1、教務處編 總第11期 2010年第03期 2010年5月4日本期主題: 開展綜合性設計性實驗，提高學生創(chuàng)新實踐能力編者按：綜合性、設計性實驗是實驗教學中一個極其重要的環(huán)節(jié)，通過綜合性、設計性實驗可以使學生更好地掌握實驗原理、操作方法、步驟和實驗內(nèi)容，全面了解儀器設備的性能并正確地使用儀器，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新思維、實際動手能力和駕馭知識的能力，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，嚴謹細致的工作作風，相互協(xié)作的團隊精神，勇于開拓的創(chuàng)新意識。因此，我們倡導廣大教師積極開展綜合性、設計性實驗的探索。本期特選編幾篇關于綜合性設計性實驗方面的文章供讀者參考，以期對大家開展工作有所啟示

2、和幫助。本 期 要 目 探析綜合性實驗教學的有效途徑（施鼎方等.實驗技術與管理2010年第1期） 物理實驗課程“多重交互”教學模式的創(chuàng)建與實踐（錢鋒等.中國大學教學2009年第11期） 開發(fā)綜合性實驗 培養(yǎng)創(chuàng)新能力（王少剛等.實驗室研究與探索2009年第9期）探析綜合性實驗教學的有效途徑施鼎方 王士芬綜合性實驗是融入了多個學科知識點的一種創(chuàng)新型實驗模式,它是傳統(tǒng)實驗模式的拓展和延伸,其實驗內(nèi)容豐富、綜合性要求高。在實施環(huán)境監(jiān)測的綜合性實驗教學中,我們通過將項目的策劃、課程的協(xié)作、企業(yè)的參與和實驗教學融合在一起,取得了很好的教學效果。1 精心編制實驗項目,提高學生綜合能力專業(yè)基礎實驗是以基礎實驗

3、為主,結合專業(yè)課程的特點而開設的課程,環(huán)境監(jiān)測實驗課也不例外。在原先開設的環(huán)境監(jiān)測實驗項目中,一般都是由基礎實驗發(fā)展而來的,均以單個指標的驗證性實驗為主,而現(xiàn)在開設的綜合性實驗不但需要測定多個指標,還要把一些相關課程的知識點融合在一起。那么如何讓學生把這些知識愉快地揉和起來呢? 我們首先組織學生一起討論,共同參與開發(fā)綜合性實驗項目的建設,通過溝通了解學生需要什么,同時按照專業(yè)培養(yǎng)目標對學生的實踐技能要求進行選題,并確定實驗項目。項目內(nèi)容除了與基礎實驗的銜接和拓展外,還必須兼顧到與科研成果和工程實踐相結合,實現(xiàn)基礎與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結合,突出學生創(chuàng)新能力和科研素質的培養(yǎng),在這個基礎上最終確定了

4、相關題材的綜合性實驗項目校園河道水體的水質監(jiān)測、評價及凈化方案的探索。實驗內(nèi)容包括水環(huán)境領域中監(jiān)測活動的整個過程,即監(jiān)測區(qū)域的勘察、監(jiān)測斷面的布置、監(jiān)測點的確定、水樣的采集與保存,然后進行水樣的預處理及指標的分析測定,最后,根據(jù)分析測定的結果,結合相關課程的專業(yè)知識對被監(jiān)測的水體進行綜合評價及提出凈化方案。由于綜合性實驗的題材融入了學生平時關注的一些熱門話題、熱點知識、環(huán)境中需要解決的實際問題以及相關科研項目的題材,因此大大激發(fā)了學生的實驗積極性和實驗興趣,學生在實驗過程中的主體地位突顯。實驗重過程、重能力培養(yǎng)。學生在實驗報告中根據(jù)實驗內(nèi)容、實驗數(shù)據(jù)等進行綜合分析,并結合有關專業(yè)知識提出自己的

5、看法和見解,進一步提高了學生綜合分析問題的能力和理論聯(lián)系實際的開拓能力,充分發(fā)揮專業(yè)基礎實驗的橋梁紐帶作用。2 積極做好課程協(xié)作, 充分發(fā)揮知識的互動效應根據(jù)課程知識要點和實驗教學的特點,利用課程間的協(xié)同作用進行教學資源的組合,有效拓展學生知識面,是保證和提高綜合性實驗教學質量的又一個重要因素。“校園河道水體的水質監(jiān)測、評價及凈化方案的探索”實驗的內(nèi)容豐富, 包括濁度、溶解氧、pH值、CODcr、BOD5、NH3-N、TP 等分析項目,還融入了環(huán)境監(jiān)測理論知識、環(huán)境微生物學以及環(huán)境評價和水處理技術等相關專業(yè)知識。實驗的連貫性和復雜性使學生進入研究性實驗狀態(tài),雖然感到有難度甚至有壓力,但是更多的

6、是一種學習動力,一種探求知識的欲望,從而達到提高學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的目的。在實驗教學過程中,我們鼓勵學生參加生產(chǎn)和社會實踐活動以及課外科技活動等,加強對學生綜合應用所學知識解決問題能力的培養(yǎng)。綜合性實驗需要學生在進行實驗的同時,學會自主查閱有關的文獻資料,為完成綜合性實驗作前期準備。通過對相關知識點的綜合學習和應用,將知識融會貫通,拓展創(chuàng)新思路并加強實驗技能的訓練。為了進一步提高實驗教學質量和效率,通過理論課的教學把與綜合性實驗有關的知識在授課時進行擴充、拓展和整合。例如,在環(huán)境監(jiān)測理論課中講到地表水中的監(jiān)測斷面的選擇和取樣點的布置以及水樣的保存等內(nèi)容時,就有針對性地結合對學生綜合性實驗

