森林工程实验教学示范中心教学研究型教学体系构建

李琛　李耀翔　肖生苓　陈春晟

[摘要]为了适应学校和学科的发展，为森林工程国家级实验教学示范中心构建教学研究型实验教学课程体系是十分必要的。科学地规划实验教师、专业教师、研究生和本科生之间相互指导、相互辅助的关系，形成以学生为主体的四种研究小组的形式。构建从基础实验到拓展实验再到创新实验和科研实验的层层递进式模式，并按照示范中心主要研究方向划分实验项目模块，形成从演示验证性实验到综合创新性实验的不同实验类型，构建四个层次、五个模块及四种类型的教学研究型实验教学体系。不断完善网络实验教学资源，提升实验教学效果，通过网络管理平台实现在线管理。所构建的教学研究型实验教学体系对进一步提高实验教学的质量和水平具有重要的意义。

[关键词]实验教学；教学体系；实验教学示范中心

[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]10054634（2015）06010606高等院校是优秀人才培养的基地，建设创新型国家和人力资源强国的形势下，给高等院校带来了发展的机遇和巨大的挑战。东北林业大学是一所教学研究型大学，森林工程学科也是典型教学研究型学科，在新形势下，如何将教学与科研紧密结合，在培养创新型人才中发挥更大作用，是非常值得关注与探讨的话题。实验教学是培养学生探索创新精神的摇篮，在教学型的基础上不断改革创新，向教学研究型转变是非常必要的，对森林工程国家级实验教学示范中心的发展具有重要的实践价值，对进一步提高本科实验教学的质量和水平具有重要的意义[1]。

1森林工程国家级实验教学示范中心简介

森林工程实验中心始建于1953年，下设森林采伐实验室、木材运输实验室、贮木场作业实验室、林业与木工机械实验室、林区道路与桥梁实验室等。2003年，为进一步提高实验教学资源利用率及仪器优化配置，整合教学资源，组建了森林工程实验教学中心，重点面向学院6个本科专业的实践教学。2008年底，建成黑龙江省高等学校实验教学示范中心，2009年被评为国家级实验教学示范中心（建设单位）。中心下设7个专项实验室：森林工程基础实验室、森林工程规划实验室、森林工程专用机械与设备实验室、木材工程实验室、林业物流工程实验室、林区道路与桥涵实验室、林产品包装实验室，支撑森林工程专业、木材科学与工程专业、物流工程专业、土木工程（林区道路与桥梁）专业、包装工程专业和工业工程专业的实验教学，同时也满足了全校59个本科专业通识课——《林业概论》课程实验教学要求[2]。

中心现有仪器设备1957台套，设备资产总值为4312万元，实验教学场地（使用）面积6580平方米，野外观测实验样地30公顷，开设123门实验教学课程和相关实习实践，年受益学生数达6000余人。

2森林工程国家级实验教学示范中心的教学理念森林工程国家级实验教学示范中心以教学为中心、以研究为动力，努力发展适合于教学研究型的实验教学模式，以培养应用型人才实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨，鼓励学生敢想、敢问、敢说、敢做，勇于探索，敢于向传统挑战的创新精神。通过实验教学，促进传授知识、培养能力、开拓思维、探索研究和综合素质的发展[3]。加强中心软硬件建设，实现仪器设备先进、统筹规划开放管理，健全网络平台、提高实验教学水平。不断深化实验教学改革，探索教学研究型实验教学模式，构建多层次、多模块、相互关联的实验教学课程体系[4]。推动实验教学与理论教学同步建设、协调发展，形成课程实验、创新实验和科研实验相结合的多层次组合，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，激发他们不断探索真理和勇于创新的精神，实现素质教育和创新型人才的需要。

第6期李琛李耀翔肖生苓陈春晟森林工程实验教学示范中心教学研究型教学体系构建

教学研究2015

3森林工程国家级实验教学示范中心的管理模式3.1实验教学示范中心管理制度建设

森林工程实验教学示范中心主任由学校直接聘任，副主任由学院聘任，由学院组织实施实验教学。教务处将全校的相关实验教学任务直接下达到中心，由中心统筹安排。实验室与设备管理处负责中心经费投入、仪器设备购置、维修、维护和中心正常、高效运行必备条件的保障。实现仪器设备优化配置、高效利用。在已有的管理制度基础上，进一步优化组合，使管理科学化、制度规范化、体制标准化[5，6]。

