实验教学改革环境工程论文范文

实验教学改革环境工程论文范文第1篇

摘要：提高大学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养学生创新意识和科学素养是当今大学生实验课程教学的主要目的。传统实验教学模式虽然能提高学生的动手能力和实验操作技能，但是却忽视了学生的主观能动性，扼杀了学生的创新意识。针对这些问题，我们在多年实践教学改革的基础上提出了弹性实验教学模式。该实验教学模式将实验教学内容和学生的学习兴趣有机结合起来，充分调动了学生的主观能动性，引导学生围绕着实验教学目标自主完成实验题目的凝练、实验方案的撰写及独立完成探索性实验，从而达到提高学生的创新意识和综合素质。

关键词：弹性实验；实验教学；创新能力

大学生实验课程教学的目的是提高学生的动手能力、分析问题和解决问题能力，培养学生创新意识和科学素养[1，2]。但长期以来，各高校对于大学生的实验课程的教学模式仍停留在“教师讲解与示范、学生模仿”的阶段，这种教学模式虽然也能提高学生的动手能力和实验操作技能，但忽视了学生的主观能动性，扼杀了学生的创新意识[3]。另外，这种传统的实验课程教学模式也造成了学生对于探讨科学问题兴趣的流失，使得实验课程教学沦为简单模仿实验步骤和机械式操作的尴尬境地。如何转变教育观念，改革培养模式和改善教学方法已是当务之急[4]。有研究表明，通过改变以任课教师为主体的传统授课方式，鼓励学生自主学习、合作学习、探究学习，能有效培养学生独立自主的创新思维和分析问题、解决问题的能力[5，6]。我们的实践教学改革结果表明，选择弹性教学模式，将实验教学内容和学生的学习兴趣有机结合起来，引导学生积极的选择实验、设计实验、探索操作实验，能较好的提高学生的学习兴趣和主观能动性，提高学生分析问题和解决问题的能力及创新意识。

一、弹性实验教学模式定义

所谓“弹性”，是指在实验课程教学过程中，学生根据实验目的和实验教学大纲的基本要求并结合自己的兴趣提出实验题目，指导教师根据教学大纲的知识点和实际情况对学生提出的实验题目进行把关，学生再根据试验题目主动查阅相关资料，设计实验内容，撰写预习实验报告，并开展探索性实验。在弹性实验教学模式下，学生对自己的实验内容有很大的主动权。指导教师对学生的实验题目、实验内容进行系统把关。教师与学生相互配合，反馈式的互动。弹性实验教学不仅能充分调动学生的学习兴趣和主观能动性，还能实现“一对一”式的教学和因材施教，有效提高学生的创新能力和综合素质。

二、弹性实验教学模式下实验内容的设置

弹性实验课程体系在实验内容设置上与传统实验教学有较大的差别。传统实验教学内容设置均为教师指定，且实验内容非常具体，操作性和验证性的实验偏多，不同的实验内容之间缺乏联系和连续性。弹性实验内容设置从调动学生的学习兴趣和学习主动性入手，将传统实验由操作性和验证性实验向设计性、综合性、创新性实验转变。在具体实验内容的设置上，教师以实验教学大纲中的教学目标与任务为指南，以实验教学的基本知识点为导入点，引导学生围绕着实验教学目标和基本知识点并结合自己的学习兴趣，自主确定实验题目和内容。在此过程中，由于学生受到专业知识面、科学素养、实验探索经验等因素的限制，提出的实验题目和内容往往出现兴趣占主导地位，实验教学目标和基本知识点被忽略的现象，因此在学生确定实验题目和实验内容的过程中，实验指导教师的引导作用非常重要。实验指导教师需要引导学生从教学基本知识点出发去思考问题。此外，实验指导教师还需对学生确定实验题目和内容进行严格把关，通过多轮互动式修正，确定每组学生的实验题目和内容。

三、弹性实验教学模式的授课方式

弹性实验教学模式的授课方式以提高学生分析问题和解决问题的能力及培养学生的自主创新能力和科学素养为主要目的。区别于传统“灌输式”实验课程教学模式，弹性体系在授课方式上注重学生的主观能动性及教师的引导作用。在教学环节上分为提出问题、解析问题和解决问题三个阶段。在提出问题阶段，实验指导教师先告诉学生本单元的实验教学目标、任务及涉及的基本知识点，引导学生围绕实验教学目标主动思考问题，并在此基础上提出科学问题，即确定实验题目。在解析问题阶段，实验指导教师需要引导学生明确实验内容，鼓励学生主动查阅相关资料，确定解决问题的实验方法，并撰写和提交预习实验报告。教师收到预习实验报告后，从实验方案的可行性及实验方法的正确性等角度进行把关和修正，并将修改意见反馈给学生，然后学生再根据教师意见进一步修改并重新提交给指导教师，直到实验方案可行、实验方法正确为止。解决问题阶段即为学生进实验室开展探索性实验的过程。弹性实验教学模式下授课方式要求学生进入实验室后，先按自己预习实验报告所列的实验材料到指导教师处领取实验所需的实验材料，然后指导教師着重讲解本单元实验涉及的基本知识点的实验操作及注意事项，接着由学生独立完成整个探索性实验。

四、弹性实验教学模式考核评价制度

科学的实验考核评价制度不应只对实验结果做出简单评价，而是要涵盖从实验题目的凝练、实验内容的提出、资料的查阅、预习实验报告的撰写、探索性实验的开展及最终实验报告质量整个过程。通过完整的考核制度来提高学生的学习积极性。

五、弹性实验教学模式示例

以环境科学与工程专业的环境微生物学实验为例，环境微生物学实验一般设置为10—12个学时，根据实验教学大纲，该实验课的教学目标是使学生掌握显微镜的使用技术、微生物简单染色及形态观察、革兰氏染色及结果判断、培养基制备、高压蒸汽灭菌、环境中微生物分离计数、微生物群体形态特征观察。在实验教学大纲的指导下，传统环境微生物学实验一般开设了三个实验：（1）微生物染色及显微镜观察；（2）培养基配置；（3）土壤微生物分离计数[7]。这三个实验中有两个是操作性实验，一个是设计性实验。各实验内容单一、连贯性不强，也不具有科研探索性，无法调动学生的学习兴趣，更谈不上培养学生的创新能力[8]。在弹性实验教学的指导下，可以紧扣实验教学大纲，将实验内容优化为一个设计性、综合性、探索性、创新性的实验：环境中功能微生物的分离计数及染色和显微镜观察。然后再根据学生的学习兴趣，将实验题目具体化，如土壤中抗重金属微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察、土壤中纤维素分解菌微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察、土壤中表面活性剂分解微生物分离计数及优势菌染色和显微镜观察等。这些创新性实验不仅囊括了环境微生物实验教学大纲的基本知识点，能很好的达到实验教学目标，还结合了环境科学与工程专业的特点及学生的学习兴趣，融入了探索研究的创新元素。

六、结语

弹性实验教学模式是一种以学生为主体的实验教学模式，这种实验教学模式可以充分调动学生的学习兴趣和学习主动性，通过引导学生自主查阅资料、撰写实验方案及独立开展探索性实验等环节，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识和科学素养。在弹性实验教学模式下，实验指导教师的工作量比传统实验教学模式要大，这也要求教师为了培养高质量的人才要奉献更多的时间和精力。

参考文献：

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实验教学改革环境工程论文范文第2篇

摘 要： 开放型实验课程教学是高等院校教学改革的重要组成部分，也是高校信息化应用型人才培养的关键所在。根据高校实验室开放后存在的问题和实际需要，作者把信息技术深度融合到开放型实验课程教学中，提出如何管理开放实验教学的建设性措施。

