工程教育模式下综合实验教学体系的设计与实践

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1、工程教育模式下综合实验教学体系的设计与实践　　1前言　　工科专业的人才培养，普遍存在理论知识扎实，动手能力欠缺，创新意识不足，团队合作经验短缺等问题，这与专业实践条件，师资队伍构成等有密切关系，但是也反应了教学过程中对学生的工程系统能力、协作能力、创新意识，独立解决问题能力的锻炼有所欠缺。可见，传统的教育教学模式及方法，由于过于强调基础教育，无法实现对工程化人才培养目标的支撑。近年来，CDIO、卓越工程师等工程教育模式的普及就是对传统教育模式的改进。　　良好的实验实习条件是工程教育模式得以顺利实施的基础。近些

2、年，高校招生规模的急剧膨胀，导致学生人数的增加与实验场地、仪器设备不足的矛盾愈加突出。在资源有限的情况下，通过合理构建实验教学体系，确保实践教学效果，是工程教育的核心内容。　　所谓实验教学体系，指的是实验教学的基本结构和框架，实验教学内容和方法的设计，实验教学过程的实施，和教学结果评价组成的统一的整体。实验教学体系中的硬件条件，应包括校内实验室及设备、装置等，实验教学管理方式、运行模式等属于软件部分。　　综合实验教学体系　　实验教学体系对于工程教育模式下的专业人才培养至关重要。在实验条件有限的情况下，构建合理

3、的实验教学体系，可以通过以下途径：　　21加强对现有实验教学资源的优化配置和使用管理，更好地实现实验教学资源的统筹调配和统一管理。充分挖掘现有实验仪器设备的潜力，开发综合性、设计性及创新研究性实验项目，提高现有实验设备的利用率；　　2开发实验仿真系统或模拟实验装置，构建综合实验教学体系，力争在实验教学成本和教学效果间找到平衡点。　　2鼓励教师开发、搭建小型实验设备，弥补设备短缺的不足。　　2加强校外实习基地的建设，发挥其作为校内实验条件补充的重要作用。　　仿真实验模式开始逐渐被各院校广泛使用，各类实验仿真软件

4、及系统，在一定程度上替代了实物实验平台，给传统实验教学带来了新的教学方法和探索。仿真实验方式的引入，具有如下优势：　　241有利于解决实验室经费有限的困境。　　24有利于学生创新能力的培养。　　24可以开设部分无法采用实物完成的实验项目。　　24提高实验安全性。联盟　　但是，仿真实验方式也不是完美和万能的，它通常通过计算机对实验过程进行模拟，对学生动手能力的锻炼效果有限。另外，其仿真结果往往过于理想化，降低了学生分析和解决实际问题的能力。　　可见，仿真实验和传统实验具有不同的特定和适用范围，各有其优势和不足，

5、仿真实验不能完全取代传统实验的具体操作，传统实验也需要仿真实验作补充。因此，应该把这两种教学模式有机地结合起来，扬长避短，这就是综合实验教学体系的设计。　　实验教学体系的设计和实践　　下面结合中国民航大学油气储运工程专业实验教学的实际情况，对实验教学体系的设计和实践进行简要说明。油气储运工程专业是中国民航大学首批专业综合改革的4个本科试点专业之一，建设思路是通过借鉴CDIO工程教育的理念，合理设计油气储运工程专业的人才培养方案，推进培养模式、教学团队、课程教材、教学方式、教学管理等专业发展重要环节，循序渐进的

6、开展油气储运专业的CDIO专业综合改革研究。　　经过项目组成员的共同努力，专业综合改革进展顺利，也取得了丰硕的显式成果，完成了一体化课程体系的设计。其中实验教学体系，是此次专业改革的难点之一。　　经过调研分析，结合专业特色和现状，最终确定了适度引进成熟成果，结合自主开发，建立覆盖专业课程模块实践教学的虚拟化教学资源的方案。搭建了”仿真实验+半仿真半实物实验+实物实验”的实验教学系统，完善了实践教学体系，解决了实践教学资源紧张的现状，增加了学生参与教学的积极性。　　以输油管道课程群的实验体系建设为例：实验室原有

7、实物实验装置-输油管道实验环道系统1套；项目组成员在申报了教育研究项目，”输油管道实验仿真系统”和”基于SPS的油品储运实验仿真系统”，开发了”输油管道实验仿真系统”；借助学校教学研究项目和大学生创新创业项目的支持，设计并搭建了”机场供油管网实验模拟装置”和”长输管道运行工况模拟装置”两套实物模拟装置。补充了部分在实物实验装置中无法开设的项目，避免了基于软件的实验仿真系统存在的直观性差等问题。　　根据工程教育的培养目标和实验教学资源现状，将课程群的实验项目进行了补充和调整，最终的实验项目可以划分为三类，分别是

8、基础操作性实验、综合应用性实验和创新设计性实验。基础操作性实验是开展综合应用性实验与创新设计性实验的基础和前提，综合应用性实验和创新设计性实验是基础操作性实验的深化和发展。　　基础操作性实验通常具有验证性、单一性，并与专业课程理论教学同步进行的特点，是学生巩固课堂所学的理论知识，提高学生基本技能水平的重要途径。　　综合应用性实验一般都具有跨课程、跨知识点的特点，具有典型的融通性特征，在实验内容上和过