打开文本图片集
[摘 要]为满足高等教育改革的需要，培养高素质创新实践型人才，针对能源与动力工程专业课程实验存在的现实问题，通过改进实验教学模式与实验考核方式等措施，对实验教学体系进行了改革，实现了由以教师为中心向以学生为中心的转变，提高了学生的科研兴趣和自学能力，培养了学生的创新思维意识，提高了学生的实验技能和综合分析能力。
[关键词]能源与动力工程;实验教学模式;考核方式;课程改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）09-0052-03
一、引言
实验教学是整个教学工作中的重要组成部分，是培养学生实践能力和创新精神的重要途径[1]。能源与动力工程专业作为特色工科专业，其大多数的研究成果都是通过实验得到的，实验教学可以说在培养工科学生的专业、创新和分析解决问题的能力等方面有着理论教学不可替代的作用[2]。随着我国对应用型人才培养要求的不断提高，高校对学生创新与实践能力的培养越来越重视，实验课程所占比例越来越大，实验教学的改革迫在眉睫[3]。
近年来，我国多所高校不断对能源动力类专业的实验教学体系改革进行探索，以提高实验教学水平和教学效果，并取得了良好成效[4-6]，但每所院校及其专业的办学定位和办学特点不同，存在的问题也不尽相同。笔者所在的贵州大学电气工程学院能源与动力工程专业（下文简称为能动专业）教研室在实验教学改革的实践中取得了一些显著的成果[7-9]，得到了广大师生的肯定。本文在上述研究的基础上思考了我校能动专业目前在实验教学中存在的问题，根据专业培养计划及“十三五”实验室建设规划，按照 “厚基础，重实践，强能力”的培养目标，在学院领导的支持下，对能动专业课程实验进行教学模式和考核方式的改革，积极引导学生参与实验，加深学生对专业知识的理解，提高学生提出问题、思考问题和解决问题的能力，增强学生的创新思维意识[10]。
二、能动专业课程实验目前存在的问题
自2005级开始，我校能动专业将锅炉原理、汽轮机原理和热工过程自动调节三大专业课程的实验独立开设为18 学时1个学分的能动专业课程实验，其中锅炉原理实验 10 学时，汽轮机原理实验 2 学时，热工过程自动调节6 学时[8]，具体设有“煤的工业分析”“煤的发热量测定”“汽轮机转子振动特性分析”“过程控制”4个实验项目。
相对于验证性的基础实验而言，专业课程实验更重视学生对实验数据的采集、现象分析和规律总结的能力培养。近年来，随着我校能动专业的发展、招生规模的扩大和人才培养要求的提高，专业课程实验在教学过程中存在许多需要解决的问题，主要包括以下几个方面。
（一）“教”与“学”相脱离
传统的教学理念是以教师为中心，实验教学主要由教师授课和示范，实验缺乏探索性和创新性，学生参与度低，这样下去，学生将无法主动去认识问题和思考问题，更无法获得解决难题带来的成就感，就会大大削弱学生学习的主观能动性和积极性。
（二）理論教学与实验教学相脱离
实验课独立开设以后，出现专业课程实验安排过于集中的现象，实验课与理论课之间缺乏衔接性和相关性，各种实验堆积起来的结果是学生不知从哪开始，导致实验内容脱节、遗漏或重复。配套的实验教材较为陈旧，实验内容不能适应时代发展要求，甚至有些实验课没有相关教材，导致学生跟不上学习进度，无法有效地将理论运用于实践，从而破坏了实验开展对理论知识的巩固和促进作用。
（三）设备配套不完善，影响教学效率
专业实验室的配套设备相对基础实验室来说较少，加上部分设备及仪器因配件损坏而无法正常运行，如果维修不及时就会影响实验教学的正常开展。学生人数众多，设备有限，无法保证每人都能动手操作。实验学时有限，学生只能利用课余的时间完成规定的实验内容，同时实验教师必须加班监督，这就会降低教学效率，影响教学计划的正常进行。
以上问题的存在，导致实验教学质量难有明显提高，因此必须对现有的实验教学模式及考核方式进行改革，并在实践中不断总结经验，使之适应新形势发展的需要。通过把传统的以教师为中心的演示型实验教学转变成“以人为本”、以学生为主的教学理念，提高学生学习的主观能动性并端正其学习态度。
