建环专业开放式实验教学模式初探

迟铭书，张兰河，秦宏，王媛，孙斌，车德勇

(1.东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012;2.东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)

现代科学技术的发展对高校人才培养提出了更新、更高的要求，如何更好的提高大学生的综合素质是高等院校面向21世纪培养目标的重要内容。教育部根据我国高等学校本科教学的实际情况和社会发展对人才培养的要求，于2001年制定了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》，其中明确强调要进一步加强实践教学，注重学生创新精神和实践能力的培养［1］。

高等学校的实验室不仅是进行实验教学、培养学生实验能力的重要基地，而且也是开发学生智力、启迪思维，培养创新能力、独立工作和实践能力，培育发明创造意识，培养专业技能及科学作风的重要基地。

培养应用型本科人才最重要的是培养动手能力，在大学学习阶段，动手能力的培养主要依赖实验和生产实践实习。这两种培养方式各有利弊，实验教学主要以验证性实验为主，主要验证的是课堂教学的理论知识，虽然可以较系统的检验所学理论知识，完整的了解专业知识的流程及变化规律，但都停留在理论层面，与实际生产相差较大［2］。

因此，如何积极探索分层次、多元化教学，更好地发挥实验室的各种实验教学功能，服务于教学体系，成为广大教育工作者们一直在不断探索的问题。

结合我校建环专业所具备的实验条件，为更有效的实施素质教育，提高学生创新意识，改变传统的实验教学和管理模式，探讨建立开放式实验教学模式，对建环专业实验课教学实行开放式实验教学和管理。

1 开放式实验教学所需条件

1.1 思想观念的转变

实验室的开放式教学模式，不仅仅是在时间和空间上开放，更关键的是在教学内容、教学方法和教学手段上的开放，其关键是观念意识上的开放［3，4］。改革以“受鱼”为主的传统实验教学方法，建立以“授渔”为主的创新思维能力和实际动手能力为根本的教学方法。因此，实验室的开放与否，不仅是个别实验台，实验室的开放，而是在思想上的，由全院教师共同配合下的实验教学改革之路。

1.2 仪器设备条件

实验室仪器设备的数量和质量是关系到实验室开放模式的最基本的硬件条件，没有充足的实验仪器条件，实验室的开放教学永远是纸上谈兵。我校建环专业于2003年至2009年间，共投资近400万元，建立了供热模拟综合实验台、空气调节和中央空调模拟实验室、空调制冷热泵综合实验台，通风模拟实验系统，因此我校建环专业在实验设备条件上完全具备开放式实验教学的基本条件。

首先，从各个实验台的设计要求上，提出实验台要具备专业综合实验能力，通过实验系统的设备能够尽量多的涵盖本专业的实验内容。这样的实验条件，在实施开放式实验教学，可以开阔学生的专业知识范围，在实验教学上具备了充分的广度;其次，实验台各分支实验项目具有灵活，多变的组合方式，为达到同样的实验目的，实验的方案和途径可以完全不同。学生在进行开放式实验时，可以自行设计和搭配实验方案，为学生提供充分的想象和创造空间，即锻炼了学生的创新思维，又强化了学生的实践动手能力，从而在实验教学上加强了深度;同时，在组建实验系统中各个参数的采集仪器和检测传感仪器上，要求要能够自由搭配，有机组合，能够通过改变实验条件达到开发、创新型实验目的，这在实验教学中是种飞跃，使实验教学仪器变身为满足创新思维的工具。这为开放式教学模式中创新思维的培养提供了绝佳的实验硬件条件。

1.3 实验技术人员及教学管理条件

开放式实验教学的开展伴随着可供选择的实验项目个数的大量增加，同时需要更多的实验教材和实验指导书;学生在实验中会发现更多更深更广泛的实验问题;设计性实验、研究性实验会涉及大量的新理论知识、新实验知识(如设计实验方案、仪器设备配套、实验数据的处理等);一些常用实验仪器的维修、改良等;这些都对实验教师提出了更高的要求。因此实验教师的自我学习和进修，提高业务水平成为开放性实验教学的必要条件。

开放性实验的教学管理也是有其自身特点的。在实验考核时，要真正衡量一个学生的实践动手能力，只凭一份实验报告和几组实验数据是不够的，因此将实验成绩分为几部分:设计方案，实际操作、实验数据报告、实验总结(论文)，并将其综合评分。这种评判标准充分调动了学生主动操作、努力思考、求新创异的积极性。

2 开放式实验教学及其特点

2.1 开放式实验教学

由于建环专业是原来土建类“供热通风与空调工程”、“城市燃气工程”和“供热空调与燃气工程”合并调整为“建筑环境与设备工程”专业，所以专业培养的侧重点也进一步倾向于建筑环境的创造与维护，以及建筑设备、系统的管理。使专业涵盖的范围有所扩大，原有的一些实验内容己明显满足不了新专业课程的要求。另一方面，随着我国高教事业的发展及社会对人才能力及知识结构要求的不断提高，也要求学生的独创能力、动手能力及独分析问题、解决问题的能力进一步加强。原有的实验内容、实验教学方法及形式也己适应不了这种需要，为此，有必要对建筑环境与设备工程专业实验课程的设置以及教学形式进行改革。

