基础实验一体化教学改革研究与实践

摘要：“大学物理实验”、“电工与电子技术实验”以及“材料力学实验”是理工科相关专业重要的基础或专业基础实验课程，根据基础实验一体化建设定位，基础实验中心围绕一体化进行教学改革和教学创新，对三门实验课程统筹考虑，进行了一体化的教学设计，取得了显著的建设效果。

关键词：基础实验；一体化；教学改革；研究与实践

作者简介：徐文娟（1963-），女，满族，辽宁抚顺人，黑龙江科技学院工程训练与基础实验中心副主任，教授；韩仁学（1961-），男，黑龙江鸡西人，黑龙江科技学院工程训练与基础实验中心大学物理实验室主任，教授。（黑龙江 哈尔滨 150022）

基金项目：本文系黑龙江科技学院2010年教学研究项目（课题编号：JY10-89）、黑龙江科技学院2012年教学研究项目（课题编号：JY12-178）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0085-02

根据“新世纪高等教育教学改革工程”（教高[2000]1号）中提出的启动“基础课实验教学示范中心建设项目”，推进实验教学改革和实验室管理体制改革，不断提高基础课实验教学水平，以及黑龙江省“关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知”要求，围绕实验教学示范中心的功能，黑龙江科技学院于2006年整合资源组建了二级教学单位“工程训练与基础实验中心”。其中，基础实验中心是依托物理学科、力学学科和电气工程学科，由大学物理实验室、力学实验室以及电工与电子技术实验室优化组合发展起来的。目前，基础实验中心承担的课程主要有：“大学物理实验”、“材料力学实验”、“电工与电子技术实验”，此外还有物理专业“基础物理实验”、“近代物理实验”、“工程力学”课程课内实验，工程力学专业“材料力学”课程课内实验；除课内实验外，全部为独立设课的课程。几年来，经过不断创新教育教学理念，开展一体化教学建设和教学改革，教学质量稳步提升，学生普遍认为通过这三大基础实验，唤起了崇尚科学的好奇心和探求欲，学到的知识丰富，掌握了较为扎实的物理、力学和电工与电子技术基本实验技能，动手能力和综合素质得到了很大的提高，为后续专业课的学习和将来走上工作岗位奠定了坚实的基础。

一、基础实验一体化建设的定位设计

基础实验中心下设的力学实验室是黑龙江科技学院传统品牌实验室，从1992年开始，对“材料力学”实验课进行了独立设课的教学改革，此项改革当时在省内高校中为首例，在全国高校中也走在了前列，经过长期的建设和发展，无论从理念方面还是从管理方面都是黑龙江科技学院实验教学的典范。物理实验室也是黑龙江科技学院传统品牌实验室，从建校之初就开设大学物理实验，1994年独立设课。电工与电子技术实验于2006年由课内实验改为独立设课的实验课程，虽然起步较晚，但发展迅速。

“大学物理实验”在黑龙江科技学院人才培养方案中属于公共基础教育平台中的通用基础教育课程，是理工科类大学生在大学学习生活中接触到的第一门实验课程，“电工与电子技术实验”和“材料力学实验”则属于专业教育平台中相关专业的专业基础教育课程。这三门实验课程可以说是理工科院校的三大基础实验，不仅受众面宽、影响面大，在培养学生基本实验技能、动手操作能力、分析和解决实际问题能力等方面都具有其他教学环节无法替代的作用，在黑龙江科技学院应用型人才培养中具有非常重要的地位。因此，成立基础实验中心的初衷，并不是把看似毫不相关、完全独立的三个实验室进行“拼盘”式的简单组合，而是根据这三大基础实验的内在联系，为理工科学生搭建一个一体化的基础实验大平台，通过相关知识的融合，为学生构建一个一体化的三大基础实验知识体系，从而使学生能够对三大基础实验知识融会贯通，灵活运用，掌握丰富的基础实验理论和扎实的基础实验技能，同时提高创新意识和综合能力，为后续专业课的学习和走上工作岗位奠定坚实的基础。而对三大基础实验进行整合成立基础实验中心也正是黑龙江科技学院与其他高校的基础实验中心的区别，是黑龙江科技学院的特色。

