创新实践型人才培养的实验教学改革与探索

张士磊，孟昕元

(河南机电高等专科学校 自动控制系，河南 新乡 453003)

创新实践型人才培养的实验教学改革与探索

张士磊，孟昕元

(河南机电高等专科学校 自动控制系，河南 新乡 453003)

针对当前企业对高素质工程技术人才的需求和部分高职高专院校实验教学的现状，阐述了进行实验教学改革的必要性。以河南机电高等专科学校自动控制实验教学改革的实践为基础，以新时期创新性、实践性人才培养为目标，探究了实验教学理念与改革思路等方面的问题，并提出了一些有益的实验教学新举措。实践证明，新的实验教学模式更能激发学生学习的主动性和创新性，能更好地为创新实践型人才培养奠定坚实的基础。

实验教学；教学改革；创新实践；教学思想；教学方法

随着科学技术的发展、经济全球化进程的加速以及建立创新型国家的迫切需要，现代社会对工程技术人才的知识、能力和素质提出了更高的要求，高等工程教育正面临着前所未有的挑战[1_3]。具有比较广博的知识、能力强、素质高的人才是现代社会的客观需求。如何培养出一批既要有知识，又要有能力，更要具有使知识和能力得到充分发挥的高素质人才，对教育工作者而言是一大挑战[4]。为此，各相关院校进行了大量的教学改革研究和实践并取得了丰硕的成果。在高教改革不断深化的趋势下，为适应中原经济区建设对高素质工程技术人才的需求，河南机电高等专科学校高度重视对实践教学体系的建设，不断加大对实践教学的改革力度，并且特别强调培养大学生的创新能力和实践能力，提高学生的综合素质。积极探索和实践新的实验教学模式和方法，着力培养“两有三实”(即有理想、有能力，实践、实用、实干)的创新实践型人才。

1 实验教学现状分析

实验教学是高素质工程技术人才培养的重要组成部分，是学生工程实践与创新能力培养的必需环节[5]。长期以来，各高职高专院校高度重视实验和实践教学环节，不断进行实验改革，全面系统提高实验教学水平。但仍然存在一些问题集中表现在以下3方面[6_8]。

(1)学校对实验教学很重视，但监管力度不够，实验课程的设置有弊端。鉴于实验教学的重要性，各级领导对实验室和实验教学都很重视，但具体的监管措施和力度有待加强。由于缺乏健全有效的监管机制和办法，再加上个别实验教师责任心不高，致使一些课程的实验教学流于形式，实验学时利用率低，实验效果差。另一方面，实验课程在设置上，往往沦为理论课的附属，其目的仅在于加深对理论的理解和掌握，而非重在培养学生的实践应用能力和创新能力。

(2)实验教学体系的运行模式存在弊端，实验室在开放使用及利用率方面效率不高。一方面，实验课缺乏整体布局，各门课按各自课程的要求安排实验，实验内容之间缺乏相互联系及协调，致使实验内容重复、脱节、遗漏、不系统。并且配套的实验教材较为滞后，更有的甚至没有实验教材，实验内容与时代发展不相适应。另一方面，受旧的实验教学模式的影响，很多实验在教学中要求学生只需按要求的过程去操作，用不着查资料、思考及创新，严重影响了学生的兴趣，抑制了学生参与的主动性和创造性。此外，一些实验室在开放使用及利用率方面效率不高，设备闲置现象比较严重，学校在如何提高实验室利用率方面没有得力的抓手，学生也没有可以自由发展兴趣的实验项目来拓展兴趣爱好。

(3)实验教学形式单一，教学手段落后，教学方法机械。实验教学仍然以知识传授为核心的静态方式在进行教学活动，学生的创新心理得不到满足，创造能力得不到培养，个性得不到充分发挥。

以上现象的存在，使得实验教学质量难以有突破性的提高，这对创新实践型人才的培养造成一定的制约。因此，必须对现有的实验教学模式及其运行机制进行改革，并在实践中不断总结经验，使之适应新形势发展的需要，更好地发挥对创新实践型人才培养的作用。

2 实验教学改革措施与方法

2.1 更新实验教学思想，确立新的实验教学目标［9］

为了适应社会对人才创新实践能力的需求，从根本上改变实验教学从属于理论教学的传统模式以及实验教学实施过程中存在的多种弊端，我们对实验教学体系进行了探索和研究，并在我系范围内进行了局部尝试。考虑到我校在河南及其周边地区的影响以及大多学生毕业后实际从事的工作，我们认为我校作为一所国家示范性省属高等专科学校，既不能像综合性本科院校那样，侧重于对理论的理解和掌握，培养尖端学术型人才;也不能像职业技术学院那样，一味突出职业技能，培养务实操作型人才，而应当综合考虑理论教学与实验教学之间的合理衔接，走符合社会需求又具有特色的发展道路。所以我们人才培养的目标定位是：努力培养具有社会主义市场经济适应能力和竞争能力，创新精神高，实践能力强，具有良好职业道德和熟练职业技能的高素质应用型人才。

