工程教育中实验教学环节与资源利用

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摘要：本文分析了工程教育中实验教学环节现存问题，根据现代工程教育的要求和美国现行案例，提出了针对实验教学环节的改革思路和实验室资源利用的解决方案。

关键词：现代工程教育；实验教学；改革思路；实验室资源

1我国工程教育中实验教学环节和实验室资源利用的现状

实验教学指的是课程进行中，需要配合理论教学开展的实验课程，通过教学设备的演示或操作，帮助学生理解相关,课程的理论内容，深化理论认识。实践教学一般安排在学期末，有金工实习、认识实习和专业实习等等，主要是让学生把所学的技术与实际关联的作用。实践教学作为巩固理论知识和理论联系实际的有效途径，作为培养具有创新意识的高素质工程技术人才的重要环节。但是，由于更多地强调理论教学，实验实践教学环节一直是国内工程教学的薄弱环节，主要体现在大学实验实践设备和场地投资力量不足，相关专业没有对应的实验设备，有的借用其他专业设备解决实习问题，造成实践教学不对口。受限于陈旧的实验设备，实践教学的内容严重滞后于工程技术的发展，与实际的工程生产严重脱离。理论教学内容不断被改革，教材也是不断推陈出新，但是针对实践教学的教材却很少，甚至只有一本陈旧的教学设备使用说明书。师资方面，实践教学的教师多为理论教学同一个老师，大部分老师缺少工程实践经验。对于实验室资源，大多高校实验室归各院系管理，彼此之间没有联系，存在资源浪费情况，实验设备维护难更新慢，投资大，维护成本高。面对这样惨淡的实验教学局面，学生们表示对这类课程的印象只是写份实验报告，应付学分。因此，实验实践教学已经成了各个学校头疼的问题。

2新思路拓展实验教育和实验室资源优化

实验室可以分为两类：一类是教学型实验室，所做的实验多为演示性实验和操作性实验，实验设备为教学型实验设备，多为一个教学题目而专门设计，实验目的是帮助学生了解工程技术原理，实验结果可以预知，设备操作比较简单，不需要复杂的实验技巧；另一类是科研型实验室，所做的实验多为监测性，检测性，探索性，综合性实验，实验设备多为工艺流程设备和检测器材，比如烘箱、傅里叶红外、气相色谱等，目前多为由导师负责的专业实验室，并不是为了某一个题目而专门设计的，实验目的是解决科研中的问题，设备操作需要一定实验技巧。有的高校存在两类实验室相互使用的问题，但是两类实验室应该区分对待。

2.1教学型实验室的综合化

各学院独立建设实验室开设实验课程，总会存在重复建设问题，包括设备重复，课程重复和场地重复的问题，分散地建设和管理造成设备台套数不足，教师任务重，设备维修养护不及时，管理效率低下等问题。高校教育研究者MathebulaM.提出了一个新的概念，高校开设工程实践教育独立学院，为全校所有的工程学科提供实践教育，即教学型实验室的综合化。有一个项目叫做盒子实验室“Labinbox”就是一个关于管道设计的实验项目，是土木、机械工程和水利工程共享实验室。联合实验室涵盖了机械、土木、化工等学院的全部实验功能，可以充分利用空间和实验设备，可以增加相应的设备台套数，供学生们开展实验，也可以整合各学院之间重合部分的工作。开展跨学科项目和多学科教育方法。实验室怎么组建？怎么运行？需要来自各个专业院系的意见。共享的本质是要整合资源，实现高效共享实验设备，提高工程教育实验教育质量，同时降低设备投资和管理成本。这些都要建立在老师们的理解之上。独立学院要组建一定的师资来针对课程，工程知识体系和学生特点来组建实验室，设计开展实验课程，进行有效的运行、维护和管理。以前这些工作分散在各个学院，是一种低效的工作模式。独立学院需要一定的建筑空间来开展实验教学工作。应该根据设备占地和课程开展需要来重新设计实验室，而非根据专业设置来设计实验室。比如说流体实验室可以共享给五个不同的工程课程实验。关于实验设备采购，有必要召集所有相关专业的老师，组成讨论组，决定开展什么实验和采购什么实验设备，整合现有的设备资源，构建新的实验项目。保证实验设备的供应和实验室布局是学术导向型的。实验教学形式与方法需要改良适应新模式，需要重新设计开展实验教学工作。独立学院成员组成包括专业教学教师、技术工程师和管理人员。案例中提到的多学科工程教育学院MEE有来自于11个学院的33名教师和5名管理人员。该独立学院并没有招生数目，只是起到辅助教育工作。传统方式按照学生数来配套实验费用的方法要改变。随着实验相关工作的转移，资金也要发生转移。一种资金管理模式是根据使用学生人数来配套，原来分配给各个学院的资金，根据学生数来支付实验费用。大约是每个学生500元。也有人提出根据各个活动项目来收费的。或者两种方案相结合的方法。资金丰厚的学府会建立供学生开放使用的实验中心，为了促进学生对实践课程的热情，提高学生创新能力，动手能力和问题解决能力，很多机构会组织各种科学竞赛和工程问题解决竞赛。独立学院的优点是重视了实验教学在工程教学中的位置，使用过程会体现高效性，使学生体验到跨学科教育的好处。

