工程教育中實驗教學環節與資源利用

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摘要：本文分析了工程教育中實驗教學環節現存問題，根據現代工程教育的要求和美國現行案例，提出了針對實驗教學環節的改革思路和實驗室資源利用的解決方案。

關鍵詞：現代工程教育；實驗教學；改革思路；實驗室資源

1我國工程教育中實驗教學環節和實驗室資源利用的現狀

實驗教學指的是課程進行中，需要配合理論教學開展的實驗課程，通過教學設備的演示或操作，幫助學生理解相關,課程的理論內容，深化理論認識。實踐教學一般安排在學期末，有金工實習、認識實習和專業實習等等，主要是讓學生把所學的技術與實際關聯的作用。實踐教學作為鞏固理論知識和理論聯系實際的有效途徑，作為培養具有創新意識的高素質工程技術人才的重要環節。但是，由于更多地強調理論教學，實驗實踐教學環節一直是國內工程教學的薄弱環節，主要體現在大學實驗實踐設備和場地投資力量不足，相關專業沒有對應的實驗設備，有的借用其他專業設備解決實習問題，造成實踐教學不對口。受限于陳舊的實驗設備，實踐教學的內容嚴重滯后于工程技術的發展，與實際的工程生產嚴重脫離。理論教學內容不斷被改革，教材也是不斷推陳出新，但是針對實踐教學的教材卻很少，甚至只有一本陳舊的教學設備使用說明書。師資方面，實踐教學的教師多為理論教學同一個老師，大部分老師缺少工程實踐經驗。對于實驗室資源，大多高校實驗室歸各院系管理，彼此之間沒有聯系，存在資源浪費情況，實驗設備維護難更新慢，投資大，維護成本高。面對這樣慘淡的實驗教學局面，學生們表示對這類課程的印象只是寫份實驗報告，應付學分。因此，實驗實踐教學已經成了各個學校頭疼的問題。

2新思路拓展實驗教育和實驗室資源優化

實驗室可以分為兩類：一類是教學型實驗室，所做的實驗多為演示性實驗和操作性實驗，實驗設備為教學型實驗設備，多為一個教學題目而專門設計，實驗目的是幫助學生了解工程技術原理，實驗結果可以預知，設備操作比較簡單，不需要復雜的實驗技巧；另一類是科研型實驗室，所做的實驗多為監測性，檢測性，探索性，綜合性實驗，實驗設備多為工藝流程設備和檢測器材，比如烘箱、傅里葉紅外、氣相色譜等，目前多為由導師負責的專業實驗室，并不是為了某一個題目而專門設計的，實驗目的是解決科研中的問題，設備操作需要一定實驗技巧。有的高校存在兩類實驗室相互使用的問題，但是兩類實驗室應該區分對待。

2.1教學型實驗室的綜合化

各學院獨立建設實驗室開設實驗課程，總會存在重復建設問題，包括設備重復，課程重復和場地重復的問題，分散地建設和管理造成設備臺套數不足，教師任務重，設備維修養護不及時，管理效率低下等問題。高校教育研究者MathebulaM.提出了一個新的概念，高校開設工程實踐教育獨立學院，為全校所有的工程學科提供實踐教育，即教學型實驗室的綜合化。有一個項目叫做盒子實驗室“Labinbox”就是一個關于管道設計的實驗項目，是土木、機械工程和水利工程共享實驗室。聯合實驗室涵蓋了機械、土木、化工等學院的全部實驗功能，可以充分利用空間和實驗設備，可以增加相應的設備臺套數，供學生們開展實驗，也可以整合各學院之間重合部分的工作。開展跨學科項目和多學科教育方法。實驗室怎么組建？怎么運行？需要來自各個專業院系的意見。共享的本質是要整合資源，實現高效共享實驗設備，提高工程教育實驗教育質量，同時降低設備投資和管理成本。這些都要建立在老師們的理解之上。獨立學院要組建一定的師資來針對課程，工程知識體系和學生特點來組建實驗室，設計開展實驗課程，進行有效的運行、維護和管理。以前這些工作分散在各個學院，是一種低效的工作模式。獨立學院需要一定的建筑空間來開展實驗教學工作。應該根據設備占地和課程開展需要來重新設計實驗室，而非根據專業設置來設計實驗室。比如說流體實驗室可以共享給五個不同的工程課程實驗。關于實驗設備采購，有必要召集所有相關專業的老師，組成討論組，決定開展什么實驗和采購什么實驗設備，整合現有的設備資源，構建新的實驗項目。保證實驗設備的供應和實驗室布局是學術導向型的。實驗教學形式與方法需要改良適應新模式，需要重新設計開展實驗教學工作。獨立學院成員組成包括專業教學教師、技術工程師和管理人員。案例中提到的多學科工程教育學院MEE有來自于11個學院的33名教師和5名管理人員。該獨立學院并沒有招生數目，只是起到輔助教育工作。傳統方式按照學生數來配套實驗費用的方法要改變。隨著實驗相關工作的轉移，資金也要發生轉移。一種資金管理模式是根據使用學生人數來配套，原來分配給各個學院的資金，根據學生數來支付實驗費用。大約是每個學生500元。也有人提出根據各個活動項目來收費的?；蛘邇煞N方案相結合的方法。資金豐厚的學府會建立供學生開放使用的實驗中心，為了促進學生對實踐課程的熱情，提高學生創新能力，動手能力和問題解決能力，很多機構會組織各種科學競賽和工程問題解決競賽。獨立學院的優點是重視了實驗教學在工程教學中的位置，使用過程會體現高效性，使學生體驗到跨學科教育的好處。

