梁文俊 李 堅(jiān) 劉 佳 金毓峑

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)工科學(xué)生工程能力*

梁文俊 李 堅(jiān) 劉 佳 金毓峑

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

工程能力是工科大學(xué)生必備的重要能力，也是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。本文分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)工科大學(xué)生工程能力方面的作用，針對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題, 提出了改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的措施和途徑。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；工程能力；創(chuàng)新能力

工科高等教育的目的,就是要向社會(huì)輸送大批合格的工程技術(shù)人員。在有限的時(shí)間內(nèi)將學(xué)生培養(yǎng)成既有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí),又具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的現(xiàn)代化人才,這是我國教育體制改革的目標(biāo)之一。學(xué)生工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高，在很大程度上依賴于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力起著重要作用。大力提高環(huán)境類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)效果,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,是目前我國環(huán)境類專業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)。高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)裝置的研究和開發(fā)是提高實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵之一。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)工科大學(xué)生工程能力方面的作用

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求越來越高。大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱，在很大程度上決定了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭能力、創(chuàng)業(yè)能力和發(fā)展能力。某項(xiàng)調(diào)查顯示，當(dāng)今大學(xué)生畢業(yè)后適應(yīng)工作能力下降，相當(dāng)多的畢業(yè)生在工作崗位上實(shí)際鍛煉兩三年后才能真正勝任崗位工作。在日趨嚴(yán)峻的就業(yè)形勢(shì)下，用人單位越來越看重大學(xué)生的工程實(shí)踐能力，畢業(yè)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)欠缺、動(dòng)手能力不強(qiáng)也是影響高校畢業(yè)生就業(yè)的一個(gè)重要原因。高校中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鞏固和應(yīng)用課堂理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的根本途徑，在高等工程教育中更是起著關(guān)鍵性作用。

學(xué)生畢業(yè)后主要是到企業(yè)和生產(chǎn)第一線，以工程作為服務(wù)對(duì)象，從事設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、研發(fā)和管理等工程實(shí)際工作，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生工程能力的提高至關(guān)重要。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主動(dòng)性、探索性和創(chuàng)造性是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要特點(diǎn)，創(chuàng)新能力是在不斷實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)踐問題的過程中培養(yǎng)和鍛煉出來的，主要表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)向?qū)W生傳授知識(shí)、驗(yàn)證理論、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)技能；實(shí)驗(yàn)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生得到科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和手段的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方式，培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新精神；實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力和解決問題能力，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。

二、當(dāng)今實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

研究調(diào)查顯示，現(xiàn)今大學(xué)生畢業(yè)之后不能找到理想的職位多是由于沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，工程經(jīng)驗(yàn)不足，很多學(xué)生必須在上崗后一段時(shí)間后才能逐步適應(yīng)其新的工作環(huán)境，因而也不能及時(shí)發(fā)揮其作用，這在工科院校畢業(yè)的大學(xué)生身上尤為突出。而造成這種狀況的直接原因在于工科院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的薄弱，主要表現(xiàn)在：

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到削弱

近年來我國高校招生規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，但教育投入并未同步加大，許多工科院校實(shí)驗(yàn)室面積不足，實(shí)驗(yàn)手段、儀器設(shè)備普遍陳舊落后，新辦專業(yè)實(shí)驗(yàn)條件尤為短缺。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)

許多高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，沒有系統(tǒng)和相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少，研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)更少。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不完善

目前，許多高校中實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般由指導(dǎo)教師先介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理以及所用的儀器設(shè)備，再對(duì)學(xué)生重點(diǎn)示范，最后才由學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)是被動(dòng)的，束縛了學(xué)生的思想、學(xué)生的積極性與主動(dòng)性得不到充分發(fā)揮。

4.考核方式不合理

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)，與理論教學(xué)相比，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視未達(dá)到應(yīng)有的程度,教師的指導(dǎo)能力和學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母叩?，從課程體系的考核中幾乎得不到反映,致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,對(duì)實(shí)驗(yàn)課往往未能給予足夠的重視,更缺乏培養(yǎng)、鍛煉自己的工程實(shí)踐能力的意識(shí)。而且,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，往往是幾個(gè)學(xué)生共同完成一組實(shí)驗(yàn),這必然導(dǎo)致了部分學(xué)生無實(shí)際動(dòng)手操作的后果,達(dá)不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。

此外，實(shí)驗(yàn)人員隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不夠合理和素質(zhì)欠佳等問題也影響著實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力

1.單獨(dú)設(shè)立實(shí)驗(yàn)課

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過此環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生深刻理會(huì)課堂內(nèi)容并提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，因而在課程設(shè)置中應(yīng)該改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué)的傳統(tǒng)模式，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比例，另可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，單獨(dú)計(jì)算學(xué)分。我校環(huán)境工程專業(yè)對(duì)環(huán)境科學(xué)和環(huán)境專業(yè)本科生開設(shè)了污染控制工程實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)等綜合性或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程，并單獨(dú)計(jì)算學(xué)分。以大氣污染控制實(shí)驗(yàn)課程為例，到目前為止開設(shè)了有機(jī)廢氣吸收實(shí)驗(yàn)、酸霧吸附實(shí)驗(yàn)、電除塵器伏安特性實(shí)驗(yàn)、粉塵真密度實(shí)驗(yàn)等8個(gè)綜合性或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，通過這些實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生動(dòng)手學(xué)習(xí)的積極性，提高了其動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的改進(jìn)

