黃峰 王貴和

摘要：地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)大學(xué)生的動(dòng)手能力是培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分，學(xué)生實(shí)踐能力的強(qiáng)弱在很大程度上反映培養(yǎng)方式的正確與否，而實(shí)驗(yàn)是在校大學(xué)生培養(yǎng)和提高動(dòng)手能力的最佳途徑?；诮虒W(xué)工作中的實(shí)驗(yàn)課以及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，探索本科生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)模式，分別通過(guò)對(duì)“大課堂”模式、電子教程預(yù)習(xí)模式以及精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式特點(diǎn)的研究，分析各種模式的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行整合和優(yōu)化，建立培養(yǎng)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母咝ЬC合模式。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程;大學(xué)生;實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?培養(yǎng)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）41-0267-03

一、引言

工科是一種應(yīng)用學(xué)科，它運(yùn)用數(shù)、理、化等基礎(chǔ)學(xué)科，結(jié)合人類(lèi)生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合和提煉。工科包含的學(xué)科很多，比如土木類(lèi)、水利類(lèi)、電工類(lèi)、化工類(lèi)、機(jī)械類(lèi)等。工科的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)在相應(yīng)的工程領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施以及研究和管理等方面工作的工程技術(shù)人才?；谶@種培養(yǎng)目標(biāo)，高校需要大力提高工科學(xué)生在校期間的實(shí)踐動(dòng)手能力[1]，以達(dá)到專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、滿(mǎn)足實(shí)際工作要求。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)模式進(jìn)行深入探索具有實(shí)際意義。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)模式進(jìn)行了深入的研究，比如開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)[2-3]、反轉(zhuǎn)式課堂[4-5]、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃[6]等，多途徑、多方式、多維度培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，使學(xué)生真正達(dá)到“知行合一”[7]，提高工科大學(xué)生的綜合培養(yǎng)質(zhì)量。

二、“大課堂”模式

目前的實(shí)驗(yàn)課大多采用實(shí)驗(yàn)教師集中講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、學(xué)生分散進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的模式，這種模式可稱(chēng)為“大課堂”模式，如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)課是讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)操的主要途徑，也是學(xué)生實(shí)踐普及面最大的方法。實(shí)驗(yàn)課是書(shū)本上抽象知識(shí)的落地措施，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，對(duì)書(shū)本知識(shí)進(jìn)行更加深刻和實(shí)際的理解。

“大課堂”模式的涉及面最大，通過(guò)一堂實(shí)驗(yàn)課可讓絕大多數(shù)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中碰到問(wèn)題時(shí)會(huì)向教師尋求解答，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是涉及面廣，學(xué)生參與人數(shù)多，但也存在先天的不足。

首先，實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)有限，而實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)通常較多，教師無(wú)法一一解答。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題無(wú)法得到及時(shí)、有效、正確的解答時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果就會(huì)大打折扣，甚至?xí)?dǎo)致對(duì)知識(shí)的錯(cuò)誤理解。其次，對(duì)于某些實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不能滿(mǎn)足每個(gè)學(xué)生在課時(shí)時(shí)間內(nèi)都能親手操作。實(shí)驗(yàn)課上通常會(huì)出現(xiàn)分組的情況，每個(gè)小組的學(xué)生進(jìn)行分工，由一兩名成員進(jìn)行實(shí)際操作，其余成員進(jìn)行記錄等工作。在實(shí)際課中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備較少時(shí)，大多數(shù)學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)親自操作，僅僅通過(guò)觀(guān)察和記錄完成實(shí)驗(yàn)課，這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解是很不深刻的。另外，由于人多設(shè)備少，小部分學(xué)生喪失了實(shí)驗(yàn)興趣，這部分學(xué)生通常只關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解非常膚淺。第三，由于實(shí)驗(yàn)課是大班授課，課程安排比較緊密，一旦在實(shí)驗(yàn)課上沒(méi)有完成或者沒(méi)有正確完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)是很少的。出現(xiàn)這種情況時(shí)，學(xué)生通常會(huì)得過(guò)且過(guò)，草草完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告了事，同樣沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。

