以技術裝備研發為導向的實驗教學模式研究

羅從雙

(河南城建學院 土木與交通工程學院, 河南 平頂山 467036)

以技術裝備研發為導向的實驗教學模式研究

羅從雙

(河南城建學院 土木與交通工程學院, 河南 平頂山 467036)

借助技術裝備實踐課題的研究,以教師在研課題為依托、以技術裝備研發為目的,探索了開放實驗教學模式。研究結果表明,借助教師課題、設置技術創造的實驗項目,可以激發學生的創新和創造能力,并且可以產生一些小制作、小發明,形成一系列的自制裝置,補充實驗室的儀器設備。

開放實驗； 技術裝備； 設備研發； 科研課題

各高校重視學生實踐環節的教育,進行了以學生的充分發展作為教學目標的開放式實驗教學模式等一系列的開放創新型實驗教學模式的改革[1-8]。隨著開放實驗教學模式的發展和推廣,開放性實驗由全方面改革轉移到特色和個性發展模式[9-15]。開放實驗的類型傾向于科研項目、競賽、畢業設計、學生自主管理等方面。為了加強沒有碩士點的應用型本科院校的實驗教學水平、提升學生的技術水平和能力、提升實驗室技術裝備的自主研發能力,通過以教師科研項目為依托進行的開放性實驗教學模式,提升學生的綜合創新能力,以及提高儀器設備的創新和優化。

1 研究問題的提出

1.1 核心概念的界定

(1) 創新型實驗是圍繞教師科研項目的創新實驗。

(2) 開放性實驗是有指導教師輔助完成的目標任務型實驗項目。

(3) 技術裝備的創新優化針對地下工程(隧道、地鐵、地下空間、巖土等)方面的儀器設備。

(4) 實驗室類型為沒有碩士點的應用型人才培養的本科院校實驗室。

1.2 實施條件

本課題依托我校城市地下空間工程實驗室,重點培養和選拔的學生為城市地下空間工程專業的大一至大四年級的本科生，主要依托隧道與地下工程教研室教師的在研科研項目。項目主持人目前在研的科研項目如表1所示。

表1 教師在研項目一覽表

2 開放實驗教學的現狀及存在的問題

2.1 現狀分析

目前很多高校實驗室都在積極開發創新型開放實驗項目,進行教學改革模式的探索,形式較豐富,方式多樣化,結合實驗室的資源開展校內校外的開放項目,教師、學生的開放項目,興趣型、競賽型、教學型等多種類型的實驗項目。通過開展創新開放實驗項目,提高儀器設備的利用率,提升學生和教師的創新能力,提高教學的水平和層次等。

2.2 存在的問題

實驗室開展的各類開放項目取得了很大的成效,但是也存在以下幾個方面的問題。

(1) 實驗室儀器設備有限,開發的項目形式單一,內容簡單。

(2) 開放項目的管理不完善,達不到預期效果。

(3) 學生和教師的創新性沒有得到充分的調動和開發,很多項目出現夭折現象。

(4) 投入與產出比例失調,耗費的實驗室資源沒有得到預期成果和成效。

(5) 創新開放項目與傳統教學項目界限不清,管理模式模糊。

(6) 實驗室損耗較嚴重,儀器設備自主研發水平停滯不前,雖然前期取得一些專利成果(見表2),但是與專業、行業以及實驗室設備不匹配,不能補充實驗室儀器設備資源,更不能對實驗室技術裝備進行補充和擴容。

表2 已經授權專利一覽表

想要通過創新型的開放實驗項目來研發技術裝備,必須有有針對性并具體可行的實驗教學模式,以及指導教師和學生共同努力，才有可能達到效果。為了解決目前存在的問題,通過河南省教育技術裝備和實踐教育研究課題,結合教師具體的在研項目,充分利用實驗室,選拔一定的教師和學生進行技術裝備研發探索,既可培養學生、提高實驗室儀器設備利用率、改革教學模式、完成科研項目、研發技術裝備、補充實驗室儀器設備,又可產出一批高水平研究成果。

