。實驗教材在各專業實驗教學中，為培養基礎知識扎實、動手能力強、綜合素質高的研究型人才起到了舉足輕重的作用。

5 加大投入，建設實驗軟硬件環境

實驗教學硬件和軟件是實驗教學改革的載體，要提高實驗教學的水平和質量，必須增加實驗教學儀器設備和有關軟件、手段的投入，更新、改進硬件和軟件環境，才能使實驗教學內容、實驗項目不斷更新，與時俱進。東北大學積極籌措，多方爭取，加大對實驗教學的投入力度。

（1）設立實驗教學質量工程專項建設經費，主要用于實驗教學師資隊伍培育、實驗教學改革研究、實驗教學內容更新、實驗教學手段改進、實驗教材建設等，主要來源于“985工程”建設經費、本科教學經費等。

（2）國家高校修購專項資金，主要用于實驗室改造與裝修，以及實驗設備的購置等。

（3）實驗儀器設備維護專項經費，主要用于日常的儀器設備維護。

（4）社會捐贈專項經費，如與國內外大中型企業聯合共建實驗室，爭取投資，主要為實驗設備的引進和更新創造條件。

通過以上幾個途徑，學校每年投入實驗教學的經費達2 000余萬元，用于實驗軟、硬件環境的建設與完善[11－12]。同時，實驗教學建設及運行經費投入做到制度化。實驗教學質量工程建設采用立項方式，對申請單位的建設方案進行全方位的論證、答辯，要求有建設目標，有標志性成果，并對建設情況進行檢查、驗收、鑒定。建設經費專款專用，實行預算制和實報實銷制，按照預算和建設進度進行撥付。實驗儀器設備維護專項經費也是專款專用，按年度對各實驗中心撥付。

6 結束語

總之，實驗教學水平和質量的提高，要加強對實驗教學管理，要有科學合理的實驗教學體系，有先進的實驗教學內容和教學方法與手段，有一流的教師隊伍和優質的實驗教材做支撐，這些就要求有目的、有計劃的經費投入，這樣才能實現既定的建設目標。

（References）

[1] 沈奇，張燕，羅揚.應用型本科實踐教學體系的構建于改革[J].實驗技術與管理，2010，27（10）：36－38.

[2] 付興鋒，張常年，尹天光.應用型本科人才培養中實踐教學體系的構建[J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：148－150.

[3] 趙建紅，湯穎.應用型人才培養模式下實踐教學體系的構建[J].黑龍江高教研究，2011（5）：184－186.

[4] 籍亞玲，吳成東，張偉宏，等.四層次實驗教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2009，26（4）：141－143，178.

[5] 楊超，趙淑利，程建剛.構建實驗教學網絡支撐平臺[J].電化教育研究，2003（9）：39－42.

[6] 張清祥.探索實驗教學載體，培養學生實踐創新能力[J].實驗技術與管理，2012，29（2）：130－133.

[7] 劉泰強，邸馗，孟麗君.以高標準為示范，開展實驗教學質量工程建設[J].實驗室科學，2005，2（1）：9－10.

[8] 王玉清.高等學校創新型實驗技術隊伍建設研究[J].實驗技術與管理，2011，28（2）：194－197.

[9] 朱瑩瑩，胡航.Sakai：教育中的合作與學習環境[J].中國教育信息化，2008（3）：16－19.

[10] 教育部.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[Z].教高[2001]4號.

[11] 汪文雄，楊鋼橋.工程管理專業人才培養的研究與實踐[J].高教論壇，2006（12）：43－45.

[12] 王文清，楊明，劉俊.教學研究型大學實驗平臺的整合[J].廣東化工，2010，37（7）：147－148，153.