广东省高等教育教学改革工程项目.doc

广东省高等教育教学改革工程项目申 请 书 项目名称：实验教学模式及其运行机制创新探索与实践 申 请 人： 周誉昌 申请学校： 广东工业大学 (盖章) 通讯地址： 广州大学城广东工业大学实验教学部 邮政编码： 510006 联系电话：传 真： 39322309 电子邮箱： 广 东 省 教 育 厅 制二六年五月一、简表项目简况项目名称实验教学模式及其运行机制创新探索与实践项目类别A、总体研究 B、专业大类C、教学管理 D、自选项目申报项目类别A、一般项目B、资助项目起止年月2006年12月2008年12月项目申请人姓名周誉昌性别男出生年月1963年8月专业技术职务/行政职务副教授/副主任最终学位/授予国家硕士/中国所在学校学校名称广东工业大学邮政编码510006电话39322503讯地址广东工业大学实验教学部主要教学工作简历时间课程名称授课对象学时所在单位1983.8-2002.2大学物理及实验本专科生6600茂名学院2002.3-2003.12大学物理及实验本科生1320广东工业大学2003.12至今大学物理实验本科生300广东工业大学主要教学改革和科学研究工作简历时间项目名称获奖情况1996-2000利用现代教育技术,探索物理学教学模式校二等奖2000-2002大学生综合素质创新训练2000-2002夜光材料的探索与研究2003至今大学物理实验示范中心的建设和电工电子实验示范中心的建设省级项目组总人数职称学位高级中级初级博士后博士硕士参加单位数116411141主要成员（不含申请者）姓名性别出生年月职称工作单位分工签名吴福根男1963.11教授实验教学部调研梁远博男1971.1实验师实验教学部计算机应用丁政男1965.10工程师实验教学部管理杨振兰女1968.10工程师实验教学部实验徐小明男1960.8副教授实验教学部调研于兆勤男1960.9副教授实验教学部调研罗小燕女1962.1副教授实验教学部调研宁锌女1958.4高级实验师实验教学部调研黄珊珊女1978.8助教实验教学部实验张美茹女1962.12馆员实验教学部资料收集，调研二、立项依据：（项目的意义、现状分析）在高等教育阶段，实验教学对人才培养具有极为重要的意义，它不仅能够直接培养学生的观察能力、动手能力、独立操作能力，更重要的是能够培养其独立思考的能力、分析解决实际问题的能力以及综合应用创新的能力，正如老一代科学家所说的那样，物理学、化学等都是在实验基础上产生的学科， 不认真搞好实验教学，等于只学了这门学科的一半，实验课程的学时数在理工科的整个教学时数中占了很大的比例，这也说明了实验教学的重要性。我国高等教育的发展趋势也迫使高校必须重视实验教学，随着教育改革的不断深入，我国的高等教育已逐步从计划经济模式走向市场经济模式 ，高校自主权增大，高校自我管理、自我发展的空间越来越大，各个学校的特色、个性越来越突出，学校的差距也会越来越大，学校之间的竞争不断加剧，高校学生的分配完全是市场化，只有实践能力强、综合素质高、富有创新精神的人，才能被社会欢迎、才能有市场，学校能否在这个变革过程中生存下来、发展起来，完全依赖于学校的“产品质量”即学生的培养质量。可见，在教学质量是学校的生命线的今天，高校要生存、要发展就必须加强实验教学，实验教学的质量关系到学生实验能力、实践能力的高低，实验教学质量的高低关系着科技兴国大略的成败，加强实验教学是时代、社会对培养高素质人才的必然要求。另外，随着我国高等教育的大力发展，高等教育模式也发生了深刻变化，从改革开放初期的所谓精英教育逐步过渡到大众教育，这对高等院校的教育模式产生了巨大冲击。特别是工科院校，大多调整办学指导思想，把实践教学提升到重要的位置，重新认识实践教学的地位和作用。