健全中心教学、设备、人员及对外开放的管理制度，完善网络化管理系统，制定20余项管理规章制度，全面实现中心管理工作的制度化、规范化和管理手段的现代化。鼓励和支持学生自主开发、设计实验项目，并为学生参加各种竞赛活动、自选实验课题研究、大学生创新项目、青年教师实践锻炼等提供必要的条件和场所。建立一支具有全新观念的、高素质的管理队伍，进一步提高实验室的科学管理水平。

3.2实验人员管理模式分析

在科研工作和创新探索为主的人才培养模式下，实验室成为实验工作开展的中心，为了充分利用实验室，使实验室高效率的运转起来，中心围绕“以学生为核心”的指导思想，制订了以学生为本的管理制度。坚持以学生实验需求为主、以学生时间为主安排实验的原则，将仅由实验教师独自管理和教学的模式，改进为实验教师、专业教师、青年教师、研究生导师、研究生和本科生共同参与管理的模式，建立起这几类主体之间科学合理的相互管理和相互辅助的关系，实验人员管理关系如图1所示[7，8]。

由图1可以看出，本科生和研究生是实验室的主要生力军，他们处于实验室中的核心地位，专业教师、实验教师、青年教师和研究生导师是实验室的主要管理者，他们负责指导学生完成课程实验、创新实验、毕业实验和课题等实验项目，并且他们需要不断的探索研究完成自己的课题实验任务。由此形成了以下4种主要的实验室人员管理模式[9，10]。

图1实验人员管理关系图

1） 形成专业课程实验小组。专业课实验主要由专业课程老师负责讲解实验原理，实验室老师负责实验操作，围绕专业课内容，针对一些重要理论知识和原理开设实验。由于实验时间和实验设备台套数的限制，课程实验多为演示性和验证性实验，通过该实验使学生增强对理论知识的理解，掌握实验仪器设备的使用方法，加强基本实验技能训练。实施青年教师理论课教学和实验课教学轮岗制度及新进教师先到实验室见习的制度，让新教师在实验教学和管理一线锻炼和提高综合能力。鼓励教授和副教授进入实验室讲授实验课程、指导学生实验，将他们的宝贵经验传授给学生，拓宽学生创新探索的思路。

2） 形成创新项目小组。森林工程实验教学示范中心现每年承担各等级大学生创新性实验项目30余项。青年教师课题任务不重，已经积极参与到指导大学生创新项目工作中，作为导师带领本科生开展实验研究，在研究过程中开拓自己的思路，寻找申报高层次课题的新方向。在创新项目小组中，青年教师负责对本科生提出的实验方案进行把关，并对实验全过程进行管理[9]。另外，近年来东北林业大学青年教师积极开展中央高校基本科研经费资助项目，限于日常工作及教学任务，大部分教师并没有充足的时间在实验室中进行系统全面的实验研究。因此，借此契机吸引其他青年教师和本科生加入到自己的研究小组中，以保证课题高质量的完成，形成青年教师引导本科生进入实验室，互相扶助、互相促进的管理模式。

3） 形成毕业论文研究小组。研究生的毕业论文研究内容选题主要来自导师的课题，可以在开展助研实验时，将自己负责完成的一部分内容作为毕业论文的主要内容。本科生论文的选题也有部分来自导师的科研课题，与同导师指导的研究生的研究课题有关联之处，这种类型的本科毕业论文实验可以在研究生的辅助下共同开展，研究生可以在自己研究的基础上对本科生进行指导，如此既减少了实验教师和专业教师的工作量，也使得本科生减少很多重复性实验。同时，研究生在与本科生合作的过程中互相促进，提高自己的研究效率。在培养学生动手能力、创新能力的同时培养学生们的团队精神、协作精神，锻炼学生解决科学问题的思维，为学生毕业后从事科研工作做好准备。