三、能动专业课程实验教学改革的具体措施
（一）教学模式的改革
1. 成立“小助教”管理团队，“以少带多”，指导全班“动”起来
实验教学不再是教师演示，让学生生搬硬套，而是鼓励学生主动思考并加以描述。本文选择贵州大学电气工程学院能动15级1班（151班）的学生作为研究对象。该班有41人，可分为5个组，每个组8至9个人。教师首先择优选出组长，在上课之前组织5位组长进行小班授课，向其讲授实验原理、实验方法、操作规程以及注意事项等，亲自示范并指导，确保小组长们能正确使用实验仪器，同时告知其实验前的预习内容。随后5位组长化身为“小助教”，代替教师向自己的组员讲解实验内容。在整个过程中，“小助教”负责指导组员进行实验，而教师负责解答疑惑、分析异常实验现象和数据，保证实验的安全进行。组长担任“小助教”这一角色让其体会到教育带来的乐趣，也真正成为学习的主人，在指导其余组员的同时，不仅强化和巩固了所学知识，还提高了管理能力和责任意识，增强了个人成就感和集体荣誉感。而教师则是把更多的精力放在引导学生充分提高设备使用率和使用效果上。成为“小助教”的学生并不是固定不变的，可以通过轮换的方式让每位学生都能得到锻炼。
2. 建立良好的师生互动学习机制，教师引导学生主动思考问题
在实验分组进行的学习模式下，学生必须分工明确，同时又要团结合作，以确保每个人都能参与其中，这样不仅能够促进学生之间的交流与合作，培养学生的团队合作精神，还能够提升学生的自主学习能力和学习兴趣。如果遇到问题，学生就会通过互相讨论去解决问题，教师也积极参与学生讨论，形成良好的师生互动讨论氛围。教师引导学生主动思考，鼓励学生多提问，允许学生标新立异，实现创新发展。
3. 合理安排实验时间，跟进理论课程学习，灵活运用课余时间
虽然实验课独立开设，但是实验教学的进行仍需配合理论课程的进度安排，合理安排好每个实验的开展时间和学时。
各个实验项目之间既要独立又要有衔接，例如“煤的工业分析”和“煤的发热量测定实验”是对煤的水分、灰分、挥发分、发热量进行测量从而判断煤的种类，是锅炉原理课程的重要部分，因此需要学生提前了解如何选择煤样及制作煤粉的过程。“汽轮机转子振动特性分析实验”是汽轮机原理当中最重要的一门课带实验，要求学生通过现场操作分析实验现象，掌握转子的振动特性及故障诊断方法。“过程控制实验”是用TKGK-1型过程控制实验装置对单容水箱进行液位PID控制，需要学生提前学习热工测量及仪表中温度控制及传感器的工作原理。由此可见，实验是建立在具备理论知识的基础上的，所以一定要将配套实验安排在相应的理论教学之后，使学生能及时跟进学习进度，在“做中学”，从而更好地掌握相应的理论知识。
另外，由于设备有限，每堂实验课只安排两三个小组同时进行或者轮流进行，以避免学生“干瞪眼”或者“投机取巧”，摘抄别人的实验成果。
（二）考核及评价方式的改革
根据实验教学大纲规定，实验课不能把实验报告作为唯一的评定依据，实验总评成绩应由平时成绩和期末成绩共同构成，平时成绩包括操作表现、出勤率、互动问答等内容，期末成绩包括实验报告和自我总结。实验的考查更加注重实践过程，因此平时成绩所占比例较大，占60%，期末成绩占40%。平时缺勤次数超过总次数的30%，或者缺交的实验报告数量超过总量的30%，或者实验报告成绩低于60分（总分100）的则不能获得学分。
实验报告全部由同一名教师来批改，其评定依据包括内容的完整性、数据的真实性和准确性、分析过程以及结论的可靠性等。平时成绩则以小组为单位进行评分，组员由组长来评分，组长由教师来评分。每次实验应安排至少两个组同时进行，让各组互相监督，组长及时向教师汇报实验进展情况，让考核结果更加客观准确地反映学生的真实水平。
四、能动专业课程实验教学改革的实施效果
（一）教改班和传统班实验成绩统计分析
能动专业课程实验在第8学期第12周开始，本文选择能动151班作为教改班，为便于比较而选择同年级的另一班级（152班）进行对比，该班未实施教改模式，称为传统班。教改实施前，这两个班的基础实验成绩水平基本相同，人数也相近（151班有41人，152班有40人），这有利于更加客观地评价教改效果。这两个班由同一教师同时进行授课，所用实验大纲和指导书相同，仅教学模式不同，实验结束后对这两个班进行综合能力评价，考核方式均按照前面所述方式实施。这两个班的综合成绩如表1所示。