关键词： 信息技术 开放型实验课程教学 深度融合

一、引言

在信息化、工业化的时代背景下，我国社会经济发展需要大量高级信息化应用型人才[1]作为人力支撑。因此，培养大批高素质的信息化应用型人才是我国高等教育的重要职责，针对应用型人才培养的教育教学信息化改革[2]是所有高校都必须重视的工作。为有效培养应用型人才，很多高校尝试开放实验教学，开放实验室，由学生自主安排时间，完成相应的实验课时。但这种开放并没有配套开放教学，导致学生为了完成实验课时而到实验室消耗时间，没有真正进行实验，不仅没有达到开放实验的目的，还浪费资源。整合开放型实验课程信息、教师信息等资源，在开放实验室的同时，开放教学，实现真正的开放型实验教学，就必须有一个配套的开放型实验教学系统体系，整合、管理实验教学资源，方便学生获取实验资源信息，同时加以引导，为学生“学”和教师“教”提供一个开放的平台。真正培养应用型人才，并提高学生信息化素质。

二、完善开放实验课程教学，搭建开放的实验教学系统平台

开放型实验教学不能停留在只开放实验室的阶段，为了达到开放教学的目的，实现学生自主学习，我们需要为开放型实验教学建立合理的实验教学体系，利用各种信息技术搭建开放的实验教学系统平台，为开放型实验教学服务。

1.开放型实验教学资源管理。

依据人才培养目标、围绕实验课程为学生提供相关实验资料，根据学生的实验进度及表现，有目的、有阶段地发布到开放型实验教学系统平台（以下简称实验教学平台）。

（1）实验项目分类与申请

根据开放型实验的特点和学生自主学习的需求，实验项目分成基础实验和自主实验。

①基础实验

基础实验依据实验课程开设，由实验所在系部根据人才培养方案和相关课程制定，并经过科学的论证，才可申请在实验教学平台上开放。这部分实验要求学生必须完成。

②自主实验

自主实验主要是面向不同学生群体设置的，在以下三种情况下开设：

第一，教师通过实验教学平台的日常教学中，对学生实验学习的观察，实时调整或新开实验项目；

第二，实验能力强的学生，基础实验已不能满足学生的学习需求时，可给出合理的实验需求并申请，学校组织相关专业教师审定，并给出建议，学生还可申请相关专业指导老师的服务；

第三，参加各类比赛的学生，针对比赛需求申请相关比赛专题的实验项目，由指导老师提交申请；如果是学生自发参加比赛，在提交申请的同时，就可申请指导老师支撑。

这些自主实验在不断探索实践后，条件成熟时，可补充基础实验。

（2）实验设备与资料管理

实验项目申请时需给出所需实验室、实验设备和指导教师的配置要求，实验室的管理员可以根据这些要求提前制订计划，准备好相关实验设备，以支撑实验教学顺利进行。而学习资料则提前放置于实验教学平台上，以供学生参考学习。鼓励学生把自己在实验过程中的积累上传到此平台，如学生的实验操作心得笔记。

（3）实验操作视频

实验操作视频是一种有效的教学手段，这种手段把文字资料转化为直观的视频，更有利于学生学习。针对实验内容在实验教学平台上开放实验操作视频，这些视频可以从网络下载，或在日常教学过程中录制，也鼓励学生自己录制视频，丰富教学资源。

2.实验室管理，营造活跃、稳定的学习氛围。

（1）实验室预约

为了能充分利用实验室，开放的实验室一般需同时满足日常教学实验和开放型实验，这就需要学生利用实验室闲置时间进行实验。但是由于学生并不了解实验室具体闲置时间，使得学生在非闲置时间也到实验室，导致影响日常实验课的正常教学秩序。即使学生能顺利占用实验位，由于实验所需的实验用品并未到位，需要到管理员处申请、领取，管理员需要临时选配实验用品，领取的等待时间较长，导致实验用品领到后常常没有充分时间完成实验了，以上都会导致学生学习积极性受挫。

为了解决以上问题，对实验室和实验位的使用采取预约制，学生可以方便地通过实验教学平台查出实验室的使用情况，然后根据自己的时间和实验学习情况预约实验项目、实验位和使用时段，这样既不会影响日常实验课的正常教学，学生也不用急急忙忙地抢实验位，而且实验室管理员会根据实验项目把需要用到的实验设备提前准备好。教师可根据实验主题需求，组织小组或人数较多的群体型实验，这时教师可预约整个实验室的使用。

（2）分类实验室

对实验室按照学科方向和课程科目分类，将实验设备和实验用品集中配置，不仅方便实验管理员的管理，还便于学习同类实验课程的学生集中在一起，形成同目标，鼓励学生之间共同讨论。在实验教学平台上需要对所有开放实验室注明其可进行的实验类别，便于学生通过网络平台预约实验室。

（3）开通互联网

开通互联网，方便学生遇到问题时能借助互联网上海量信息及时解决问题，方便学生通过即时通讯软件（如QQ群或临时讨论组）自己组织与同学和指导老师的主题讨论。有利于学生练就解决问题的本领，掌握解决问题的方法，并且学生遇到问题时，能自己解决，可以极大提高学习兴趣，有利于把学生留在实验室，并形成活跃、稳定的学习氛围。

3.实验教师管理与实验辅导。

实验教师分为实验指导老师和实验管理员。

（1）实验管理员

实验管理员需要每天关注实验教学平台上有关实验室与实验设备的需求，对实验所需材料要有计划地申请购置，按时配置所需的实验设备、有效的管理实验室和实验设备。通过实验室监控摄像监督若干个实验室，这样既可保证实验室和实验设备的合理使用和安全使用，又可管理学生的实验活动，监督学生的实验纪律。

（2）实验指导老师

在开放实验教学中，指导老师采用线上、线下全方位辅导方式。在线上完成基础实验引导，在线下组织更高层次的应用研究。

第一，线上指导。通常指导老师是不需要到实验室直接指导教学的，安排指导老师在实验教学平台上值班，线上辅导。对学生在实验操作中遇到的问题及时引导并解决；检查学生的实验完成情况和学生提交的实验报告、实验习题；监督学生的实验进程；收集经常出现的问题，针对问题给出解决方案模板上传到实验教学平台；发现某些实验项目设置的弊端，及时修正；针对课程和学生学习进度开设新的实验项目，并合理计划安排。

第二，线下指导。在线上指导，师生毕竟没有面对面，其交流还是有隔阂，老师和学生可根据实际情况组织线下指导，也就是指导老师在实验室直接指导。首先，教师定期对学生集中辅导，针对一个阶段的实验情况对本阶段集中出现的问题组织讨论，综合分析讲解，并进行阶段性总结，给出下一阶段的实验要求；对于难度高的实验，组织集中实验教学；学生在实验中遇到自己无法解决的问题时，经过团队讨论，教师线上指导，仍无法解决时，可预约教师面对面指导。

第三，发现人才。指导老师通过各种形式与学生的接触，必然对学生的能力有详细了解，从中发现人才，着重培养，为学生提供更好的机会，为高校培养出不同层次的人才。

4.教学管理与学生能力培养。

（1）翻转教学

所谓翻转教学，就是将传统“教师课上知识传授+学生课下知识内化”的教学流程进行翻转。在实验教学平台这种信息环境中，学生自主完成实验项目学习和操作，消化实验前后相关的知识点，教师从传统课堂中的讲授者变成学习的促进者和设计者。处于“导演”的角色统筹布局，循环渐进地指引并辅导学生，通过答疑、协作探究和互动交流等活动共同完成知识的内化。这种教学方式正是开放型实验教学需要的教学模式，它能充分发挥学生的主体作用。

