王京港,張翠平,馮曉慧
(南京理工大學(xué)紫金學(xué)院 機(jī)械工程分院,江蘇 南京 210023)
在高素質(zhì)的應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)中,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是高等院校理工學(xué)科的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)不僅能夠使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能,提高實(shí)際動(dòng)手操作能力,而且在實(shí)驗(yàn)過程中能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí),分析問題、解決問題能力,同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求實(shí)的精神、嚴(yán)謹(jǐn)周密的工作作風(fēng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神,以便引導(dǎo)學(xué)生自覺進(jìn)入探索知識(shí)和培養(yǎng)能力的角色[1-3]。課題立足于獨(dú)立學(xué)院的辦學(xué)特征及應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),探索開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以及開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革,以期培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,更好的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)型,提高學(xué)生實(shí)踐能力,培養(yǎng)適合獨(dú)立院校教育培養(yǎng)目標(biāo)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
目前國內(nèi)許多高校在教學(xué)過程中仍存在過分重視理論教學(xué)環(huán)節(jié),而忽視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),重視知識(shí)傳授,忽視能力培養(yǎng)的傾向[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)大部分是封閉式實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按照教學(xué)安排的時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,其他時(shí)間實(shí)驗(yàn)室不對(duì)學(xué)生開放,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)受理論教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進(jìn)程的約束。測控技術(shù)與儀器專業(yè)有些課程如“測控電路”、“數(shù)字化測量”、“單片機(jī)原理”、“智能儀器設(shè)計(jì)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等工程實(shí)踐性強(qiáng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有突出的地位,但由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)等比例低,科研訓(xùn)練少,學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)間和項(xiàng)目很少,造成許多實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式是教師跟著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書走,而學(xué)生跟著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師走,不利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題:(1)教學(xué)內(nèi)容簡單陳舊,且大多數(shù)是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,缺少綜合性、設(shè)計(jì)性、研究創(chuàng)新性等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;(2)教學(xué)手段單一,教學(xué)方法落后,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是按照制定的教學(xué)計(jì)劃在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)按照自然班在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師花大部分時(shí)間詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)生則根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的要求按部就班地完成實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生不需要思考,限制了學(xué)生的思維,不利于學(xué)生分析問題解決問題能力與創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng);(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績?cè)u(píng)定方法單一,缺乏客觀性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核方式的主要依據(jù)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績,忽略了在實(shí)驗(yàn)過程中是否嘗試使用新方法,是否通過學(xué)生自己獨(dú)立分析解決問題的考核。這種考核方式難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程不重視,互相抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告,任意修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等問題。
近年來,各高校都在不斷積極探索和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,以尋求最適合本校辦學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,成為應(yīng)用型本科高校的一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,也是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的熱點(diǎn)[1-8]。
開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),是指高校實(shí)驗(yàn)室在時(shí)間、空間、內(nèi)容和教學(xué)方法等方面對(duì)學(xué)生全面開放,讓學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和研究的教學(xué)方式,能為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)提供一個(gè)良好的環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室開放教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)工程,要做到真正的全方位的完全開放,需要較大的各方面的投入,為此,我們根據(jù)學(xué)生以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同的需求建設(shè)了兩個(gè)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),一是學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)平臺(tái),二是學(xué)生科研、實(shí)踐創(chuàng)新中心開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái),兩個(gè)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相互支撐,對(duì)不同層次、不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、以及不同需求的學(xué)生給予實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開放支持。
