穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的本科實驗教學實踐

柳志軍

(中國礦業(yè)大學 力學與土木工程學院， 江蘇 徐州 221116)

穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的本科實驗教學實踐

柳志軍

(中國礦業(yè)大學 力學與土木工程學院， 江蘇 徐州 221116)

為有效提高本科生實驗技能、著力培養(yǎng)創(chuàng)新型后備人才，提出并構(gòu)建了基于穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的實驗教學方法。首先，分析了目前實驗技能培養(yǎng)模式存在的問題，在此基礎(chǔ)上，以中國礦業(yè)大學道路材料實驗教學實踐為例，全面闡述了穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的基本特點、團隊建設(shè)思路和方法、工作組織和運行機制，并且提出了欲最大化地發(fā)揮其作用還需要完善的工作。實踐表明，穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式有利于學生本科階段實驗技能的“不斷線”培養(yǎng)，為選拔并培養(yǎng)優(yōu)秀研究型后備人才提供重要途徑。

穩(wěn)定團隊; 本科實驗教學; 培養(yǎng)模式

我國高校實驗教學總體而言是“硬件大于軟件”，很多高校實驗室擁有充足、先進的實驗儀器、設(shè)備，以及良好的實驗環(huán)境、平臺，但是實驗教學的開展方式以及優(yōu)秀人才的培養(yǎng)模式仍顯滯后[1-2]。本科教育的一個重要任務(wù)是選拔并培養(yǎng)優(yōu)秀研究型后備人才，在本科階段缺乏扎實的實驗技能訓練,無疑對研究生階段科研工作開展造成短板，而缺乏堅實的實驗技能支撐，也是造成目前科研創(chuàng)新能力整體偏弱的一個重要原因[3-5]。對此，首先應(yīng)對高校實驗教學培養(yǎng)模式進行改革和創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的普眾實驗教學基礎(chǔ)上，著力選拔并培養(yǎng)一批具有發(fā)展?jié)摿Φ目蒲泻髠淙瞬牛M一步有計劃地訓練和提高其實驗技能水平。本文以我校道路材料實驗教學實踐為例，探討基于穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的實驗技能教學法。

1 目前培養(yǎng)模式存在的問題分析

1.1 實驗基本功薄弱

基本功既指熟知基本實驗理論，又指熟練掌握實驗儀器的操作、數(shù)據(jù)的處理與分析，并且具備通過自學掌握陌生儀器設(shè)備正確使用的能力[6-7]。國內(nèi)高校調(diào)研結(jié)果表明，本科階段在制訂培養(yǎng)方案時，實驗課程的學時普遍都設(shè)置很短，即實驗課在課程教學體系中一直充當配角。為此，絕大多數(shù)的本科生一般僅僅只能接觸一些最為基礎(chǔ)、常規(guī)的實驗，稍微復雜一些的實驗或者不開設(shè)、或者都是演示性教學，學生認識和掌握實驗方法和規(guī)律的局限性很大[8-9]。

在教學活動的組織上，學生一般都是在短暫課時內(nèi)，遵照教師的要求按部就班地進行實驗。這種傳統(tǒng)的教學方法僅僅能達到讓學生簡單認識實驗儀器、設(shè)備和了解實驗過程的作用。這只是一種基礎(chǔ)普眾性教學，處于實驗教學的初級階段，遠達不到鍛煉扎實實驗技能的目的，更談不上培養(yǎng)具備高水平實驗技能優(yōu)秀人才的目的。學生進入研究生階段之后，時常會遇到較為復雜的實驗儀器和設(shè)備，這個階段往往沒有教師再手把手地進行操作指導，需要學生借助相關(guān)資料自學操作，此時實驗基本功訓練的缺失必然對科研工作開展造成障礙。

1.2 實驗設(shè)計能力缺失

高水平的實驗技能不僅要求能夠按照給定的實驗步驟高質(zhì)量地完成實驗操作，更重要的是具備優(yōu)異的實驗設(shè)計能力，即根據(jù)命題設(shè)計實驗并完成測試獲得結(jié)果數(shù)據(jù)的能力[10-11]，這也是實驗教學的高級階段技能培養(yǎng)的一項重要內(nèi)容。

實驗設(shè)計不僅是指具體的實驗操作步驟與測試方案的設(shè)計，還應(yīng)該包括儀器設(shè)備選擇與設(shè)計、質(zhì)量控制措施、進度控制措施、數(shù)據(jù)表格設(shè)計等。而對于很多需要團體完成的較復雜項目而言，實驗設(shè)計還應(yīng)該包括團隊運行管理與工作機制設(shè)計，即明確團隊人員的分工、各自職責，以及隊員間的協(xié)作方法、要求等。這需要具備比較全面的工作和管理技能，這也是高校實驗教學高技能人才培養(yǎng)的方向[4,12]。