因此，對(duì)于傳統(tǒng)“大課堂”模式來(lái)說(shuō)，在對(duì)學(xué)生普及基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)方面的貢獻(xiàn)很大、效率最高。但“大課堂”模式過(guò)于倉(cāng)促和浮淺，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生深厚的實(shí)驗(yàn)研究功底和培養(yǎng)良好的實(shí)踐素質(zhì)是不利的，無(wú)法使學(xué)生深入追求實(shí)驗(yàn)原理，更無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得新的啟發(fā)。

三、實(shí)驗(yàn)課電子教程預(yù)習(xí)模式

虛擬教學(xué)技術(shù)已經(jīng)在多學(xué)科中得到應(yīng)用，有力促進(jìn)了教育模式[8-10]和教學(xué)方法[11-12]的變革?；谥袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）教學(xué)改革項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)電子教程，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)視頻、圖片、文字等多種方式，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行展示。在電子教程中，在實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置問(wèn)答環(huán)節(jié)，學(xué)生只有正確選擇了答案后，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的演示才能得以繼續(xù)，通過(guò)對(duì)問(wèn)答環(huán)節(jié)結(jié)果的評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生課前的預(yù)習(xí)成果進(jìn)行打分，使學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的了解和思考。實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手冊(cè)轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)的、可操控的、可互動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程在課前教授給學(xué)生。

通過(guò)采用電子教程系統(tǒng)，改變實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式，完成從學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室才開(kāi)始認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)，到學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前就深入了解了實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變。電子教程的運(yùn)用，改變了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課參與度較低的局面，省去了大量實(shí)驗(yàn)講解和排隊(duì)做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，將更多的精力集中于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身，對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)有充分和深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師擁有更多時(shí)間充分解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，課堂效率和效果會(huì)大幅提高。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式和電子教程預(yù)習(xí)模式的對(duì)比如圖2。

電子教程還會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作安全進(jìn)行明確提醒。教師在課堂上口頭對(duì)學(xué)生集中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全環(huán)節(jié)效果不佳，學(xué)生在沒(méi)有實(shí)際參與實(shí)驗(yàn)之前對(duì)需要注意的潛在危險(xiǎn)點(diǎn)認(rèn)識(shí)模糊。通過(guò)電子教程系統(tǒng)的互動(dòng)學(xué)習(xí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)程序?qū)W生都會(huì)了解，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上系統(tǒng)會(huì)告知其潛在危險(xiǎn)點(diǎn)，這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前就會(huì)有明確的認(rèn)識(shí)和思想上的把握，人身安全將得到更好的保護(hù)。

電子教程預(yù)習(xí)模式能夠大幅提高課堂效率，留出充足時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探討。但同時(shí)，由于電子課程系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了完整展示，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)課上實(shí)驗(yàn)操作失去興趣，以致于不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作就撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，沒(méi)有達(dá)到電子教程創(chuàng)建的初衷，反而不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，助長(zhǎng)“懶學(xué)”思想。

四、精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式

無(wú)論是“大課堂”模式還是電子教程預(yù)習(xí)模式，都是針對(duì)大班授課的實(shí)驗(yàn)課。雖然電子教程預(yù)習(xí)模式能夠提高教學(xué)效果和效率，但限于實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量等條件的限制，同樣無(wú)法對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究和探索，也無(wú)法真正培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和探索精神。作為實(shí)驗(yàn)課的延伸和深入，很有必要結(jié)合教師的科研項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等資源對(duì)一部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練，這種模式可稱(chēng)為精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式。精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式類(lèi)似于“開(kāi)小灶”，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間具有彈性、人數(shù)不多，實(shí)驗(yàn)成員之間可以充分就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行溝通，指導(dǎo)教師也可以進(jìn)行充分并且有針對(duì)性的指導(dǎo)。這種模式的特點(diǎn)是信息在學(xué)生之間、學(xué)生和教師之間多向傳輸。精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式示意圖如圖3。

