建環(huán)專業(yè)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式初探

遲銘書，張?zhí)m河，秦宏，王媛，孫斌，車德勇

(1.東北電力大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，吉林吉林132012;2.東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，吉林吉林132012)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對高校人才培養(yǎng)提出了更新、更高的要求，如何更好的提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)是高等院校面向21世紀(jì)培養(yǎng)目標(biāo)的重要內(nèi)容。教育部根據(jù)我國高等學(xué)校本科教學(xué)的實(shí)際情況和社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求，于2001年制定了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，其中明確強(qiáng)調(diào)要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)［1］。

高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室不僅是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾?，而且也是開發(fā)學(xué)生智力、啟迪思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、獨(dú)立工作和實(shí)踐能力，培育發(fā)明創(chuàng)造意識，培養(yǎng)專業(yè)技能及科學(xué)作風(fēng)的重要基地。

培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才最重要的是培養(yǎng)動手能力，在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，動手能力的培養(yǎng)主要依賴實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)習(xí)。這兩種培養(yǎng)方式各有利弊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要驗(yàn)證的是課堂教學(xué)的理論知識，雖然可以較系統(tǒng)的檢驗(yàn)所學(xué)理論知識，完整的了解專業(yè)知識的流程及變化規(guī)律，但都停留在理論層面，與實(shí)際生產(chǎn)相差較大［2］。

因此，如何積極探索分層次、多元化教學(xué)，更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，服務(wù)于教學(xué)體系，成為廣大教育工作者們一直在不斷探索的問題。

結(jié)合我校建環(huán)專業(yè)所具備的實(shí)驗(yàn)條件，為更有效的實(shí)施素質(zhì)教育，提高學(xué)生創(chuàng)新意識，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理模式，探討建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理。

1 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需條件

1.1 思想觀念的轉(zhuǎn)變

實(shí)驗(yàn)室的開放式教學(xué)模式，不僅僅是在時(shí)間和空間上開放，更關(guān)鍵的是在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段上的開放，其關(guān)鍵是觀念意識上的開放［3，4］。改革以“受魚”為主的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立以“授漁”為主的創(chuàng)新思維能力和實(shí)際動手能力為根本的教學(xué)方法。因此，實(shí)驗(yàn)室的開放與否，不僅是個別實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)室的開放，而是在思想上的，由全院教師共同配合下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之路。

1.2 儀器設(shè)備條件

實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量是關(guān)系到實(shí)驗(yàn)室開放模式的最基本的硬件條件，沒有充足的實(shí)驗(yàn)儀器條件，實(shí)驗(yàn)室的開放教學(xué)永遠(yuǎn)是紙上談兵。我校建環(huán)專業(yè)于2003年至2009年間，共投資近400萬元，建立了供熱模擬綜合實(shí)驗(yàn)臺、空氣調(diào)節(jié)和中央空調(diào)模擬實(shí)驗(yàn)室、空調(diào)制冷熱泵綜合實(shí)驗(yàn)臺，通風(fēng)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，因此我校建環(huán)專業(yè)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件上完全具備開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本條件。

首先，從各個實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)要求上，提出實(shí)驗(yàn)臺要具備專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)備能夠盡量多的涵蓋本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣的實(shí)驗(yàn)條件，在實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以開闊學(xué)生的專業(yè)知識范圍，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上具備了充分的廣度;其次，實(shí)驗(yàn)臺各分支實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有靈活，多變的組合方式，為達(dá)到同樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)的方案和途徑可以完全不同。學(xué)生在進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以自行設(shè)計(jì)和搭配實(shí)驗(yàn)方案，為學(xué)生提供充分的想象和創(chuàng)造空間，即鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維，又強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，從而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上加強(qiáng)了深度;同時(shí)，在組建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中各個參數(shù)的采集儀器和檢測傳感儀器上，要求要能夠自由搭配，有機(jī)組合，能夠通過改變實(shí)驗(yàn)條件達(dá)到開發(fā)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，這在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是種飛躍，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器變身為滿足創(chuàng)新思維的工具。這為開放式教學(xué)模式中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)提供了絕佳的實(shí)驗(yàn)硬件條件。

1.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員及教學(xué)管理?xiàng)l件

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展伴隨著可供選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目個數(shù)的大量增加，同時(shí)需要更多的實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書;學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會發(fā)現(xiàn)更多更深更廣泛的實(shí)驗(yàn)問題;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)會涉及大量的新理論知識、新實(shí)驗(yàn)知識(如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、儀器設(shè)備配套、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等);一些常用實(shí)驗(yàn)儀器的維修、改良等;這些都對實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求。因此實(shí)驗(yàn)教師的自我學(xué)習(xí)和進(jìn)修，提高業(yè)務(wù)水平成為開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要條件。

開放性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)管理也是有其自身特點(diǎn)的。在實(shí)驗(yàn)考核時(shí)，要真正衡量一個學(xué)生的實(shí)踐動手能力，只憑一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告和幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不夠的，因此將實(shí)驗(yàn)成績分為幾部分:設(shè)計(jì)方案，實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(論文)，并將其綜合評分。這種評判標(biāo)準(zhǔn)充分調(diào)動了學(xué)生主動操作、努力思考、求新創(chuàng)異的積極性。

2 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其特點(diǎn)