在此方面，近年來高校也相繼推出了大學生科研訓練、實驗室開放基金等輔助教學項目，希望提高學生的實驗技能，但執(zhí)行的效果并不顯著，主要原因是學生的參與行為都是短暫的、臨時性的，基本都是基于1個項目臨時組建團隊，在一年甚至半年之內(nèi)就結(jié)題。而為了符合形式要求，團隊成員常以臨時拼湊居多，指導教師也是臨時確定的，實際執(zhí)行項目任務(wù)的僅僅是個別成員甚至是負責人個人，項目一旦完成隨即解散，無法起到實驗技能長期、穩(wěn)定訓練的目的。學生承擔項目往往更多是為了拿學分，并不能很好地起到訓練和提高實驗技能作用。

2 穩(wěn)定實驗團隊培養(yǎng)模式教學實踐

2.1 團隊性質(zhì)和特點

穩(wěn)定實驗團隊培養(yǎng)模式是讓訓練對象能夠長期在一個相對穩(wěn)定的團隊里面，不間斷地從事與實驗相關(guān)的工作。穩(wěn)定實驗團隊主要表現(xiàn)為團隊成員在一個長期時間內(nèi)相對固定，年級、專業(yè)搭配合理，成員的角色分工明確，形成了良好的梯隊，通過長期的工作磨合，相互間能夠融洽協(xié)作，在本科學習期間能夠不間斷或經(jīng)常性地承擔實驗工作。

我校自2010年開始就在路橋工程專業(yè)開展了穩(wěn)定實驗團隊教學試點工作，至今已經(jīng)組建3個穩(wěn)定實驗團隊，由本專業(yè)的實驗室直接管理，指導教師固定。每個團隊的成員均由1—4年級本科生組成，成員人數(shù)基本穩(wěn)定在7名左右，設(shè)置情況見表1。

整個團隊人員構(gòu)成是按照年級從高到低基本呈橄欖型結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)置主要的考慮是：一年級尚未接觸專業(yè)知識，因此僅吸收少量人員在實驗工作中作為輔助力量，培養(yǎng)其實驗工作興趣，同時待升入二年級后也作為吸引新成員的示范力量；二年級是團隊人才儲備階段，也是實驗工作中的主干力量，并且為三年級優(yōu)選副隊長做準備；三年級成員可以通過遴選遞補四年級畢業(yè)人員，這樣一來,整個團隊形成了良好的梯隊。經(jīng)過4年鍛煉，成員內(nèi)部動態(tài)更替，每個成員都能經(jīng)歷完整的角色和任務(wù)鍛煉，利于實驗技能的培養(yǎng)以及優(yōu)秀人才的選拔。另外，長期的穩(wěn)定合作使得團隊能夠形成較為完善的工作組織和運行機制(見圖1)。

圖1 實驗團隊工作組織和運行機制

2.2 教學實踐

實驗團隊每年承擔正式的實驗類項目5～6項，同時也不間斷地為教師科研項目做輔助服務(wù)。以其中一個團隊承擔過的“水泥穩(wěn)定碎石干縮性能研究”項目為例。設(shè)計管理組進行實驗方案總體分析后，認為實驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是梁式的制作與測試問題(見圖2)。

圖2 梁式試件與測試

主要難點是水泥穩(wěn)定碎石材料成型需要控制一定的壓實度標準，因此，試件的制備需要將拌和好的原料裝入試模后再施加很大的壓力才能使其達到規(guī)定的壓實度。顯然，這需要試模能夠承受來自于內(nèi)部原料受壓后產(chǎn)生的強大膨脹力。梁式試模的材質(zhì)以及板壁厚度十分關(guān)鍵，過薄無法承受膨脹力，過厚則不經(jīng)濟。通過調(diào)查表明，市場上尚無此成品試模生產(chǎn)。設(shè)計管理組從實驗安全和經(jīng)濟性綜合角度考慮，根據(jù)測試材料的品種不同、密實度要求、試模材質(zhì)等實際情況，通過設(shè)計并反復驗算后，自行加工制作了試模(見圖3)。

