地礦類高校實驗教學示范中心建設與實踐

鄧奇根，高建良，牛國慶，魏建平

（河南理工大學 河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點實驗室－省部共建國家重點實驗室培育基地，河南 焦作 454003）

目前，我國的經(jīng)濟、科技和社會發(fā)展急需大批創(chuàng)新型人才，而實驗教學則是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。2005年教育部將“堅持和落實科學發(fā)展觀，以學生為本，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為核心，實施開放式實驗教學，促進學生知識、能力、思維和素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展”作為實驗教學改革的指導思想，啟動了國家級實驗教學示范中心的評審工作，到2006年底，共建設了11個學科門類的84個國家級實驗教學示范中心，帶動全國918個省級實驗教學示范中心的建設。2007年國家級實驗教學示范中心的建設納入“十一五”本科教學質(zhì)量工程規(guī)劃，2007年135家獲準建設，2008年141家獲準建設，2009年142家獲準建設，此后，沒有新增建設數(shù)量。截至目前，全國共建設有國家級實驗教學示范中心501家，學科類別涵蓋理學、工學、農(nóng)學、法學、醫(yī)學、管理學、文學（藝術）等主要學科領域，覆蓋全國31個省、市、自治區(qū)。

國家級實驗教學示范中心建設對加強學生實踐能力培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用，對促進人才培養(yǎng)模式改革、提高高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮著積極的作用。針對我國已有501個國家級實驗教學示范中心，以及我國地礦類高校實驗教學示范中心的特點，如何在此基礎上加強平臺建設，如何利用科研優(yōu)勢促進教學水平發(fā)展，如何把學生的實踐能力與創(chuàng)新精神培養(yǎng)落到實處，還需要進一步加強研究。

1 中心概述

河南理工大學的前身是1909年由英國福公司興辦的焦作路礦學堂，是我國歷史上第一所礦業(yè)高等學府和河南省建立最早的高等學校。自建校起，學校就成立了通風儀器室，即安全工程實驗中心的前身。2005年成為校級實驗教學示范中心，2009年11月成為國家級實驗教學示范中心。

目前，中心實驗室面積5 786m2，實驗儀器設備達1 395臺件，儀器設備總值5 150萬元。中心開設礦井通風與安全、工業(yè)通風、礦井瓦斯防治、礦井火災防治等方向?qū)嶒烅椖?32個。

中心在瓦斯地質(zhì)理論及應用、瓦斯災害防治理論與技術、礦井通風及火災防治理論與技術、礦井水災防治理論與技術、煤礦災害預警及搶險救災理論與技術5個研究方向具有一定的優(yōu)勢。目前承擔各類科研項目500余項，年度科研經(jīng)費超1億元。

2 實驗教學理念與教學體系

2.1 實驗教學理念

河南理工大學根據(jù)國家能源工業(yè)科技進步和地方經(jīng)濟發(fā)展的需要，逐步形成了“以基本知識掌握為先導，基本技能訓練為基礎，創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的實驗教學理念，把實驗教學作為獨立的教學環(huán)節(jié)，與理論教學并重，打破實驗教學依附于理論教學的傳統(tǒng)模式，優(yōu)化實驗教學的各種資源，在不斷加強理論教學的同時，強化實驗教學環(huán)節(jié)。

中心繼承學校百年來積累形成的實驗教學理念，結合地礦類專業(yè)特色，經(jīng)過多年的建設和發(fā)展，形成了具有地礦類鮮明特色的實驗教學理念：求實、嚴謹、奉獻、創(chuàng)新。

（1）求實：安全工作來不得半點虛假，否則可能導致重大安全生產(chǎn)事故，帶來巨大經(jīng)濟損失和人員傷亡，造成惡劣的社會影響。因此，在實驗教學過程中注重培養(yǎng)學生求真務實的學術態(tài)度。

（2）嚴謹：“安全為天”，任何工作上的疏漏和失誤，將可能帶來災難性的后果。所以，在實驗教學過程中注重培養(yǎng)學生的科學思維，養(yǎng)成科學嚴謹、精益求精的工作作風。

（3）奉獻：從事安全工作，尤其是礦山安全工作，環(huán)境惡劣，安全條件差，甚至會有生命危險。所以，在實驗教學過程中注重培養(yǎng)學生的責任感、使命感和不畏艱險、甘于奉獻的優(yōu)良品質(zhì)，真正能夠在礦山“留得住、用得上”。

（4）創(chuàng)新：只有全面提升安全生產(chǎn)的自主創(chuàng)新能力和科技研發(fā)水平，才能更好地貫徹“科技興安”戰(zhàn)略，提高保障能力，促進安全生產(chǎn)形勢進一步好轉(zhuǎn)。所以，在實驗教學過程中注重培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