精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式為對(duì)某一方面具有濃厚興趣的學(xué)生提供良好的平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上進(jìn)行拔高，使部分學(xué)生深入進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)。精準(zhǔn)式實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)模式依托某一方面的課題，學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的編寫(xiě)，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、研究的興趣，提高其獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題，可與指導(dǎo)教師一起研究對(duì)策，充分發(fā)揮了教師的指導(dǎo)作用。

依托于兩項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“新型水泥土合成材料研究”和“真空定向注漿模型試驗(yàn)研究”，共有6名本科二年級(jí)學(xué)生和2名本科三年級(jí)學(xué)生組成兩個(gè)小組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的自主性很強(qiáng)，充分利用課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)研究，并已熟練掌握實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備的操作方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律有了深刻的認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小組成員間協(xié)調(diào)配合、互相探討、共同研究，與指導(dǎo)教師充分溝通，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘浅ｏ@著。通過(guò)精準(zhǔn)式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降呐囵B(yǎng)，學(xué)生的實(shí)踐、文字和團(tuán)隊(duì)工作能力都得到了極大的提升。

雖然精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式能夠使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫娇焖偬嵘?，但?shí)際能夠參與到項(xiàng)目中的學(xué)生人數(shù)還是少數(shù)。因此，精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式對(duì)于整體培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，其覆蓋面不足是其最大的弊端。

五、綜合優(yōu)化教學(xué)模式

通過(guò)對(duì)前幾種模式的分析，對(duì)多種模式進(jìn)行優(yōu)化組合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成綜合優(yōu)化教學(xué)模式。在電子教程預(yù)習(xí)系統(tǒng)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果留有懸念，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索的興趣。在預(yù)習(xí)了電子教程之后，學(xué)生直接進(jìn)入大課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中教師對(duì)疑問(wèn)進(jìn)行實(shí)時(shí)解答。當(dāng)大課堂實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生對(duì)某一內(nèi)容產(chǎn)生了繼續(xù)研究的興趣之后，可通過(guò)集合多類(lèi)型科研項(xiàng)目、創(chuàng)新計(jì)劃等資源和平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究，實(shí)行精準(zhǔn)式培養(yǎng)模式，這在一定程度上擴(kuò)大了精準(zhǔn)式培養(yǎng)的受眾面。同時(shí)，為了進(jìn)一步的解決精準(zhǔn)模式受眾范圍有限的局面，在實(shí)驗(yàn)完成后可舉行交流會(huì)、報(bào)告會(huì)等活動(dòng)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過(guò)程進(jìn)行完整展示，使得沒(méi)有參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生也能有所受益。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“大課堂”模式、電子教程預(yù)習(xí)模式和精準(zhǔn)式教學(xué)模式的優(yōu)化組合，形成了高效的綜合優(yōu)化教學(xué)模式，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Υ笥旭砸妗?shí)驗(yàn)教學(xué)工作重要而繁雜，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中不斷摸索與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)模式，對(duì)提高工科大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哂兄匾饔谩?/p>

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Practice and Exploration of the Cultivation Mode of Geology Engineering Students' Experimental Ability

HUANG Feng，WANG Gui-he

（School of Engineering and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Abstract：The practical ability of geology engineering students is an important part of the training objectives. The students' practical ability is largely reflected in the training mode，and the experiment is the best way to cultivate and improve students' ability. Based on the experimental courses and college students' innovative experiment project， the training mode of undergraduates' experimental ability is explored. Through the study of the "big classroom" model，the preview mode and the precision mode，the advantages and disadvantages of various models are analyzed，and the advantages of them are integrated and optimized.

Key words：geology engineering;college students;experimental ability;training model