自制儀器設(shè)備在創(chuàng)新型卓越人才培養(yǎng)體系中的應(yīng)用模式

周偉+朱金波+閔凡飛+劉令云+蔡川川+沈亮

摘要：本課題針對當(dāng)前“卓越人才計劃”實踐教學(xué)體系的特點和現(xiàn)狀，引出自制儀器設(shè)備運用于創(chuàng)新型卓越人才培養(yǎng)。通過構(gòu)建合理的實驗教學(xué)課程體系，將實驗教學(xué)和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)自制儀器運用于實驗教學(xué)，改革了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的形式。通過自制的“任意周期隔膜式跳汰機(jī)”運用于實踐教學(xué)的案例分析，探討了自制儀器的選取方式、參與實踐教學(xué)的模式和考核評價方法。實踐證明，構(gòu)建自制儀器設(shè)備在實踐教學(xué)體系中的應(yīng)用模式并付諸實踐，有利于學(xué)生從科學(xué)知識型向科學(xué)知識應(yīng)用技能型的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：自制儀器；創(chuàng)新型卓越人才；實踐教學(xué)

中圖分類號：G484 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0264-02

“卓越工程師人才教育培養(yǎng)計劃”簡稱“卓越人才計劃”，目前已經(jīng)實施三批，在全國208所高校開展，覆蓋30個省市。“卓越人才計劃”的目標(biāo)是：培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)，適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各類型卓越工程師，為建設(shè)創(chuàng)新型國家奠定堅實的人力資源優(yōu)勢。安徽理工大學(xué)的礦物加工工程專業(yè)是以煤炭洗選加工為特色的專業(yè)，2013年入選了“國家卓越工程師人才教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)，在本科生2013級和2014級成立“卓越人才計劃”班，加強(qiáng)實踐教學(xué)，學(xué)生在校期間累計實踐教學(xué)達(dá)到36周，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力具有跨越式提高。作者參與多年的卓越人才培養(yǎng)計劃，思考和探討了自制儀器設(shè)備在卓越人才培養(yǎng)體系中的應(yīng)用模式。

一、“卓越人才計劃”實踐教學(xué)體系的特點與現(xiàn)狀分析

以安徽理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)為例，其“卓越人才計劃”實踐教學(xué)平臺有三大模塊：課程實踐模塊（200學(xué)時）、專業(yè)實踐模塊（780學(xué)時）和素質(zhì)拓展模塊（80學(xué)時）。其中課程實踐模塊包括課內(nèi)實驗教學(xué)（40學(xué)時）、課程設(shè)計（160學(xué)時）；專業(yè)實踐模塊包括認(rèn)識實習(xí)（40學(xué)時）、生產(chǎn)實習(xí)（80學(xué)時）、畢業(yè)實習(xí)（60學(xué)時）、企業(yè)實踐（240學(xué)時）、單獨實驗課程（80學(xué)時）和畢業(yè)設(shè)計（280學(xué)時）；素質(zhì)拓展模塊包括社會實踐、參加各類學(xué)科競賽等。由上述可知，在現(xiàn)有的實踐教學(xué)體系中，實驗教學(xué)總計為120學(xué)時，占實踐教學(xué)總學(xué)時的11.32%，尚未完全發(fā)揮校內(nèi)實驗室資源在“卓越人才計劃”中的作用。安徽理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)本科教學(xué)所涉及的實驗主要分為三部分：基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗。由于專業(yè)性強(qiáng)，專業(yè)面窄，實驗儀器完全依靠市場行為是不能完全滿足本專業(yè)學(xué)生的實驗要求的，所以本專業(yè)的實驗專職教師和指導(dǎo)教師通過自制儀器設(shè)備的方式創(chuàng)建了多個實驗平臺，制作大量實驗設(shè)備用于本專業(yè)學(xué)生實驗教學(xué)。

