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安全工程实验教学改革研究

2019/09/25 阅读:

[摘要]实验课程是本科生教学中的重要实践环节。将安全工程专业的实验课进行模块化,这在实验教学中还存在一定的问题有待解决。从实验教材及内容、实验教学方法、实验考核方式三个方面分析实验教学过程中存在的问题,从教学的内容、教学的方法、教学过程、课程的考核、实验室管理、教师队伍建设等方面进行改革,通过完善教学大纲,编写实验教材,丰富教学方法和教学过程,规范化课程的考核方式,加强实验室管理及师资队伍的建设,以解决实验模块化后的教学问题。这样可以提高本科实验教学的质量,改变学生的学习态度,增加学生学习的积极性,培养学生的创新能力,增强学生的动手能力,为培养创新型和应用型人才打下基础。

[关键词]安全工程;教学改革;实验教学;安全技术实验

一、前言

实验教学是培养应用型人才的重要环节,在培养和提高学生的创新意识和实践能力方面起着重要的作用[1]。本科生的实验教学在高等学校教学工作中非常重要,它是衡量学校教学、科研质量的一个重要因素[2]。相对于理论教学,实验教学更具有直观性、综合性和创新性,也更能激发学生的好奇心和创造性,对于提高学生的综合素质、工程实践能力和科技创新能力具有不可替代的重要作用[3-5]。可见,实验教学的改革是培养应用型人才的基础。安全工程是一门综合性学科,每所学校由于依托背景不同,安全工程的主要方向也不同,其开设的主要实验课程也不同。我校自安全工程专业开办以来,已成功培养五届毕业生,共计150多人,但是在实验课程的教学改革过程中,也还有一些问题有待解决。特别是在2015年将实验课程从理论课中脱离出来,根据专业特点和发展方向将实验课程单独列成一门独立的实验课(即将实验模块化)后,实验教学大纲、教学内容、教学方法等却没有得到及时更新。安全技术实验课在安全工程专业的实验教学中是一门重要的专业实验课程,共设40学时、10个实验,分散安排在大三上半学期的整个教学过程中。实验课程模块化后,教学过程中存在的问题更加明显。

二、存在的主要问题

(一)教学中的问题1.实验教材、内容实验教材是实验教学的基础。它的内容、范围以及深度、广度会直接影响实验教学的质量。近几年,安全工程专业理论教材发展很快,但实验教材十分短缺,而且数量和质量都落后于理论教材。由于每个学校的背景不同,安全工程专业所侧重的方向不同,其购买设置的实验内容也是不同的,因此,有借鉴性和实用性的实验教材更加少,甚至没有。本科生的实验教材往往无法订购,其所使用的教材都是本校教师自编的教材。这种教材的内容根据仪器说明书来编写和设定,缺乏创新性。另外,在编写讲义的过程中,由于讲义内容过于详细,学生在做实验时按部就班实验指导书进行实验,这不利于调动学生学习的积极性。安全技术实验成为一个模块后,实验教学大纲没有及时更新,实验内容设置不合理,模拟实验设置太多,综合性实验、设计性实验太少,这样的实验缺乏创造性和启发性,且大模块实验课程未完全脱离理论课程教学。实验项目设置太少,除了上课的一些实验外,没有提供选做实验供学生学习使用其他实验仪器。2.实验教学方法多年来,实验教学的方法未曾改变,教师讲解基本内容及操作过程,学生根据要求完成实验,并进行数据计算及结果分析,然后提交实验报告。实验课程的教学方法太过单一,教师在教学过程中忽略了对学生思考问题、创新能力的培养,没有给学生提供独立思考的空间。实验课缺乏探索与讨论问题的过程,这样不利于培养学生在实验过程中发现问题、解决问题的能力,不利于启发学生的创新思维和增强学生的动脑、动手能力。3.实验课程考核作为一门单独的课程,很多实验课程模块化后的考核方式不健全,甚至考核都没有,仅仅用学生的实验报告成绩评定作为实验课程的最后成绩,忽略了在实验过程中对学生操作能力以及分析、解决问题的能力的培养,这限制了学生的发散思维以及自主创新能力的发挥[6]。而且实验报告成绩的评定不规范,没有固定的评定方法及评分标准。实验成绩评定主观性太大,这样容易打击某些学生的积极性和主动性。

(二)教师和学生方面1.教师继本科实验课程模块化后,上实验课时任课教师的安排不合理。一般情况下,一门实验课程配备两名教师,但讲课的却只有一名教师,学生人数是一个教学班,30人左右。由于学生人数较多,教师不能保证每个学生都有机会操作实验。实验课对教师的要求高,不但要求教师具备较高的理论水平,而且要求教师能熟练使用仪器,对实验过程要熟悉,教师在上实验课前都要做预实验。但由于上实验课的教师就是理论课教师,他们的时间较少,即使有时间做预实验,有时预实验的效果也不好。这样的上课效果未达到预期,也影响了教学质量和学生的积极性。2.学生对学生来说,其对实验课的兴趣远远大于对理论课程的兴趣。有数据显示,99%的学生都喜欢上实验课。但如果实验内容太过死板,学生只是按部就班,久而久之学生的学习积极性就会下降,其对实验课的兴趣也会随之下降。另外,学生只有上课时才有机会使用仪器,平时没有机会使用,时间一长就会忘记所学。