4） 形成课题项目小组。国家级项目负责人作为主导，形成项目负责人、项目组老师、项目组研究生和本科生组成的项目小组。从2011年开始，学校新增本科生助研项目，旨在鼓励有能力和有意愿攻读研究生的本科生尽早开始接触科研课题的研究工作，为后续研究打下基础。项目小组成立之后，需要在项目负责人的引导下系统的开展实验研究，实验方案设计及实验方案的改进等理论较深的内容由项目组老师把关，实验的开展及数据记录与分析等大量繁杂的实验研究工作，由项目组内的研究生带领本科生完成。学生们每天可以投入大量的时间和精力用于实验研究，有利于课题实验的系统开展，并且学生敏锐的观察力和创新能力能够在实验过程中及时发现问题，并对实验方案的改进提出建设性意见[8]。在辅助老师完成科研课题的同时，培养和锻炼学生的科研思维，激发他们投身科研的热情，使他们能够应用文献资料和科研成果探索解决实际问题的方法和途径，具备较强的设计能力和动手能力。

3.3实验中心的规划与运行

森林工程实验教学示范中心的建设正处于高速发展阶段，学校每年向中心投入运行经费45万元，用于实验室易耗品购买、仪器设备维修及日常维护。每年投入50万元用于资助教师创新性实验项目开发、实验教材建设等，每年还为学生科技创新实践活动提供30余万元的经费支持。中心每年筹措资金20万元用于实验教师业务培训及学生科创活动，每年拿出科研经费的2%～5%用于资助学生的创新性科研活动。另外，“教育部实验设备修购专项资金”及“211工程重点学科建设经费”每年投入的实验室建设经费平均约100万～200万元。实验设备在满足本科教学的同时，也要为研究生和专业教师的科研工作提供硬件支持，因此，中心的建设在院实验中心的统筹管理下，进行科学合理的规划。

4教学研究型实验教学体系构建

4.1实验课程体系优化

打破传统的人才培养模式中实验教学仅依附于理论的旧框架，按照创新型人才培养的要求，建立有利于激发学生学习兴趣、有利于培养科学素质、有利于激发创造与探索精神的层层深入式实验教学体系，强化基础实验技能、实验方法与综合素质的培养，培养出基础扎实并具备较强科研能力与创新精神的创新型人才[11]。

按照专业特点，将森林工程实验教学示范中心的实验项目分成5大方向，其中包括：森工作业及智能装备方向、林业工程管理及信息化方向、林产品物流及包装方向、森工产品开发及检测方向、木材生产及经营方向。将理论教学与科学研究相结合，将实验教学划分为4个层次：（1）教学实验层：理论教学与实验教学同步设置实验，以演示性、验证性实验为主，增强学生对基本理论和基本知识的掌握，学习仪器和设备的性能及其使用，掌握基本的实验技能和实验方法；（2）拓展实验层：在教学实验的基础上开发的延伸实验，以设计性实验为主，提高学生运用所学理论知识进行探索研究的能力；（3）创新实验层：根据所学理论知识，学生自主研发的创新性和探索性实验，鼓励学生参加各级各类创新项目或科技竞赛活动，取得创新的研究成果；（4）科研实验层：结合教师科研课题开设实验项目，主要为综合性和设计性实验，提高学生综合运用所学知识分析和解决科研问题的能力，开拓思维，增强探索精神和创新意识。

将原来仅仅作为理论课程辅助部分的实验课程，建设成层层深入的实验课程体系，围绕着重要的理论知识点，深入开展科学研究，不断开拓创新，建立起实验课程与科学研究之间相辅相成的协作关系，并贯穿于创新型人才培养的全过程。