2.2 實驗教學定位

根據(jù)我國高等教育事業(yè)和經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，結合學校的發(fā)展戰(zhàn)略，中心的教學定位為成為實驗教學的改革基地、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地、實驗設備的研發(fā)基地、地礦類人才的培訓基地、科技成果的轉(zhuǎn)化基地。

（1）實驗教學的改革基地：在課程體系上，打破學科之間的壁壘，強化實驗課程體系的獨立性，同時加強與理論課程的聯(lián)系和結合，進一步完善“以能力培養(yǎng)為中心，分層次、模塊化”的實驗教學體系；改革教學內(nèi)容，融入科技創(chuàng)新和實驗教學改革成果，不斷更新實驗項目；改革教學方法，建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式；改革實驗教學手段，引入現(xiàn)代技術，融合多種方式輔助實驗教學；改革考試方式，建立多元實驗考核方式，統(tǒng)籌實驗過程與實驗結果，提高實驗能力。

（2）創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地：按照不同專業(yè)、不同年級進行分層次、多模塊的實驗教學，圍繞社會需求及新理論、新技術，設計由基礎性實驗與提高性實驗、基本技能實驗與綜合技術實驗、課內(nèi)實驗與課外科技創(chuàng)新活動、校內(nèi)實驗與校外實踐活動等組成的實驗、實踐教學體系框架，構建了一個從專業(yè)基礎到科研創(chuàng)新的實驗教學體系。積極為大學生課外科技學術活動提供創(chuàng)新平臺，使中心成為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地。

（3）實驗設備的研發(fā)基地：依托中心教學力量成立的安全工程實驗教學設備儀器廠，在已經(jīng)研制成功60余種教學實驗設備，年產(chǎn)值3 000萬元的基礎上，加大新產(chǎn)品的研發(fā)力度，提高研發(fā)設備的技術含量，不斷滿足日益更新的實驗教學和科學研究的需要，使中心成為實驗設備研發(fā)基地。

（4）地礦類人才的培訓基地：中心依托學科優(yōu)勢，充分利用自身的實驗教學條件，加大為地方和行業(yè)培養(yǎng)地礦類人才的力度；依托中心的國家一級安全培訓中心不斷拓寬培訓范圍，擴大培訓領域，使中心逐步成為地礦類人才的培訓基地。

（5）科技成果的轉(zhuǎn)化基地：中心積極承擔各級科研項目的研究工作，提高教師的科研水平，鍛煉實驗教學隊伍，更新實驗教學項目，與科研、工程和社會應用密切聯(lián)系，并把科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容，使學生接觸到前沿的科學技術，提高實驗教學效果，使中心成為科技成果的轉(zhuǎn)化基地。

中心的建設目標是在素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育理念的指導下，圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目標，建立多元化實驗手段，構建具有國內(nèi)一流水平的多層次、多功能、開放型實驗教學平臺。

2.3 實驗教學體系

實驗教學體系應符合學生認知規(guī)律，注重學生綜合素質(zhì)、實踐能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[1－3]?；谶@一原則，通過中心多年來的實驗教學實踐，構建了“以能力培養(yǎng)為核心，與理論教學既有機結合又相對獨立的三層次、九模塊”實驗教學體系。

安全類本科專業(yè)涉及面很廣，包括各行各業(yè)的安全問題。中心承擔的實驗按照課程性質(zhì)可分為專業(yè)基礎、專業(yè)綜合和研究創(chuàng)新3個層次，如圖1所示。

圖1 實驗教學層次

本中心承擔的實驗課程主要有：

第一層次：專業(yè)基礎實驗包括煤化學、材料的燃燒性能、火災學、傳熱學、安全人機工程、空氣調(diào)節(jié)等12門實驗課程。部分實驗課程還為土木工程、煤層氣工程、工業(yè)工程、采礦工程、礦物加工工程等本科專業(yè)開設。通過上述實驗課程的訓練，使學生掌握安全工程方面的基本測試技能，掌握正確選擇、使用測試設備和儀器儀表的方法，達到培養(yǎng)學生基本實驗操作能力和嚴肅認真的實驗作風的目的，為專業(yè)課學習奠定基礎。

第二層次：專業(yè)綜合實驗包括礦井通風技術、礦井瓦斯防治、煤層瓦斯抽放、礦井安全技術、工業(yè)通風、粉塵防治、建筑消防、火災探測與控制等22門實驗類課程。專業(yè)綜合層次的課程主要針對安全類專業(yè)開課，也有部分實驗課程服務于多個專業(yè)，如礦井通風技術、礦井瓦斯防治等也服務于采礦工程、煤層氣工程等專業(yè)。這些實驗項目包括安全專業(yè)設備的測試技術、井下、地面災害常見防控技術、事故發(fā)生后的搶險救災、應急救援、事故原因調(diào)查與分析等，是安全類、地礦類專業(yè)學生必做項目，其他專業(yè)學生選作項目。