2.2科研型實驗室的流動化

高校科研型實驗室，多由從事科研工作的教師利用科研項目經費搭建的實驗室，同時也負責使用和管理。管理學院起到監管、保證安全運行的作用。但實際上，存在很多問題。筆者考察了美國德州大學奧斯汀分校的一些實驗室，發現即使導師經費充足，也會面臨實驗室管理混亂的問題。老師們的實驗室往往是由課題經費支持的，一個課題結束了，實驗設備就留下了，幾個項目下來，實驗室也就有了儲存一些價值不菲的設備，是申請下一個項目的資源。經過十幾年的積累后，實驗室開始變得擁擠，好用的設備越來越少，隨著課題的與時俱進，有的設備已經很久不用了，躺在實驗室里的雖然寶貝不少，但是沒有發揮用途就是一堆爛鐵，長期不用的設備，如果維護不好，比如溫濕度條件不合適，都會導致設備測試精度的下降，而導師們自己并不是儀器方面的專家，沒有時間顧及設備維護環境。另一方面很多老師都面臨搭建實驗平臺的瓶頸期，最開始缺東少西，搭建平臺需要大量投資，搭建好的平臺可以發揮一段時間的作用，但是隨著課題的完結和個人發展方向的變化，實驗平臺需要添置其他設備來不斷改進，此時添置設備的經費如果不到位，往往要等待很久，再或者借助外部力量的設備，則要耗費很長的測試周期和高昂的測試費用，有時候測試結果并不理想。如今網絡已經為經濟的流動助力不少，但是在這方面似乎還是一個空白。設備的流動必須建立在高校管理的基礎上，高校開設工程科學實驗中心，可以為全校所有的工程科研提供服務。老師們實驗室的全部設備都是學校的固定資產。工程科學實驗中心負責統計全部設備的工作狀態，包括位置、年限、價值、服務項目。在全校范圍內公布這些設備數據，不同學科老師也可能需要同一個設備。正在搭建實驗平臺的老師共享信息后，可以找到閑置中的設備，用到自己的實驗室。為了鼓勵大家的共享，校方根據設備市值為設備的使用來定分值。出借方的老師可以獲得分值補償用于選購其他設備，受用方的老師需要支付這些分值，負分的老師達到一定標準后，需要用科研經費來補償，這樣的機制可以為起步階段的老師搭建平臺提供便利。校方通過分值來平衡老師之間的得失，并為設備的轉運和運行提供保障。對于那些一直處于預約中的設備，校方考慮建設資金來滿足科研需求。對于那些一直閑置的設備，或是完全不再使用的設備，校方考慮清算。對于使用頻率比較低，但是還會使用的設備，校方代為保管，保障設備有一個好的保養環境，不占用教師們的實驗空間。

2.3實踐教學資源社會化

實踐教學是理論學習和實際項目對接的重要橋梁，在現代工程教育中尤為重要。目前高校中開展的實踐教學還存在很多問題，例如實踐教學資源有限，師資力量不足，實踐教學的考核形式古板等。實踐教學資源如果只是在校內開展，存在學校設備資源有限，跟不上時代變化和設備維護成本高的問題，教師沒有足夠的實踐經驗。學生感受不到與實際工程的實踐內容。盡管有些學校已經開展了和校外的合作，但是有時候結果并不理想。原因是有條件提供學生實踐的社會資源還有待挖掘，老師們通過個人關系去聯系實習資源，受到很大限制，比如學生們的食宿問題等。能給提供資源還愿意接受學生實習的單位，也很少去精細化設計實習的具體過程。學生們剛開始是滿懷興趣的，但開始實習起來發現老師不重視，師傅沒要求，所見與所學沒關系，看不懂也就懈怠了，寫個實習報告就算交差了。實踐教學資源社會化，要有社會共識才能解決好這樣的問題。有豐富的資源可以提供教學的企業有義務建立實踐教學基地，一方面為社會和行業培養人才，另一方面也是為企業文化的宣傳服務。建立實踐教學基地后，要和校方合作，討論如何解決學生的接待和食宿問題，重要的是共同設計實踐教學環節、內容和教學方法。這是企業的社會責任，社會當給與認可，甚至是獎勵。

3結束語

高校的實驗室是待開發的重要資源，只有實現科學規劃，資源整合，開放共享和高效管理才能更好地服務師生，回報社會。傳統的分散建設，自用自有的實驗室已經無法適應現代工程教育的需要。整合教學型實驗資源，優化科研實驗室資源配置，借助社會力量開展實踐教育是實現實驗室建設可持續發展的良方。

參考文獻：

[1]石紅信，邱然鋒，陳拂曉，張柯柯，郭俊卿.基于現代工程教育理念的材成專業實踐教學體系構建的思考[J].科技信息，2013（10）：73.

作者：陳妍 劉怡 施騫 單位：浙江海洋大學港航與交通運輸工程學院