第１２卷第１期 实验科学与技术 Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．１ ２０１４年２月 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｅｂ．２０１４ 创新实践型人才培养的实验教学改革与探索 张士磊，孟昕元 （河南机电高等专科学校 自动控制系，河南新乡４５３００３） 摘要：针对当前企业对高素质工程技术人才的需求和部分高职高专院校实验教学的现状，阐述了进行实验教学改革的必要 性。以河南机电高等专科学校自动控制实验教学改革的实践为基础，以新时期创新性、实践性人才培养为目标，探究了实 验教学理念与改革思路等方面的问题，并提出了一些有益的实验教学新举措。实践证明，新的实验教学模式更能激发学生 学习的主动性和创新性，能更好地为创新实践型人才培养奠定坚实的基础。 关键词：实验教学；教学改革；创新实践；教学思想；教学方法 中图分类号：Ｇ６４０；Ｇ４０—０１２；Ｇ６４２．０ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４５５０．２０１４．０１．０５０ Ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｔａｌｅｎｔｓ Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ 、 ＺＨＡＮＧ Ｓｈｉｌｅｉ，ＭＥＮＧ Ｘｉｎｙｕａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｈｅｎａｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｈｉｇｈ・ｑｕａｌｉｔｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｓｏｍｅ ｖｏｃａ－ ｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌｅｇｅｓ，ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ｗｅｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ ｏｕｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｔａｌｅｎｔｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ ａｓ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ，ｗｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｎｅｗ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｄ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｏｄｅ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃａｎ ｉｎ－ ｓｐｉｒｅ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ ａｎｄ ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ，ｉｔ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｔａｌｅｎｔｓ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｄｅａ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ 随着科学技术的发展、经济全球化进程的加速 以及建立创新型国家的迫切需要，现代社会对工程 １ 实验教学现状分析 技术人才的知识、能力和素质提出了更高的要求， 实验教学是高素质工程技术人才培养的重要组 高等工程教育正面临着前所未有的挑战 Ｊ。具有 成部分，是学生工程实践与创新能力培养的必需环 比较广博的知识、能力强、素质高的人才是现代社 节 。长期以来，各高职高专院校高度重视实验 会的客观需求。如何培养出一批既要有知识，又要 和实践教学环节，不断进行实验改革，全面系统提 有能力，更要具有使知识和能力得到充分发挥的高 高实验教学水平。但仍然存在一些问题集中表现在 素质人才，对教育工作者而言是一大挑战 Ｊ。为 以下３方面。。 。 此，各相关院校进行了大量的教学改革研究和实践 （１）学校对实验教学很重视，但监管力度不 并取得了丰硕的成果。在高教改革不断深化的趋势 够，实验课程的设置有弊端。