在學生掌握基礎理論知識和部分專業(yè)知識學習的基礎上，通過專業(yè)綜合實驗項目的訓練，旨在使學生能夠根據(jù)實驗的目的和要求，進行實驗的設計和結果分析，掌握專業(yè)實驗技能，培養(yǎng)學生的工程應用能力以及服務社會能力，為學生畢業(yè)后從事安全工作打下基礎。

第三層次：研究創(chuàng)新實驗，主要通過參與教師的科研課題、暑期社會實踐活動以及承擔大學生創(chuàng)新基金課題等，結合所學的專業(yè)知識，自主開展實驗活動，該類實驗主要為部分優(yōu)秀學生及學有余力的學生開設。

實驗課程按照課程性質(zhì)及各專業(yè)教學要求進行了歸類和整合，整合為9大模塊，第一層次專業(yè)基礎包含3個模塊，第二層次專業(yè)綜合分為4個模塊，第三層次研究創(chuàng)新分為2個模塊，如圖2所示。第一層次的實驗項目主要為基礎性、驗證性實驗，第二層次的實驗項目主要為綜合性、設計性實驗，第三層次為創(chuàng)新性實驗。模塊之間和模塊內(nèi)部可以自由組合，以滿足不同實驗學時、不同專業(yè)、不同人才培養(yǎng)類型學生的實驗教學要求。

圖2 實驗教學內(nèi)容模塊圖

實驗教學要與理論課充分銜接，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。該體系既滿足了通識教育基礎上的寬口徑專業(yè)培養(yǎng)要求，又能夠引導學生個性化發(fā)展，實現(xiàn)了以學生為本、因材施教和自主研學的教學目標。

3 實驗教學模式

實驗教學以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為主要目的[4－8]。中心采用理論講授、現(xiàn)場示范與實際操作相結合，多媒體輔導和教師輔導相結合，課堂實驗與課外實踐、應用創(chuàng)新相結合等多元化實驗教學方法與手段，建立了以學生為中心的實驗教學模式，形成了以自主式、合作式、研究式為主的實驗模式（見圖3）。

（1）多元化的教學方法：將理論知識傳授與學生自主實踐相結合、教學實踐與組織學生參加科學研究相結合、采用教師現(xiàn)場授課和實驗指導相結合、開放式自主學習與實驗相結合、自主研究與探索性相結合。根據(jù)不同的實驗教學內(nèi)容，針對不同的專業(yè)，采取不同的實驗教學模式。

（2）多樣化教學形式：采取網(wǎng)上演示實驗、現(xiàn)場介紹及實物操作相結合的方式，使學生既掌握基本的實驗方法，也充分了解當前科學技術的發(fā)展，掌握最新技術的應用。

圖3 實驗教學方法與手段示意圖

（3）多層次教學活動：將知識傳授與自主實驗相結合，課內(nèi)實驗與課外應用相結合，教學實驗與社會服務相結合，強調(diào)啟發(fā)式教學，加強課程教學與科學研究的關聯(lián)，注重學生自學能力的培養(yǎng)。

（4）多重性的能力培養(yǎng)：除基本知識、基本方法、基本技能培養(yǎng)外，培養(yǎng)學生過程中結合中心的科研、社會活動優(yōu)勢，注意對學生工程應用、社會服務能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生團隊合作精神、研究創(chuàng)新能力和交流合作能力，使培養(yǎng)的學生能盡快服務于社會。

中心在實驗教學過程中增加了案例教學、課堂討論、現(xiàn)場工程技術應用等環(huán)節(jié)，以啟發(fā)式、自學式、討論式、研究式等實驗教學方法為主，深入淺出，充分調(diào)動學生學習的積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

4 中心管理模式

中心設主任1人，副主任2人。中心主任、副主任均由學校任命，由主管教學的副校長直接領導。中心運行管理實行主任負責制，由其統(tǒng)籌安排、調(diào)配實驗教學資源和相關教育資源，形成了服務多層次、多課程、多學科的實驗室運行機制。中心整合了學校相關院系的實驗教學資源，向全校相關院系提供連貫、綜合、多樣性的實驗教學和學生課外科技創(chuàng)新實踐服務。