2.2科研型实验室的流动化

高校科研型实验室，多由从事科研工作的教师利用科研项目经费搭建的实验室，同时也负责使用和管理。管理学院起到监管、保证安全运行的作用。但实际上，存在很多问题。笔者考察了美国德州大学奥斯汀分校的一些实验室，发现即使导师经费充足，也会面临实验室管理混乱的问题。老师们的实验室往往是由课题经费支持的，一个课题结束了，实验设备就留下了，几个项目下来，实验室也就有了储存一些价值不菲的设备，是申请下一个项目的资源。经过十几年的积累后，实验室开始变得拥挤，好用的设备越来越少，随着课题的与时俱进，有的设备已经很久不用了，躺在实验室里的虽然宝贝不少，但是没有发挥用途就是一堆烂铁，长期不用的设备，如果维护不好，比如温湿度条件不合适，都会导致设备测试精度的下降，而导师们自己并不是仪器方面的专家，没有时间顾及设备维护环境。另一方面很多老师都面临搭建实验平台的瓶颈期，最开始缺东少西，搭建平台需要大量投资，搭建好的平台可以发挥一段时间的作用，但是随着课题的完结和个人发展方向的变化，实验平台需要添置其他设备来不断改进，此时添置设备的经费如果不到位，往往要等待很久，再或者借助外部力量的设备，则要耗费很长的测试周期和高昂的测试费用，有时候测试结果并不理想。如今网络已经为经济的流动助力不少，但是在这方面似乎还是一个空白。设备的流动必须建立在高校管理的基础上，高校开设工程科学实验中心，可以为全校所有的工程科研提供服务。老师们实验室的全部设备都是学校的固定资产。工程科学实验中心负责统计全部设备的工作状态，包括位置、年限、价值、服务项目。在全校范围内公布这些设备数据，不同学科老师也可能需要同一个设备。正在搭建实验平台的老师共享信息后，可以找到闲置中的设备，用到自己的实验室。为了鼓励大家的共享，校方根据设备市值为设备的使用来定分值。出借方的老师可以获得分值补偿用于选购其他设备，受用方的老师需要支付这些分值，负分的老师达到一定标准后，需要用科研经费来补偿，这样的机制可以为起步阶段的老师搭建平台提供便利。校方通过分值来平衡老师之间的得失，并为设备的转运和运行提供保障。对于那些一直处于预约中的设备，校方考虑建设资金来满足科研需求。对于那些一直闲置的设备，或是完全不再使用的设备，校方考虑清算。对于使用频率比较低，但是还会使用的设备，校方代为保管，保障设备有一个好的保养环境，不占用教师们的实验空间。

2.3实践教学资源社会化

实践教学是理论学习和实际项目对接的重要桥梁，在现代工程教育中尤为重要。目前高校中开展的实践教学还存在很多问题，例如实践教学资源有限，师资力量不足，实践教学的考核形式古板等。实践教学资源如果只是在校内开展，存在学校设备资源有限，跟不上时代变化和设备维护成本高的问题，教师没有足够的实践经验。学生感受不到与实际工程的实践内容。尽管有些学校已经开展了和校外的合作，但是有时候结果并不理想。原因是有条件提供学生实践的社会资源还有待挖掘，老师们通过个人关系去联系实习资源，受到很大限制，比如学生们的食宿问题等。能给提供资源还愿意接受学生实习的单位，也很少去精细化设计实习的具体过程。学生们刚开始是满怀兴趣的，但开始实习起来发现老师不重视，师傅没要求，所见与所学没关系，看不懂也就懈怠了，写个实习报告就算交差了。实践教学资源社会化，要有社会共识才能解决好这样的问题。有丰富的资源可以提供教学的企业有义务建立实践教学基地，一方面为社会和行业培养人才，另一方面也是为企业文化的宣传服务。建立实践教学基地后，要和校方合作，讨论如何解决学生的接待和食宿问题，重要的是共同设计实践教学环节、内容和教学方法。这是企业的社会责任，社会当给与认可，甚至是奖励。

3结束语

高校的实验室是待开发的重要资源，只有实现科学规划，资源整合，开放共享和高效管理才能更好地服务师生，回报社会。传统的分散建设，自用自有的实验室已经无法适应现代工程教育的需要。整合教学型实验资源，优化科研实验室资源配置，借助社会力量开展实践教育是实现实验室建设可持续发展的良方。

参考文献：

[1]石红信，邱然锋，陈拂晓，张柯柯，郭俊卿.基于现代工程教育理念的材成专业实践教学体系构建的思考[J].科技信息，2013（10）：73.

作者：陈妍 刘怡 施骞 单位：浙江海洋大学港航与交通运输工程学院