基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

0傳統(tǒng)的“大統(tǒng)一”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)一體化、工業(yè)化和全球化的快速發(fā)展，“回歸工程”的聲音在全世界引起了教育界的關(guān)注。工程實(shí)踐教育已逐漸成為工科類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的一種教育模式,這既符合時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì),又可提高大學(xué)生在經(jīng)濟(jì)全球化背景下的競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育體系中必不可少的重要環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐教育的基本途徑之一[9,10,11,12,13,14]。但是,傳統(tǒng)的“大統(tǒng)一”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在著不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的鍛煉、不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)、工程訓(xùn)練時(shí)間不足、系統(tǒng)性較差、教學(xué)效益低等一系列問(wèn)題。中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心成立于1994年,1998年被評(píng)為山東省高校一類(lèi)實(shí)驗(yàn)室,2009年被評(píng)為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位。近年來(lái),中心根據(jù)學(xué)?！敖ㄔO(shè)國(guó)內(nèi)著名、石油學(xué)科國(guó)際一流的高水平研究型大學(xué)”的定位,以培養(yǎng)具有鐵人精神的高素質(zhì)石油工業(yè)創(chuàng)新型人才為目標(biāo),依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化平臺(tái)建設(shè),不斷深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享,推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室全面開(kāi)放,構(gòu)建了集“開(kāi)放式、分散式、預(yù)約式、自助式”于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,為大學(xué)生搭建起自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。1實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式:預(yù)約式+自助式目前,高等教育中教學(xué)與生產(chǎn)、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題日益嚴(yán)重,如何加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),保證大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為高等教育面臨的瓶頸問(wèn)題,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革勢(shì)在必行。近年來(lái),石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心秉持“實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)、共同發(fā)展、提高質(zhì)量”的指導(dǎo)思想,積極開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與探索,構(gòu)建了集“開(kāi)放式、分散式、預(yù)約式、自助式”于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開(kāi)放式,即統(tǒng)籌實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,借助于實(shí)驗(yàn)室智能化信息化管理系統(tǒng)平臺(tái),所有實(shí)驗(yàn)室面向大學(xué)生課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、第二課堂、畢業(yè)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究實(shí)行全面開(kāi)放。分散式,即提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)自由度,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和在實(shí)驗(yàn)室的總時(shí)間不做統(tǒng)一要求,學(xué)生實(shí)驗(yàn)不再局限于同一時(shí)間、同一項(xiàng)目。預(yù)約式,即學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)中的教學(xué)資源進(jìn)行預(yù)習(xí),然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)室智能化信息化管理系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)約,根據(jù)系統(tǒng)安排的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。自助式,即學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、自行完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),教師僅在必要時(shí)給予輔導(dǎo)和幫助。新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式遵循“以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的理念,有效解決了“大統(tǒng)一”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問(wèn)題(見(jiàn)圖1)。相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具有以下顯著特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):(1)有效解決了學(xué)生工程訓(xùn)練時(shí)間不足的問(wèn)題。在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和在實(shí)驗(yàn)室的總時(shí)間自由度大,學(xué)生不但可以利用課內(nèi)時(shí)間,而且可以利用課外時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí),由于時(shí)間自由度的增大,訓(xùn)練內(nèi)容可以更復(fù)雜、訓(xùn)練手段可以更多樣,訓(xùn)練強(qiáng)度也可以更大,可以更好地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。(2)有效解決了因材施教和創(chuàng)新人才選拔培養(yǎng)的問(wèn)題。新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以全體學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo),學(xué)生在教師的指導(dǎo)下根據(jù)自己的能力,選擇不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,有能力的學(xué)生可以自行制定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,完成系統(tǒng)分析、方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與自主實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的工作,實(shí)現(xiàn)了“分層、分類(lèi)”培養(yǎng),有利于創(chuàng)新人才的脫穎而出。(3)有利于學(xué)生獨(dú)立工作能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用手把手方式,使學(xué)生始終處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的地位,對(duì)教師有很大依賴(lài)性。在新型教學(xué)模式中,學(xué)生為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體,始終處于主動(dòng)地位,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的具體過(guò)程全部由學(xué)生自主、獨(dú)立完成,教師僅需提供必要的指導(dǎo)和幫助。(4)提高了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率。實(shí)驗(yàn)室按照“資源共享”的思路進(jìn)行建設(shè),許多設(shè)備具有較強(qiáng)的通用性,既可以適應(yīng)多門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的要求,又面向大學(xué)生第二課堂、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行開(kāi)放。同時(shí),促進(jìn)了教學(xué)實(shí)驗(yàn)室與科研實(shí)驗(yàn)室的融合與交叉,科研人員也可通過(guò)實(shí)驗(yàn)室智能化信息化管理系統(tǒng)預(yù)約開(kāi)展科研實(shí)驗(yàn),從而進(jìn)一步提高了利用率。2石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的成效實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心信息化建設(shè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、長(zhǎng)期性和經(jīng)常性的重要工作,其建設(shè)水平是中心整體教學(xué)水平、管理水平、形象與地位的重要標(biāo)志。近年來(lái),在國(guó)家、學(xué)校、學(xué)院、企業(yè)等多方資金的支持下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量和質(zhì)量均得到了大幅提升。如何高效地利用這些設(shè)備營(yíng)造一個(gè)資源共享、開(kāi)放服務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境成為迫切需要解決的問(wèn)題。