由表1可看出，此两班虽然都没有不及格的，但与教改班相比，传统班的低分率较高，70分以下的人数占比约为40%;在高分段，教改班90分以上的人数约为34%，而传统班只有7.5%左右;传统班的平均分为79.9，而教改班的平均分为85.7。
正如前面所述，综合成绩评定由平时表现和最终的实验报告质量共同构成，表1的结果表明与传统班相比，教改班有较为明显的优势，具体表现在：一是学生的学习态度发生了很大的变化，不仅上课出勤率达到100%，而且因故缺勤的学生会主动要求补做实验。二是学生的表达能力有了明显的提高，勇于在众人面前表达自己的想法，增强了自信，这将有助于学生今后顺利融入社会。三是“小助教”的教學模式是学生在掌握了实验原理和操作方法的前提下完成的，减少了错误操作导致设备损坏而影响实验正常进行的现象。四是“小助教”这一角色有利于学生站在教师的角度思考问题，帮助学生提升自学能力的同时，还激励学生自觉遵守课堂纪律，更好地完成实验。五是学生实验报告的质量不论是与自身的纵向比较还是与其他同学的横向比较都有大幅度的提高。
综上，采用“小助教”教学模式的班级，其学生在综合能力方面优于传统班级的学生，而且“小助教”在实验教学过程中起到了传帮带的作用，提高了教学效果。
（二）教改班和传统班问卷调查统计分析
实验结束后，为进一步对比两班的教学效果，针对课堂教学效果的满意程度分别对教改班（41人）和传统班（40人）的学生做了问卷调查，并对调查结果进行了统计，如表2所示。
从表2可以看出，在调查的9项内容中，教改班80%以上的学生认为是最佳和较佳，而传统班只有不到50%的学生认为是最佳和较佳，这表明实验教学中采用“小助教”的教改模式更受学生欢迎和认可，角色的转变有利于促进学生主动去学习并掌握更多知识，使其学习兴趣变浓，师生互动增强，学生的知识应用能力和学习成就感明显增强。
五、结语
实验教学是全部教学过程中不可缺少的重要组成部分，是关键的教学环节之一。本文对贵州大学能源与动力工程专业存在的现实问题进行了思考，结合本专业的实际情况，提出了与之相适应的实验教学模式和考核方式改革的具体实施方案。经过一年的教学实践，考核结果体现了该教学改革的优势，通过问卷调查的形式也验证了其可行性。实验教学的改革需要与时俱进，笔者所在项目组在实验教学改革方面仍然需要继续探索。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 乔玉香. 加强实践教学建设与改革，培养“三能”创新人才：以广东海洋大学为例[J]. 大学教育，2016（5）：7-9.
[2] 韩文佳，杨桂花，陈嘉川，等. 新工科背景下工科专业实验教学体系的构建与实践[J]. 大学教育，2018（9）：61-63.
[3] 易正明，林超群. 高校实验教学体系改革研究：以武汉科技大学热能与动力工程专业为例[J]. 武汉冶金管理干部学院学报，2016（3）：58-60.
[4] 王志和，田玉兰，孙 军，等. 能源与动力工程专业实践教学研究与探索[J]. 大学教育，2017（2）：37-38.
[5] 张璟，吴小华，李爱琴，等. 热能与动力工程专业实验教学方式改革探讨[J]. 中国电力教育，2013（20）：90-91.
[6] 李丽丽，谢安国，王洪斌. 热能实验改革实践[J]. 中国冶金教育，2013（S1）：74-76.
[7] 龚德鸿，朱兵，顾红艳，等. 能源动力类专业虚拟仿真实验设计与实践[J]. 教育文化论坛，2016（5）：72-76.
[8] 钱进，龚德鸿，冯胜强. 热能与动力工程专业实验教学改革研究[J]. 中国电力教育，2008（18）：152-154.
[9] 龚德鸿，钱进. 基于火电机组仿真系统的热动专业综合实验教学改革[J]. 中国电力教育，2006（5）：35-37.
[10] 王苏明. 实验室能力验证实践[M]. 北京：中国标准出版社，2006.
[责任编辑：庞丹丹]