（2）实验教学中对学生应用能力的培养

应用人才能力培养的主要部分之一就是培养学生的实际动手能力，我们在实验中遇到的问题有很多都是不可重现的，当遇到问题时必须即时进行排错处理，通过分析问题、解决问题提高实际动手能力。如果按照例题进行实验，就只能培养出一批熟练的操作人员；如果实验过程中出现任何问题都需要老师解决，不自己动脑动手，那么下次遇到同样问题学生还是不会处理。在学生实验过程中教师不要过度辅导学生，更不能提供所谓的标准实验步骤，应更注重激发学生自主学习的兴趣，养成自己动脑动手的习惯，遇到问题时，自觉主动地通过网上搜索、相互讨论、反复实验等方法解决问题。当然经过反复分析、实验仍不能解决时，老师要即时加入，以引导的方式提供解决方向共同解决。在信息化应用人才培养上注重培养学生动手能力的同时还培养他们的动脑能力，培养学生熟练灵活利用信息技术，掌握处理问题的方法和途径，形成自己的思路，真正培养学生处理问题的能力。

多种形式的讨论是一个很重要的教学手段，在多数高校的课堂上基本是不存在的环节。当学生完成了实验，并形成了实验报告，教师组织学生围绕实验内容、心得体会进行讨论，经验交流，随意提问。这种讨论可培养学生的动脑能力，锻炼学生的交流能力和应变能力，并激发大家的好奇心和进取心；增强学生之间、师生之间的团队合作能力；活跃学习气氛，带动学习风气，从而提高师生整体素质。

（3）实验报告

目前实验教学中，各高校普遍不重视实验报告，即使有实验报告，很多都是走过场，且抄袭现象严重。而实验报告对学生操作能力提高能起到很突出的作用：首先，因为大多数实验操作内容多，步骤多，需要反复尝试才能摸索出正确的实验方法，通过实验笔记可以记录下每次实验的细节，方便比较每次实验正确与错误的操作，比对实验数据，方便日后复习，积累经验；其次，有的实验并不是一定有一个标准结果，不同学生、不同时间、使用不同的设备其操作结果都会不同，有实验笔记，方便集中比对并讨论分析；老师通过实验报告的检查可掌握学生实际实验完成情况，要求学生必须上传实验报告。

（4）实验考核

对开放型实验，我们并不是不予考核，通过平时实验报告书写情况，在实验过程中实验室管理员对其纪律的监控情况，结合期末集中实验项目考核，综合给出实验成绩。

5.评价制度。

为了更好地激发学生的自主实验兴趣，激励学生和老师制作更好的实验视频和文档等教学资源，开发出更好的实验项目，促进开放型实验教学，学生可评价平台上所有资源：评价实验项目，决定一些实验项目的去留；学校每学期进行一次评比，对学生和教师进行奖励，评选出优秀指导老师，依据平时学生对老师的评价；对上传资料，按照点击量和好评量评选出优秀作品，学校给予奖励，并推荐参加相应比赛。

三、结语

开放实验教学平台与开放实验课程的深度融合就是在教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合，通过将信息技术有效融于实验教学过程营造新型实验教学环境。应用既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体作用以“自主、探究、合作”[3]为特征的教学方式，从而将学生的主动性、创造性和积极性充分发挥出来，打破过去以教师为中心的传统教学结构，使学生的创新精神和实践能力真正落到实际当中。

参考文献：

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[3]俞远志，张立庆，傅晓航.开放性实验教学模式的实践与思考[J].实验室研究与探索，2012（31）：153-155.

实验教学改革环境工程论文范文第3篇

摘 要 人才培养是大学的根本任务，通过分析“油品分析”课程教学中出现的问题，提出了以企业需求为导向，模块化的课程内容;借助发达的网络资源，信息化教学方式;结合多种考查方式，完善考核机制的教学改革方法，实现对华南地区石油化工行业高素质应用型人才的培养。

关键词 教学改革 石油化工 人才培养

Teaching Reform and Practice of Oil Analysis Course

——Take Guangdong University of Petrochemical Technology as an example

CAO Shui， HE Ziying， WANG Zi， WANG Hui

（College of Chemical Engineering， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming， Guangdong 525000）

人才培养是大学的根本任务。基于“工程专业认证”教育标准培养全球认可的高素质应用型人才是广东石油化工学院一直以来的人才培养目标。[1]广东石油化工学院为石油化工特色鲜明的教育部“卓越工程师教育培养计划”试点高校。根据学校常年跟踪调查毕业生就业情况结果显示，90%毕业生在华南地区的石油化工行业从事工程设计、技术开发、生产管理等工作，是华南地区石化人才培养的重要基地。油品分析及其对应的实验教学是化学工程与工艺的主要专业课之一，[2]主要内容为：油品各项的检测指标测定和操作方法，是石油化工相关专业学生进行后续课程理论学习、专业技能培训和工程实践的基础，更是日后从事石油化工生产、解决复杂工程问题不可或缺的专业背景知识。

经过多年的课程改革和实验室建设，高校实验设备及实验环境已得到极大的改善，[3]授课环节中多已实现讲授与多媒体相结合，理论教学与实践教学相结合的现代化教学。但仍存在以下问题：

（1）课程内容结构不合理。“油品分析”课程涉及实验项目设置多单独存在，采用逐个教学的常规授课模式，理论上可以完成预设教学目标，但孤立的单元设置缺少综合性，研究性，开放性，[4]学生对“油品分析”课程的学习不具备连贯性和逻辑性。各单元实验测试样品品种单一，实验结果均为统一答案均以验证性结论为主，实验结束后填写同一实验报告。各实验单元间测试样品不具备相关性，学生很难通过分析实验实现对某种或多种油品的综合分析，无法促使学生形成对石油及其产品的系统认识。现有课程内容结构设置虽然能达到教学任务要求，但不利于学生对石油及其产品性能的系统了解，抑制了学生个性思维的发展和创新意识的培养，不利于学生形成系统分析问题，解决问题的能力，无法满足石油企业对毕业生能力的需求。[5]

（2）传统教学模式授课方式单一。“油品分析”课程教学方式多为传统教学模式，一般为首先，实验内容讲授，其中包括实验目的、实验原理、实验方法、实验步骤、数据处理等基础知识的讲解;其次，实验操作演示，对相关实验仪器进行讲解并按规定步骤进行演示操作;最后，学生实际动手操作，按要求完成实验的格式化教学。在整个教与学的过程中，虽然通过实验操作能有效锻炼学生的动手能力，但不能充分调动学生的主观能动性去自主学习，不利于培养学生的独立思考及综合分析问题能力的提升。

（3）考核形式组成单一。“油品分析”课程现行考核制度一般由平时成绩和期末成绩两部分组成，且期末成绩占比重较大（约占总成绩 70%）。但油品分析课程主要培养学生掌握应用仪器进行分析操作的基本技能，相对其他课程考核具有特殊性，常规考核方式存在课程考核形式组成单一，不能实现对课程教学活动开展、教学目标实现情况的有效评价。无法通过考核方式调动学生自主分析与解决问题的能力。