目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的陳舊和缺乏是很多高校在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)所遇到的問題。以我校大氣污染控制實(shí)驗(yàn)課程目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)為例，針對(duì)此種情況，自行研發(fā)設(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置，如污染物吸收吸附裝置、布袋除塵器教學(xué)裝置等教學(xué)設(shè)備。其中污染物吸收吸附裝置是在實(shí)驗(yàn)室老師結(jié)合科研工作的基礎(chǔ)上開發(fā)出的一套小型工業(yè)廢氣處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要用于本科生教學(xué)，與此同時(shí)又是一套小型工業(yè)化裝置，是任教課教師從實(shí)踐中總結(jié)出、并按照實(shí)際狀況自行設(shè)計(jì)制造的，不僅考慮處理設(shè)備的單體，更加注重系統(tǒng)和實(shí)際的應(yīng)用，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備工程化、系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程能力。整套吸收吸附系統(tǒng)的主要構(gòu)成為：氣體吸收實(shí)驗(yàn)裝置、氣體吸附實(shí)驗(yàn)裝置、SDG吸附劑、集氣罩、管道系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和噪音控制裝置(消聲器、減震器)。其中SDG吸附劑是北京工業(yè)大學(xué)自行研制成功的吸附劑，它可有效用于酸霧的治理，凈化效率高，不產(chǎn)生二次污染，曾獲“北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)”，并兩次被收入國家環(huán)保局“最佳實(shí)用技術(shù)”。

此實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用于環(huán)境工程與環(huán)境科學(xué)專業(yè)的本科實(shí)踐教學(xué)中，包括大氣污染控制工程課程的實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等過程。通過在課堂上教授基本原理、實(shí)驗(yàn)過程中結(jié)合具體裝置進(jìn)行講解和拓寬、課后有興趣的同學(xué)進(jìn)一步探索設(shè)計(jì)和研究，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生提取加工信息的能力，深入探索更多更有意義的設(shè)想方案，提升創(chuàng)新能力。很多外校來訪的教師考察了該實(shí)驗(yàn)裝置后，表示了極大的興趣。

3.改革實(shí)驗(yàn)考核方法

考試方法的改革是推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一項(xiàng)有力措施。對(duì)實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定不能簡單地看實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，而要著重以實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過程以及分析和處理問題的思路來評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)成績。我校環(huán)境工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程中采用讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自行實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并采取了答辯的方式展示自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果，并對(duì)老師和其他同學(xué)的提問進(jìn)行回答。最終成績的評(píng)定即是根據(jù)學(xué)生多方面的能力給出綜合評(píng)價(jià)，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且獲得了較好的教學(xué)效果。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

大氣污染控制實(shí)驗(yàn)課程中向本科學(xué)生開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中包括等離子體法去除揮發(fā)性有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)和生物法去除有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均是目前該研究室的主要科研方向，通過向本科生開設(shè)這部分實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生接觸目前科研的最新研究方向，提高學(xué)生科研主動(dòng)性，其中一些學(xué)習(xí)成績優(yōu)異，富有創(chuàng)造能力的優(yōu)秀學(xué)生，可到各實(shí)驗(yàn)室參加科研，成為科研助手。

四、結(jié)束語

學(xué)生工程能力的培養(yǎng)并非一門或幾門課的任務(wù)，也并非只要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就可以了，但是教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在提高學(xué)生工程能力方面起著不可或缺的重要作用。高校實(shí)驗(yàn)室肩負(fù)著培養(yǎng)人才的重要任務(wù)，要積極做好實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不斷探索培養(yǎng)工程應(yīng)用人才的新途徑。同時(shí),必須改革現(xiàn)有陳舊的教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的過渡,培養(yǎng)當(dāng)今社會(huì)所需的工程技術(shù)人才,是時(shí)代賦予每一位教育工作者的歷史重任。

[1]李玲玲，鄭加強(qiáng).深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)工程實(shí)踐能力[J].河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2000,3：56～58

[2]楊春平，甘海明，吳婷，等.一個(gè)工業(yè)規(guī)模的多功能廢氣處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[C].大學(xué)環(huán)境類課程報(bào)告論壇論文集,2007，94～97

[3]陳小虎,劉化君,朱曉春,等.電氣信息與電子信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué),2006,4：55～56

[4]張建宏.深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].中國電力教育，2008,6：91～92

Strengthening the experimental teaching to cultivate engineering students’ ability of engineering and innovation

Liang Wenjun,Li Jian,Liu Jia,Jin Yuquan
Beijing university of technology，Beijing，100124，China

Engineering ability is an indispensable ability and the basic of innovation ability for the engineering undergraduate students. This paper discussed the important functions of training college students’engineering ability. The main problems during the course of experimental teaching were also investigated. Finally the methods for reforming the experimental teaching and the channels for cultivating the college students’engineering ability & innovation ability were both brought up.

experimental teaching; engineering ability; innovation ability

2009-10-27

梁文俊，博士，講師。

*本文系北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目(ER2009-C-20)。