地矿类高校实验教学示范中心建设与实践

邓奇根，高建良，牛国庆，魏建平

（河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地，河南 焦作 454003）

目前，我国的经济、科技和社会发展急需大批创新型人才，而实验教学则是创新型人才培养的重要环节。2005年教育部将“坚持和落实科学发展观，以学生为本，以创新人才培养为核心，实施开放式实验教学，促进学生知识、能力、思维和素质的全面协调发展”作为实验教学改革的指导思想，启动了国家级实验教学示范中心的评审工作，到2006年底，共建设了11个学科门类的84个国家级实验教学示范中心，带动全国918个省级实验教学示范中心的建设。2007年国家级实验教学示范中心的建设纳入“十一五”本科教学质量工程规划，2007年135家获准建设，2008年141家获准建设，2009年142家获准建设，此后，没有新增建设数量。截至目前，全国共建设有国家级实验教学示范中心501家，学科类别涵盖理学、工学、农学、法学、医学、管理学、文学（艺术）等主要学科领域，覆盖全国31个省、市、自治区。

国家级实验教学示范中心建设对加强学生实践能力培养发挥了重要作用，对促进人才培养模式改革、提高高等教育人才培养质量发挥着积极的作用。针对我国已有501个国家级实验教学示范中心，以及我国地矿类高校实验教学示范中心的特点，如何在此基础上加强平台建设，如何利用科研优势促进教学水平发展，如何把学生的实践能力与创新精神培养落到实处，还需要进一步加强研究。

1 中心概述

河南理工大学的前身是1909年由英国福公司兴办的焦作路矿学堂，是我国历史上第一所矿业高等学府和河南省建立最早的高等学校。自建校起，学校就成立了通风仪器室，即安全工程实验中心的前身。2005年成为校级实验教学示范中心，2009年11月成为国家级实验教学示范中心。

目前，中心实验室面积5 786m2，实验仪器设备达1 395台件，仪器设备总值5 150万元。中心开设矿井通风与安全、工业通风、矿井瓦斯防治、矿井火灾防治等方向实验项目132个。

中心在瓦斯地质理论及应用、瓦斯灾害防治理论与技术、矿井通风及火灾防治理论与技术、矿井水灾防治理论与技术、煤矿灾害预警及抢险救灾理论与技术5个研究方向具有一定的优势。目前承担各类科研项目500余项，年度科研经费超1亿元。

2 实验教学理念与教学体系

2.1 实验教学理念

河南理工大学根据国家能源工业科技进步和地方经济发展的需要，逐步形成了“以基本知识掌握为先导，基本技能训练为基础，创新能力培养为核心，知识、能力、素质协调发展”的实验教学理念，把实验教学作为独立的教学环节，与理论教学并重，打破实验教学依附于理论教学的传统模式，优化实验教学的各种资源，在不断加强理论教学的同时，强化实验教学环节。

中心继承学校百年来积累形成的实验教学理念，结合地矿类专业特色，经过多年的建设和发展，形成了具有地矿类鲜明特色的实验教学理念：求实、严谨、奉献、创新。

（1）求实：安全工作来不得半点虚假，否则可能导致重大安全生产事故，带来巨大经济损失和人员伤亡，造成恶劣的社会影响。因此，在实验教学过程中注重培养学生求真务实的学术态度。

（2）严谨：“安全为天”，任何工作上的疏漏和失误，将可能带来灾难性的后果。所以，在实验教学过程中注重培养学生的科学思维，养成科学严谨、精益求精的工作作风。

（3）奉献：从事安全工作，尤其是矿山安全工作，环境恶劣，安全条件差，甚至会有生命危险。所以，在实验教学过程中注重培养学生的责任感、使命感和不畏艰险、甘于奉献的优良品质，真正能够在矿山“留得住、用得上”。

（4）创新：只有全面提升安全生产的自主创新能力和科技研发水平，才能更好地贯彻“科技兴安”战略，提高保障能力，促进安全生产形势进一步好转。所以，在实验教学过程中注重培养学生的探索精神、创新意识和创新能力。