鉴于实验教学的重要 下，为适应中原经济区建设对高素质工程技术人才 性，各级领导对实验室和实验教学都很重视，但具 的需求，河南机电高等专科学校高度重视对实践教 体的监管措施和力度有待加强。由于缺乏健全有效 学体系的建设，不断加大对实践教学的改革力度， 的监管机制和办法，再加上个别实验教师责任心不 并且特别强调培养大学生的创新能力和实践能力， 高，致使一些课程的实验教学流于形式，实验学时 提高学生的综合素质。积极探索和实践新的实验教 利用率低，实验效果差。另一方面，实验课程在设 学模式和方法，着力培养“两有三实”（即有理想、 置上，往往沦为理论课的附属，其目的仅在于加深 有能力，实践、实用、实干）的创新实践型人才。 对理论的理解和掌握，而非重在培养学生的实践应 用能力和创新能力。 （２）实验教学体系的运行模式存在弊端，实验 收稿日期：２０１２—１２—２４ 室在开放使用及利用率方面效率不高。一方面，实 作者简介：张士磊（１９８２一），男，硕士，讲师，研究方向： 验课缺乏整体布局，各门课按各自课程的要求安排 网络通信及其控制技术、实验教学及管理。 实验，实验内容之间缺乏相互联系及协调，致使实 ・１５０・ 实验科学与技术 ２０１４年２月 验内容重复、脱节、遗漏、不系统。并且配套的实 验教材较为滞后，更有的甚至没有实验教材，实验 内容与时代发展不相适应。另一方面，受旧的实验 教学模式的影响，很多实验在教学中要求学生只需 按要求的过程去操作，用不着查资料、思考及创 新，严重影响了学生的兴趣，抑制了学生参与的主 动性和创造性。此外，一些实验室在开放使用及利 用率方面效率不高，设备闲置现象比较严重，学校 在如何提高实验室利用率方面没有得力的抓手，学 生也没有可以自由发展兴趣的实验项目来拓展兴趣 爱好。 （３）实验教学形式单一，教学手段落后，教学 方法机械。实验教学仍然以知识传授为核心的静态 方式在进行教学活动，学生的创新心理得不到满 足，创造能力得不到培养，个性得不到充分发挥。 以上现象的存在，使得实验教学质量难以有突 破性的提高，这对创新实践型人才的培养造成一定 的制约。因此，必须对现有的实验教学模式及其运 行机制进行改革，并在实践中不断总结经验，使之 适应新形势发展的需要，更好地发挥对创新实践型 人才培养的作用。 ２实验教学改革措施与方法 ２．１ 更新实验教学思想，确立新的实验教学目 标 ］ 为了适应社会对人才创新实践能力的需求，从 根本上改变实验教学从属于理论教学的传统模式以 及实验教学实施过程中存在的多种弊端，我们对实 验教学体系进行了探索和研究，并在我系范围内进 行了局部尝试。考虑到我校在河南及其周边地区的 影响以及大多学生毕业后实际从事的工作，我们认 为我校作为一所国家示范性省属高等专科学校，既 不能像综合性本科院校那样，侧重于对理论的理解 和掌握，培养尖端学术型人才；也不能像职业技术 学院那样，一味突出职业技能，培养务实操作型人 才，而应当综合考虑理论教学与实验教学之间的合 理衔接，走符合社会需求又具有特色的发展道路。 所以我们人才培养的目标定位是：努力培养具有社 会主义市场经济适应能力和竞争能力，创新精神 高，实践能力强，具有良好职业道德和熟练职业技 能的高素质应用型人才。 为实现我校应用型人才培养的目标定位，我们 实验教学的理念是：按照夯实基础、协调发展、注 重实践、外向拓展的要求，坚持整体优化，健全体 系，突出特色，整合完善，全面加强学生的实验实 践教学环节，融综合素质培养与实验实践教学过 程，着力开发学生的非智力因素，切实提高学生的 创新实践能力，逐步提升应用型人才培养质量，大 大增强学生的就业竞争力和进一步的工作能力。 ２．２革新实验教学体系。优化整合实验教学内 容 。。 根据学生的认知过程和实验教学规律，我们将 学科的实验教学体系进行统一规划，以“实验＋工 程训练”为载体，全面提高学生的创新实践能力和 工程应用素质。基于此，我们建立了分阶段、多层 次、模块化、开放型、创新性工程训练教学模式， 并按照由浅入深，由单一到综合，由基础到高端的 规律，遵循认知（感官）——技能（基础）——综合 （提高）——创新（设计）的层次设置四阶段实验课 程，实现工程训练三年不断。以我校电气自动化技 术专业为例，其模块化实验教学体系规划如图１ 所示。 Ｉ电气自动化技术专业实验教学体系Ｉ 上 ｌ 基础实验教学０课程设计及实圳Ｉ工程学习ｌＩ创新实践ｌ １ ｒ Ｉ １ ｒ １ ｒ ｌ认识实验模块ｌｌ基础实验模块Ｉｌ综合实 模块ｌｌ创新实验模块 图１ 电气自动化技术专业模块化实验教学体系 在新的实验教学体系下，我们制订了新的实验 教学计划，修订了实验教学大纲，并且各门课程精 选教材和优化整合实验内容。在实验教学内容中， 及时把新技术、新理论和新方法充实到实验教学中 去，让学生切实了解新技术的发展，适应社会进步 的潮流。