新工科背景下高校实验室教学模式创新研究

朱广福 杨溯然

摘要：

结合新工科背景，研究新形势下的高校实验室教学创新模式，解决传统教学模式中存在的问题。在新工科背景下实验室建设体系支持下，以实验室安全文化体系为基准，从通识教育、准入教育和专项教育三个方面对教育体系层次化分析。根据不同学科内容，制定个性化实验室安全教育模式，安排具体课程内容，实现教育内容模块化。教育培训与实战演练相结合，开展实际演练，调整实验方案内在逻辑联系，设计跨学科交叉课程，实现教育模式一体化。以“传感器原理与检测技术”课程实验教学为例，进行实例分析。由分析结果可知，该教学模式学生适应度强、学生参与度高、学生考核成绩好，成为实验室安全教育有效解决路径。

关键词：

新工科; 高校; 实验室; 教学模式; 创新; 课程内容; 实战演练; 培训

中图分类号： TP 212.11

文献标志码： A

Research on the Innovation of University Laboratory Teaching

Mode under the Background of New Engineering

ZHU Guangfu1， YANG Suran2

（Network Information Center， Chongqing City Management College， Chongqing 401331， China）

Abstract：

Under the background of new engineering， this paper studies the innovation model of laboratory teaching in colleges and universities， and tries to solve the existing problems in the traditional teaching model. With the support of the laboratory construction system， the laboratory safety culture system is used as the benchmark， and the safety education concept is integrated. The education system is hierarchically analyzed from three aspects： general education， admission education and special education. According to the content of different disciplines， this paper develops a personalized laboratory safety education model， arranges specific curriculum content， and achieves modularization of educational content. By combining education and training with actual combat exercises， we carry out practical exercises， adjust the internal logical connections of experimental schemes， design interdisciplinary and interdisciplinary courses， and realize the integration of educational models. Taking the experimental teaching of "Sensor Principle and Detection Technology" as an example， this paper analyzes the case. From the analysis results， it can be seen that this teaching mode has strong student adaptability， high student participation， and good student assessment results， which becomes an effective solution for laboratory safety education.

Key words：

new engineering; universities; laboratories; teaching mode; innovation; course content; practical exercises; training

0引言

隨着我国建设工程教育的改革创新，各大高校增加了许多新工科专业，在传统工科专业的基础上进行创新升级，提高我国智能制造、云计算、人工智能、机器人等新工科专业人才水平[1]，推动新兴产业和新经济的快速发展。在新一轮教育教育模式中，各高校采取了在理论上创新、在实践中积累经验的改革教学措施，开展理论教学与实训教学相结合的模式[2]，通过建立实验室、设置器件和材料让大学生能够实际动手操作和加工，培养学生独立设计的能力。但是由于各高校在实验室布局方面的投入受各方面因素的影响，存在许多现实问题：一是实验室缺乏高水平的教学技术人才，影响实验教学质量，新体制下管理队伍达不到标准要求，管理措施不当，导致实验室设备损坏，不利于实验教学研究成果的开发与拓宽，无法给学生提供良好的教学氛围;二是实验室教学与研究成果相关度不足，仪器设备闲置，技术含量落后;三是高校实验室科研成果交流、共享机制不成熟，过于重视理论、少实践现象依然大量存在，导致实验室利用率无法提高[34]。为了适应人才培养模式改革需求，实验室平台建设迎来新的机遇，提出了新工科背景下高校实验室教学模式创新研究。国家教育投资逐年增加，逐渐解决高校新工科建设过程的条件提升，促使实验室建设水平不断加强。

1新工科背景下高校实验室教学模式创新

在新工科背景下，高校实验室建设将不能适用以往建设模式，必须重新规划实验室建设体系，如图1所示。

传统实验室教学模式基本上都是理论教学与实践相分离，学科交叉融合势必会带来实验室综合化，教育模式也随之改变[5]。

1.1教育体系层次化

高校实验室安全教育应以实验室安全文化体系为基准，明确教学目标，注重实验安全，加强理念引领，积极培养新模式下人才的实践能力、创新能力，是高校实验平台人才培养的主要部分[67]。

新工科背景下高校实验室教育体系主要分为三个层次，分别是理论教育、实验教学和专项技术教育，如图2所示。

理论教育是从我国经典教育理论中将多元智能理论融为一体，提倡教育要适合学生本性，适当增减教育量。该教育主要遵循三个准则，分别是丢不得、比不得和急不得。其中丢不得教育要适应个人形象，应依据学生自身个性，给予不同教育模式;比不得就是教育要适量，秉性不同的学生每个人所拥有的学习容量也不同，教育也就更有现实意义;急不得是一种循序渐进的工作，这是学生成熟度需要考虑的问题，不能为了求速而拔苗助长，选择实时的学习方式最好。根据学生的专业学习开设全校性公选课程，重点在于培养全校师生的实验安全意识;