4.2实验教学体系构建

将实验教学体系确定为以学生为主体，以能力培养为主线，分层次、多模块、相互关联的科学的层层深入式实验教学体系。其中教学实验层比例占40%左右，拓展实验层占30%左右，创新实验层占15%左右，科研实验层占15%左右。每学年更新实验项目数控制在实验项目总数的5%左右。基础性实验引导学生注重实验过程中蕴涵的基本理论和基本实验现象，为综合设计性实验和研究创新性实验奠定基础。实验内容体现不同层次的综合，即课程内的综合、课程之间的综合、学科之间的综合等[12]。实验教学体系划分结构如图2所示。

1） 教学实验层。教学层的实验是主干课程中必修的实验项目，主要是围绕课程中重要理论知识点开设，实验内容比较单一，其目的为验证某一个理论或测试某一项性能参数等，满足实验教学大纲中规定的实验内容，加深学生对基本理论、基础知识和基本技能的理解，初步培养学生的动手能力和分析能力，激励学生的学习兴趣。

全体学生都必须完成教学实验，涉及到的人数较多，由于受到实验仪器设备台套数、时间和场地的限制，教学实验主要为验证性或演示性实验，以实验中心老师讲解为主，学生辅助完成。学生能够掌握实验操作的全过程，需要5～10人为一个小组共同完成。按照不同研究方向模块划分，该类实验项目主要包括：木材缺陷的识别实验、锯链结构及切削原理实验、修剪机械结构性能拆装实验、索道参数的测定等123项专业课实验。学生完成实验后，需提交实验报告并经指导教师批阅合格方可通过，未完成实验或实验成绩不合格者，不能取得该课程的学分。图2实验教学体系的构成

2） 拓展实验层。拓展实验主要是在课程必修实验的基础上设置的限选实验，为深入和延伸理论研究而设置的，这些实验相对教学实验难度较大、较复杂，主要为设计性实验。对于拓展实验，采取实验室开放的形式，学生可根据实验室的安排和自己的时间提前预约实验，自主选择自己感兴趣的项目，在掌握实验仪器操作方法的基础上独立完成实验。拓展实验给学生提供更多独立思考、独立实验、独立解决问题的机会，培养学生进行理论研究和不断探索的兴趣，鼓励学生要勇于创新，在实验中不断的发现问题和解决问题，提高自己的动手能力和分析能力，拓展知识范围、增强就业竞争力。该层次的实验项目主要包括：两自由度机器人数控平台系统的操作实验、GPS测量系统的应用技术、物流园区规划设计实验、包装机械结构认知实验等87项，并且实验项目的数量以每年5%的速度进行更新。

3） 创新实验层。创新实验是鼓励学生在拓展实验的基础上，开拓思维，积极开展各等级的科技竞赛和大学生创新项目实验以及跟毕业论文相关的创新实验，为学生自选实验项目。创新实验同样需要学生自己预约时间，参与创新实验的学生主要为一些成绩比较优秀、具有探索和求知欲望的学生，他们能够做到独立查阅资料、设计实验方案，提交指导教师和实验中心老师审批后开展实验。创新实验可以给学生独立思考的空间，培养学生创造性思维和创新能力、提高动手能力。该层次的实验项目主要包括：智能森林作业车的研发、贮运环境对林产品保鲜的影响、便携式木材无损检测仪的开发等，每年开展数量近150余项，其中每年不同级别的大学生创新性实验项目近40项，学生参加各级各类竞赛开展的实验项目近百余项。

4） 科研实验层。科研实验主要是结合教师的科研课题而开展的，对于有攻读研究生计划的本科生，提前开展指导教师课题的研究，或者本科生毕业论文为指导教师课题研究中的部分内容，或者研究生助研所开展的实验。本科生和研究生共同参与，形成课题研究小组，在教师指导下，通过查阅大量资料，独立设计和开发实验方案，将学生们的开拓思维和创新精神应用于实验中，辅助导师完成课题实验。