针对以上存在的问题特别提出如下改革措施：

（1）以企业需求为导向，模块化的課程内容。茂名及其周边地区为广东省乃至全国的主要石油化工基地，拥有包括茂名石化等特大型企业在内的众多石油化工相关企业。广东石油化工学院一直以石油化工办学特色，结合周边石油石化行业特色，坚持以市场为导向，培养符合企业一线需求的工程特色型人才。学院定期组织走访石油化工企业，深入石油产品生产、运输、销售等各环节中去，针对解企业需求结合“油品分析”课程教学内容进行深入了解。基于对企业各环节的生产实际过程深度分析，通过行业资料查阅和教学研讨等方式，选取突出石油化工特色紧贴岗位需求的教学内容。将单一独立的实验项目整合成符合企业需求的具有教学逻辑的有序整体，以模块化整合课程内容实现知识点的相互联系。[6]设置原油综合评价、燃料油（汽油、煤油、柴油）综合分析、润滑油综合分析教学模块。实验选取生产、储运、销售等不同阶段具有代表性、实用性的油品作为实验试样，学生选取不同试样，以模块为单元进行油品分析实验。通过查阅不同的油品性质，对所测油品进行综合分析，形成油品质量分析报告。形成以常规基础实验项目为点，多个实验项目串联成线的模块，使学生完成课程任务的同时系统的掌握石油产品分析工业流程，以实现对运输、生产、销售各个环节油品综合分析的知识面的形成。提升学生综合分析能力。以模块二“柴油综合分析”为例：以柴油发动机工作原理为切入点、对比“汽油综合分析”，回顾包括了闪点测定和馏程测定等实验项目，加深学生对燃料油综合性能的评价的实际理解;引入单元实验包括腐蚀性分析、安定性分析、燃烧性分析和蒸发性分析等多个实验项目;实现了对燃料油-柴油的综合分析，让学生系统掌握柴油评价的重要指标及其测定方法，实现对柴油的综合评价，以便形成油品综合评价报告。

（2）借助发达的网络资源，信息化教学方式。随着信息化发展，大学生获取知识的途径已经发生变化。手机已经逐渐取代电脑作为最有效的接收终端。随着手机平均使用时间不断增加，学生拥有大量网络碎片化时间，但注意力也更容易被分散。对于教学来说是挑战更是机遇，在实现多媒体教学的基础上，加强网络课堂建设，通过上传教学课程标准、职业标准等实现教学内容网络共享。[7]同时，将课程内容分解为小知识点，每个知识点制作为5-8分钟的文字、动画、操作视频，借助信息化手段（微博、微信等）在课余时间推送至学生手机。充分利用碎片时间预习课程内容，提升学习兴趣，将学生从被动获取知识变为主动学习知识。教师通过对后台数据分析，实现对学生预习情况的充分掌握。针对学生感兴趣的知识点，侧重于知识点的讲解与展开。针对兴趣不足的知识点，通过兴趣引导提升学习积极性。借助信息化改革教学方式，实现学习资源共享。充分利用碎片时间调动学生学习积极性，扩充学生知识储备，夯实学生专业基础。以模块二“柴油综合分析”信息化课堂为例：包括了柴油发动机工作原理动画，柴油简介的相关PPT演示教程，模块涉及到的馏程测定和闪点测定等分析检测仪器结构和操作指南及实验操作微视频等。

（3）结合多种考查方式，完善考核机制。油品分析与其他课程不同，其更侧重于实际动手操作能力。结合企业人才需求，学生也应具备专业背景下的良好沟通能力、团队协助能力、综合分析与解决问题业务能力。[8]结合实验室在高校教学科研中的心脏地位，[9]引入以网络学习为基础，灵活考核方式，实现对学生的全方面考核。因此通过提升平时成绩的方式引入多种考核方式，拓寬考核范围。将平时成绩由30%提升至60%，其中实际操作分比重为15%，课后作业分比重为10%，以团队协作形式完成的油品质量分析报告及汇报展示比重为30%，安全注入考核比重为5%，可以更有效的评价学习内容的达成情况。借助实验课堂完成对学生在学科背景下完成报告撰写、陈述发言、清晰表达等沟通和交流、团队协作能力的培养。

基于华南地区石油化工产业人才需求，“油品分析”课程改革更突出石油化工行业特色，课程内容模块整合更紧贴企业油品分析需求。借助发达的网络信息化教学方式更充分利用学生碎片化时间，实现了教学资源网络共享。结合科学合理的考核方式实现高素质应用型人才培养目标。

*通讯作者：王慧

参考文献

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实验教学改革环境工程论文范文第4篇

摘 要：在分析CDIO教育模式的核心理念与要素，以及当今社会对工业工程人才现实需求基础上，针对工业工程专业特点与人才培养目标，调研了当前工业工程专业实验教学现状，并在此基础上，以实验服务于实践，实验致力于提升学生解决实际问题的能力为根本宗旨，有针对性的提出了工业工程专业实验教学改革若干建议与措施，为工业工程专业培养适应创新实践性人才提供有意义的参考。

关键词：CDIO;工业工程;实验教学

引言

當今社会经济全球化深度发展下各个国家之间的合作与竞争愈加激烈，国家之间竞争的加剧带来技术壁垒与人才壁垒的设置更加严峻，但是面对这样的经济政治形势，任何一个企业与个人都与全球化经济存在着更加息息相关的联系。全球经济形势的变革也对我国高等教育产生着巨大的影响，因为企业必需顺应社会的发展，人才必须符合社会与企业的需要，所以人才的培养必须融入到全球化经济和社会发展大环境之下，顺应当前的社会时代潮流与趋势。

CDIO教育模式是近年来国际工程教育改革的重要成果，是注重工程人才培养中的实践与团队协作能力培养，注重开拓创新能力培养的新的工程教育模式。工业工程专业是管理科学与工程学的交叉学科，属于应用性与实践性极强的学科，兼具工程技术与管理技术的双重属性[1]，但在当前工业工程人才的培养过程中却存在我国国内高校工程人才培养的突出问题：重理论轻实践、培养具有创新实践能力与较高综合素质的综合性工程人才存在挑战[2]。因此，吸收分析与理解国际先进的教育改革模式，尝试探索与改革国内的教育模式，以期适应全球化深度融合背景下社会经济发展对工业工程人才的需求迫在眉睫。

一、CDIO教育模式

CDIO工程教育模式是国际高等工科教育的一种创新模式。最早麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家工学院四所大学组成的跨国研究在Knut and Alice Wallenberg基金会的巨额资助下探索创立的新型教育模式，其创始人Edward Crawley因此于2010年荣获“工程界的诺贝尔奖”美国工程院“戈登奖”[3]。CDIO的英文全称是Conceive-Design-Implement-Operate，即构思-设计-实现-运行，是以产品或系统从创造到运行整个生命周期为载体，让学生在全生命周期中以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的教育模式[4]。

CDIO教育理念：CDIO强调系统性、科学性和先进性的统一，志愿于为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育。CDIO强调集成化与综合性，主张利用高等学校学科齐全、学习资源丰富的条件，在大学学习阶段以尽可能接近工程实践与企业系统需要的综合性项目为载体，基于“项目的教育与学习”手段[5，6]，实现学生将工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个方面能力的提升与融会贯通，培养具备科学性、系统性与先进性统一的综合素质卓越的工程人才。

二、工业工程实践教学现状与分析

为深入了解工业工程专业实验教学现状，有针对性的分析问题与重点研究，我们按照CDIO的理念与教学大纲要求设计了关于实验教学的调查问卷，重点关注了实验教学在课程设计中的设置情况、时间安排、选材形式、内容等方面，并以上海理工大学工业工程本科生与研究生的部分学生为调研对象进行了调研，值得注意的是CDIO强调以学生为中心，以培养学生能力为核心目标的教育模式，在本问卷的问题设置中也主要从学生的感受与感知等方面进行了设置。总结出当前工业工程专业在实验教学中普遍存在的现状特征：

（一）工业工程专业课程中实验课时设置占比较低，不能满足学生的学习需求

问卷设置了工业工程专业课程教学中的实验课程设置情况的调研。从学生需求与感知的角度设置了四个层次的答案，分别为实验课程设置充足、实验课程设置较多、实验课程设置一般、实验课程设置较少。调查结果表明，40%的学生认为实验课程设置较少，50%的学生认为实验课程设置一般，没有学生认为工业工程专业课程中的实验课程设置是充分充足的，数据结果如图1所示。研究结果表明实验教学在课程教学中的课时占比较低，与学生的学习需求存在较大差距。