石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在加強(qiáng)硬件條件建設(shè)的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革,不斷豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,以提升中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“智能化、信息化”水平為目標(biāo),搭建了一個(gè)資源豐富、功能強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)大學(xué)生網(wǎng)上預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、師生交流、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題反饋以及實(shí)驗(yàn)室日常管理等諸多功能,為學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了有效保障。2.1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和課程的無(wú)縫互通信息化建設(shè)是實(shí)驗(yàn)中心內(nèi)涵建設(shè)的重要部分,完備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源是信息化平臺(tái)建設(shè)的重要組成。因此,石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心大力開(kāi)展了以實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像和電子課件為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)建設(shè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的制定依據(jù)課程教學(xué)大綱,以素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)為目標(biāo)進(jìn)行了全面修訂,明確了每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的及要求;實(shí)驗(yàn)講義以設(shè)備照片或示意圖對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程及儀器設(shè)備使用方法等進(jìn)行全面介紹,便于讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程;實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像對(duì)基礎(chǔ)型、綜合性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了全程錄制,學(xué)生可通過(guò)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)播,充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn);電子課件包括所有實(shí)驗(yàn)課程的全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,便于學(xué)生下載學(xué)習(xí),鞏固教學(xué)效果。為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)的科學(xué)性、先進(jìn)性、實(shí)用性,實(shí)驗(yàn)中心于2010年對(duì)31個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)講義、教學(xué)錄像和電子課件進(jìn)行了大范圍的修訂,并全部采用中英文雙語(yǔ)制作。這既保證了包括留學(xué)生在內(nèi)的所有學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng),也為相關(guān)課程雙語(yǔ)教學(xué)的開(kāi)展提供了幫助。2.2實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放教學(xué)管理系統(tǒng)硬件設(shè)施包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、學(xué)生與教師訪問(wèn)終端等;軟件系統(tǒng)包括開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)、教學(xué)資源內(nèi)容管理系統(tǒng)、儀器設(shè)備管理系統(tǒng)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理系統(tǒng)等。教師和學(xué)生通過(guò)訪問(wèn)終端登陸實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放教學(xué)管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約、網(wǎng)上提交及批改作業(yè)、網(wǎng)上師生交流及有關(guān)問(wèn)題的反饋等功能,為師生間的互動(dòng)搭建了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。2.3網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室座位及門(mén)禁控制系統(tǒng)硬件設(shè)施包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、派位終端機(jī)、實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁等;軟件系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室派位系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁控制系統(tǒng)、一卡通管理系統(tǒng)等。學(xué)生網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)成功,按照預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前,首先在派位終端機(jī)上刷一下學(xué)生一卡通,派位終端會(huì)開(kāi)啟該學(xué)生的門(mén)禁系統(tǒng)并自行分配給學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)座位。該平臺(tái)的建設(shè)使學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自由度更大,可以根據(jù)自己的時(shí)間安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間而不拘泥于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下的固定課時(shí),有助于發(fā)揮學(xué)生自主創(chuàng)新能力,提升工程實(shí)踐能力。2.4背景本:學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程自主探究VOD視頻點(diǎn)播平臺(tái)由視頻點(diǎn)播數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和“VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)”組成,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中存放有學(xué)院所有本科教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像,學(xué)生可通過(guò)訪問(wèn)終端隨時(shí)隨地點(diǎn)播觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像,把教師的課上講解搬到課堂外,學(xué)生通過(guò)點(diǎn)播觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像對(duì)實(shí)驗(yàn)提前預(yù)習(xí),然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn),從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生自我思考、自主實(shí)驗(yàn)的能力。2.5實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)室石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心信息化平臺(tái)建設(shè)還包括記錄學(xué)生進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生考勤管理系統(tǒng),錄制播放實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像的實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄播系統(tǒng),觀察大學(xué)生實(shí)驗(yàn)、保障實(shí)驗(yàn)室安全的實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)以及可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息發(fā)布、提供日常教學(xué)資料下載等的石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站。這些軟硬件設(shè)施為信息化平臺(tái)建設(shè)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有力的保障。3個(gè)體與專(zhuān)業(yè)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主創(chuàng)新能力的提高經(jīng)過(guò)幾年的探索和實(shí)踐,中心先進(jìn)的教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法及豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,集“開(kāi)放式、分散式、預(yù)約式、自助式”于一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源共享,推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室的全面開(kāi)放,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)“以教師為主”向“以學(xué)生為主”的轉(zhuǎn)變、學(xué)生“被動(dòng)實(shí)驗(yàn)”向“主動(dòng)實(shí)驗(yàn)”的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力。2009~2011年,石油工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生發(fā)表科技論文15篇;國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目獲準(zhǔn)立項(xiàng)24項(xiàng);獲得全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽、“挑