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依托矿业工程国家级实验教学示范中心探索高校本科实验教学体系新模式论文

发布时间:2019-11-25 14:42:22 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:本文着重针对高校本科实验教学体系方面存在的诸多问题探索研究解决对策。首先,对高校实验教学项目特点进行了综合分析。然后,围绕人才的创新能力培养目标,以本科四年为时间跨度,从宏观上建立了系统的“递进式”创新能力培养实验教学体系模式;同时考虑到“实验课堂”在实验教学过程中起到的关键作用,以课程的实验课时为时间跨度,从微观上建立了“三阶段三模块式”实验课堂教学模式。为了配合上述两个模式的有效实施,在实验教学方法改革过实验教学示范中心;本科;实验教学体系程中,利用系统工程学方法及现代信息技术,提出了基于检查表的“过程与评价式”智能实验教学方法。最后,依托山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心进行了应用试点,并取得了显著的应用效果,为有效提升高校本科实验教学质量打下了良好基础,具有较为广泛的推广应用价值。

关键词:实验教学示范中心,本科,实验教学体系;新模式

本文引用格式:陈静,等.依托矿业工程国家级实验教学示范中心探索高校本科实验教学体系新模式[J].教育现代化,2019,6(05):79-84.

Exploration on New Pattern of Undergraduate Experimental Teaching System Relying on National Demonstration Center for Experimental Mining Engineering

CHEN Jing1,2,LIU Wei-tao1,2,QIN Zhong-cheng1,2,LIU Yin1

(1 Shandong University of Science and Technology College of Mining and Safety Engineering,Shandong Qingdao;2 National Demonstration Center for Experimental Mining Engineering Education,Shandong Qingdao)

Abstract:This article mainly explores countermeasures focusing on the problems existing in the experimental teaching system of undergraduate course in universities and colleges.First,it made a comprehensive analysis of the characteristics of experimental teaching projects in Colleges and universities.Then,from a macro perspective,around the educational objectives of innovation ability,four years as a time span,it established a systematic“Progressive type”cultivation of innovation ability experimental teaching pattern.Meanwhile from a micro perspective,considering the key role played by“experimental class”in the process of experimental teaching,taking the experimental class time of the course as the time span,it established the“three stages and three modules”experimental classroom teaching pattern.In order to coordinate the effective implementation of the above two patterns,An intelligent experiment teaching method based on checklist is proposed by using system engineering and modern information technology.At last,it made application pilot relying on the National Demonstration Center for Experimental Mining Engineering of Shandong University of Science and Technology and achieved remarkable application effect.It lay foundation for effectively improving the quality of undergraduate experimental teaching and has wide application value.

Key words:Experimental teaching demonstration center;Undergraduate;Experimental teaching system;New pattern

         实验是科学研究的基本方法之一。实验教学则是以实验为基础,借助仪器设备等物质条件,将课本理论知识与实践动手环节相结合,在实践过程中逐步培养学生养成素质、获取知识、分析解决问题、善于发现与创新的能力。随着“建设创新型国家”被定为我国国家发展战略,创新已经成为这个新时代鲜明的特征,创新基因也正在根植于越来越多的中国人、中国行业和企业中。“实验教学”作为创新型人才培养的重要平台,在我国高等教育教学过程中也将发挥越来越重要的作用。

         而我国当前高校本科实验教学现状并不乐观,虽然近年来有所改善,但仍然未从根本上改变多年来我国高校实验教学欠账较多的现实。通过走访部分高校及查阅相关文献资料可以看出,高校中仍然普遍存在诸如实验教学基础设施投入不够、实验教师队伍缺口较大、实验教学模式固化等相似问题,特别是在实验教学体系方面,普遍暴露出实验教学体系模糊、实验教学方法守旧、实验考核方式单一、实验教学效果缺乏衡量标准等诸多问题[1-11]。新形势下,尽快探索能符合专业人才培养目标、教学体系明确、教学方法科学、教学效果显著的实验教学新模式,对促进人才培养质量提升具有重要意义。

一 高校本科实验教学体系构建

(一)本科实验教学项目类别分析


         目前高校开设的本科实验教学项目主要有“演示型”、“验证型”、“设计型”、“综合型”、“研究创新型”五种。根据实验所达成的培养效果不同,可将其分为三大类,第一类为“演示型”实验和“验证型”实验;第二类为“设计型”实验和“综合型”实验;第三类为“研究创新型”实验。

