趙 美，于 航，詹光毅，王曉東

（1.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，上海 201804；2.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海，200092）

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用研究——以“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”為例

趙 美1，于 航1，詹光毅2，王曉東1

（1.同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，上海 201804；2.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海，200092）

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)容陳舊，體系單一、重理論輕實(shí)踐，束縛了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。文章在分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式弊端的基礎(chǔ)上，以“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”為例，研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用，闡述了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的特點(diǎn)，如實(shí)施研究性教學(xué)、采用多樣化的教學(xué)手段、開拓網(wǎng)絡(luò)教學(xué)新思路等。結(jié)果表明，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有利于促進(jìn)高校對實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其內(nèi)涵的再認(rèn)識(shí)和深化，切實(shí)提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)；研究型實(shí)驗(yàn)；網(wǎng)絡(luò)化

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，是高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才必不可少的環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和開放性思維具有非常重要的作用，特別是在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有其不可替代的地位和作用［1］。近年來，隨著國家加強(qiáng)本科教學(xué)質(zhì)量評(píng)估，各高校陸續(xù)開展理論教學(xué)模式改革，提升理論教學(xué)的效果，同時(shí)，在國家及地方實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的大力推動(dòng)下，高校也逐步加大對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入，主要體現(xiàn)在更新陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境［2］。而相對于理論教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式改革相對滯后和緩慢。受到傳統(tǒng)教育思想的束縛和影響，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確、教學(xué)體系和內(nèi)容陳舊、教學(xué)手段和方法單一，不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求［3］。文章通過分析目前傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問題，提出了一種創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以提高實(shí)驗(yàn)就學(xué)效果，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才。

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問題

1.1 教學(xué)體系和內(nèi)容陳舊

隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，高校本科學(xué)科建設(shè)已得到快速發(fā)展，然而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍停留在原地，未與快速發(fā)展的本科理論教學(xué)接軌。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式體系陳舊，其構(gòu)建和功能不能滿足對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的要求，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的貢獻(xiàn)和作用不能得到充分發(fā)揮［4］。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容也過于陳舊，許多相對較新的技術(shù)沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。

1.2 重理論，輕實(shí)踐

我國的高等教育普遍存在著重理論、輕實(shí)踐的弊端，而這樣的問題也同樣存在于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中。目前大多數(shù)高校都是根據(jù)理論教學(xué)的培養(yǎng)計(jì)劃來設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，因而大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目都以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，僅強(qiáng)調(diào)對理論知識(shí)的驗(yàn)證。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)書大都已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容寫得非常詳細(xì)，學(xué)生完全不需要思考，只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上規(guī)定，按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以總結(jié)分析，就完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式?jīng)]有留給學(xué)生足夠發(fā)揮主動(dòng)性的空間，只要求學(xué)生提供問題的答案，加重了他們學(xué)習(xí)的被動(dòng)型［5］。在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)往往較少，忽視了實(shí)踐的作用，不利于學(xué)生實(shí)際操作能力和實(shí)驗(yàn)研究能力的培養(yǎng)。

1.3 教師為主，學(xué)生為輔

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式絕對的以教師為主，教師既是導(dǎo)演又是主角［6］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大部分內(nèi)容都由實(shí)驗(yàn)教師來完成，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備到實(shí)驗(yàn)步驟，甚至實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法都由教師完成。在實(shí)驗(yàn)課之前，學(xué)生不需要做任何準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過程中采用教師講解示范的方式，全部圍繞教師的“教”而展開［7］，實(shí)驗(yàn)教師對每一步都講解得非常詳細(xì)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生雖然也有參與，但大都是被動(dòng)的、盲目的接受［4］，缺乏主動(dòng)性。學(xué)生不需要查資料，不需要思考，更談不上質(zhì)疑和創(chuàng)新。

1.4 教學(xué)方法和手段單一

目前，理論教學(xué)的手段得到快速發(fā)展，各種現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)和手段慢慢融入理論教學(xué)中，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段卻依然以傳統(tǒng)的知識(shí)傳授為主。這種單一的教學(xué)方法和手段在一定程度上限制了實(shí)驗(yàn)信息的共享，不利于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，而且會(huì)挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；傳統(tǒng)單一的教學(xué)手段無法調(diào)動(dòng)學(xué)生所有感官，不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。正如楊振寧博士所說:中國傳統(tǒng)教學(xué)方法注重演繹和推理，培養(yǎng)出來的學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、基礎(chǔ)扎實(shí)，但缺少創(chuàng)新精神和自主學(xué)習(xí)的能力［8］。

2 “動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”創(chuàng)新教學(xué)模式

2.1 開發(fā)新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突出時(shí)代性

教育部2007年2月27日頒布的“關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見”中指出:“要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將新知識(shí)、新理論和新技術(shù)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容［9］?！币虼?，為了跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須進(jìn)行更新，開發(fā)新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的時(shí)代背景下，世界眾多國家開始了蓄能技術(shù)的研究與應(yīng)用，一些高校也將“蓄能技術(shù)”納入本科培養(yǎng)計(jì)劃。動(dòng)態(tài)冰蓄冷技術(shù)由于具有能效高，蓄冰和融冰快，負(fù)荷響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，成為國際上冰蓄冷的主要發(fā)展方向［10］。冰蓄冷也是本科“蓄能技術(shù)”課程中的重要組成部分?！皠?dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”與該部分理論教學(xué)相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)和鞏固該部分的學(xué)習(xí)，使學(xué)生更好地理解過冷法制取冰漿的原理，分析影響動(dòng)態(tài)制冰蓄冷率的因素，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)，使學(xué)生及時(shí)掌握專業(yè)新技術(shù)，汲取新知識(shí)，獲得新思想，保持創(chuàng)新的意識(shí)和能力?！皠?dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”將本學(xué)科發(fā)展的最新科技知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，系統(tǒng)地對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。