2.2 实验教学定位

根据我国高等教育事业和经济社会发展的要求，结合学校的发展战略，中心的教学定位为成为实验教学的改革基地、创新人才的培养基地、实验设备的研发基地、地矿类人才的培训基地、科技成果的转化基地。

（1）实验教学的改革基地：在课程体系上，打破学科之间的壁垒，强化实验课程体系的独立性，同时加强与理论课程的联系和结合，进一步完善“以能力培养为中心，分层次、模块化”的实验教学体系；改革教学内容，融入科技创新和实验教学改革成果，不断更新实验项目；改革教学方法，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式；改革实验教学手段，引入现代技术，融合多种方式辅助实验教学；改革考试方式，建立多元实验考核方式，统筹实验过程与实验结果，提高实验能力。

（2）创新人才的培养基地：按照不同专业、不同年级进行分层次、多模块的实验教学，围绕社会需求及新理论、新技术，设计由基础性实验与提高性实验、基本技能实验与综合技术实验、课内实验与课外科技创新活动、校内实验与校外实践活动等组成的实验、实践教学体系框架，构建了一个从专业基础到科研创新的实验教学体系。积极为大学生课外科技学术活动提供创新平台，使中心成为创新人才的培养基地。

（3）实验设备的研发基地：依托中心教学力量成立的安全工程实验教学设备仪器厂，在已经研制成功60余种教学实验设备，年产值3 000万元的基础上，加大新产品的研发力度，提高研发设备的技术含量，不断满足日益更新的实验教学和科学研究的需要，使中心成为实验设备研发基地。

（4）地矿类人才的培训基地：中心依托学科优势，充分利用自身的实验教学条件，加大为地方和行业培养地矿类人才的力度；依托中心的国家一级安全培训中心不断拓宽培训范围，扩大培训领域，使中心逐步成为地矿类人才的培训基地。

（5）科技成果的转化基地：中心积极承担各级科研项目的研究工作，提高教师的科研水平，锻炼实验教学队伍，更新实验教学项目，与科研、工程和社会应用密切联系，并把科技创新成果转化为实验教学内容，使学生接触到前沿的科学技术，提高实验教学效果，使中心成为科技成果的转化基地。

中心的建设目标是在素质教育和创新教育理念的指导下，围绕培养高素质创新型人才的目标，建立多元化实验手段，构建具有国内一流水平的多层次、多功能、开放型实验教学平台。

2.3 实验教学体系

实验教学体系应符合学生认知规律，注重学生综合素质、实践能力及创新意识的培养[1－3]。基于这一原则，通过中心多年来的实验教学实践，构建了“以能力培养为核心，与理论教学既有机结合又相对独立的三层次、九模块”实验教学体系。

安全类本科专业涉及面很广，包括各行各业的安全问题。中心承担的实验按照课程性质可分为专业基础、专业综合和研究创新3个层次，如图1所示。

图1 实验教学层次

本中心承担的实验课程主要有：

第一层次：专业基础实验包括煤化学、材料的燃烧性能、火灾学、传热学、安全人机工程、空气调节等12门实验课程。部分实验课程还为土木工程、煤层气工程、工业工程、采矿工程、矿物加工工程等本科专业开设。通过上述实验课程的训练，使学生掌握安全工程方面的基本测试技能，掌握正确选择、使用测试设备和仪器仪表的方法，达到培养学生基本实验操作能力和严肃认真的实验作风的目的，为专业课学习奠定基础。

第二层次：专业综合实验包括矿井通风技术、矿井瓦斯防治、煤层瓦斯抽放、矿井安全技术、工业通风、粉尘防治、建筑消防、火灾探测与控制等22门实验类课程。专业综合层次的课程主要针对安全类专业开课，也有部分实验课程服务于多个专业，如矿井通风技术、矿井瓦斯防治等也服务于采矿工程、煤层气工程等专业。这些实验项目包括安全专业设备的测试技术、井下、地面灾害常见防控技术、事故发生后的抢险救灾、应急救援、事故原因调查与分析等，是安全类、地矿类专业学生必做项目，其他专业学生选作项目。