为实现我校应用型人才培养的目标定位，我们实验教学的理念是：按照夯实基础、协调发展、注重实践、外向拓展的要求，坚持整体优化，健全体系，突出特色，整合完善，全面加强学生的实验实践教学环节，融综合素质培养与实验实践教学过程，着力开发学生的非智力因素，切实提高学生的创新实践能力，逐步提升应用型人才培养质量，大大增强学生的就业竞争力和进一步的工作能力。

2.2 革新实验教学体系，优化整合实验教学内容［10］

根据学生的认知过程和实验教学规律，我们将学科的实验教学体系进行统一规划，以“实验+工程训练”为载体，全面提高学生的创新实践能力和工程应用素质。基于此，我们建立了分阶段、多层次、模块化、开放型、创新性工程训练教学模式，并按照由浅入深，由单一到综合，由基础到高端的规律，遵循认知(感官)——技能(基础)——综合(提高)——创新(设计)的层次设置四阶段实验课程，实现工程训练三年不断。以我校电气自动化技术专业为例，其模块化实验教学体系规划如图1所示。

图1 电气自动化技术专业模块化实验教学体系

在新的实验教学体系下，我们制订了新的实验教学计划，修订了实验教学大纲，并且各门课程精选教材和优化整合实验内容。在实验教学内容中，及时把新技术、新理论和新方法充实到实验教学中去，让学生切实了解新技术的发展，适应社会进步的潮流。在电气自动化技术专业实验教学中，我们不仅优化整合了《自动控制技术及应用》《PLC技术及应用》《电力电子技术》《单片机技术及应用》等多门课程的实验教学内容，将原来分散于各门课程之间的验证型实验项目集中起来逐步改为设计型、综合型(具有一定创新性)的实验项目，而且增开了《电气制图》《自动化生产线安装与调试》等实验课程。在具体的实验项目设计中，充分考虑传统与现代、硬件与软件、实际与模拟、实操与演示的搭配与结合，引入信息技术，并注重实验的趣味性和对抗性。一方面精心设计基础型实验内容，并充分保证实验教学的质量，让学生做有所获，提高学习兴趣，增强学习的动力。另一方面多开各种体现专业特色的综合型实验，尽力做到既把实验项目与专业实训课程结合起来，又把实验项目与社会尤其是企业需求结合起来。再次，重点推进创新型实验，切实提高实验教学的层次和最终效果[11]。另外，还在规定每人完成必做的实验外，增设任选实验和自拟实验。通过实验项目的升级更新，实验目的也从要求学生掌握基本的方法和技能逐步升级为训练学生的创新实践能力、分析问题和解决问题的能力;强化专业知识的理解与运用以及专业知识和相关知识的融合，进一步培养团队合作精神与沟通协调能力，全面提升学生的综合素质和能力。

2.3 改进实验教学方法，更新完善实验教学手段

在实验教学过程中，我系根据不同专业不同课程的特点，改进实验教学方法，改变以教师和教材为中心的程式化教学模式，建立以学生为中心、实现以学生自我训练为主、强调合作式、探究式学习的教学模式。各实验教学安排由浅到深，由简单到综合，并能充分调动学生学习的主动性。注重培养学生实事求是的科学态度，相互协作的团队精神及勇于开拓的创新意识[12_13]。对于计划内实验教学，采取课内外相结合的实验方式。对于基础性实验，采取课外预习，课内实验，课外完成实验报告的教学方式;对于综合设计型实验，采取课外设计，课内仿真，实际制作(课内外结合)，课内调试的实验方式。于计划外的实验教学，采取开放的实验教学模式，如大学生第二课堂、电子设计大赛、PLC编程大赛、科技创新等活动，专门配备实验指导教师，利用创新实验室，为学生提供场地、元件、器材和仪器设备，积极支持大学生课外科技活动。从教学的角度，对不同层次的实验采用不同的教学方法。对基本技能实验，现场示范，一对一讲解，一丝不苟纠错;对于综合设计性实验，强调启发式教学;对于研究创新型实验，采用教师引导式教学，强调学生独立解决问题能力和创新意识的培养。

为了激发学生参与实验教学的热情，发掘学生的学习潜能，我们积极采用新的教育技术手段。我系各实验室都配备了多媒体投影设备，所有实验课都可采用多媒体教学。在教学过程中，将软件仿真技术引入实验教学。对有些验证性实验，学生利用先进的仿真软件进行实验，对有些在硬件实作不易观察和不易实现的现象获得感性认识，改善实验效果，提高实验效率。对于设计实验，学生利用仿真软件，在完成项目设计方案后，利用软件仿真，验证方案的正确性和可行性，然后硬件实现，改变传统的实验模式，使学生掌握自动化系统的设计方法和手段。