2.2 實(shí)施研究型教學(xué)，注重實(shí)踐性

“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷”實(shí)驗(yàn)的形式是研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改變過往以教師為絕對主體的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)過程中教師只起到引導(dǎo)和指導(dǎo)的作用，實(shí)驗(yàn)全部是學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟來完成的。實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)原理和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置，并提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)，進(jìn)行分組，組內(nèi)同學(xué)協(xié)同合作，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自行確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)過程中雖然強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)自主性，但并不排斥實(shí)驗(yàn)小組之間的協(xié)同性，也不忽視教師的指導(dǎo)作用［11］。實(shí)驗(yàn)突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，包括實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理都是由學(xué)生設(shè)計(jì)完成的，實(shí)驗(yàn)教師只起到啟發(fā)和指導(dǎo)的作用。在此實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，學(xué)生得到的能力訓(xùn)練是多方面的。首先學(xué)生要設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，必須通過查閱相關(guān)的科技文獻(xiàn)，這一過程增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和科學(xué)的思維能力［2］。其次，實(shí)驗(yàn)過程中要確定和調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，該過程必須經(jīng)過分析，計(jì)算，比較，總結(jié)和糾錯(cuò)等積極的思維活動(dòng)。再次，學(xué)生要對實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器進(jìn)行調(diào)試和實(shí)際操作，強(qiáng)調(diào)學(xué)生手腦并用，獨(dú)立思考，獨(dú)立操作，獨(dú)立觀察，鍛煉了學(xué)生的操作能力和動(dòng)手能力。最后，學(xué)生要通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果來自行解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，提高其分析問題和解決問題的能力［12］。

表1 “動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式具體操作［13］

2.3 采取多樣化教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路化

21世紀(jì)以來，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的工作、生活和學(xué)習(xí)方式受到了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)深刻的影響［2］。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)信息與多媒體技術(shù)也被引入到高等教育的領(lǐng)域，由此教學(xué)管理、教育模式、教學(xué)方式等方面都發(fā)生了巨大的變化和改革。教育部教高［2005］8號(hào)文“教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的通知”中建設(shè)內(nèi)容第六條指出:要建立網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理［9］。“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”采用多樣化的教學(xué)手段，引入多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，演示動(dòng)態(tài)法制取冰漿的實(shí)驗(yàn)過程。此外該實(shí)驗(yàn)開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，整合了相關(guān)方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，使學(xué)生可以隨時(shí)隨地開展實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目概括、實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料、規(guī)章制度以及資源共享5大塊內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目概況主要是介紹包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器構(gòu)成等情況；實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)會(huì)發(fā)布實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排、分組情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交等公告通知；教學(xué)資料包括多媒體課件、講義等；規(guī)章制度包括實(shí)驗(yàn)室管理制度、安全管理辦法、安全操作教程等；資源共享是整合了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，便于學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)及完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

系統(tǒng)采用browser/server模式，將服務(wù)器配置成一臺(tái)Web服務(wù)器，學(xué)生可以直接在瀏覽器上輸入網(wǎng)址或通過掃描實(shí)驗(yàn)室中的二維碼來訪問實(shí)驗(yàn)教學(xué)主頁，網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成

該網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)可以很好地輔助學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)成為可能。此外，這種開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以將師生之間的交流互動(dòng)從課內(nèi)延伸到課外，從而更大程度地發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用［2］。

通過一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這種創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的自主學(xué)習(xí)興趣，并增強(qiáng)了學(xué)生自學(xué)的能力、獨(dú)立思考解決問題的能力以及動(dòng)手操作的能力。而且通過學(xué)生的反饋可知學(xué)生對理論知識(shí)的掌握更加牢固，學(xué)生成績得到普遍提高。

3 結(jié)束語

培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革至關(guān)重要［14］。以“動(dòng)態(tài)制冰蓄冷實(shí)驗(yàn)”為例，積極探索開發(fā)一種創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，促進(jìn)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵的深化和再認(rèn)識(shí)。注重學(xué)生觀察能力、合作能力和表達(dá)能力等素質(zhì)的培養(yǎng)，切實(shí)提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)21世紀(jì)需要的人才。

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Application Research of Innovative Experiment Teaching Model—A Case Study of Dynamic Ice Storage Experiment

ZHAO Mei，YU Hang，ZHAN Guangyi，WANG Xiaodong
（1.School of Mechanical and Energy Engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China；2.Tongji Architectural Design（Group）Co.，Ltd，Shanghai 200092，China）

The traditional experiment teaching model has the disadvantage of out-dated contents，monotonic system and theoryemphasized and practice-underestimated which constrained the development of students’personality and was unfavorable to the cultivation of students’innovation ability.Based on the analysis of the shortcomings，this paper studies the application of innovative experiment teaching model using“dynamic ice storage experiment”as an example.This paper expounds the characteristics of the innovative experiment teaching model，such as the implementation of research-based teaching，adoption of diversified teaching methods and developing network teaching new ideas.Results show that the innovative experiment teaching model is helpful to promote the re-recognition of experiment teaching and deepen its connotation.Beside it can raise the quality of innovative talent training effectively.

traditional experiment teaching model；innovative experiment teaching model；dynamic ice storage experiment；research-oriented experiment；network

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.05.057

2015-08-04；修改日期：2016-09-12

同濟(jì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目（2013年10月）。

趙 美（1987-），女，碩士，助理工程師，主要從事實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與管理工作。