在学生掌握基础理论知识和部分专业知识学习的基础上，通过专业综合实验项目的训练，旨在使学生能够根据实验的目的和要求，进行实验的设计和结果分析，掌握专业实验技能，培养学生的工程应用能力以及服务社会能力，为学生毕业后从事安全工作打下基础。

第三层次：研究创新实验，主要通过参与教师的科研课题、暑期社会实践活动以及承担大学生创新基金课题等，结合所学的专业知识，自主开展实验活动，该类实验主要为部分优秀学生及学有余力的学生开设。

实验课程按照课程性质及各专业教学要求进行了归类和整合，整合为9大模块，第一层次专业基础包含3个模块，第二层次专业综合分为4个模块，第三层次研究创新分为2个模块，如图2所示。第一层次的实验项目主要为基础性、验证性实验，第二层次的实验项目主要为综合性、设计性实验，第三层次为创新性实验。模块之间和模块内部可以自由组合，以满足不同实验学时、不同专业、不同人才培养类型学生的实验教学要求。

图2 实验教学内容模块图

实验教学要与理论课充分衔接，统一协调。该体系既满足了通识教育基础上的宽口径专业培养要求，又能够引导学生个性化发展，实现了以学生为本、因材施教和自主研学的教学目标。

3 实验教学模式

实验教学以培养学生实践能力和创新能力为主要目的[4－8]。中心采用理论讲授、现场示范与实际操作相结合，多媒体辅导和教师辅导相结合，课堂实验与课外实践、应用创新相结合等多元化实验教学方法与手段，建立了以学生为中心的实验教学模式，形成了以自主式、合作式、研究式为主的实验模式（见图3）。

（1）多元化的教学方法：将理论知识传授与学生自主实践相结合、教学实践与组织学生参加科学研究相结合、采用教师现场授课和实验指导相结合、开放式自主学习与实验相结合、自主研究与探索性相结合。根据不同的实验教学内容，针对不同的专业，采取不同的实验教学模式。

（2）多样化教学形式：采取网上演示实验、现场介绍及实物操作相结合的方式，使学生既掌握基本的实验方法，也充分了解当前科学技术的发展，掌握最新技术的应用。

图3 实验教学方法与手段示意图

（3）多层次教学活动：将知识传授与自主实验相结合，课内实验与课外应用相结合，教学实验与社会服务相结合，强调启发式教学，加强课程教学与科学研究的关联，注重学生自学能力的培养。

（4）多重性的能力培养：除基本知识、基本方法、基本技能培养外，培养学生过程中结合中心的科研、社会活动优势，注意对学生工程应用、社会服务能力的培养，培养学生团队合作精神、研究创新能力和交流合作能力，使培养的学生能尽快服务于社会。

中心在实验教学过程中增加了案例教学、课堂讨论、现场工程技术应用等环节，以启发式、自学式、讨论式、研究式等实验教学方法为主，深入浅出，充分调动学生学习的积极性，培养其创新思维和创新能力。

4 中心管理模式

中心设主任1人，副主任2人。中心主任、副主任均由学校任命，由主管教学的副校长直接领导。中心运行管理实行主任负责制，由其统筹安排、调配实验教学资源和相关教育资源，形成了服务多层次、多课程、多学科的实验室运行机制。中心整合了学校相关院系的实验教学资源，向全校相关院系提供连贯、综合、多样性的实验教学和学生课外科技创新实践服务。

为提高运行效率，中心在人员、仪器设备、实验设施、教学安排等方面实行集中管理，实现了资源共享、人员合理流动和实验项目开放的良好局面。在建设经费投入方面，学校对中心实行计划单列，经费投入足额到位，确保中心的正常、平稳运行。