在电气自动化技术专业实验教学中，我们 不仅优化整合了《自动控制技术及应用》《ＰＬＣ技术 及应用》《电力电子技术》《单片机技术及应用》等多 门课程的实验教学内容，将原来分散于各门课程之 间的验证型实验项目集中起来逐步改为设计型、综 合型（具有一定创新性）的实验项目，而且增开了 《电气制图》《自动化生产线安装与调试》等实验课 程。在具体的实验项目设计中，充分考虑传统与现 代、硬件与软件、实际与模拟、实操与演示的搭配 与结合，引入信息技术，并注重实验的趣味性和对 抗性。一方面精心设计基础型实验内容，并充分保 第１２卷第１期 张士磊，等：创新实践型人才培养的实验教学改革与探索 ・１５１・ 证实验教学的质量，让学生做有所获，提高学习兴 趣，增强学习的动力。另一方面多开各种体现专业 特色的综合型实验，尽力做到既把实验项目与专业 实训课程结合起来，又把实验项目与社会尤其是企 业需求结合起来。再次，重点推进创新型实验，切 实提高实验教学的层次和最终效果 。另外，还 在规定每人完成必做的实验外，增设任选实验和自 拟实验。通过实验项目的升级更新，实验目的也从 要求学生掌握基本的方法和技能逐步升级为训练学 生的创新实践能力、分析问题和解决问题的能力； 强化专业知识的理解与运用以及专业知识和相关知 识的融合，进一步培养团队合作精神与沟通协调能 力，全面提升学生的综合素质和能力。 ２．３ 改进实验教学方法，更新完善实验教学手段 在实验教学过程中，我系根据不同专业不同课 程的特点，改进实验教学方法，改变以教师和教材 为中心的程式化教学模式，建立以学生为中心、实 现以学生自我训练为主、强调合作式、探究式学习 的教学模式。各实验教学安排由浅到深，由简单到 综合，并能充分调动学生学习的主动性。注重培养 学生实事求是的科学态度，相互协作的团队精神及 勇于开拓的创新意识¨ 。对于计划内实验教学， 采取课内外相结合的实验方式。对于基础性实验， 采取课外预习，课内实验，课外完成实验报告的教 学方式；对于综合设计型实验，采取课外设计，课 内仿真，实际制作（课内外结合），课内调试的实 验方式。于计划外的实验教学，采取开放的实验教 学模式，如大学生第二课堂、电子设计大赛、ＰＬＣ 编程大赛、科技创新等活动，专门配备实验指导教 师，利用创新实验室，为学生提供场地、元件、器 材和仪器设备，积极支持大学生课外科技活动。从 教学的角度，对不同层次的实验采用不同的教学方 法。对基本技能实验，现场示范，一对一讲解，一 丝不苟纠错；对于综合设计性实验，强调启发式教 学；对于研究创新型实验，采用教师引导式教学， 强调学生独立解决问题能力和创新意识的培养。 为了激发学生参与实验教学的热情，发掘学生 的学习潜能，我们积极采用新的教育技术手段。我 系各实验室都配备了多媒体投影设备，所有实验课 都可采用多媒体教学。在教学过程中，将软件仿真 技术引入实验教学。对有些验证性实验，学生利用 先进的仿真软件进行实验，对有些在硬件实作不易 观察和不易实现的现象获得感性认识，改善实验效 果，提高实验效率。对于设计实验，学生利用仿真 软件，在完成项目设计方案后，利用软件仿真，验 证方案的正确性和可行性，然后硬件实现，改变传 统的实验模式，使学生掌握自动化系统的设计方法 和手段。 ２．４ 加强实验室建设，提高实验教师自身素质和 水平 建设好验室，将有力地推进实验教学内容、教 学体系、教学方法和教学手段的改革。抓好实验室 建设和实验教学对全面提高学生的培养质量，多出 高水平的人才无疑具有非常重要的意义¨ 。为保 障实验教学的顺利实施，切实提高实验教学质量， 我系积极投身实验室建设工作。在原有实验室整合 的基础上，我们和美国罗克韦尔自动化公司联合建 立了罗克韦尔自动化实验室，实验室采用全新的软 硬件设备，可同时容纳８０人进行电气自动化技术 专业综合实训，该实验室现已成为新乡市重点实验 室；扩建了原有的电力电子技术实验室、ＰＬＣ应用 技术基础实验室、过程控制实验室和计算机控制技 术综合实验室，这些实验室不仅增加了设备台套 数，还完善了相关辅助设备如计算机、投影仪、示 波器等的配置；此外，还自制了１０套西门子自动 化综合实验装置。这些实验室的建设对学生创新实 践能力的培养起到了关键的作用。 实验教师作为实验教学的设计者和执行者，对 实验教学起到了关键的作用，其能力和素质的高低 直接影响了学生学习的积极性和学习效果。为此， 我系十分注重对实验教师能力和素质的培养。我系 先后从企业引进三位资深的工程师充实实验教师队 伍，并且不定期地对实验教师及实验技术人员进行 有关计算机、实验室设备和实验室管理、实验操作 技术等方面知识的培训，采用参加学术会议，实验 培训班和实验教学竞等方式了解、掌握最新实验技 术和实验教学手段，以更新、提升实验教师的专业 实践教学能力，适应实验教学的要求。另外我系还 实行刚参加工作的青年教师到实验室锻炼一年，以 增强实验教师队伍的活力和竞争意识。 ３实验教学改革实践 以电气自动化技术专业２００９和２０１０级学生为 实施对象，在他们在校学习的近３年时间内我们进 行了实验教学改革的尝试和实践。