以清华大学、东南大学为代表的重点工科大学结合香港理工大学的成功模式，率先创建工程训练中心和基础实验中心，随后，国内的高等工科院校掀起了建设工程训练基地和基础实验中心的热潮。广东工业大学十分重视实践教学，专门成立实验教学部，为实验教学改革提供了条件和方便。但是随着招生规模的增大，科学利用实验资源和进行实验教学改革显得尤为重要。（一）传统实验教学中主要存在有如下情况:1教学形式比较单一，实验内容相对陈旧 传统的实验教学的教学形式多为“讲解一实验一报告”，按照实验课本上的实验内容进行实验。学生通过教师讲解来熟悉实验原理，按照实验步骤进行实验，过分依赖讲义和教师讲解演示，在实验过程中容易因为追求实验结果而忽视了实验的过程。实验内容相对陈旧，设计性实验不多，较难激发学生学习兴趣，学生在实验过程中缺乏主动性和创造性。2实验室开放时间不足，学生实验比较被动 有些实验耗时长，实验过程中重复性的工作较多，难以激发学生做实验的兴趣。一些实验用的仪器和设备比较昂贵，且学生以前没有接触过，对实验仪器的操作方法和实验材料的性能不熟悉，担心损坏仪器或发生意外，容易产生畏难情绪。而实验室开放时间少，学生又无法在实验前充分预习，熟悉仪器。在这种情况下进行实验，学生处于被动状态，实验技能不能够得到很好的锻炼，会导致消极实验、抄袭报告等现象，实验课的教学效果就无法令人满意。3学生实验基本相同，无法体现分层次教学 学生由于个人爱好和知识基础不同，其对实验的兴趣和实验动手能力也不尽相同，某个实验对某些同学来说有些难度，而对有些同学来说又略显简单。但是，传统的实验教学中，学生需要完成的实验由教师和课本规定，无法对不同程度的学生进行分层次的教学，可能会挫伤一些学生的学习积极性，也增加了一些同学对实验的畏难情绪。实验室仪器设备的利用率不高，隐性资源浪费很大在传统实验教学中，一些投资巨大的实验仪器设备，学生仅能在固定的实验课中使用，实验课结束后学生便无权使用，这样，实验仪器设备在实验课以外的时间内便一直闲置，有的实验室间隔一学期才安排实验课，在没有安排实验课的整整一学期内，实验仪器设备尘封闲置，实验设备的利用率不高，无形中造成了隐性的资源浪费，造成了不必要的损失。学生对实验内容基本上没有发言权和选择权在传统实验教学中，实验内容由教师统一规定，所有学生都进行一样内容，一样要求的实验，统一的实验课结束后，实验室便关门，实验能力强的学生没有机会做一些深入的探索性的实验，有特殊爱好的学生不能做一些他们自己感兴趣而规定的实验内容所没有的实验，学生对实验内容没有选择权，这种无视学生能力差异和个性发展的实验教学，使学生在实验教学中的主体地位根本无法体现，学生做实验的积极性自然调动不起来。（二）.开放式实验教学的现状目前，开放式实验教学的开放模式主要有五种：1.开展设计性实验,即实验课程的内容为设计性实验，基本过程是：教师提出要求，实验室提供一定的参考资料或学生自查资料，学生设计实验方案，自己进行实验，做出实验结果；2.吸收学生作为科研的助手；3.改革常规实验的内容，即实验教学中把常规实验适当归并为基本实验内容，而增设若干设计性综合性和研究性实验等新的内容，所以也称为混合式；4.选修实验与兴趣小组；5.教学实验室功能的开放即把实验教学与科研、生产、社会服务结合起来，它的主要形式是组织学生参加生产、科研工作的综合性实验。由此可见，开放式实验教学可采取的具体形式是多种多样的，其实，就我国的实验教学现状而言，开放式实验教学的形式也应该是多种多样的，这主要是因为：首先，学校的类型不同，从专业特点上看，有综合院校、理科院校、工科院校、师范院校的差别；从办学水平上看，又有重点与非重点的区别，所以同一类型的实验室在不同学校的特点、条件差别很大，选择开放式实验教学的形式就会不同；其次，同一学校的实验室，因为有基础实验室，技术基础实验室，专业基础实验室，专业实验室等的不同类型，开放形式也不同；另外，即使同一学校同一类型的实验室，因专业特点不同，学生实验能力不同，采取的开放方式也应该是不同的，所以不同学校、不同类型、不同条件的实验室采取的开放式实验教学的具体形式必然有很大的差别，形式多样在所难免。