(三)实验室管理方面首先,实验室管理存在问题。安全技术试验的实验仪器统一归实验中心管理。虽然实验中心管理着6个专业的各种实验仪器,但由于没有专人管理,有些设备放置的地方不合理,防水、防潮、通风未做到位,这导致有些仪器由于没有得到及时维护而毁坏。其次,由于安全工程实验室建立不久,实验室的管理规章制度、仪器操作规范等规章制度不健全。个别安全意识差的学生,不注意操作规范,这会导致一些潜在的安全隐患[7]。最后,实验室中设备利用率低。实验课程每年只开设一次,学生使用的次数较少,大部分时间实验设备是闲置的,学校花了大价钱购买的仪器却没有充分利用起来,而且仪器如果不经常使用损坏会比较快,维护维修费用很高,这也会造成资金的浪费。

三、实验教学改革

(一)统一完善教学大纲统一完善教学大纲,编写实验内容及教材实验教材建设不仅关系到实验教学的效果和应用型人才的培养,同时也会影响科学研究工作的开展。安全工程专业实验教材的建设会影响安全专业人才应用能力的培养[8]。制定合理的实验方案和内容,编制合理的实验教材,这是进行实验教学改革的第一步。对此,我们组织教研室教师进行研讨,完善了实验课程的教学大纲,编写实验教材,并组织相关教师对新编实验教材进行评议,最后提交给多名相关专家审阅修改,以确保实验教材的质量。同时,我们还对实验的内容进行重新设置,增加了设计性和综合性的实验项目,并在原来实验项目的基础上增加部分选做实验,供学生选择。

(二)健全实验课程的考核方式将实验课程的考核方式多样化、规范化,注重培养学生的创造力和动手能力。实验成绩由三部分组成:日常考核,实验报考和实验考试。具体的实验评定及评分安排如表1所示。实验的日常考核主要从三个方面进行,即出勤、实验预习情况以及上课学习的状态。整个考核占实验成绩的20%。实验报告的评定采用规范化的形式,实验报告的每个部分都占有一定的分数,具体分数分配如图1所示。实验目的、实验原理、实验仪器都在实验指导书中给出,所以分值较小,实验步骤需要根据当天实验进行总结,因此所占分值略高。原始数据记录体现学生做实验的过程,实验数据处理是整个实验报告的关键,占30%。结果分析和误差分析是对实验结果的总结,也是实验报告中比较重要的部分,分数分别占10%。实验的考试不采用进行某一个实验来进行评定,而是采用抽签的方式,将之前所做实验的所有内容、仪器的使用、仪器的管理及注意事项、操作过程及注意事项等内容写到小纸条上,学生采用抽签的方式来回答问题或进行现场操作(不用得出具体结果),教师根据学生的回答及操作情况来评定学生的成绩。这样,学生在实验过程中会用心听课,认真实验,积极参与,不做一个旁观者。这种考核方式使学生能熟练掌握仪器的使用,掌握整个实验的内容。至于学生的数据处理及分析能力,教师会通过实验报告给一个评定成绩。这样的实验考核方式能够让教师全面掌握学生上实验的情况,且能真实反映学生学习的状况及学习成果。

(三)实验教学方法及教学过程实验教学方法及教学过程改革一般上实验课教师都会提前将实验内容等相关材料发到学生手里,上课时进行实验内容及仪器使用的讲解,然后让学生进行实验。实验一般采用板书的形式,有时连板书都没有,教学方法单一,这使得大部分学生上课不认真听课,做实验不动手,跟在后面凑数。只有丰富现有的教学形式,才能够激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性[9]。我们将多媒体及现代化教学手段(微课、慕课、翻转课堂等)用到实验教学过程中,将实验相关方法内容传授给学生,这可以提高学生学习的积极性,还可以解决学生较多,教师讲课时部分学生听不清、看不到的问题,提高教学质量。将上课内容或仪器的介绍制成微视频,上课通过播放微视频让学生进行学习,这样可以吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣,进而提高学生的学习效率。另外,还可以将翻转课堂等现代化教学模式应用到实验教学过程中,进行教学过程的改革。具体实验教学模式设计如图2所示。2实验教学的教学过程不同性质的实验内容采用不同的教学手段和教学方式,这样整个实验课程就不再枯燥、单调,这既丰富了教学又提高了教学效果,师生均受益。