二、自制儀器運用于實踐教學(xué)的方式和途徑

自制儀器運用于實踐教學(xué)是以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮大學(xué)生的主觀能動性，將專業(yè)理論知識與實踐相結(jié)合，多學(xué)科交叉，旨在提高大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和專業(yè)興趣。

1.構(gòu)建合理的實驗教學(xué)課程體系。合理的實驗教學(xué)課程體系包括基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗、綜合實驗和設(shè)計性實驗，在合理的實驗課程體系中，綜合實驗和設(shè)計性實驗應(yīng)占到50%學(xué)時以上，另外由于綜合設(shè)計性實驗一般需要團(tuán)隊通過理論知識學(xué)習(xí)、提出問題、設(shè)計實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)、解決問題等步驟，在此過程中可能經(jīng)歷實驗失敗和反復(fù)實驗，所以傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法已不能適應(yīng)要求。安徽理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)采取的方法是：對于一般的學(xué)生指定指導(dǎo)教師，要求學(xué)生根據(jù)實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備完成綜合設(shè)計性實驗；對于參加“卓越計劃”或“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃”項目的學(xué)生，項目的指導(dǎo)教師擔(dān)任其綜合設(shè)計性實驗的指導(dǎo)教師，學(xué)生在一個項目周期內(nèi)，完成該時間段內(nèi)的設(shè)計性實驗并且至少完成一件自制儀器的制作，作為項目結(jié)題的必要條件。自本辦法實施以來，學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和個性特點得到盡情發(fā)揮。

2.實驗教學(xué)和課堂教學(xué)的結(jié)合。實驗教學(xué)和課堂教學(xué)應(yīng)緊密結(jié)合，互相支撐，且在授課過程中應(yīng)具有連貫性。傳統(tǒng)的教學(xué)模式里，課堂教學(xué)一般由講師以及教授承擔(dān)，而實驗教學(xué)由實驗室教師指導(dǎo)完成，安徽理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)采取“主講教師負(fù)責(zé)制”，實驗時間和項目均由主講教師負(fù)責(zé)，實驗室教師負(fù)責(zé)實驗器材以及樣品的準(zhǔn)備，主講教師和實驗室教師共同參與學(xué)生的實驗過程指導(dǎo)，采用此種方法的優(yōu)點是主講教師利用課堂教學(xué)讓學(xué)生充分了解實驗儀器的結(jié)構(gòu)、實驗儀器與工業(yè)設(shè)備的差異、設(shè)備的工作原理、實驗?zāi)康摹嶒灁?shù)據(jù)的處理方法、實驗結(jié)果運用于實際案例等，同時可以確保課堂教學(xué)與實驗教學(xué)在內(nèi)容上和時間上的和諧統(tǒng)一。

3.改革實驗教學(xué)的形式，引入自制儀器實驗教學(xué)。在常規(guī)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，引入自制儀器實驗教學(xué)，并將其納入實驗成績考核范圍。利用“卓越計劃”和“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃”項目經(jīng)費的支持，鼓勵學(xué)生參與自制儀器設(shè)備的設(shè)計與研究，通過查找參考文獻(xiàn)、方案設(shè)計、方案實施與論證，體會科學(xué)研究的全過程，讓學(xué)生的思維能力、動手能力及解決復(fù)雜工程問題的能力得到鍛煉，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，加深了對專業(yè)知識的理解和專業(yè)認(rèn)同感，實現(xiàn)學(xué)生從科學(xué)知識型向科學(xué)知識應(yīng)用技能型的轉(zhuǎn)化。

三、自制儀器在實踐教學(xué)體系中的普適性應(yīng)用模式

作者在2015～2016年度擔(dān)任一組由5人組成的“卓越計劃”創(chuàng)新團(tuán)隊指導(dǎo)教師，他們借助實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備，通過理論學(xué)習(xí)、獨立思考、提出問題、設(shè)計方案、實施方案的步驟，順利完成“任意周期隔膜式跳汰機(jī)”的設(shè)計與制作。作者以自制的“任意周期隔膜式跳汰機(jī)”在礦物加工專業(yè)實踐教學(xué)體系中的應(yīng)用為研究對象，探討了自制儀器運用于實踐教學(xué)的普遍規(guī)律。