（二）实验课程的安排时间对学生学习兴趣的激发作用薄弱

实验课程的安排时间对于知识的掌握、理解与应用非常重要。通常情况下，在教学内容开始之前设置相关的实验课程，可以让学生提前预习内容，实验过程有助于激发学生的学习兴趣，并给了学生试错的机会，通常会有一系列的问题产生，这样在下一步的专业课堂教学中就可以带着问题去听课，从而有助于课堂上让学生更认真的听课;而安排于课堂知识教学之后的实验更主要的功能是对学习知识的巩固与应用，在引发学生学习兴趣方面的作用会有所削弱;课前与课后均安排实验教学，把课前实验的优点和课后实验的优点汇集，形成相得益彰的学习效果。而根据我们的调研，当前学习中85%以上的实验是安排在课堂知识学习之后，仅安排在课堂知识讲授之前的没有，课堂知识讲授前后均安排实验的不足15%。

（三）实验选题内容中学生参与设计的实验比例较低

CDIO强调以项目为手段的实践教学，强调构思、设计、实施与运行的全过程中学生主动地、实践地、协作地完成。实验课程内容选题方式直接影响了学生的参与性、创新性与积极性，课堂实验不只是为了验证与巩固课堂的知识，而是让学生在实验中真正理解知识，灵活地运用知识，并培养基于现有知识的创造性与创新性能力。实验课的选题方法一般分为三种：理论课课本中的实验;学生自己设计的实验;根据课本实验改造的实验。通过调查我们得知，20%的实验选题来自课本实验，占到20%的是学生自己设计的实验，有60%是根据课本实验改造后的实验。见图2。其中学生自己动手设计实验的选题方式占比还是较低的。由此可以看出，虽然实验选题中对课本知识的改造基础上的实验方式为主，在一定程度上让学生摆脱了禁锢于课本知识思维束缚，但是学生自主设计实验内容占比较低，不利于学生基于现有知识提出问题、分析问题、解决问题能力的培养，也不利于学生基于现有知识的创造力与创新能力的发展。

（四）实验课程对学生能力培养的认可度以及学生对实验课程的满意度较低

CDIO模式将学生的能力培养分为四个维度，其中前面实验内容的选题设计等一定程度上反应了对学生解决问题能力、系统思维能力、个人职业技能等方面的培养情况，该部分重点调研了实验课程中对学生团队协作与人际交往能力的培养情况，如图3所示;以及学生对实验课程的总体满意度两个方面进行了调研统计，如图4所示。由图3可知，学生对在实验中提供团队协作能力的体验是基本肯定的，但认为作用并不显著的占到一半以上;由图4知，学生对工业工程专业开设的实验课程总体满意程度较低，基本没有学生感觉非常满意，绝大部分感受一般，少部分学生表示不满意。调研结果表明从学生的能力提升与感受情况来讲，实验课程的开设效果并不理想，亟待改进与改革。

三、基于CDIO的工业工程专业实践教学改革建议

工业工程专业对人才的核心要求是以系统性思维综合灵活地“集百家所长，为我所用”实现系统更高效率更低成本健康运作。对系统改进与优化过程渗透于系统从构思、设计、实施与运行的全过程中，最常采用的模式就是以项目的形式有针对性的组建改善团队开展的，项目开展中对工业工程人才的系统思维能力、分析问题与解决问题的能力、在不同的实验方案中探索最优的能力、领导力、沟通力与团队协作能力、以及综合知识的实践能力与创新能力都有很高的要求。因此，在工业工程专业课程的学习中必须有针对性的培养锻炼这些方面的能力。而由前文的介绍可知，工业工程人才培养的需求与CDIO模式培养人才的17种能力目标不谋而合，因此，工业工程专业是最适合CDIO教育模式的专业之一。依据前文分析的工业工程专业实验课现状与问题，结合CDIO模式理念与人才培养方式，对工业工程实验大的改革建议如下：

第一，在实验课程体系设计方面，从“加强基础性、突出综合性、强调工程性”的方针出发综合工业工程各门课程系统性集成性的设计实验课程体系。CDIO教育模式强调集成化课程体系设计[6]，工业工程专业要充分利用多门课程知识综合的优势，有针对性的多增加大型的综合性实验方案的设计，采用CDIO教学的项目形式的实验模式开展，让学生在学校实验学习与实践中体会工作中可能面临的状况与能力需求，培养锻炼自身的综合知识应用于实践能力、沟通与团队协作能力，系统性思维与问题解决能力等CDIO模式核心能力。

第二，在实验资源与设备方面，按照CDIO系统性、实践性与先进性的统一与要求，整合实验室资源，实现实验资源整合对综合性实验内容与方案实施的保障。比如当前工业工程实验室的物流仓储与供应链实验室、人因工程实验室等都是相互割裂的，没有形成联动，而现实中的生产系统是物流、供应链、生产与人因等交织在一起运作的系统，实验室的整合与联动，是充分利用现有资源尽可能的塑造反应现实生产系统的实验环境。

第三，在实验内容设计与选题方面，以培养学生主动性与创新探索能力为目的，开放实验教学思路，增加学生自主设计的实验内容的选题，开放实验室资源，建立开放性的实验环境。前文调研发现，实验内容的选题上学生自主设计的实验占比过低，这将不利于学生主动性地去探索知识、创造性地应用知识。学生自主設计实验而不是被动的接受设计好的实验方案去实施，有助于学生在设计中主动的探索、开放性思考，使学生真正融入实验教学，同时实验设计过程中的相互沟通与协作同时锻炼了学生的交流与团队协作等人际交往技能。而实验室资源的开放，既可以避免实验室资源的闲置浪费，又可以让学生自主设计实验有了切实可行的实验条件与环境的保障。

第四，在实验与实践环境优化方面，以进一步提升实践性与工程性为目的，坚持产学研一体化发展思路，走出校门向社会与企业寻找工程性实践与实验资源，通过高校与社会企业共建工程性实验室与实践基地、联合举办学生社会实践活动等方式，使学生更多的接触现实运行系统，在现实工程性环境中发现与解决问题，提高工程实践能力。

四、结束语

基于CDIO先进的工程教育理念，在对当前工业工程专业实验课程开设现状与问题分析的基础上，从CDIO培养工程人才的核心能力以及社会对工业工程人才的能力需求入手，结合CDIO教育模式的核心方法与项目手段，从实验课程体系设置、实验室与实验设备管理与使用、实验内容选题与设计、实验与实践环境资源优化等方面对工业工程实验教学提出了改进与改革的建议与措施，使工业工程专业人才通过实验教学尽可能的提高被社会与企业认可的综合性工程人才能力与素质。

参考文献：

[1]葛晓梅.基于CDIO的《基础工业工程学》教学改革与实践[J].高教学刊，2019（20）：123-125.

[2]祁丽霞.基于CDIO的工业工程专业综合实训创新模式研究[J].教育现代化，2017（35）：22-24.

[3]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

[4]唐艳华.创新实验室在CDIO教学改革中的作用[J].科技创新导报，2010，22：166.

[5]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[6]查建中，徐文胜，顾学雍，等.从能力大纲到集成化课程体系设计的CDIO模式——北京交通大学创新教育实验区系列报告之一[J].高等工程教育研究，2013（02）：10-23.