中心行政上独立于各院系，由学校直接领导。中心依托安全科学与工程学院、能源科学与工程学院、机械与动力工程学院、材料科学与工程学院、土木工程学院、测绘与国土信息工程学院等的学科力量，下设风洞测试系统实验室等26个实验室，每个实验室的实验教学都由若干个教学单元或教学模块组成。在矿井通风、瓦斯防治、火灾防治、矿山救护、人机工程等方向有着强大的技术支撑。中心采用专、兼职混合编制，人员归属视其教学分工不同而有所区别。中心的专职教师由中心统一管理，兼职教师在相关专业方向从事实验教学工作，行政管理则隶属兼职教师本人所在院系。

中心在实验教学业务上受教务处直接领导，由相关学科专家组织的学术委员会具体规划指导中心的建设工作和审定实验室开放项目，中心管理模式如图4所示。

图4 中心管理模式示意图

中心教师根据经济社会发展对学生素质和创新能力培养的要求，联合相关院系教师，建设了一系列综合性、创新性实验教学模块。相关院系教师以开展教学改革研究、自制仪器设备等形式参与中心的建设，将其科研成果转化为实验教学资源。指导实验教学的教师定期观摩理论课教师授课，掌握理论教学的发展动态和教学要求。

5 形成了鲜明的特色

经过多年的建设，中心已形成具有地矿类特色鲜明的国家级实验教学示范中心[9]。

（1）注重实际环境模拟，培养学生实战能力。利用校内人防工程地道，中心实验大楼开展矿井风速测定、风量测定、通风阻力测定、火灾感温探测器的安装与调试、火灾自动报警系统及气体灭火联动等特色实验，培养学生实战能力。

（2）依托高水平学术平台，提升实验教学水平。中心长期坚持以实验教学为主，集教学、科研于一体，致力打造高水平科研平台。中心依托9个国家、省部平台，为建设高水平实验教学中心提供重要支撑。

（3）注重实验设备研发，提高师生创新能力。中心师生在总结实验教学经验的基础上，结合科技发展和教学、科研需求，不断创新，先后研制60余种教学实验设备，应用于全国100多个煤矿、20多所高校。通过设备研发，提高了师生的创新能力，改善了实验教学效果。

（4）积极开展安全培训，为企业培养紧缺人才。中心除完成地矿类专业日常实验教学任务外，每年还承担约7 000人次的企业安全负责人和技术人员培训任务。

（5）注重科研转化，培养学生工程实践能力。依托中心强大的科研实力和社会服务能力，注重科研转化，培养学生的创新和工程实践能力。

6 结束语

多年来，中心始终坚持以人才培养作为引领国家级实验教学示范中心建设的目标，在实验教学理念、实验教学体系、实验教学模式及管理模式等方面取得了长足的进步。中心将以素质教育思想统领实验教学，以研究型学院的定位提升实验教学水平，以创新能力的培养改革实验教学。

（References）

[1] 孙建林，熊小涛，于广，等.传承与创新：建设国家级材料教学实验示范中心服务本科实验教学与创新人才培养[J].实验技术与管理，2011，28（6）：279－284.

[2] 王革思，王松武，刁鸣.电工电子实验教学示范中心建设实践[J].实验技术与管理，2010，27（4）：104－107.

[3] 朱莹，朱名日.国家级示范中心实验教学管理模式的探索与实践[J].实验室科学，2010，13（6）：47－48.

[4] 吴敏华，李志平.实验教学示范中心建设与实验课程体系构建[J].实验技术与管理，2011，28（10）：105－108.

[5] 武林，潘日敏，冯根良，等.电工电子实验教学示范中心建设与实践[J].实验技术与管理，2011，28（12）：121－123.

[6] 高琪，刘中原，万金贵，等.工程训练中创新实践教育的探讨[J].实验室研究与探索，2010，29（10）：143－145.

[7] 沈骁，丁松峰.实验教学管理模式改革探讨[J].实验室科学，2008，10（5）：141－143.

[8] 李晋炬，马志峰.培养大学生创新能力和创新思维模式[J].实验技术与管理，2010，27（10）：205－207.

[9] 牛国庆，王海娟.对高校特色专业建设的思考[J].河南理工大学：社会科学版，2009，10（2）：329－332.