具体做法是： （１）以《ＰＬＣ技术与工程应用》《单片机原理及 系统设计》和《电气制图》三门实践性较强的课程为 突破口，在课程实验学时由原来１０学时分别增加 ・１５２・ 实验科学与技术 ２０１４年２月 到６０学时和２８学时的情况下，由授课经验丰富的 老师协同实验老师共同制定实验教学大纲，编写相 成部分，是重要的教学环节之一。通过实验教学改 革培养了学生工程实践能力，激发了学生创新意 识，收到了良好的效果，达到了培养创新实践型人 才的目标，为学生走向社会奠定了坚实的基础。所 以，本文论述的实验教学改革的方法和措施具有一 配套的项目式实验教材，并采用讨论式互动教学、 任务驱动式教学等多种教学方法和手段，边讲边 做，使学生在“学中做、做中学”，不仅加深了对 理论的理解和掌握，更锻炼了实践操作能力。 （２）修订专业认识实习、课程设计和专业综合 定的推广应用价值。 参考文献 ［１］张文雪．面向创新型国家的高等工程教育改革［Ｊ］．中 国高等教育，２００６（２３）：２６—２８． ［２］杨英杰．基于现代工程师的科学思维与工程思维培养 实训等实践教学环节的大纲和指导书，在实践训练 中突出学生的主体地位和主观能动性的发挥。如在 专业综合实训中，以ＰＦ４０变频器的网络化控制为 例，教师制订实训的目标，由学生设计项目方案及 实施方法，教师考查方案的可行性，给出参考意 见，并在实训中引导学生达到实训目标。如此，学 ［Ｊ］．现代教育科学，２０１０（２）：１—５． ［３］陈吉明．创新实践课程教学中科学思维能力的培养 ［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１，３０（２）：８５—８７． 生不仅得到技能训练，更增强了分析问题与解决问 题的能力和信心。 （３）鼓励具有较强实践和科研能力的教师承担 主干课程，这些教师结合自己讲授的课程，将最新 的技术和研究成果在第一时间内传授给学生，使学 生能及时、全面地了解相应领域的理论与实践知 识。 ［４］霍学慧， 王建华，郭风法．改革实验教学模式提高学 生综合素质［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１，３０（３）： ２７８—２７９． ［５］秦钢年，廖庆敏．创新型人才培养与实验教学示范中 心建设［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１０，２９（９）：１１６— １１８． ［６］姚永亮，薛铁柱．高职院校实验教学中存在的问题及 对策［Ｊ］．开封大学学报，２０１２，２６（２）：５８—５９． （４）革新实践教学考核办法，考核方式包括实 验操作、实验报告、实验题问答、笔试、设计实验 ［７］肖杰，孙攀峰．高职院校实验教学改革初探［Ｊ］．河南 农业，２０１２，ｌ３（７）：２４—２５． 等，一门实验考核包括至少上述方式中的三种；考 核过程贯穿整个学习过程。 （５）顶岗实习、毕业设计等实践环节，让学生 去校外实习基地学习，使学生深入生产实际，把本 专业所学理论知识与生产实践有机结合，深入理解 和领会所学知识，激发学生的思考兴趣，培养学生 ［８］王江涛，刘海琴．高职院校实验室管理工作的探索与 实践［Ｊ］．实验科学与技术，２０１１，９（３）：１７３—１７５． ［９］张清祥．探索实验教学载体，培养学生实践创新能力 ［Ｊ］．实验技术与管理，２０１２，２９（２）：１３０—１３２． ［１０］郭亚利，冯辉宗．以实践能力培养为核心的实践教 学体系构建与实践［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１， ３Ｏ（７）：３２３—３２５． 的动手实践能力和创新思维能力。 事实证明，经过实验教学改革，学生的创新实 ［１１］张金红，刘方．加强学生基本实验技能和创新能力 的培养［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１，３０（３）：２３３ —践能力得到了巨大的提高。学生参加电子设计大 赛、罗克韦尔自动化技能大赛和自动化生产线安装 与调试大赛都取得了良好的成绩。调查发现，学生 对实验教学的满意率达９０％以上，连续三年，我 系毕业生就业率保持在９６％以上，居同类院校前 茅。 ２３６． ［１２］刘桤，温涛．学生创新能力的分析与培养方法［Ｊ］． 实验室研究与探索，２０１１，３０（３）：２２５—２２７． ［１３］任彦，崔桂梅．“电气控制与ＰＬＣ技术”教学改革的 探索［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１，３０（１）：１１２一 ｌ１４． ４ 结束语 实验教学是整个教学过程中不可缺少的有机组 ［１４］鲁越青，朱小芳．对高校实验室建设与教学管理职 能整合的思考［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１ｌ，３０ （４）：１４６—１４８． 、扩痧 、驴 锲而不舍，金石可镂。 荀子・劝学 ——