二、基础实验一体化教学改革研究与实践

1.基础实验一体化知识体系的构建

根据上述基础实验一体化建设定位，基础实验中心一直围绕一体化进行教学改革和教学创新，对三门实验课程统筹考虑，进行了一体化的教学设计。

长期以来，实验教学中普遍就实验讲实验，各门课程甚至各项实验“自扫门前雪”现象非常严重，使学生学到的都是一个个孤立的片段，没能很好的形成一个完整的知识体系，实验教学没有达到理想的效果。针对这种现象，基础实验中心对那些在内容上有内在联系的实验项目，要求教师在讲课时要给予提示，比如讲物理实验的教师，对于在后续电工与电子技术实验或力学实验中要用到的知识或技能会向学生刻意强调，告诉学生在后面两门实验课程的哪些实验中要用到，要求学生要给予足够的重视，必须掌握；而在后续电工与电子技术实验或力学实验中，遇到前面实验课程的相关知识和技能时，教师则会提醒学生并共同回顾这些知识和技能，从而帮助学生建立起系统的基础实验知识体系，而且能够使学生更好地对三大基础实验知识和技能融会贯通，灵活运用。同时要求主讲每一项实验的教师讲课时要将本项实验与其他实验的关系讲清楚，要结合学生专业，将实验项目所采用的技术、手段、方法在科学研究、生产实践等环节的应用与发展前景讲清楚，融入科技创新和实验教学改革成果，即要根据实验性质，结合学生专业，交代清楚实验的背景、科学家的趣事佳话、实验技术或原理的发展前沿和工程应用，从而唤醒学生的好奇心、激发学生的求知欲，激励学生勇于追求科学真理。

2.基础实验一体化能力体系的构建

实验教学的基本任务是向学生传授实验技术理论、验证理论知识，培养学生的观察能力、动手能力、分析能力、创新能力，养成理论联系实际、艰苦奋斗的作风和求真求实、勇于探索的科学精神。[1]实验教学的水平直接影响着学生的综合素质与能力的培养，实验教学一般应有三个功能：一是验证功能，学生通过实验理解、验证和巩固理论教学的内容，以获得更加牢固的知识；二是技能训练功能，学生通过实验得到实验技能的基本训练，培养实验技术和动手能力；三是探索研究功能，通过独立设计、观察、记录、数据处理、归纳分析，探索新的发现，以获得研究成果，同时得到科研能力的训练。[2]

黑龙江科技学院根据改革开放以后国内高等教育形势和人才需求结构的变化，借鉴国际、国内先进的教学理念并结合黑龙江科技学院的实际情况，早在20世纪80年代末就制定了“加强基础、循序渐进、因材施教、全面提高，培养实践与创新能力”的教学改革方针。根据学校办学特色、应用型人才培养的定位，以及各门课程特点的不同，淘汰陈旧、落后的实验项目，优化实验内容，将实验教学与理论教学统筹协调，合理安排。打破验证性实验、综合性实验以及设计性实验的常规分类，根据三门实验课程本身的特点、各实验项目的本质属性，从认知、应用和创新三大层次对实验项目进行重新界定，分成了验证性、技术性、综合性、设计性以及创新性五个类别。按必做实验和选做实验，合理确定了各类实验针对不同专业、不同层次学生设置所占的比例，提出了技术性实验的界定，建立了涵盖基本型实验、综合设计型实验、研究创新型实验，与理论教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的一体化基础实验教学新体系。

基于三门实验课程内容的关联性，坚持立足基础，以人为本、科学谋划、协调发展；以培养具有创新精神和实践能力强的高级应用型人才为指导思想，构建了一套完备的以能力培养为主线，从低到高、从基础到综合、从基本能力到综合能力逐级提高的基础实验能力培养体系。这三大模块基础实验，以必要的验证性实验为先导，辅以逐步提高的技术性、综合性、设计性、创新性实验，为学生搭建步进式基础实验技能训练大平台，从而使学生受到从认知到应用，再到创新的系统的一体化基础实验技能训练。