表1 传统实验教学与开放实验教学内容设置比较

通过表1对传统实验教学的内容和开放式实验教学的内容设置进行比较，在传统实验教学项目中，教学内容重复的现象比较多，如关于流速、流量、压力和温度的测量，在不同的实验中都重复同样得内容，使得实验的主次不分明，枯燥，也浪费了实验材料和实验时间。同时由于实验内容上仅为流体参数的测定或多为验证性实验，内容单一，也使得实验教学的深度不够，没有发挥出学生的主观能动性，对学生的创新能力、独立分析问题能力和实际动手能力的培养也欠缺。

在开放实验教学的形式下，对教学思想和教学形式的改革，也最终体现在教学内容上。通过开放实验教学的指导思路，设计新的实验教学课程设置方案(见表2)，根据专业课程的实验教学大纲，设计实验教学内容主旨及其课程的基本要求，在围绕本实验教学内容的前提下，让学生自主设计实验方案，自己动手搭建或改建实验台，通过实验装置采集数据，自己整理，独立分析后，形成实验报告。在新的实验方案下，有些专业实验不仅可以通过同一套实验装置同步进行，大大简化了传统实验数目，而且实验的整体综合性显著增强，由于实验方案是由学生自行设计，实验装置自己搭建，其主观能动性得到充分发挥，有利于对其动手能力、独立运用所学知识分析解决问题能力的培养和锻炼，同时也将会大大调动学生的学习积极性，从而反过来推动课堂教学。

表2 开放实验教学－课程设置方案表

2.2 开放式实验教学的特点

开放式实验教学能激发学生学习的主动性和积极性。相对独立的开放性实验课程体系的设置不是与理论教学的孤立，相反更有益于增强学生接受专业知识，在开放性实验教学中，系统化的实验教学使得学生在自行设计实验方案过程中明确地联系到理论教学中所学的专业知识，逐步构建起结构清晰的专业知识体系。而且在开放实验室后，学生可以利用课余时间，选择感兴趣的实验内容进行探讨和深入研究。这种做法强化了学生学习的自主性，激发了学生学习的主动性和积极性，增强了学生对专业理论学习的兴趣，鼓励学生勇于思考，启发学生的创新意识、培养学生的创新能力。

开放式实验教学能增加实验室资源的利用率，提高了学生对科学技术的兴趣。随着实验室的开放，实验室的容量大幅度提高，可实现学校内资源共享，并提高仪器设备的使用率。同时，通过学校积极的引导，鼓励学生参加校际的科技和知识竞赛，参加国家级的“节能减排”竞赛，或借助开放实验条件来模拟，分析，并解决实际建筑室内，室外环境问题，使学生积极投身于专业学习中，为学生以后从事科研活动和理论学习深造打下坚实基础。

实验教学方法的改进不仅提高了实验教学效果还促进了教师业务素质的提高。开放性实验内容丰富，知识结构层次分明，较系统全面的检验了理论教学内容，更容易使学生的专业学习循序渐进，调整实验教学进度，使理论知识与生产实习、课程设计等实践教学环节相结合，更有益于改善整体实践教学的效果。同时，开放性实验教学不仅要求指导教师能够指导基本实验，而目还能够指导综合性和设计性实验，这就要求教师既要有扎实的基础理论知识，熟练的操作技能，具有较强的科研能力，又要积极跟踪学科发展前沿，掌握新技术、新方法、新器件的应用，不断地充实自己，更新自己的知识，进而给学生更好的指导。

3 结语

开放式实验教学无疑是创新能力培养和加强学生技能训练的主要手段，是提高实验室和仪器设备利用率的重要措施，对于激发学生学习的自主性和积极性、充分发挥其潜能、提高解决实际问题能力方面，凸显出了开放式教学的重要作用。

但开放式实验教学体系也确实存在以下问题:

(1)实验室开放的相关管理以及仪器设备的管理必须要跟上，只有通过制定并严格执行好一系列规章制度，得以确保实验室开放教学的顺利开展。

(2)实验教师的教学和管理工作量大大增加，在核定工作量、人员编制等方面，学校、院系等各级教学管理部门应予认可。

(3)实验室开放大大提高实验仪器设备的使用率的同时，仪器设备损坏率、元器件和各种材料消耗率也相应增加，维护费用显著提高。

(4)实验教学的主体是学生，而实验方案的设计到实施又是由学生自己完成，因而，学生之间的可比性降低，评分的难度加大。需要完善对学生学习能力的评价机制，建立起多元化的实验教学评价与体系。

［1］侯龙清，徐红梅，罗嗣海.本科开放实验室实施对策的思考［J］.高校实验室工作研究，2008(2):62－64.

［2］赵修萌.建筑环境与设备工程实验探索研究［J］.实验室科学，2010(6):111－112.

［3］赵鹏，谭金芳，彭文博.实验室开放的探索与实践［J］.高等农业教育，2003(10):43－45.

［4］张玉平.发挥开放实验室的多重教育功能［J］.中国高等教育，2002(9):32－33.