因此，总结出开放式实验教学的三要素为：实验时间、实验内容和实验主体。实验时间的开放：主要是实验室的时间开放和实验时数开放两层含义，但实验时数的开放是实验时间在本质上的开放，而进实验室的时间开放这种形式，学生在任何时间都能进实验室。 实验内容的开放：主要是指大家的实验内容不再是千篇一律的，不同学生的实验题目可以不同，同一实验题目的具体实验方案也可以不同。实验主体的开放：主要是指实验教学的主体（学生）是自愿参加的，不再是统一要求参加的；如果把开放式实验教学的这三个主要因素作为三个坐标，那么它们到一起就构成了开放式实验教学的坐标系，称为实验开放式管理中的三维。现根据开放的维数对实验教学进行归类，实验教学的开放形式有下面三种类型： (1) 一维开放。这是开放式实验教学最简单的类型，只有时间开放一种，时间开放即实验内容和实验主体都不开放，时间开放的具体实施方法有多种：一是实验教学在实验时数上开放，对每次实验的时间不限制，学生想做多长时间就做多长时间二是实验教学照旧进行，但实验室在平时课程之余的时间内固定开放，学生可以预做，没做实验的学生可以补做，对实验效果不满意的可以重做，即常规操作实验的反复练习，当然也鼓励学生深入探索研究三是实验教学照旧，在整个实验课程结束后实验室集中开放一段时间，或阶段性开放，或节假日开放，使学生对所做实验进行复习、回顾 四是实验课程在进实验室的时间点上开放，规定了实验内容，要求所有相关学生都完成，但具体什么时间做什么实验，由学生自主决定。(2) 二维开放。二维开放有“实验时间+实验内容”的开放，“实验时间+实验主体”的开放，“实验内容+实验主体”的开放三种，但目前现实存在的只有“实验时间+实验内容”的这一种二维开放，对于“实验时间+实验内容”的这种二维开放，实验主体是不开放的，即要求相关的所有学生都必须参加，这种开放类型的具体形式是在必修实验课程中开展设计性实验，教师提出要求，学生或者做教师提供的实验题目，或者自定实验内容，但必须自己设计完成实验方案。(3) 三维开放。即实验时间、实验内容、实验主体同时都开放 这是开放式实验教学中最活跃、最有生命力的一种类型，它的具体形式从实验内容的角度看，有选修实验或兴趣小组，重点择优、吸收学生作科研助手、学生勤工俭学、参加实验室的建设和管理、参加实验室对社会开放的工作、小制作、小发明、毕业设计、论文等等，从实验室的角度看，有自由经常式开放（如计算中心的课外上机操作），有单辟的内置各种代表性仪器的开放实验室等等。开放式实验教学的形式多样并不意味着没有规律可寻，要实现一维、二维、三维式的开放，科学有效的管理方法是保证，针对我校的具体情况探索出一套适合我校特点的实验室开放模式以及管理模式是目前所必需的。三、项目实施方案及实施计划1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题改革内容：（1）改变目前教学模式基本仍是按统一的内容在规定时间进行传统的技能训练，缺乏培养和锻炼学生创新意识、创新能力的训练内容的现状。在原有训练课程中逐步增加创新训练的内容和比重；让学生在完成基本的实习项目后，可以自由选择感兴趣的项目进行训练；在课外通过选修课、开放基地的模式接收经过实习的高年级学生进行创新训练。从而实现由较单一地进行技能训练向创新实践教学的方向转变。（2）改变目前教学对象仍局限于本校教学计划内学生的现状，实现训练中心全方位的开放：向所有进行创新实践、课外科技制作和参与科研活动的学生（包括研究生）开放，提供创新训练指导；向所有有兴趣在某些专项技能上深入学习的学生开放，提供专项训练指导；向大学城内外其他院校单位人员学生开放，提供系列或专项工程训练培训服务。