实验教学改革环境工程论文范文第5篇

摘要：

基于土木工程材料课程实验教学改革中存在的一些突出问题，提出一种菜单式开放性课程实验教学模式。从实验教学项目库建设、实验大纲编制和项目实施管理等方面论述了实验教学平台构建的原则、方法和措施，可实现平台自身建设和发展的良性循环，将开放性实验项目落到实处，对学生创新能力培养具有重要的实践价值。

关键词：开放性实验项目；土木工程材料课程；实验教学平台

10052909（2018）02010303

土木工程材料课程是南京航空航天大学交通土建和建筑工程两个专业的核心基础课，其实验教学为12学时，主要包含混凝土用砂石性能、水泥胶砂强度、钢筋拉伸弯曲、普通混凝土性能（工作性和抗压强度）、烧结普通砖和沥青三大指标等6个方面的实验。目前主要以操作性实验为主，仅针对某单一目标展开，让学生观察实验现象以增强对课程内容的认知，缺乏综合性、设计性、探索性和前沿性实验的设计，在培养学生创新思维、提高分析问题能力方面尤显不足，难以激发学生对工程技术问题的求知欲和探究欲，更难让学生体会到“攻坚克难”的乐趣。因此，探索切实可行的土木工程材料课程实验教学新模式，对“双创”型专业人才的培养具有重要的实践价值。

基于南京航空航天大学土木工程材料实验教学大纲的基本要求，围绕学校道路与铁道工程专业硕士点和博士点的培养方向，从专业教师科研项目中凝练实验教学题目，建立项目库以供学生自由选择，逐步形成完善的开放性实验教学平台，全面培养学生的理解能力、分析能力和思维创新能力。

一、 国内土木工程材料课程实验教学现状

很多高校已对土木工程材料课程实验教学进行了改革探索，以适应不同阶段对土木和交通等领域人才培养的要求。重庆大学王冲[1]等分析了不同土木工程专业的材料共性问题和个性要求，提出针对建筑工程、隧道与地下工程、道路桥梁工程等不同专业的实际应用需求，以提升学生素质为目的进行土木工

程材料课程建设。同济大学郭晓璐[2]等通过引入典型工程案例，设计适合课堂讲授的项目，形成项目式教学法，实现“以课本为中心”到“以项目为中心”的转变。汕头大学李庚英[3]等按照CDIO工程教育模式，对传统实验教学方式进行改革，按照材料设计—实验检验—改进提高的CDIO过程，最终写出研发报告，并全班演示，从而培养学生动手、表达、文字写作和团队协作能力。东南大学庞超明[4]等通过设立材料科学基础、材料制备、性能测试、材料分析技术、专业方向综合实验、毕业论文设计等实验课程，在教学中逐层推进，实现实验教学的独立性和系统性。华中科技大学张长清[5]等在原来基本教学实验基础上，开发了一系列综合型设计性创新实验项目。将土木工程材料课程单项实验内容设计为多方案实验，并将这些实验项目发布到网络平台供学生选择，实验兴趣小组由学生自由组合（不分专业、不分年级），实验课外进行，时间与指导教师协商确定，尽可能发挥学生的学习自主性。桂林理工大学赵胜华[6]等开展了“开放性实验”教学，阐述了教学实施的具体过程，并通过实验案例分析该教学方法对学生能力培养的影响。

在土木工程材料课程实验教学活动中，往往会存在以下几点问题，制约相关实验的可持续开展。

（1）实验教学平台经费的问题。通常每门课程的实验教学经费是固定且有限的，计划外的实验项目时常会因为缺乏耗材、夹具或模具等而不能顺利实施。

（2）教师和学生的常态化互动问题。教师不仅要承担相应的课程教学任务，还要从事科学研究，尤其是土木工程专业，与工程现场应用的结合较多。学生在选定一个开放性实验项目后，会因为自身不善交流的性格、不熟悉设备操作以及难以获得教师实践指导等，在实验过程中举步维艰，逐步磨滅探索和求知的激情。

（3）实验教学的评价机制问题。学生大多按照学校教学计划的安排开展专业学习，比较习惯“灌输式”的教学方法。如果学生从事的开放性实验项目不能与课程学分、评优评奖等有机结合，则难以形成一种自发机制，更不能发挥循循善诱、启迪思维的作用。

二、土木工程材料课程实验教学项目库建设

当前土木工程专业硕士点有岩土工程、结构工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程、道路与铁道工程共5个，所涉及的材料制备、测试和分析等实验技术侧重点差异较大，内容各有不同。在筛选项目时，结合土木工程材料的最新发展方向，以材料基本性能与工程应用特性为核心，以培养学生的工程概念与工程材料应用能力为导向，将实验项目分为专业型和综合型两种。前者侧重于“点”，后者偏向于“面”，让学生在材料制备和性能上进行横向或纵向的设计。具体基于以下几个原则：

（1） 项目源于教师科研课题原则，以保证经费充足。项目内容不求大而全，但应具有启发性，由专业教师提供给实验室教师，商榷后在院系的实验平台网站上进行更新，项目的有效期至少为一学期，且项目库数量只增不减。倘若教师的科研课题结题，则应及时对其当初设定的项目备注说明，尽量引导学生不予选择。如学生仍坚持选定某个项目，则建议以此实验项目为背景，申报学校和学院的大学生自由探索计划项目，以期获得资助并顺利实施。

（2）项目实行“三维”管理原则，以保证顺利实施。专业教师作为指导人，负责和学生探讨实验方案设计，提供相应的实验经费；实验室教师作为协调人，负责实验场所和仪器设备的安排，并指导学生熟练安全地使用仪器设备；研究生作为联系人，在学生团队有需求的时候提供配合，并督促实验项目的有序实施。

（3）项目实行过程记录和考核原则，以保证达到效果。学生在项目实施过程中，应及时拍照、记录整理和分析数据，形成实验报告，上传至实验教学网络平台。由3位专业教师组成的评审小组对实验报告进行评定。

文章以抛砖引玉的方式，仅结合道路与铁道工程专业，探讨土木工程材料课程实验教学项目库的建设。在已承担的国家“十二五”科技支撑计划项目“乡土特色保护与传承技术研究与示范”中，涉及农村生态化道路（重点是透水路面）的建设与示范，针对这个主题可提炼出很多实验项目，比如，不同骨料级配对透水混凝土孔隙率的影响、孔隙率对透水混凝土人行道面透水系数的影响、不同骨料级配对透水混凝土抗压强度的影响、孔隙率对透水混凝土人行道面抗压强度或抗折强度的影响、水泥类型和掺量对透水混凝土抗压强度的影响，等等。专业教师可从某一项研究内容中拆分出若干个小块作为一个项目，着重让学生分析材料的组成、结构及其性能之间的关系，逐步建立实验项目库。因专业教师原本就对项目研究内容进行过细致的分析，指导学生时更得心应手。作为联系人的研究生，如果能获得本科生团队的大力支持，也更容易完成课题研究，可谓一举多得。

三、 土木工程材料课程实验教学大纲编制

菜单式开放性的土木工程材料课程实验教学大纲由专业教师制定，应突出实验目的和教学目标，具有启发性，但不强调具体实验过程和步骤，不列举原材料、配合比、制备工艺和性能测试方法。大纲主要模块包含四点内容：（1）项目背景，简单介绍项目的来源、理论和应用价值；（2）实验目的和目标，说明实验拟解决的关键问题和实现的技术指标；（3）实验进度和计划，拟定方案设计、实验条件准备、试件制作与测试、数据计算和分析、实验报告撰写等环节的具体时间安排；（4） 技术规程和设计规范。

开放性实验教学大纲编写完毕后提交实验室教师，在网站上公示，以供学生选择。

四、土木工程材料课程实验教学平台运作

土木工程材料课程实验教学平台构建和运行的主要流程如图1所示。

在院系网站上建立土木工程材料课程实验教学网络平台，有条件的可以编制相应APP。学生登录后，根据专业方向和兴趣，进行项目菜单和具体题目的选择。项目指导教师可重点支持大三或大四学生担任项目组长，组长应具有良好的实践操作和组织协调能力。鼓励学生跨年级甚至跨专业组队，每组3～5人，利用课外或课内时间进行项目的设计和实施，指导教师跟踪项目进展，观察实验效果，并由实验指导委员会进行评价和定级，给予学生相应的课外实践学分。

五、结语

土木工程材料是土木交通专业领域的专业基础课程。通过菜单式开放性实验教学平台的构建，能促进培养模式的可持续发展，实现专业拓展和理论学习的统一，并为学生提供范围开阔、内容详实、技术突出的实践机会，增进师生的交流互动，提升学生对专业技术问题的分析和解决能力。参考文献：

[1]王冲，吴建华，刘芳. 面向不同专业需求的土木工程材料课程建设探讨[J].高等建筑教育， 2015， 24（6）：58-61.