圖3 梁式模具

試模投入實驗后，數(shù)據(jù)組反饋的信息表明測試數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，但負責進行實際操作的實驗組和輔助組很快反饋了新問題，即試摸過于笨重，實驗操作中搬運、拼裝、壓實都不方便，且無法使用脫模儀進行脫模，只能人工拆模，效率較低。另外，由于承壓較高，對試模螺栓強度以及鋼板材質(zhì)與厚度要求較高，因此材料和加工費用昂貴，如需制作多個試模提高實驗效率，顯然很不經(jīng)濟。

設(shè)計管理組綜合各組的反饋意見再次進行研討，提出了新的改進方案。新實驗方法改用普通的標準柱式試件(主要用來測定材料的強度指標)替代梁式試件進行干縮測試，這樣一來實驗操作將大為簡便。首先，柱式試模生產(chǎn)早已形成商品化、標準化(見圖4a)，價格相對低廉；其次，柱式試模相對梁式試模重量輕很多，實驗操作靈巧；第三，成型試件可以使用脫模儀進行自動脫模(見圖4b)，工作效率高。同時，基于柱式試件的測試也設(shè)計了相應(yīng)的收縮儀(見圖5)。改造后的收縮儀加工制作更簡便、造價更低廉，且操作更便利。關(guān)于新方法的測試效果，通過進行2種方法的對比實驗，表明與原方法等效。團隊將新的實驗方法申報了實用新型專利。

2.3 主要優(yōu)勢

相對于臨時拼湊的團隊而言，“穩(wěn)定”是這種培養(yǎng)模式最為突出的特點和優(yōu)勢。“穩(wěn)定”使得成員在團隊中從一般成員一步一步鍛煉成長，有利于實驗技能的培養(yǎng)。同時團隊成員之間角色更加明確，在項目進展過程中，各組的角色得到充分發(fā)揮和體現(xiàn)。長期穩(wěn)定合作使得成員互相之間有深入了解，形成有效的配合，團隊協(xié)作能力更強。

圖4 柱式模具

圖5 柱式試件測試

除了具備較強的實驗工作能力之外，穩(wěn)定的團隊還有利于在論文、專利、獲獎等工作成果和業(yè)績方面進行不間斷積累，更有利于申報和獲批項目。每年團隊負責人基本上都進入了研究生階段繼續(xù)深造學習，而在本科階段鍛煉的實驗工作技能有力地保障了研究生階段的科研工作。實踐表明，具備穩(wěn)定實驗團隊工作經(jīng)歷的學生普遍獲得了導師的認可，也更容易被導師接受，而穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式也逐漸受到其他專業(yè)的關(guān)注。

3 結(jié)語

穩(wěn)定團隊培養(yǎng)模式的最大特點是對本科階段實驗技能的“不斷線”培養(yǎng)。這種組織形式更有利于科研人才的訓練和選拔，但欲最大化地發(fā)揮其作用，還需要在以下方面進一步做工作：

(1) 自上而下充分重視本科階段的實驗教學，以及充分認識到實驗技能對于科研創(chuàng)新的根本作用；

(2) 從政策層面進行頂層設(shè)計，支持穩(wěn)定實驗團隊培養(yǎng)模式應(yīng)用與推廣，例如在項目立項、個人評比、考核等方面進行適當傾斜；

(3) 最大化地為穩(wěn)定實驗團隊開放更多工作渠道，以及提供盡可能好的工作平臺和基礎(chǔ)保障。

References)

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Practice of undergraduate experimental teaching based on stable team training mode

Liu Zhijun

(School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

In order to effectively improve the undergraduate students’ experimental skills and focus on cultivating innovative reserve talents, the experimental teaching method based on the stable team training mode is put forward and established. First of all, the existing training modes for experimental skills are analyzed. On this basis, taking the experimental teaching practice of the road materials in China University of Mining and Technology as an example, this paper expounds upon the basic characteristics of the stable team training mode, the idea and methods of the team construction, the work organization and the operational mechanism, and proposes the work which needs to be improved for maximizing its functions. The practice shows that the stable team training mode is beneficial to the “Continuous line” training of undergraduate students’ experimental skills, providing an important path for the selection and training of outstanding research-oriented reserve talents.

stable team; undergraduate experimental teaching; training mode

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.051

G642.0

A

1002-4956(2017)11-0206-04

2017-06-11修改日期2017-08-01

中國礦業(yè)大學教育教學改革與建設(shè)課題(2014YB04)；中國礦業(yè)大學“十三五”土木工程品牌專業(yè)建設(shè)項目(2017TMPPOD)

柳志軍(1978—)，男，江蘇徐州，博士，講師，主要從事道橋工程專業(yè)教學工作.

E-mailliuzhijun0331@163.com