（3）现行的实验项目，包括内容、数量、深度等方面；（4）现行的实验教学管理方法与手段。 其内容包括：现行的实验时间选择；现行的实验课程选择方面；现行的实验课室选择方面；现行的实验教师选择方面；改革目标：打破原来较为保守的、封闭的和单一的教学运作模式，建立起创新型的、开放式的和多层次的教学运作机制，以适应新形势下复合型、应用型和创新型等多样化人才培养的需要。能够使实验室的资源(如仪器设备、场地、教师等)得到最大程度的利用和共享，在时间和形式上均体现出“开放”，教学中，坚持“以学生为中心”，教师尊重学生的主体地位，充分发挥教师的主导性和学生的主体性，运用启发、讨论等各种教学方法和多样化、现代化的教学手段，教学空间不再局限于实验课堂而向社会和网络多元化延伸，通过开放实验室，运用现代化教学手段和网络技术，教会学生学习和运用知识，让学生在教学中参与、实践、探究，并在此过程中达到学会知识和提高能力的目的。实现实验教学资源共享和技术资源、场地、设备的综合利用。拟解决的关键问题：强化教学运行管理体系，做好整体规划，协调好教学、科研和对外培训功能，处理好设备、场地和人员（包括指导教师、管理人员和学生等）之间的互动关系。逐步建立和完善创新训练机制、自主训练机制、专项技能培训机制和对外培训服务机制，并不断提高机制运行的质量和效率。 确定基于我校实际的计算机网络的开放式实验教学管理的模式与方法；针对我校的具体情况探索出一套适合我校特点的实验室开放模式的方案； 2.实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析2.1可行性分析：（1）学校和实验教学部领导的支持：学校和实验教学部领导对开放式实验教学的模式，给予高度的重视与支持，这是开展开放式实验教学的保证。（2）课程开放的可行性：实验教学部所开设的实验课程现在是独立运行的模式，不像以前实验是依附于理论课程的模式，根据学校的政策和有关规定，要求我们开放实验室，实现实验项目的多样性，努力提高学生的动手能力，制定开放式实验教学方案是必需的和可行的。（3）实验室场地和设备开放的可行性：拿物理实验中心为例，实验室有15间，总面积超过5000平方米，仪器设备台件数2277件，固定资产总额为331.47万元，根据现阶段的课程安排，每学期只开出间实验室，尚有间实验室的设备闲置，可以将闲置的实验室拿出来进一步开放，比如可以使用闲置的实验室和设备向高年级、或有兴趣的学生开放。我们是大学城的新校区，学校也比较注重实验室的建设，实验室场地的充足、实验室设备的丰富与多样化、多台套等等，这些都足以说明我们的实验场地与设备是可以实施建设开放式实验教学的方案。（4）时间开放的可行性：根据学校的关规定，实验室要进行全天候的开放。（5）实验教师及管理人员开放的可行性：实验教师是由实验中心的专职实验教师、各学院分派的理论课教师组成，现阶段学校已经同意实验室可以聘用研究生作为助教的形式参与实验教学，使实验室的指导教师的数量和水平都有所提高。（6）大学城实验资源共享,是大学城内各个学校的愿望.2.2实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）（1）制定基于开放式实验教学的管理方案；实验中心实验教学的开放式模式，对实验课程的管理分为三阶段式的，内容如下：第一阶段称为教师预约式，此阶段的课程、时间、实验场地不对学生自由开放，因为现在扩招、高中的应试式教育等原因，学生入学时的动手能力、实验常识都比较差，不适合自由选实验课、不适合自主实验，所以要由老师的带领指导下完成一些基础的必修性的实验课程；此阶段只能是学校或老师按其情况安排好一些课程，学生被动地必须完成，此阶段与现在运行模式是相同的，也称为教师指定阶段或必修课阶段。