2.1 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

由于建環(huán)專業(yè)是原來土建類“供熱通風(fēng)與空調(diào)工程”、“城市燃?xì)夤こ獭焙汀肮峥照{(diào)與燃?xì)夤こ獭焙喜⒄{(diào)整為“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)，所以專業(yè)培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)也進(jìn)一步傾向于建筑環(huán)境的創(chuàng)造與維護(hù)，以及建筑設(shè)備、系統(tǒng)的管理。使專業(yè)涵蓋的范圍有所擴(kuò)大，原有的一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容己明顯滿足不了新專業(yè)課程的要求。另一方面，隨著我國高教事業(yè)的發(fā)展及社會對人才能力及知識結(jié)構(gòu)要求的不斷提高，也要求學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)能力、動手能力及獨(dú)分析問題、解決問題的能力進(jìn)一步加強(qiáng)。原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及形式也己適應(yīng)不了這種需要，為此，有必要對建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置以及教學(xué)形式進(jìn)行改革。

表1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置比較

通過表1對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置進(jìn)行比較，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目中，教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象比較多，如關(guān)于流速、流量、壓力和溫度的測量，在不同的實(shí)驗(yàn)中都重復(fù)同樣得內(nèi)容，使得實(shí)驗(yàn)的主次不分明，枯燥，也浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)時(shí)間。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上僅為流體參數(shù)的測定或多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容單一，也使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度不夠，沒有發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動性，對學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析問題能力和實(shí)際動手能力的培養(yǎng)也欠缺。

在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式下，對教學(xué)思想和教學(xué)形式的改革，也最終體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容上。通過開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思路，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)置方案(見表2)，根據(jù)專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主旨及其課程的基本要求，在圍繞本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的前提下，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己動手搭建或改建實(shí)驗(yàn)臺，通過實(shí)驗(yàn)裝置采集數(shù)據(jù)，自己整理，獨(dú)立分析后，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在新的實(shí)驗(yàn)方案下，有些專業(yè)實(shí)驗(yàn)不僅可以通過同一套實(shí)驗(yàn)裝置同步進(jìn)行，大大簡化了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)目，而且實(shí)驗(yàn)的整體綜合性顯著增強(qiáng)，由于實(shí)驗(yàn)方案是由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)裝置自己搭建，其主觀能動性得到充分發(fā)揮，有利于對其動手能力、獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識分析解決問題能力的培養(yǎng)和鍛煉，同時(shí)也將會大大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而反過來推動課堂教學(xué)。

表2 開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)－課程設(shè)置方案表

2.2 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。相對獨(dú)立的開放性實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置不是與理論教學(xué)的孤立，相反更有益于增強(qiáng)學(xué)生接受專業(yè)知識，在開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得學(xué)生在自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案過程中明確地聯(lián)系到理論教學(xué)中所學(xué)的專業(yè)知識，逐步構(gòu)建起結(jié)構(gòu)清晰的專業(yè)知識體系。而且在開放實(shí)驗(yàn)室后，學(xué)生可以利用課余時(shí)間，選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行探討和深入研究。這種做法強(qiáng)化了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，增強(qiáng)了學(xué)生對專業(yè)理論學(xué)習(xí)的興趣，鼓勵學(xué)生勇于思考，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能增加實(shí)驗(yàn)室資源的利用率，提高了學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣。隨著實(shí)驗(yàn)室的開放，實(shí)驗(yàn)室的容量大幅度提高，可實(shí)現(xiàn)學(xué)校內(nèi)資源共享，并提高儀器設(shè)備的使用率。同時(shí)，通過學(xué)校積極的引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生參加校際的科技和知識競賽，參加國家級的“節(jié)能減排”競賽，或借助開放實(shí)驗(yàn)條件來模擬，分析，并解決實(shí)際建筑室內(nèi)，室外環(huán)境問題，使學(xué)生積極投身于專業(yè)學(xué)習(xí)中，為學(xué)生以后從事科研活動和理論學(xué)習(xí)深造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)不僅提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果還促進(jìn)了教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高。開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，知識結(jié)構(gòu)層次分明，較系統(tǒng)全面的檢驗(yàn)了理論教學(xué)內(nèi)容，更容易使學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度，使理論知識與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，更有益于改善整體實(shí)踐教學(xué)的效果。同時(shí)，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要求指導(dǎo)教師能夠指導(dǎo)基本實(shí)驗(yàn)，而目還能夠指導(dǎo)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這就要求教師既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，熟練的操作技能，具有較強(qiáng)的科研能力，又要積極跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿，掌握新技術(shù)、新方法、新器件的應(yīng)用，不斷地充實(shí)自己，更新自己的知識，進(jìn)而給學(xué)生更好的指導(dǎo)。

3 結(jié)語

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)無疑是創(chuàng)新能力培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生技能訓(xùn)練的主要手段，是提高實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備利用率的重要措施，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性、充分發(fā)揮其潛能、提高解決實(shí)際問題能力方面，凸顯出了開放式教學(xué)的重要作用。

但開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系也確實(shí)存在以下問題:

(1)實(shí)驗(yàn)室開放的相關(guān)管理以及儀器設(shè)備的管理必須要跟上，只有通過制定并嚴(yán)格執(zhí)行好一系列規(guī)章制度，得以確保實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué)的順利開展。

(2)實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)和管理工作量大大增加，在核定工作量、人員編制等方面，學(xué)校、院系等各級教學(xué)管理部門應(yīng)予認(rèn)可。

(3)實(shí)驗(yàn)室開放大大提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用率的同時(shí)，儀器設(shè)備損壞率、元器件和各種材料消耗率也相應(yīng)增加，維護(hù)費(fèi)用顯著提高。

(4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體是學(xué)生，而實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)到實(shí)施又是由學(xué)生自己完成，因而，學(xué)生之間的可比性降低，評分的難度加大。需要完善對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的評價(jià)機(jī)制，建立起多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)與體系。

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