          第一类实验是指以验证、演示和基本操作为目的,其实验内容和方法相对简单,主要是学生根据实验指导书的要求,在教师指导下,按照既定大纲、既定的仪器条件完成全部实验过程,以巩固课堂理论教学、培养学生基本实验能力为目的。该类实验虽看似简单,却可以启蒙并强化实验科学思想,培养学生从认知的角度实现自我意识的升华,在简单的动手中逐步培养学生的创新意识,是高校培养专业人才的基础环节,其作用不容忽视。

         第二类实验主要是通过实验内容、方法、手段的综合,培养学生运用所学知识点解决问题的综合实验能力,主要体现对学生能力、素质的综合培养。其中,综合性实验是在学生具有一定基础知识和基本技能的基础上,运用一门课程或多门课程的知识,对学生实验技能和方法进行综合训练的一种复合型实验;设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。该类实验主要以学生动手为主,教师指导的形式进行。

         第三类实验是指学生个人或小组团队,在老师指导下,自主选题设计、独立组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告的实验,着重培养学生提出、分析和解决问题的能力。该类实验注重“研究过程”而非“研究成果”,主要目的在于以项目为载体,调动学生学习主动性、积极性和创造性,激发学生创新意识,提高实践和创新能力。

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(二)基于宏观的“递进式”创新能力培养实验教学体系

          关于实验教学的研究,多年来教育工作者做了很多有益的探索,但未形成较为系统的方法体系。根据上述对高校实验教学项目的综合分析,围绕人才的创新能力培养目标,从宏观上,以本科四年为时间跨度,建立系统的“递进式”创新能力培养实验教学体系,如图1所示。

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       “递进式”创新能力培养实验教学体系的设计主要借助系统工程学方法,从创新能力培养角度出发,采用循序渐进的培养思路,从学生一入学即开始进行系统的能力培养。在大学四年中,分学期实现学生能力由“基础能力”到“综合能力”再到“创新能力”的系统递进过程,从整体上为学生实验能力培养搭建符合自然认知规律的,从“知”到“会”再到“创”的系统培养框架。

         任何能力的形成不是一蹴而就的,是在获取知识的过程中逐步建立的,创新能力也是如此。“递进”式创新能力培养实验教学体系就是在遵从能力形成规律的基础上,在学生第一和第二学期,着重培养学生的基础能力,注重让学生掌握包括数学、物理、力学、机电、材料等在内的多方面的基础知识,注重学生对实验原理等的概念掌握,注重通过一些演示性、验证性的基础实验着重培养实验应具备的基本素养,如按要求操作、实验安全、动手意识、发现意识等。在学生养成一定的基础实验素养后,第三、四、五学期,重点结合专业,强化学生运用专业所学知识综合解决问题的实验能力。在该阶段中,主要以课程实验与单开实验为平台,同时增加学生自主设计实验、开放式实验及第二课堂创新实验,尽可能为学生提供较多的实验机会。到了第六、七、八学期,学生自主空间相对较大,可以组织学生以“研究小组”的形式,以科研课题、科技竞赛、毕业设计、社会实践等为平台,开展“团队式”实验教学,借助团队力量培养学生依托团队、溶于团队的归属意识,激发学生敢于创新、乐于创新的思想意识,让学生在实践中主动创新、大胆创新,进而达到全面培养学生创新能力的目的。

          在该体系中,为了保证上述各种能力培养的有效实施,还需要着重加强实验教学师资、实验教学平台、场地建设、环境优化、管理机制等多方面的建设,形成较为完善的保障体系,为能力培养提供可靠的后盾支撑。

(三)基于微观的“三阶段三模块式”实验课堂教学模式

         为了保证图1中构建的“递进式”创新能力培养实验教学体系达到较好的实施效果,需要对起到关键作用的“实验课堂”教学给以重点关注,小课堂,大作用,不可忽视。为此,从微观上,以课程的实验课时为时间跨度,建立针对性地“三阶段三模块式”实验课堂教学模式。

        实验课堂是提升实验教学效果最直接、最重要的平台,应得到充分重视。“三阶段三模块式”实验课堂教学模式就是专门针对具体的实验课堂而设计的,主要从实验教学各环节入手,系统规划实验教学开展的整个过程,如图2所示。