此阶段可以使用人工来管理。第二阶段称为学生的上课时间预约式，学生经过第一阶段的学习后，对实验室的环境、实验基本技能有一定的提高，教师可以提出不同的实验方案，学生可以根据自己的学习时间，选择一些自己喜欢的实验课程来学习，此阶段是由学生指定学习时间并选择有教师指导的实验；此阶段也称为选修课阶段。此阶段要借计算机管理系统来管理。第三阶段称为完全开放式，学生进入高年级、学生参加各种比赛或有兴趣实验研究，可以向实验室提出实验方案，向实验室预约实验时间、实验场地等以学生为中心的模式；教师可以建立面向某些学生的课程、招收实验助手等等，可通过网上测试学生实验理论知识、实验技能等办法招收某些学生做他的实验课程。此阶段为教与学的双向自由选择式，要借计算机管理系统来管理。我校学生人数比较多，以大学物理实验中心为例，每个学年大学物理实验中心实验教学人学时数超过三十万，每个学年到大学物理实验中心任课的教师也有1000以上的人次，合理地安排学生的上课时间和正确地安排任课教师的上课时间是实验教学得以正常运行的关键，要提高实验室的工作效率、及时处理有关问题、挖掘实验室的可利用资源，综合地提高实验室的利用率，借助计算机的信息管理技术是必需的，因此，有必要制定基于计算机网络的开放式实验教学管理系统的设计与开发方案。三阶段简表：第一阶段第二阶段第三阶段对老师开放的内容实验课程、实验场地上课时间实验课程、实验场地、上课时间实验课程、实验场地、上课时间老师要做的事为班级指定一些必修课告诉学生你不能指导实验的私有时间指定自己的实验课程、上课时间，等待学生选课，人数满足即可开课对学生开放的内容无根据自己的时间自由选择实验课程实验课程实验场地上课时间学生要做的事必须接受并完成老师指定的实验课程必须是教师开设的实验课程，上课时间自己定义。自由预约网上有的实验课程；自己提出实验方案，预约实验室。备注因学生从未做过实验，必须在教师的指导下完成一些基础性的实验和熟悉实验室的实验环境。满足不同层次的学生，学生时间上自由满足不同层次的学生；学生参加比赛、开发、毕业设计等，要到实验室做实验（2）本课题的具体实施计划：综合以上的论述，根据三维开放式实验教学方案，本课题的具体实施计划还要依靠完善、科学的教学管理手段，如计算机的辅助管理手段，具体的方案实施计划如下：第一阶段：计划于年月完成探索与研究基于计算机网络的实验室课程预约选课管理的方案；制定借助基于计算机网络的开放式实验教学平台对实验课程开放给学生、教师预约选课的试运行方案。从年月开始进入第二阶段的实践阶段；第二阶段：以班为单位试点阶段，时间：年月年月借助基于计算机网络的开放式实验室课程预约选课管理系统，首先在网上以班为单位对实验课程进行开放式选课试运作，通过计算机的信息技术手段处理教师、学生的预约选课与排课信息是最好的途径。通过对班级为单位的开放式选课的试运作，找出还存在的问题和要修改的不足之处，为进一步的开放作准备；借助于基于计算机网络的实验室课程预约选课管理系统面向全校师生对大学物理实验课程进行预约选课的登记和信息收集，并具体分析总结。第三阶段：以学生自由个体为单位的试点阶段，时间：年月年月借助基于计算机网络的实验室课程预约选课管理系统，面向全校师生对电工电子实验课程进行预约选课的登记和信息收集，并具体分析总结，找出具有电工电子实验中心特点的实验室开放模式；借助于基于计算机网络的实验室课程预约选课管理系统面向全校师生对物理实验课程进行预约选课的登记和信息收集，并具体分析总结，找出具有大学物理实验分中心特点实验室开放模式。第四阶段：以学生自由个体为单位的试点阶段，时间：年月年月总结并发表相关论文，分析总结出具有我校特点的实验室开放模式。3.