為提高運行效率，中心在人員、儀器設備、實驗設施、教學安排等方面實行集中管理，實現(xiàn)了資源共享、人員合理流動和實驗項目開放的良好局面。在建設經(jīng)費投入方面，學校對中心實行計劃單列，經(jīng)費投入足額到位，確保中心的正常、平穩(wěn)運行。

中心行政上獨立于各院系，由學校直接領導。中心依托安全科學與工程學院、能源科學與工程學院、機械與動力工程學院、材料科學與工程學院、土木工程學院、測繪與國土信息工程學院等的學科力量，下設風洞測試系統(tǒng)實驗室等26個實驗室，每個實驗室的實驗教學都由若干個教學單元或教學模塊組成。在礦井通風、瓦斯防治、火災防治、礦山救護、人機工程等方向有著強大的技術支撐。中心采用專、兼職混合編制，人員歸屬視其教學分工不同而有所區(qū)別。中心的專職教師由中心統(tǒng)一管理，兼職教師在相關專業(yè)方向從事實驗教學工作，行政管理則隸屬兼職教師本人所在院系。

中心在實驗教學業(yè)務上受教務處直接領導，由相關學科專家組織的學術委員會具體規(guī)劃指導中心的建設工作和審定實驗室開放項目，中心管理模式如圖4所示。

圖4 中心管理模式示意圖

中心教師根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展對學生素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求，聯(lián)合相關院系教師，建設了一系列綜合性、創(chuàng)新性實驗教學模塊。相關院系教師以開展教學改革研究、自制儀器設備等形式參與中心的建設，將其科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學資源。指導實驗教學的教師定期觀摩理論課教師授課，掌握理論教學的發(fā)展動態(tài)和教學要求。

5 形成了鮮明的特色

經(jīng)過多年的建設，中心已形成具有地礦類特色鮮明的國家級實驗教學示范中心[9]。

（1）注重實際環(huán)境模擬，培養(yǎng)學生實戰(zhàn)能力。利用校內(nèi)人防工程地道，中心實驗大樓開展礦井風速測定、風量測定、通風阻力測定、火災感溫探測器的安裝與調(diào)試、火災自動報警系統(tǒng)及氣體滅火聯(lián)動等特色實驗，培養(yǎng)學生實戰(zhàn)能力。

（2）依托高水平學術平臺，提升實驗教學水平。中心長期堅持以實驗教學為主，集教學、科研于一體，致力打造高水平科研平臺。中心依托9個國家、省部平臺，為建設高水平實驗教學中心提供重要支撐。

（3）注重實驗設備研發(fā)，提高師生創(chuàng)新能力。中心師生在總結實驗教學經(jīng)驗的基礎上，結合科技發(fā)展和教學、科研需求，不斷創(chuàng)新，先后研制60余種教學實驗設備，應用于全國100多個煤礦、20多所高校。通過設備研發(fā)，提高了師生的創(chuàng)新能力，改善了實驗教學效果。

（4）積極開展安全培訓，為企業(yè)培養(yǎng)緊缺人才。中心除完成地礦類專業(yè)日常實驗教學任務外，每年還承擔約7 000人次的企業(yè)安全負責人和技術人員培訓任務。

（5）注重科研轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學生工程實踐能力。依托中心強大的科研實力和社會服務能力，注重科研轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和工程實踐能力。

6 結束語

多年來，中心始終堅持以人才培養(yǎng)作為引領國家級實驗教學示范中心建設的目標，在實驗教學理念、實驗教學體系、實驗教學模式及管理模式等方面取得了長足的進步。中心將以素質(zhì)教育思想統(tǒng)領實驗教學，以研究型學院的定位提升實驗教學水平，以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)改革實驗教學。

（References）

[1] 孫建林，熊小濤，于廣，等.傳承與創(chuàng)新：建設國家級材料教學實驗示范中心服務本科實驗教學與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實驗技術與管理，2011，28（6）：279－284.

[2] 王革思，王松武，刁鳴.電工電子實驗教學示范中心建設實踐[J].實驗技術與管理，2010，27（4）：104－107.

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[5] 武林，潘日敏，馮根良，等.電工電子實驗教學示范中心建設與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（12）：121－123.

[6] 高琪，劉中原，萬金貴，等.工程訓練中創(chuàng)新實踐教育的探討[J].實驗室研究與探索，2010，29（10）：143－145.

[7] 沈驍，丁松峰.實驗教學管理模式改革探討[J].實驗室科學，2008，10（5）：141－143.

[8] 李晉炬，馬志峰.培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維模式[J].實驗技術與管理，2010，27（10）：205－207.

[9] 牛國慶，王海娟.對高校特色專業(yè)建設的思考[J].河南理工大學：社會科學版，2009，10（2）：329－332.