立足于本科學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué),針對(duì)相關(guān)專業(yè)課程中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),建成測試與控制實(shí)驗(yàn)室、過程控制綜合實(shí)驗(yàn)室、傳感器綜合實(shí)驗(yàn)室、儀器儀表綜合實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)與嵌入式開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。上述各實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一納入基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)平臺(tái)的管理中來,教學(xué)平臺(tái)各實(shí)驗(yàn)室采取定期開放和預(yù)約開放的形式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。該基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要針對(duì)各專業(yè)課程中基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型、設(shè)計(jì)型等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行開放,滿足學(xué)生相關(guān)專業(yè)課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)要求。
學(xué)生科研、實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)是課堂教學(xué)的延伸,是理論與實(shí)踐、知識(shí)與能力的融合,能全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。構(gòu)建開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生科創(chuàng)平臺(tái),建立實(shí)驗(yàn)、科研、創(chuàng)新開發(fā)于一體的實(shí)驗(yàn)室或工作室,使學(xué)生有從事科技創(chuàng)新的場所,使自己從科學(xué)知識(shí)型向科學(xué)創(chuàng)新型轉(zhuǎn)換。建立了一個(gè)全方位開放的測控產(chǎn)學(xué)研實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中心,主要面向大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生科技競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題,第二課堂課題,校企合作課題等實(shí)踐項(xiàng)目的開展,以鼓勵(lì)和支持學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)設(shè)備資源參加各類大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動(dòng)以及科技競賽活動(dòng)。創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)全天候開放,在時(shí)間和空間上全面開放給學(xué)生,使得學(xué)生在課余時(shí)間有開展實(shí)踐的場所。該實(shí)驗(yàn)中心按照工程實(shí)際的需要配備各種設(shè)施及相關(guān)的儀器設(shè)備,滿足設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作、生產(chǎn)的需求,滿足學(xué)生對(duì)能力提升、科學(xué)創(chuàng)新能力提升的開放實(shí)驗(yàn)需求,如圖1所示。
圖1 學(xué)生科研、實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
構(gòu)建以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,根據(jù)實(shí)際的不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,按照專業(yè)課程不同的實(shí)驗(yàn)功能和教學(xué)目標(biāo),更新相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,開設(shè)基礎(chǔ)理論與操作型實(shí)驗(yàn)、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,把實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為學(xué)生應(yīng)用技術(shù)能力和實(shí)踐綜合能力培養(yǎng)的課程體系來建設(shè)。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)平臺(tái)下所屬實(shí)驗(yàn)室提供預(yù)約開放登記制度和定期開放制度。實(shí)驗(yàn)室管理教師在每學(xué)期會(huì)提前給出各實(shí)驗(yàn)室可以提供開放的時(shí)間段,學(xué)生可以根據(jù)各自的課程進(jìn)展以及課余時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約,實(shí)驗(yàn)室管理老師根據(jù)學(xué)生的預(yù)約情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備,每位學(xué)生必須至少完成該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱規(guī)定的學(xué)時(shí)。同時(shí),為了更好的吸引學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)平臺(tái)下的所屬實(shí)驗(yàn)室每周提供固定的開放時(shí)間,開放給學(xué)生,給學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐的場所。學(xué)生科研、創(chuàng)新中心開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采取全方位的開放,在時(shí)間和空間上全面開放給學(xué)生,使得學(xué)生在課余時(shí)間有開展實(shí)踐的場所。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法的開放,是開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)要求[4]。要打破原有的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)從屬,依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,改變實(shí)驗(yàn)內(nèi)容零散、重復(fù)的現(xiàn)狀、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)專業(yè)課程需求和社會(huì)應(yīng)用需求,不斷改革和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,融入科技創(chuàng)新和科研項(xiàng)目,更新實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,構(gòu)建實(shí)踐環(huán)節(jié)各實(shí)驗(yàn)的三層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、應(yīng)用型、綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)新型、研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書大多是指導(dǎo)式,對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中每一步的操作都有詳細(xì)的描述,使得學(xué)生只知道按照指導(dǎo)書接接線、拔拔線,對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法都缺少認(rèn)知,不能真正體現(xiàn)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,主體作用。改設(shè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書、項(xiàng)目任務(wù)書,通過布置實(shí)驗(yàn)任務(wù),讓學(xué)生結(jié)合理論課程內(nèi)容,查找資料,認(rèn)知原理、搭建電路、進(jìn)行調(diào)試,得出結(jié)果,提高學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力,獨(dú)立思考問題、解決問題能力,動(dòng)手實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力等。課題組對(duì)測控專業(yè)“測控電路”、“數(shù)字化測量”、“單片機(jī)原理”、“智能儀器設(shè)計(jì)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)調(diào)整,構(gòu)建了三層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果,受到學(xué)生的歡迎。教學(xué)方法上,要適應(yīng)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需求,發(fā)揮學(xué)生的主體作用,教師轉(zhuǎn)變角色,教師在實(shí)驗(yàn)過程中成為真正的引導(dǎo)者,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考,與學(xué)生一起探討、解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)揮引導(dǎo)、督查作用。