项目预期的成果和效果（包括成果形式，预期推广、应用范围、受益面等）项目预期的成果：（1）探索出适用于我校实验室的开放模式；（2）探索出适用于我校实验课程预约选课管理的方案；（3）探索出适用于我校基于网络的开放式实验教学管理平台的开发方案。开放式实验教学模式让全校学生受益、教师受益，管理上新台阶；所有成果都有助于基于网络的开放式实验教学管理平台的开发。4.本项目的特色与创新之处（1）采用“三维”开放式实验教学的思想，结合我校自身的具体特点，运用现代网络技术作为辅助的管理手段，构建我校开放式实验教学与管理平台的模型。（2）开放式实验教学满足不同层次学生的学习需求，给学生提供了自主实验的环境，培养学生对实验的操作能力。以学生为本，就是以学生的发展为本，重在按个性发展，突出学生潜质开发，创设全面的素质教育和文化氛围，完善教育一切以学生为出发点的制度。（3）注重创新的教学内容和模式，大大强化对学生的创新意识和能力的培养和锻炼，实现工程训练由较单一地进行技能训练，向以现代工业为基础的综合训练模式和创新训练模式方向的转变。（4）打破原来较为保守的、封闭的和单一的教学运作模式，建立起创新型的、开放式的和多层次的全新的教学模式和运行机制，包括创新训练机制、自主训练机制、专项技能培训机制和对外培训服务机制等。在此基础上，工程训练中心将实现完全意义上的开放，以适应新形势下复合型、应用型和创新型的多样化人才培养的需要。（5）建立大学城工程训练共享平台。作为大学城内十所高校中唯一的一个工程训练中心，将为其他院校学生提供工程训练培训服务，实现工程训练教学资源共享和技术资源、场地、设备的综合利用。四、教学改革基础1.与本项目有关的教学改革工作积累和已取得的教学改革工作成绩（1）参与四个省级实验示范中心大学物理实验示范中心、工程训练示范中心、电工电子实验示范中心、计算机实验示范中心的建设和管理（2）参与实验教学部全部实验的课程安排及教学工作；（3）利用现代教育技术,探索物理学教学模式；（4）大学生综合素质创新训练（5）参与大学物理实验课程虚拟实验远程教育的开发、配备、组织和实施的研究，（6）参与设计开发“大学物理实验仪器设备管理系统”（大学物理实验中心在用）2.学校已具备的教学改革基础和环境，学校对项目的支持情况（含有关政策、经费及其使用管理机制、保障条件等，可附有关文件），尚缺少的条件和拟解决的途径我校非常重视实验教学和实验教学改革,为突出实验教学的地位,特别成立实验教学部(属教学单位),给实验教学改革提供了政策保障和各种便利条件。现在实验教学部属下的四个实验中心均为省级示范中心，省和学校给予了充足的优惠条件和政策。已具备了实验教学改革的基础与环境： 以工程训练中心为例：工程训练中心现有教职工总数50人，其中教授5人，副教授5人，中级职称人员9人，助理工程师3人，高级技工21人。主要教学设备包括：数控编程用微型计算机60台，电教设备5套；数控机车床7台，数控铣床9台，精密电火花成型机2台；普通机床107台（其中车床70台，铣床9台，刨床6台，磨床4台，钻床6台，冲床3台，空气锤2台，电火花线切割机2台，滚齿机、插齿机、插床、油压机、摩擦压力机各1台）；坩埚熔化炉1台，高温炉7台，布洛维三用硬度计3台，金相显微镜17台；以及台虎钳100余台；电工电子实训板300块，计算机组装与组网训练用计算机各60台等。固定资产总值568万多元。工程训练中心场地面积共约9000平方米。训练内容包括：数控机床加工（含车、铣、电火花、线切割等），普通机床加工（含车、铣、刨、磨、齿轮加工等），压力加工（含锻造、冲压、油压、摩擦等），焊接（含电焊、气焊、塑料焊），装配（含车床三箱、减速箱、摩托车装配），钳工、铸造，汽车示教，热处理与金相分析，测量与工艺分析，创新实习，电工电子实训、计算机组装与组网训练等。优良