3.基础实验一体化网络平台的开发和应用

教学过程最优化理论认为，没有一种最好的、放之四海而皆准的教学方法，教学过程中，必须结合具体的教学任务选择合适的教学方法，才能达到最佳的教学效果。[3]“教学有法，教无定法”。同样，合适的教学方法只有和恰当的教学手段相结合，才会收到最好的教学效果。随着现代教育技术的发展和应用，开展网络化教学是实验教学的大势所趋，另外，网络是一个开放的平台，可以更好地发挥课程的辐射作用。为加快推进“服务能力强、特色鲜明的新型科技大学”建设，夯实实践动手能力强、综合素质过硬的应用型人才的实验基础，加强实验教学示范中心内涵建设，提升基础实验教学质量，基于“大学物理实验”、“材料力学实验”以及“电工与电子技术实验”开展网络教学的实际需要，在整合三门课程独立网络资源的基础上，开发应用了一体化的、能够充分拓展实验教学空间的、为学生提供全面课外学习并利于师生交流和互动的开放式《基础实验网络平台》，进行立体化教学和信息化管理，该网络平台在2010年教育部教育管理信息中心主办的“第十届全国多媒体课件大赛”上被评为高教理科组一等奖。[4]

三、基础实验一体化建设和管理实效

根据学校制定的学科、专业、课程建设管理办法，基础实验中心从加强内涵建设出发，组建了由三门课程骨干教师组成的教学理念先进、热爱实验教学、改革意识强、教学质量高的教学团队，各成员之间团结合作，针对教学工作中的热点、难点问题定期研讨，开展教学研究。中心制定了明确的教学改革目标、切实可行的实施方案、科学的运行机制和激励机制，以及健全的中青年教师培养、培训机制。如中心要求三门课程的教师每学期都要互相听课，尤其是青年教师要听老教师的课，学习老教师丰富的教学经验；定期开展教学研讨，共同开展教学研究。一体化建设促进了教师间的团结和协作，促进了教师间学科的交叉和融合，促进了教师业务素质的提升和综合能力的提高。教师的大局意识普遍提高，在教学工作中不再只是关注自己的“一亩三分地”，而是能够站在省实验教学示范中心的高度，积极主动地为学生服务，为专业服务，为社会服务。

对三门课程进行一体化的建设和管理取得了显著的效果，目前，“材料力学实验”和“大学物理实验”均为校级精品课，“电工与电子技术实验”为校级优秀课。两名青年教师读博期间分别完成了国外学习深造；两名青年教师分别获评学校“优秀青年才俊”及“十佳师德明星”；先后有六名教师在学校举办的实践教学大赛中分别获得一、二等奖。学生经过基础实验大平台的学习和锻炼，很好地掌握了三门实验的基本知识、基本方法和基本技能，提高了发现、分析和解决问题的能力，开阔了眼界和思路，应用意识、科学精神和应用能力得到了显著提高，尤其是三表学生的应用意识和应用能力有了大幅提高。学生对实验方法和技术的综合运用能力极大增强，同时，学生具备了一定的竞争意识、分工合作能力、团队协作精神和创新探索能力，在参加的多次、多类型学校、省及国家级学科能力竞赛和素质教育活动中取得了优异的成绩。

四、实践效果

基础实验中心于2007年7月被批准为黑龙江省基础实验教学示范中心建设单位，2009年12月又通过了黑龙江省教育厅组织的复检。基础实验中心的发展为黑龙江科技学院物理、力学以及电气工程学科的发展提供了重要支撑和保障，为黑龙江科技学院理工科应用型人才的培养奠定了坚实的基础。三大基础实验一体化综合改革，为学生构建了传统与现代、课内与课外、能力和素质、理论与实践密切联系的一体化知识体系和能力体系，学生在各素质教育竞赛中的优秀表现，充分印证了基础实验一体化教学改革是成功的，是值得其他高校借鉴和推广的。

参考文献：

[1]杨广明，高晓兴，刘莹，等.信息安全专业实践教学体系建设探索[A].大学计算机课程报告论坛论文集[C].2006：203-208.

[2]温利红，高金良.创新实验项目的开发及设备研制[J].机电产品开发与创新，2007，20（6）：48-50.

[3]贺水燕.大学物理实验分层教学与学生能力培养探究[D].长沙：湖南师范大学，2006：20，22.

[4]徐文娟，杨德生，苑鹏涛.基础实验示范中心一体化网络教学平台的设计[J].中国教育信息化，2012，（1）：37-38.

（责任编辑：孙晴）