3 創新型實驗模式探索

根據教師現有的在研項目制定出所需要開設的開放項目和標準要求,特別是有針對性地引導進行儀器設備、裝置的研發與制作,以及專利的申報。提前擬定開設的實驗項目,選拔的學生和設定的項目進行雙向匹配組合。通過學生參與科研項目、完成項目的相關內容,通過儀器設備自主研發,激發學生的創新意識和創造能力,圍繞實驗優化實驗設備、儀器或發明創造新設備。在實驗過程中探索學生管理模式、在開放實驗過程中優化培養方案,達到最終的預期目標。

3.1 研究思路

根據項目的實施方案制定的技術路線如圖1 所示。

3.2 實施措施

本研究課題的過程分為前期準備、過程實施、成果整理分析、結項等幾個方面,人員主要有項目負責人及其團隊成員、學生、相關實驗室人員,有科研項目的教師、學校及學院領導。本項目涉及到的研究內容主要有開放實驗的政策文件、教師科研項目的遴選以及實驗任務的制定與分解、實驗方案的制訂與實施,學生的選拔、管理、考核與獎勵,以及實驗成果的撰寫與整理(研究報告,論文,專利,方案等)、技術裝備研發與優化、方針政策的制定與優化。

項目的具體實施步驟如圖2所示。

圖1 技術路線圖

圖2 項目的實施步驟

4 研究結果與分析

針對性地設置實驗項目、明確的實驗任務以及良好的管理模式,取得了很大的成效。開放創新項目實施1年內,完成了10項科研項目的實驗內容,申報了5項實用新型專利、2項發明專利,申報專利明細見表3。學生撰寫相關論文5篇,優化或改造的實驗小型儀器8臺。通過小制作、小發明在多項建模大賽中獲得好名次,激發了學生參加大學生科創基金項目、挑戰杯項目以及各類項目比賽的積極性和主動性。通過實驗獲得的研究成果較系統,都是圍繞科研項目開展的,學生一方面熟悉了行業知識,參與了教師的科研項目,另一方面還提高了創造能力和水平,大大提升了開放創新實驗項目的效果,達到了預期目標。

表3 開放實驗申請專利一覽表

本研究方案之所以能夠取得成效,主要是定位集中、選題明確、針對性強。教師、學生、專業、課題都是圍繞隧道與地下工程。在實驗過程中主要采取的措施有以下幾個方面：

(1) 設置學生感興趣的實驗課題。

(2) 選拔積極上進、求學欲望強和自學能力強的學生。

(3) 實驗期間為學生創造良好實驗氛圍。

(4) 提供學生實驗所需的空間及相關配套設備和措施。

(5) 教師有重點地培訓學生的創造力和創新能力。

(6) 設置合理獎罰機制,并滿足學生參加實驗的初心目的。

通過針對性強的實驗教學改革,完全實現教學模式+創新人才+創新技術裝備相結合的培養模式,真正實現了教師+實驗室+學生+行業+技術裝備的完美結合。

5 結語

高校實驗室是個雙重平臺,既要滿足正常教學、培養學生的基本技能,又要完成一定的科研項目,提高教師的水平和能力。通過以教師在研課題為依托、選拔學生重點圍繞課題設置技術研發的開放實驗,不僅開放了實驗室,而且還提升了實驗室技術裝備研發的水平和能力,在“中國制造”的大潮中,增加實驗室儀器設備的自主研發和制作發明。

References)

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Research on experimental teaching mode based on technical equipment development

Luo Congshuang

(School of Civil and Transportation Engineering, Henan Institute of Urban Construction, Pingdingshan 467036, China)

With the help of the research on the technical equipment, by relying on the teachers’ research projects, and with the purpose for the development of technical equipment, an open experimental teaching mode is explored. The research results show that the experimental projects with the teachers’ research and with the technical creation can stimulate the students’ innovative and creative ability, and can also help the students to make some small productions, gizmos, and a series of home-made devices that can complement laboratory equipment.

open experiment; technical equipment; equipment development; research project

G642.0

: A

: 1002-4956(2017)09-0177-04

2017-03-07

2015年河南省教育技術裝備和實踐教育研究課題(GZS081)；河南省科技計劃項目(172102310459)；河南省高等學校重點科研項目(15A410003)；河南城建學院青年骨干教師資助培養項目(2014008)；河南城建學院“科研能力提升工程”資助前沿基金(2016078)

羅從雙(1980—),男,吉林臨江,博士,副教授,實驗室主任,主要從事地下工程方面的實驗、教學與科研工作.

E-mail:lcs@hncj.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.044