1.自制教學(xué)儀器的選取方式和方法。自制教學(xué)儀器的設(shè)計和制造往往需要耗費大量的人力、物力和財力，不是所有的儀器設(shè)備都適合自制，一般對于在市場上很難購買、具有特定專業(yè)學(xué)科背景的儀器設(shè)備，選擇自制或針對現(xiàn)有陳舊的實驗儀器進(jìn)行創(chuàng)新性改造，在此過程中需要建立自制儀器設(shè)備設(shè)計制作的審核和評估機(jī)制，該機(jī)制既要保護(hù)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，又要避免無效投入及浪費，確保學(xué)生和指導(dǎo)教師建立長久有效的溝通機(jī)制，在學(xué)生遇到困難時給學(xué)生“出謀劃策”，學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)探索問題的興趣以及享受解決問題帶來的成就感，從而樹立良好的專業(yè)思想。

2.自制教學(xué)儀器運用于實踐教學(xué)的方法。自制教學(xué)儀器往往涉及到多學(xué)科、多課程的知識，可以運用到不同課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，但通常每門課的實踐指導(dǎo)教師不同，往往阻礙了自制教學(xué)儀器在實踐教學(xué)體系中發(fā)揮最大作用，所以要從上至下，在實踐教學(xué)課程體系的確立初期予以考慮，建立實踐教學(xué)團(tuán)隊。

3.自制儀器運用于實驗教學(xué)的考核評價方法。傳統(tǒng)的實驗評價方法是根據(jù)平時成績和實驗報告綜合評判的，而自制儀器實驗是開放式設(shè)計性實驗，是個動態(tài)的持續(xù)過程，其評價應(yīng)是多方面的綜合，主導(dǎo)思想是“重在研究過程，輔以研究成果”，其評價來源于學(xué)生本人、指導(dǎo)教師和專家，評價體系由選題評價（20%）、過程評價（50%）和成果評價（30%）三部分組成，其中選題評價包括實施方案（10%）、創(chuàng)新意識（5%）和預(yù)期成果（5%）；過程評價包括文獻(xiàn)查閱（5%）、方案實施（30%）、能力水平（5%）、團(tuán)隊合作（5%）和過程記錄（5%）；成果評價包括儀器實物（10%）、論文或?qū)＠?0%）和研究報告（10%）。

四、結(jié)語

綜上所述，建立自制儀器設(shè)備在學(xué)生實踐教學(xué)體系中的應(yīng)用模式并付諸實踐，是以學(xué)生為中心、以合理的實踐課程體系和健全的知識體系為前提，以教學(xué)、研究和實踐相結(jié)合的理念為指導(dǎo)，給大學(xué)生創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)實驗、實踐教育環(huán)境，可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，達(dá)到知識拓展和學(xué)以致用的目的，可以有效提高“卓越人才”培養(yǎng)質(zhì)量。

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Abstract：In this project，according to the characteristics and current situation of the practical teaching system of "excellent talent plan"，self-made instruments and equipment are applied to cultivate innovative talents.By constructing a reasonable experiment teaching system，practical teaching and classroom teaching are combined，and the application of self-made instrument in experimental teaching can reform traditional experimental teaching method.By analyzing the application of"self-made arbitrary periodic diaphragm jig"in experimental teaching，this paper discusses the selection of self-made instrument，the participating mode of practical teaching and the method of examination and evaluation.It has proved that the application and the practice of self-made instrument and equipment in the practical teaching system benefit students to transform scientific knowledge into practical knowledge.

Key words：Self-made instrument；innovative and excellent talents；practical teaching