實(shí)驗(yàn)成績考核指標(biāo),除了實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤登記外,還應(yīng)包括實(shí)際操作能力、分析問題和解決問題能力,使實(shí)驗(yàn)成績更能科學(xué)的反映學(xué)生的真實(shí)水平。針對(duì)不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(如基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn),科研課題的實(shí)驗(yàn)等)建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),從而既能有效考核學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,又能在一定的程度上激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)的參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的活動(dòng)中來,更加注重實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中間環(huán)節(jié)的考核。
在學(xué)院原有的實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)章制度下,進(jìn)一步建立完整的開放實(shí)驗(yàn)室管理制度,使開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作能夠落到實(shí)處,順利開展。利用信息化資源建立規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室管理人員崗位工作日志,開放實(shí)驗(yàn)開展工作日志,實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備使用登記日志、開放安全規(guī)則等日常管理規(guī)范,從而增強(qiáng)師生的責(zé)任意識(shí)。建立服務(wù)型的師資管理隊(duì)伍,結(jié)合現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理,完善開放式資源共享的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)室開放學(xué)生輔助負(fù)責(zé)制,選拔優(yōu)秀的專業(yè)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室并給予實(shí)驗(yàn)室輔助管理的相關(guān)工作,讓學(xué)生參與開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的日常管理和指導(dǎo)工作,包括實(shí)驗(yàn)室器材的使用記錄、設(shè)備的維護(hù)管理、學(xué)生的開放管理等,既能提高學(xué)生的綜合能力和科學(xué)素質(zhì),又能服務(wù)幫助其他學(xué)生,實(shí)踐證明是一種有效的開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方式。
開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展,有效地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深入,通過建立的兩個(gè)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),提高了實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率,同時(shí)也有效的將專業(yè)教師融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理中來,符合獨(dú)立院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的方向,符合我校大力推進(jìn)教學(xué)改革及應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系和創(chuàng)新教學(xué)體系的方向,促進(jìn)了專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量的提升。
將學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研項(xiàng)目、競賽活動(dòng)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)通過開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)有效融合到一起,充分調(diào)動(dòng)和提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,參與的學(xué)生從大一新生到大四學(xué)生,覆蓋了專業(yè)內(nèi)各個(gè)年級(jí)的學(xué)生,全面有效利用了各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資源。依托開放實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生參加中國教育機(jī)器人大賽、西門子自動(dòng)化杯大學(xué)生科技競賽、江蘇省交通應(yīng)用技術(shù)大賽等各類競賽獲得特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等多項(xiàng);畢業(yè)設(shè)計(jì)課題制作實(shí)物率達(dá)85%以上,同時(shí)學(xué)生積極申報(bào)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目多項(xiàng);申報(bào)江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目多項(xiàng);同時(shí)還參與教師企業(yè)課題如氣體檢測控制器、機(jī)車用頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換器、工業(yè)用多路繼電器控制器等多項(xiàng)企業(yè)課題的開發(fā)與設(shè)計(jì)工作。通過開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生增加了對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問題、解決問題的能力,從而培養(yǎng)更多的優(yōu)秀的應(yīng)用型人才,增強(qiáng)了就業(yè)核心競爭力。
實(shí)驗(yàn)室是高等院校培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的重要的基地,是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的主要載體,是衡量高等院校人才培養(yǎng)質(zhì)量和辦學(xué)實(shí)力的重要標(biāo)志。開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)促進(jìn)課堂教學(xué)改革,提高實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量有著積極的意義,是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種創(chuàng)新,是應(yīng)用型本科高校提升辦學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生就業(yè)競爭力的有效教學(xué)模式。實(shí)踐表明開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐,從而對(duì)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步提高,更加主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)的目的和意義,提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、分析問題、解決問題的能力,從而培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。