[2]郭曉璐， 孟凡杰， 伍亮. 项目式教学法在材料制备与检测课程教学中的应用[J].高教学刊， 2016（5）：89-90.

[3]李庚英， 赵晓华， 熊光晶. “土木工程材料”CDIO模式的设计与实现[J].高等工程教育研究， 2009（5）：41-43.

[4]庞超明， 张亚梅， 梅建平， 等. 土木工程材料专业独立实验教学体系的构建与实践[J].高校实验室工作研究， 2015（4）：11-13.

[5]张长清， 金康宁. 土木工程材料创新实验教学改革的探讨与实践[J].高等建筑教育， 2003，12（4）：73-75.

[6]赵胜华， 陈慕杰， 陈宜虎， 等. 土木工程材料开放性实验实践研究[J].教育教学论坛，2013（5）：246-247.

Based on some prominent problems in teaching and teaching reform about experiment of civil engineering materials， this paper proposes a menulike open platform for experimental teaching mode， which discusses the principles， methods and measures for the construction of platform from the aspects of construction of experimental teaching project library， compilation of experimental program， project implementation management and etc. It can realize a benign circle of its own construction and development to make its beneficial effects take root， as well as its great practical value of the cultivation of students’ creative ability.

（编辑周沫）

实验教学改革环境工程论文范文第6篇

[摘 要]实验教学是机械工程专业学生工程能力培养的关键环节之一。结合上海应用技术大学实际实验设置设施情况，就专业实验课程如何实现“重能力培养”的课程内容、教学方法以及开放平台构建等方面进行研究，探索构建全开放实验教学平台、网络实验教学平台、学生自主研学创新实践平台。

[关键词]机械工程;实验课程;教学内容;教学方法;开放平台

重能力培养要求课程教学重点实现由“知识传授”向“能力培养”的转变，要求教学模式由“以教为主”到“以学为主”的翻转，让学生成为学习的主体，教师成为学习的启发者、引导者。在当前基于工程教育国际专业认证的课程体系正处于改革时期，教师首先要做好课程的重能力培养的教学方法及内容的改革。

实验教学环节是学生工程能力培养的关键环节之一。目前，机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程专业开设有大量的综合性实验、设计性实验、验证性实验，教师实验教学主要强调学生按照实验指导书上的实验方法来完成实验内容，实验中创新实验、自主实验的内容较少，对学生思辨、探疑、多维思考、发散思维的激发渠道偏少。另外，实验课程没有独立的考核，学生对实验课程一向不重视，缺乏主动性和积极性，对实验结果分析不深入。教师在主讲和操作实验的教学过程中，由于缺少让学生独立思考和自主操作的环节，对学生解决实际问题能力的培养、创新力的激发不足，对学生思维能力和实验研究能力的培养也不足。本文就重能力培养实验课程教学方法、内容、考核形式以及开放平台做一些探索。

一、专业实验课程类型及分布

机械工程专业相关的专业实验课程很多，其教学内容约60%是专业基础实验课程，约40%是专业实验课程。不同专业方向之间专业基础课程实验有重复，专业课程实验重复率不高。上海应用技术大学（以下简称“我校”）是应用型高校，实验设置具有代表性。目前，我校机械工程专业实验性质有五类，即演示、验证、综合、设计和探索性实验。其中专业基础课程实验约有61%是综合性实验，38%是验证演示，个别是设计性实验。专业课程实验约有55%是综合性实验，25%是设计性实验，20%是验证演示，独立的探索性实验较少，其内容体现在部分综合性、设计性试验中。

专业基础课程实验中演示、验证性实验的内容相对比较单一，通常是限于验证某些定律或结论，属于基本操作、基本训练，如“低碳钢与铸铁试件的拉伸和压缩试验”，验证材料力学课程的基本理论。专业课程实验中的演示性实验通常是具有一定危险性的实验，如“曲柄压力机设备”实验中的冲压部分就属于这类，也有部分是因为设备操作复杂或加工时间较长，如“3D打印方面快速成型实验”，不适宜在2课时内完成的课内实验部分等。综合性实验通常是多项实验内容的综合。专业基础课程的综合性实验内容一般是本课程的知识综合或系列课程的知识综合，而专业课程的综合性实验则常常是本门课程及关联课程的综合知识，如“轴系结构装拆实验”“过控装备对象特性测试实验”，通过多内容、多方面的综合来培养学生的知识、能力及工程素质。设计性实验是教师根据实验目的要求和实验室条件，预先引导学生设计实验方案方法、选择实验器材、设计实验操作程序，实验时自己动手操作并对实验结果进行分析处理，如“气动循环动作回路设计与调试”“PLC的I/O接口状态信号法诊断故障”“数控车床编程实验”等。研究探索性实验是一种教学与科研相结合的形式，指学生在教师选定的实验方向或自己感兴趣的领域， 针对某一目标所开展的具有探索性质的实验 ，是科学研究的初步学习 。目前，研究探索性实验通常和本科课程关联度小，和大学生创新活动、教师研究项目有关。

二、专业综合性實验重能力培养 课程内容探索

综合性实验是目前占比重最大的实验，其对学生各项综合能力的培养非常重要。目前，综合实验重能力培养的教学内容优化途径在于综合应用多种实验方法和手段，注重实验的“工程性”，注重实验讲义的时效性。

（一）综合应用多种实验方法

目前，大多数专业综合性实验通常是多项实验内容的综合，如机械工程专业综合创新实验，其内容包括材料、力学、机械设计、制造工艺、三维设计等。综合性实验的知识面较广，涉及两个或两个以上的学科。但综合性实验除实验内容综合外，其实验方法或手段的综合对学生认知能力和创新能力的培养更为有效。如应用两种或两种以上的基本实验方法完成同一个实验，运用不同的实验原理综合分析问题、解决问题，实验方法的多元性能够激发学生的思辨能力，激发学生勇于探疑的精神。例如，在测试技术综合实验中，通过传统和现代测试手段相结合的方法， 如流量测定可同时采用体积法和电磁流量计法， 压力测定可同时采用液式压力计和压力传感器计算机采集[1]。所以，实验内容、方法和手段的多方位综合是综合性实验重能力培养的建设方向。

（二）综合应用多种实验手段

综合应用两种或两种以上的实验手段完成同一个实验，即通过不同的手段分析、解决同一问题。例如，在材料力学实验中测量材料弹性模量E，测量标距内微小变形的方法较多，既可以用拉伸试验机测量，也可以采用电测的手段测量，还可以用应力波传播测量，其综合了机械、电学或声学的测量手段。综合应用多种实验手段有利于培养学生多角度、多形式的思维方式，有利于培养学生勇于创新的精神。

（三）实验内容注重工程性

综合性实验内容要改变过去侧重于加深和提高学生对基本理论知识的理解，注重工程性，这有利于提高学生的工程意识，培养学生的工程能力。

如在流体力学管流综合实验中，可以将实验装置工程化，使学生能在实验课堂上观察、体验实际工程管路流动的现象，同时进行管路测试。实验内容的工程背景可以使学生体验到知识的应用，这在培养学生工程概念和工程意识的同时，还能激发学生的学习兴趣，培养他们勤于思考、勇于动手解决实际工程问题的能力。