2.4 加强实验室建设，提高实验教师自身素质和水平

建设好验室，将有力地推进实验教学内容、教学体系、教学方法和教学手段的改革。抓好实验室建设和实验教学对全面提高学生的培养质量，多出高水平的人才无疑具有非常重要的意义[14]。为保障实验教学的顺利实施，切实提高实验教学质量，我系积极投身实验室建设工作。在原有实验室整合的基础上，我们和美国罗克韦尔自动化公司联合建立了罗克韦尔自动化实验室，实验室采用全新的软硬件设备，可同时容纳80人进行电气自动化技术专业综合实训，该实验室现已成为新乡市重点实验室;扩建了原有的电力电子技术实验室、PLC应用技术基础实验室、过程控制实验室和计算机控制技术综合实验室，这些实验室不仅增加了设备台套数，还完善了相关辅助设备如计算机、投影仪、示波器等的配置;此外，还自制了10套西门子自动化综合实验装置。这些实验室的建设对学生创新实践能力的培养起到了关键的作用。

实验教师作为实验教学的设计者和执行者，对实验教学起到了关键的作用，其能力和素质的高低直接影响了学生学习的积极性和学习效果。为此，我系十分注重对实验教师能力和素质的培养。我系先后从企业引进三位资深的工程师充实实验教师队伍，并且不定期地对实验教师及实验技术人员进行有关计算机、实验室设备和实验室管理、实验操作技术等方面知识的培训，采用参加学术会议，实验培训班和实验教学竞等方式了解、掌握最新实验技术和实验教学手段，以更新、提升实验教师的专业实践教学能力，适应实验教学的要求。另外我系还实行刚参加工作的青年教师到实验室锻炼一年，以增强实验教师队伍的活力和竞争意识。

3 实验教学改革实践

以电气自动化技术专业2009和2010级学生为实施对象，在他们在校学习的近3年时间内我们进行了实验教学改革的尝试和实践。具体做法是：

(1)以《PLC技术与工程应用》《单片机原理及系统设计》和《电气制图》三门实践性较强的课程为突破口，在课程实验学时由原来10学时分别增加到60学时和28学时的情况下，由授课经验丰富的老师协同实验老师共同制定实验教学大纲，编写相配套的项目式实验教材，并采用讨论式互动教学、任务驱动式教学等多种教学方法和手段，边讲边做，使学生在“学中做、做中学”，不仅加深了对理论的理解和掌握，更锻炼了实践操作能力。

(2)修订专业认识实习、课程设计和专业综合实训等实践教学环节的大纲和指导书，在实践训练中突出学生的主体地位和主观能动性的发挥。如在专业综合实训中，以PF40变频器的网络化控制为例，教师制订实训的目标，由学生设计项目方案及实施方法，教师考查方案的可行性，给出参考意见，并在实训中引导学生达到实训目标。如此，学生不仅得到技能训练，更增强了分析问题与解决问题的能力和信心。

(3)鼓励具有较强实践和科研能力的教师承担主干课程，这些教师结合自己讲授的课程，将最新的技术和研究成果在第一时间内传授给学生，使学生能及时、全面地了解相应领域的理论与实践知识。

(4)革新实践教学考核办法，考核方式包括实验操作、实验报告、实验题问答、笔试、设计实验等，一门实验考核包括至少上述方式中的三种;考核过程贯穿整个学习过程。

(5)顶岗实习、毕业设计等实践环节，让学生去校外实习基地学习，使学生深入生产实际，把本专业所学理论知识与生产实践有机结合，深入理解和领会所学知识，激发学生的思考兴趣，培养学生的动手实践能力和创新思维能力。

事实证明，经过实验教学改革，学生的创新实践能力得到了巨大的提高。学生参加电子设计大赛、罗克韦尔自动化技能大赛和自动化生产线安装与调试大赛都取得了良好的成绩。调查发现，学生对实验教学的满意率达90以上，连续三年，我系毕业生就业率保持在96以上，居同类院校前茅。

4 结束语

实验教学是整个教学过程中不可缺少的有机组成部分，是重要的教学环节之一。通过实验教学改革培养了学生工程实践能力，激发了学生创新意识，收到了良好的效果，达到了培养创新实践型人才的目标，为学生走向社会奠定了坚实的基础。所以，本文论述的实验教学改革的方法和措施具有一定的推广应用价值。

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Reform and EXp loration of EXperimental Teaching Based on the Practice of Innovation Talents Cultivation

ZHANG Shilei，MENG Xinyuan
(Department of Automation Control，Henan Mechanical and Electrical Engineering College，Xinxiang 453002，China)

In view of the demand for high-quality engineering technical personneland the status ofexperimental teaching for some vocational colleges，the necessity of experimental teaching reform were expound.Taking the experimental teaching reform of our system as the basis and the practice of innovation talents training as the target，we explored the experimental teaching reform and problems，as well as put forward some useful new experiment teachingmethod.Practice has proved，the new mode of experimental teaching can inspire the students'initiative and creativity，it is better for the practice of innovation talents cultivation.

experimental teaching;teaching reform;innovation practice;teaching idea;teachingmethod

G640；G40_012；G642.0

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.050

2012_12_24

张士磊（1982_），男，硕士，讲师，研究方向：网络通信及其控制技术、实验教学及管理。