(四)建立专门的实验师资队伍实验教学师资队伍是创新人才培养的重要力量,也是创新实验产生的源泉[10]。应建立专门的安全工程专业实验师资队伍,要有专职的实验教师。实验课程采用专职教师与理论课教师共同上课的双线教师安排方式,一个班级分成两组,有两名教师分别带两个实验项目。这样,一方面教师之间可以相互学习理论知识和实验仪器使用操作;另一方面,由于学生总人数减少,各组组员人数减少,每个学生的动手机会增加,学生的上课效果及实验效果会得到提高。另外,应提高教师的紧迫感和责任感,督促教师不断提高进取意识、实验教学水平和积极性[11]。应加强教师的学习,让教师到兄弟院校或其他部门进行培训或进修,使教师对实验内容和实验方案能做到及时更新。

(五)教学与科研结合为了使学生能够接触到安全学科的新技术、新成果,拓宽视野,我们鼓励学生通过申报科研项目或者参加教师的科研项目使用专业相关仪器设备。其中每年湖南省的“大学生研究性学习和创新性实验计划项目”以及湖南农业大学的“大学生研究性学习和创新性实验计划项目”“大学生创新性实验计划项目”等,都是学生参加科研的好机会。学生运用所学专业理论知识,通过查阅资料和讨论,确定实验方案并组织实施,掌握具体实验的设计思路,提高分析问题、解决问题及科学研究的能力,这既锻炼了自己又提高了实验设备的使用率。提倡并鼓励学生参加安全专业学科的各种学科竞赛活动,以提高学生的创新意识及创新能力,比如安全工程专业年会举办的“大学生实践与创新作品大赛”等。通过参加竞赛,学生不但可以锻炼各方面的能力,还开阔了视野,同时这也提高了实验室实验设备的使用率。

(六)加强实验室的管理加强实验室管理,首先要有专门的实验管理人员,并健全实验室管理制度。为此,我们成立了专门的安全工程实验教师团队,负责实验室的建设、管理与实验教学。实验课教师不仅要熟悉实验设备的性能,保证实验设备的完好,还要能够进行实验设备的简单维修和保养,充分挖掘实验设备的潜力[12]。实验教师团队可以是一线教师和实验教师共同组成,实验教师建立实验设备数据库,完善实验设备的相关管理制度,建立实验仪器设备使用、借用以及维修保养的档案。

(七)实行实验室开放政策开放实验室的实验教学,是指学生可以利用课余时间对感兴趣的实验内容进行练习,这能有效提高实验室的使用效率。为了提高学生的动手以及创新能力,学生在完成规定实验课程之后,可以结合指导教师的相关课题或者创新项目,自主选题、设计进行科技创新实验,实验室和实验教学仪器全面向学生开放。同时,鼓励学生申报参与实验项目,包括研究性、综合性及设计性实验,模型、发明及制作类实验,学科竞赛类实验等。指导教师和实验室管理人员在实验室开放、实验资料查阅、实验问题解答等方面为学生提供全方位服务,给学生创造一个研究型的学习环境。实验室的开放,不仅可用作学生备赛(备战)的训练场,而且能最大限度地提高仪器设备的利用率。

四、总结

本科实验教学是本科教学中培养学生动手能力和创新能力的重要环节,也是为社会培养应用型、创新型人才的基础。做好实验教学,不但能够提高学生的各种应用能力,对教师来说也是一项挑战。特别是安全技术实验这门课程,它是安全工程专业重要的专业实验课程。安全技术实验课程的改革是一个不断摸索、不断前进的过程,在改革过程中,要把握方向,与实际相结合,一点一滴的进行,循序渐进地解决在教学改革中遇到的各种问题,加大对实验教学改革的重视,使教学改革能真正提高学生的综合素质和能力,为培养应用型人才打下坚实基础。

[参考文献]

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[2]高晓蕾.安全工程专业本科实验教学改革与实践[J].安全,2017(8):62-64.

[3]管晓刚,程槿涛,闫卫平,等.注重研究性突出实践性科学制订人才培养方案[J].中国大学教学,2007(4):60-64.

[4]王国强,傅承新.研究型大学创新实验教学体系的构建[J].高等工程教育研究,2006(1):125-128.

[5]张曦,马衍坤.安全工程专业实验教学改革探讨[J].江苏科技信息,2015(22):15-17.

[6]高玉坤,刘芳喆,黄志安,等.安全工程专业实验教学改革初探[J].教育教学论坛,2016(24):78-79.

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[8]张曦,刘健.安全工程专业实验教材建设及改革对策研究[J].科技视界,2016(23):47,131.

[9]高玉坤,周玉鹏,黄志安,等,安全工程专业实验课程改革与实践[J].实验技术与管理,2016(12):218-220.

[10]王伟峰,邓军,马砺,等.消防工程专业创新实验教学模式探讨与实践[J].高教学刊,2017(7):70-72.

[11]蔡峰,薛安家,黄植.安全工程专业本科生实验教学改革与实践[J].实验技术与管理,2015(10):171-174.

[12]阳富强,陈伯辉,杨健.地方高校安全工程专业实验教学新体系构建[J].化工高等教育,2015(5):51-56.

作者:卢丽丽 蒋娇莲 廖婵娟 苏龙 杨建 单位:湖南农业大学资源环境学院

安全工程实验教学改革研究

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