（四）实验讲义注重时效性

专业实验的实验指导书大部分都是采用自编讲义。为此， 自编讲义在编制时需要注重时效性。例如，近年来发展较快的超高压设备、无损检测装置、物理化学气相沉积设备、三维扫描仪、激光快速成型设备3D打印机等在新版教材中都有涉及，但相关介绍比较简单。这就需要对其结构特点及应用进行详细阐述，同时注意补充最新的理论论证，从而有意识地培养学生的学习兴趣和创新意识。

我校每年课程建设、实验室建设以及重大项目采入的新进设备，都会有相应的新实验或新内容开发，这就要求对应的实验讲义内容要及时改编，反映新技术的发展要求，以适于培养学生的思维能力、创新能力和工程能力等。

三、专业实验课程重能力培养教学方法探索

实践课是学生综合能力、创新能力培养的重要教学环节，如何提高学生的主动性、参与性、增加实验的有效性很重要。

（一）设立独立的实验考核

实验课程设立独立的考核，督促学生加强对实验课程的重视度。要建立严谨的实验考核体系，除实验报告成绩外，还要对课前预习、实验方案、实验操作、实验结果成效等各个环节进行全面考评。通过对预习报告的质量、实验方案设计的多样性、理论依据合理性、操作的规范性、实验报告中原始数据记录的规范性、实验结果的分析深入性、逻辑性等进行全方位考核。对于低年级的学生来说，应注重对其理论内容的理解与应用能力、仪器设备的熟练使用能力、实验操作的动手能力的培养考核;对于高年级的学生来说，应注重对其综合设计与创新能力的培养和考核。考核成绩不仅能有效反映学生对实验的掌握程度，还是激励学生积极认真进行有效实验的措施。

（二）学生做实验自主操作

“大学课堂教学应该是学生学习的过程。”[2]实验过程强调学生独立操作，一定要动手，这样才能培养学生独立思考、大胆探索的能力。实验中让学生做主角，教师同时积极引导，让学生自己搭建实验装置、独立操作实验设备。如在“曲柄压力机设备”实验中， 让学生逐步查找设备的曲柄连杆工作机构、电机到离合器等传动系统、离合制动操作系统、液压过载保护系统、气压平衡系统等布局，教师在一旁引导，引入理论和相关知识。学生在动手操作、观察实物的同时能学习到相关的气液、机械传动、材料、机械结构等知识，对学生来说这相当于完成一次深入的综合性实训。课后学生在观察记录的基础上绘出操作系统、离合制动器的工作原理图，这是理论与实践的升华。在实验操作或观测过程中学生会提出自己的问题，教师对学生提出的问题进行解答，并引导学生深入思考相关理论知识，鼓励学生利用已学过的基础知识分析问题出现的原因并独立思考解决问题的方法。学生自主操作实验，这能发挥学生的积极性和主动性，有助于提高学生的独立操作能力和解决实际问题的能力。

（三）采取探究式实验教学

鼓励和引导学生通过探究的方式进行实验。实验目标以问题的形式呈现给学生，学生是通过解决问题的方式进行实验学习，通过解决问题，即探究性实验过程中对学科知识的发现、创造、重组和批判等而获得新知，这能培养学生的研究技能和学术素质。

探究式实验要求教师结合自己所教课程的内容、自己的学术研究以及现实实践问题开展课题研究，通过研究，找出实验内容和现实问题的最佳结合点，用实验问题去激活教材、激活教学。如机械基础实验机构运动方案设计实验，可以用“牛头刨床运动机构设计”“发动机曲柄连杆运动设计”的实际问题引入。在探究式实验教学过程中，教师要善于创造条件和问题，把握方向，引导学生进行科学探究，了解他们解决问题的思维习惯，充分和学生交流，引导学生大胆设计，大胆实验。这个过程会让学生感觉问题不难也不易， 通过自己的学习及查阅相关资料，自主探究，通过交流与合作，能够完成实验项目内容。

四、专业实验重能力培养开放平台构建

构建专业实验开放平台，培养学生自主创新的工程实践能力。

（一）构建全开放实验教学平台

开放实验时间、开放实验器材、开放实验内容、开放实验过程，这是面向师生的全面开放。全开放实验教学体系给学生提供了自主发展和实践锻炼的空间，最大限度地发挥了实验室的资源效益，培养了学生自主学习的能力和创新能力。

从机械工程专业基础实验做起，如机械认知实验平台通常承担机械原理、机械设计、机械设计基础等课程的认知实验教学任务，除完成正常的教学任务之外，认知实验室实现面向师生的全面开放。机械原理实验的主要仪器和设备有平面机构、空间连杆机构、凸轮机构、轮系、间歇机构等常见机构;机械设计的主要仪器和设备有联接、传动、轴系及其他通用零部件模型及实物、各种机构模型等。实验室全面开放，让学生自主学习、認知、自主操作和设计实验，这能增强学生的感性认识，提高学生对理论课程的学习兴趣及积极性，帮助学生提高设计能力。另外，通过专业基础实验自主操作和自主设计型实验，学生能提高自主学习的能力，为研究性、探究性实验学习模式打下良好基础。

（二）构建全开放的网络实验教学平台

全开放实验教学新模式可以充分采用现代网络技术和网络媒体，建立全开放的实验教学平台，将实验预习内容、设备、仪器操作方法及相关的技术、理论知识等以“微型视频课堂”的形式呈现给学生， 让学生进行自主预习与形象感知。学生可以按照课时在网上预约实验时间，也可以选择实验内容层次，即基本实验项目、自主设计型实验、基于项目的研究型实验等。实验教学内容可以采用“微课”形式在平台公布，让学生自主学习，这能实现实验教学的网上辅导与实验室教学指导的课内外统一。在网络实验教学平台上，学生可以提交实验结果，教师可以进行最终实验数据评判、成绩评定等，也可以通过网络实验教学平台实现层次多向性的教学互动。教师还可以在系统上发布实验题目，与学生进行在线讨论、交流、留言、网上答疑等;也可以通过网络实验教学平台增加互动深度，进行学术交流、学术质疑、知识辩论等。

（三）构建学生自主研学创新实践平台

学生自主研学创新实践平台为大学生课外参加各类竞赛活动、自主科技创新或自主研学提供场所和活动平台。如机械创新实验平台，配置工业机器人、移动机器人、仿生及其人模型、机械创意设计模拟仪、机械传动性能综合试验台、各类组合模型、结构设计实验箱等。低年级学生可以通过平台自行组队选题，开展各类科技创新活动、开展竞赛项目训练;高年级学生可以利用平台进行毕业设计，完成创新训练实践项目，也可以结合所学专业，或突破学科壁垒与其他学科交叉，设计完成各类自选研究课题等。教师对学生在创新实践平台上取得的成绩应给以鼓励，如实施承认相应学分、免试研究生优先权等多项政策，以吸引了更多的学生自愿、主动参加到创新实践平台活动中来。

学生自主研学创新实践平台可以对接学校协同创新平台、重点实验室、工程中心、校企合作实验室等，这拓展了实验教学体系，充分开放大学各类实验设备，让更多教师发挥研究特长，以此来影响和培养学生，通过平台培养出机械工程专业的高端人才、领军人才和应用型创新人才。

五、结语

重能力培养是课程教学改革的重点，专业实验教学改革是学生工程能力培养的重要抓手和关键环节。在综合性实验课程教學内容改革方面，我们采取了综合应用多种实验方法和手段、实验内容注重工程性、实验讲义注重时效性等措施，这对学生工程能力的培养有较好效果。同时我们对实验教学方法进行了有效探索，进一步探索了学生工程创新能力培养的方法途径，包括构建全开放实验教学平台、网络实验教学平台、学生自主研学创新实践平台等，助力提高学生的自主创新工程实践能力。当前，各高校都在积极申请专业工程认证或专业评估，推动新工科建设，强化培养过程的理念，规范培养过程，这也是实验课程重能力培养教学改革的契机。

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[责任编辑：陈 明]