4.3网络实验教学平台构建

森林工程实验教学示范中心于2013年申报国家级虚拟实验室并获得审批，目前示范中心已经具备独立的教学网站，并且部分实验项目可以实现虚拟实验操作。

1）加大网上辅助教学力度。在现有网络资源的基础上，进一步充实网络实验教学资源，将所有实验项目的实验大纲、实验指导书、实验教学案例以及实验设备使用指南等资料上网，便于学生咨询、预习及设计实验方案等；通过丰富的多媒体实验教学素材充实网上虚拟实验项目，学生可以不受时间、空间和实验条件的限制，进行虚拟实验操作和实验学习，提高实验操作水平；完善网上多媒体课件资源，包括实验背景、仪器介绍、预习要点、实验原理、实验内容、分析思考等，便于学生自学和预习；进一步加强师生互动，教师可以和学生进行网上答疑和讨论，提高学习效率，并且对于实验中遇到的共性问题可以互相借鉴[13]。

2） 建设实验室网络管理平台。实现网络平台的实验教学管理，建设集实验教学、实验室设备管理、学生预约实验和公共信息平台等功能于一体的“实验室综合管理系统”。实现实验室网上预约制，学生提前制定好实验方案，并在实验前3天预约实验室，实验中心的教师可以通过网上回复实验室是否预约成功。实现网络预约实验、取消预约、查询预约等操作。实验教师通过网络进行排课和发布教学信息，学生通过网络选课并划分实验小组，可以随时在网络上查询实验课程的选课信息、开课情况、成绩评定等信息。实验设备管理人员通过网络进行仪器注册、调剂、报废登记，记录仪器维修和使用情况，对仪器设备报表统计。

由此形成了以学生为主体，以创新能力培养为主线，实验课程分为四个层次、五个模块和四种类型，并且以网络实验教学平台作为辅助的教学研究型实验教学体系。教学体系中四个层次层层递进，实验项目由基础到综合再到创新，五个模块按照不同专业方向设置实验项目，既相互独立又可交叉组合形成系统完整的实验课程体系[14]。改变原来实验课程仅依附于专业课程、实验项目单一单调，学生做实验如同走过场、并没有真正提高创新能力的现象。新的实验教学体系下，学生可以由浅入深，由易到难，形成学生自主研究、开拓思维、本研协作的新环境，使学生们能够从提出问题、探索方法、形成方案到解决问题全过程都利用实验室来完成，从而提高学生的动手能力和创新能力。

5结论

实验教学是培养创新型人才的重要途径，随着森林工程国家级实验教学示范中心的发展，构建科学合理的教学研究型实验教学体系已经迫在眉睫。由此，构建了以学生为主体，形成课程实验小组、创新项目小组、毕业论文小组、课题项目小组等多种组合方式，并将实验课程分为四个层次、五个模块和四种类型，以网络实验教学平台作为辅助的教学研究型实验教学体系。这种层层递进式的实验教学体系能够充分调动学生实验的积极性及创造性，有利于提高学生的基本素质和创新能力。适应科技的发展和人才培养的要求，实现了实验教学体系和管理模式的改革和完善，对中心发展具有重要的实践价值，对进一步提高实验教学的质量和水平具有重要的意义。

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Construction of teachingresearch teaching system of experimental

teaching demonstration center of forest engineering

LI Chen1，2，LI YaoXiang1，2*，XIAO Shengling1，2，CHEN Chunsheng1，2

（1. College of Engineering and Technology， Northeast Forestry University；

2. Key Laboratory of Forest Sustainable Management and Microbioengineering in Heilongjiang Province，

Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang150040，China）

AbstractIn order to adapt to the development of colleges and disciplines，it is necessary to construct of teachingresearch experimental teaching course systems of experimental teaching demonstration center of forest engineering.It formed the relationships of mutual guidance and mutual aid among of experiment center teachers，professional teachers，graduates and undergraduates，and forming four research groups with the students as main body.Form basic experiments to expand experiments then to innovative experiments and research experiments，it was layers of progressive mode.According to the research direction of demonstration center to divide experimental project module，and the different types form demonstration and verification experiments to comprehensive innovative experiment，it established of teaching-research experimental teaching system with four levels，six modules and four types.Make full use of the network resources to improve experimental teaching effect，and realize online management through the network management platform.The new teachingresearch experimental teaching system further improved the teaching quality and level，it had important significance.

Key wordsexperimental teaching；teaching system；experimental teaching demonstration center