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         该模式以纵横向相互关联为原则,在纵向上,以实验教学开展过程为着眼点,分为“实验基础准备”、“实验项目分类”、“实验方法选择”三个阶段,体现了实验教学的基本流程;在横向上,根据实验项目性质及达成效果不同,划分了“认知求证”、“实践综合”、“拓展创新”三个模块,实现在内容及知识要求上由浅入深,在教学方法上由单一到多样,在教学手段上由“静态的被动实验”到“动态的主动实验”转变,从而逐步实现学生实践及创新能力的递进式培养。

        在该模式中,“认知求证”模块的主要功能是培养学生发现及解决问题的基本方法,掌握基本的实验操作技能,注重创新意识的培养;“实践综合”模块的主要功能是在具备基础实验技能的基础上,在创新意识引导下,培养学生根据实践案列自主设计、主动思考、解决问题的实践应变能力;“拓展创新”模块的主要功能是在具备应变能力基础上,根据生产及科研实际,以具体的项目实体为载体,着重培养学生的创新能力。“三阶段三模块”课堂实验教学模式涵盖了实验项目的所有类别,内容上体现了知识掌握的次序性,方法上符合学习能力培养的规律性。

         为了更好地发挥上述实验教学模式的作用,还需要从内在的实验教学方法入手,积极创新开发能提高实验教学效果的实验教学新手段。

二 基于检查表的“过程与评价式”智能实验教学方法创新

         多年来,教育工作者们提出了多种实验教学方法,如有较适用于验证性实验的“老师演、学生仿”的“传统式”教学法,有适用于设计性、综合性实验的“翻转课堂式”、“问题导向式”、“探究式”、“开放式”等教学法,也有适用于器材偏少、操作具有危险性的“虚拟仿真式”教学法等。以上方法多偏向于教师层面的教学方式设计,从一定程度上忽视了教学过程与最终产生的教学效果之间的联系。

         近年来,国家致力于倡导“加快教育信息化进程,提高教师应用信息技术水平,更新教学观念,改进教学方法,提高教学效果”。为了更好地提高实验教学效果,实验教学方法应主动顺应时代发展潮流大胆进行改革与创新,本文以图2为基础,借助系统工程学知识,按照课堂教学基本流程,从“过程与评价”的角度,采用检查表的方法,将现代信息技术、融媒体技术等恰当地应用到实际的实验教学过程中,提出了基于检查表的“过程与评价式”智能实验教学法,更好地提高了实验教学效率,提升了实验教学效果。

(一)“过程与评价式”智能实验教学法的基本框架结构

         基于检查表的“过程与评价式”智能实验教学方法主要目的在于提高实验课程的教学效率及教学效果。该方法具体按照“理论方法支持”、“信息技术支持”和“智能化响应支持”三个模块进行设计实施。其中“理论方法支持”模块,主要是以“每次课堂”教学(一般2学时)为一个评价单元,针对某一评价单元,首先,按照实验教学的一般规律分别从“课前”、“课中”、“课后”三个基本环节确定检查的具体项目及内容,然后选择适当的评价方法,进行定性评价或定量评价,从而实现对教师教学及学生学习效果量化的目的,如可借鉴优良和劣评价法或指数法等。“信息技术支持”模块,主要是借助校内已有的网络平台,如目前高校中普遍正在推广建设的“易班”、“慕课”,或校内的实验教学管理平台等,同时应用信息处理技术进行数据采集及处理。“智能化响应支持”模块主要是通过丰富“身份识别”、“空间在线互动”、“信息提醒与反馈”等功能实现该教学方法的智能化操作,具体框架见图3所示。

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(二)“过程与评价式”智能实验教学法检查表

         “过程与评价式”智能实验教学法其应用的关键在于,通过对每节课进行及时、客观地定量化评价,起到有效督促教师专于教学、学生专于学习的作用,进而达到提升整体实验教学效果的根本目的。在该方法中,制定科学合理的检查表是该方法的重点所在。由于实验教学效果与教师教、学生学均有着密不可分的关系,因此,检查表包含面向教师、面向学生两部分评价内容,可设置“评价对象”、“评价过程”、“评价项目”、“考查重点”、“得分”、“备注”六个项目,简表如表1所示,在实际应用时,也可根据具体情况做适当的修改与完善。