实验教学主要是通过各个学院开设针对性安全教育课程，对实验室师生进行强制性安全教育，培养师生遵照仪器规程培训，安全使用实验室化学药品;专项技术教育主要是针对特定的某个专业进行教学实验，并开展专项实验项目来培训学生，提高学生操作技能和安全使用技巧，提高教学方式与手段[810]。

1.2教育内容模块化

新工科教学模式下应根据不同教学需求开展理论与实训的教学内容，具体课程体系安排如表1所示。

对于四年制本科院校来说，可进行循序渐进的教学模式，在大学一年级时做好学生的基础知识教育，培养学生安全实验意识;大学二年级安排学生开展实验操作，让学生掌握安全使用设备和实验试剂的重要性;到了大学三、四年级时就进入具体实验教学内容，加强对学生操作技能和安全技能的全方面教育，使学生毕业后能成为合格实验室使用者[1112]。

1.3教育模式一体化

教育培训与实战演练相结合，相比于传统教学模式，教育模式一体化更有利于学生学习的热情，提高安全教育活动[13]。实战演练不仅仅是停留在演练基础上，更多是结合当前大学生各个学科专业实际情况，开展实际演练。在化学类实验室进行浓硫酸泄漏实践过程中，针对生物类实验室应开展生物标本实验演练，训练师生自防自救技能，教育师生正确使用安全防护用品。

教育模式一体化框图如图3所示。

实验室文化素养也是教育模式一体化的重要环节，其中包括学生学习习惯养成、实验室规章制度传承、实验结果共享等方面。其中学习习惯养成指的是学生或教師在实验室内必须养成相关规章制度，保留实验记录结果及人员财产安全;实验室规章制度传承指的是实验室以往设立的规章制度，在实验室团建过程中，学生应严格遵守该制度，安安全全进行实验分析;实验结果共享主要体现在不同学院之间的利益均衡，以此帮助学生信息共享。

新工科课程、软件合作上的实践主要体现在培养方案之中，根据综合实验方案研究方向，调整内在逻辑联系，鼓励教师打破固有学科壁垒，跨学科开设本科交叉课程，文理工渗透，教学内容要进行统筹整合，避免知识体系不完整现象发生，加深建立与产业链的开放式对接，实现实验教育创新平台的构建。

2实例分析

针对新工科背景下高校实验室教学模式创新研究合理性，进行实例分析。以“传感器原理与检测技术”课程实验教学为例，进行实例分析。

采用传统教学模式，学生对实验装置认知度较低，只能实现理论上的接线正确性，而对于信号变换情况下的精准接线却无法实现。以五等级为最优适应度，分别采用两种方法对比学生适应度，如图4所示。

由图4可知：使用传统教学模式在学生人数依次为5、10、15、20、25、30、35时，学生适应度依次为三等、二等、二等、三等、一等、二等、一等;使用新工科背景下教学模式在学生人数依次为5、10、15、20、25、30、35时，学生适应度依次为四等、四等、五等、四等、五等、四等、四等。因此，应用新工科背景下教学模式学生适应度较高。

2.1学生参与度

以大一学生的5个班级，每班40人为基准，分别采用两种方法对比学生参与度，如表2所示。

由表2可知：采用传统教学模式每个班级实际参与人数大都小于班级人数的一半，只有在1号班级下，传统教学模式参与人数达到22人。新工科背景下教学模式下学生参与人数最高可达到40人，最少也可达到38人，学生参与度超过95%。因此，应用新工科背景下教学模式学生参与度较高。

2.2学生考核成绩

以学生150分为基准，分别采用两种方法对比学生考核成绩，如图5所示。

由图5可知：传统教学模式下学生平均考核成绩都小于等于60分，而新工科背景下教学模式下学生平均考核成绩都大于等于133分。因此，使用新工科背景下教学模式学生考核成绩较高。

依据上述内容，也应加强高校实验室教学模式管理，由此设计创新新工科背景下高校实验室教学模式管理制度，如表3所示。

3总结

在分析当前实验教学过程中存在的不足，以新工科为背景，构建了以工程问题为驱动的新工科背景下高校实验室教学模式创新研究。这种项目驱动进行创新的教学模式，将课堂教学环节与实践活动紧密结合，激发学生做实验的兴趣，巩固了学生基础理论知识，培养了学生创新能力。

新工科实验室教学模式为未来新兴产业培养了大批实践能力强、创新能力强的高水平技术人才，推动了我国新经济的快速发展。

参考文献

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（收稿日期： 2020.04.15）

基金項目：

重庆市教委科技处项目（KJ1731426）

作者简介：

朱广福（1985），男，硕士，实验师，研究方向：软件工程，大数据处理。

杨溯然（1984），男，硕士，实验师，研究方向：大数据处理。

文章编号：1007757X（2020）08005104