    
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三 应用与推广

       山东科技大学矿业工程实验教学示范中心(以下简称中心)是依托我校传统优势学科矿业工程一级学科、矿山灾害预防控制国家重点实验室、山东省“名校工程”及“一流”学科进行建设的现代化实验教学示范中心,前身为采矿工程实验室、通风安全实验室、矿山压力研究所、特殊开采研究所。2013年获批为国家级实验教学示范中心进行重点建设,是山东省唯一的国家级矿业工程类实验教学示范中心,该中心的建设与发展对于区域内矿业工程创新型人才培养具有重要意义。中心坚持“以生为本”,以“创新能力培养”为核心,以“基础完善、教研融合、学科协作、示范引领”为发展理念。目前拥有实验建筑面积4680m2,仪器设备2468台,包括中心自主开发的一批具有独立知识产权的实验设备在内,总价值达4000余万元,现主要面向采矿工程、安全工程、工程力学、测绘工程、地质工程、机械电子工程、矿山建筑工程等15个校内本科专业开展实验教学,同时承担对外开放、交流及示范工作。

          新形势下,中心建设尤为注重系统化、规模化、科学化、智能化建设。在实验教学建设方面,更是着力搭建了基于宏观的“递进式”创新能力培养实验教学体系,并在日常的实验教学过程中,着重推行基于微观的“三阶段三模块式”实验课堂教学模式,在教学改革过程中,以“矿井通风与安全”、“采煤概论”、“矿井水害防治”、“环境工程”等专业课程实验教学为试点,鼓励实验教师与学生主动参与应用“过程与评价式”智能实验教学法,收到了较为显著的应用效果。实验教师积极性及教学水平较以往有明显提升,近两年教师出版教材17部,发表教学论文30余篇,获批省校级教改项目近20项,较以往明显增多。学生实验主动性、创造性较以往也有明显改善,越来越多的学生自发组队、主动联系指导教师积极参加实践及各类竞赛,近两年学生先后参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛、安全科学与工程专业大学生实践与创新作品大赛等国家级、省部级等行业大赛300余人次,共计获奖达139项,获国家发明、实用新型专利38项,发表论文20余篇,学生实践及创新能力明显增强。该成果在高校本科实验教学中具有广泛的推广应用价值。

四 结论

         本文以本科四年为时间跨度,搭建了基于宏观的“递进式”创新能力培养实验教学体系;以课程的实验课时为时间跨度,构建了基于微观的“三阶段三模块式”实验课堂教学模式;在实验教学方法改革过程中,提出了基于检查表的“过程与评价式”智能实验教学法,并依托山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心进行了应用试点,取得了显著的应用效果,为有效提升高校本科实验教学质量打下了良好基础也指出了方向。

参考文献

[1]张运楚,姜爱民等.高校实验教学中创新教育现状与对策[J].实验室研究与探索,2016,35(2):224-228.
[2]厉旭云,梅汝焕等.高校实验教学研究的发展及趋势[J].实验室研究与探索,2014,33(3):131-135.
[3]王丽梅.基于创新性应用型人才培养的实验教学方法研究[J].实验技术与管理,2014,31(1):19-21.
[4]王增宝,赵修太等.改进实验教学方法,转变教学实验类型探索[J].实验科学与技术,2015,13(6):169-172.
[5]梁梅,邓丰强等.软化教学实验平台构建及新型实验教学方法研究[J].实验技术与管理,2016,33(10):27-33.
[6]刘军山,李建海等.现代实验教学理念下的“三主式”实验教学模式探讨[J].实验技术与管理,2017,34(3):170-173.
[7]高东锋,王森等.虚拟现实技术发展对高校实验教学改革的影响与应对策略[J].中国高教研究,2016,(10):56-59.
[8]崔学荣,曹爱请等.研究性教学模式在实验教学方法改革中的应用[J].实验技术与管理,2016,33(1):176-178.
[9]徐宁,王玫等.创新意识驱动下实验教学模式转型的实践[J].实验室研究与探索,2016,35(2):220-223.
[10]孙科学,郭宇峰,肖建,等.面向新工科的工程实践教学体系建设与探索[J].实验技术与管理,2018,35(5):233-235.
[11]华维,周筠珺.气象预报实验教学中心实验教学体系改革探索[J].实验技术与管理,2018,35(5):225-228.

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