7、中野外監(jiān)測的基本要求,強化樣品的采集等知識點,使學生體驗理論實驗實踐的全過程。在講到儀器分析測試技術等章節(jié)時,邀請儀器生產(chǎn)廠商、專家為學生開設分析儀器專題講座,極大地提高了學生的學習興趣,起到事半功倍的作用。學生能馬上對實驗進行整體規(guī)劃,儀器的使用也比較得心應手。這樣可以在同樣的時間里完成更多的實驗分析指標,使綜合性實驗數(shù)據(jù)做得更多、更完整,使水質評價方案更實際、更準確,使水體凈化方案更有實際意義。3 加強企業(yè)參與,切實保障項目的可持續(xù)發(fā)展綜合性實驗增加了實驗的密度和難度,要在有限的課堂時間內(nèi)完成多項指標的分析測定工作,就必須借助高端的儀器設備,如實驗室水質分析系統(tǒng)等儀器設備,才能實現(xiàn)。這些儀

8、器設備一般都比較昂貴,且所消耗的試劑也比較貴,這對于實驗教學來說是一道坎,所以我們積極尋找合作伙伴,爭取企業(yè)的參與,尋求他們的支持,讓學生及時了解當前分析儀器設備的發(fā)展動態(tài)、市場變化信息,掌握新的分析測試技術。我們聯(lián)合世界上先進的實驗室分析儀器制造商,例如美國HACH公司,請他們一起參與我們的實驗教學。合作商一方面為學生組織有關專家開設講座,向學生介紹國內(nèi)外高科技的儀器設備,另一方面還為我們提供臨時借用或半價優(yōu)惠的有關的分析儀器,既解決了學生實驗時設備陳舊、數(shù)量不足等問題,又無償為我們提供了技術支持。這對學生進行系統(tǒng)的理論學習和測試方法、技能的培養(yǎng),具有重要意義,也保證了實驗教學的可持續(xù)發(fā)展,

9、推進了綜合素質教育。作為世界級實驗室儀器專業(yè)制造商,他們在為擴大自己產(chǎn)品影響力的同時,也在為自己的將來培養(yǎng)高端的產(chǎn)品用戶群,所以這是一個雙贏的合作。4 結束語綜上所述,綜合性實驗通過項目的策劃、課程的協(xié)作、企業(yè)的參與,有效地把學生所學的一些理論知識很好地聯(lián)系在一起,使學生學有所用,現(xiàn)學現(xiàn)用,它所帶來的教學效果顯而易見。綜合性實驗是對一般傳統(tǒng)的驗證性實驗的突破,在實驗活動中使學生邁出進行科學研究的第一步,培養(yǎng)和提高學生分析問題和解決問題的能力。綜合性實驗無論是對于知識的綜合性還是拓寬專業(yè)口徑都是至關重要的。 （作者單位：同濟大學）摘自實驗技術與管理2010年第1期物理實驗課程“多重交互”教學模式

10、的創(chuàng)建與實踐錢 鋒 熊宏奇 葉善專東南大學物理系在創(chuàng)建國家精品課程“大學物理”、“大學物理實驗”和國家實驗教學示范中心“東南大學物理實驗中心”的歷程中，本著開拓創(chuàng)新的精神，以培養(yǎng)學生自主研學能力、激發(fā)其求知欲、創(chuàng)造力為目標，在已構建的分層次工科物理實驗教學體系基礎上，創(chuàng)建了突出學生主體地位的物理實驗課程“多重交互”教學新模式。新模式的實施，為全校學生營造了一個以寬松、自主、研究性學習為引導特征的物理實驗優(yōu)質學習環(huán)境，有效提高了物理實驗的教學質量，促進了學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。1 創(chuàng)建物理實驗教學新模式1.1 掙脫瓶頸制約，銳意改革創(chuàng)新20世紀末，我們構建按學生能力培養(yǎng)、素質訓練的要求分層次的工

11、科物理實驗課程新體系，該體系由預備實驗、基礎實驗、課題實驗和現(xiàn)代專題實驗等模塊構成，在新體系向全校學生的推出并應用的進程中，我們遇到了一些問題。新體系對教師教學提出了更高、更新的要求，突顯出了優(yōu)質教師資源的短缺；傳統(tǒng)實驗教學使教師無法從對學生簡單問題的重復指導中解脫出來，如果不改變傳統(tǒng)的實驗教學授課方式，教師與學生之間的個性化討論與指導仍舊較為弱化；新體系雖然具備了面向廣大學生深層次全面開放的內(nèi)容，但面向廣大學生深層次全面開放在實際管理操作上難以廣泛實現(xiàn)，學生學習自主空間仍舊受到制約。我們意識到，不掙脫教學中的這些瓶頸制約，課程新體系的真正實施就難以深入，因而在進行課程體系和教學內(nèi)容現(xiàn)代化建設

12、的同時，還必須進行教學方法和教學模式的改革與建設。只有建立以學生為主體的教學模式，才有可能扭轉學生在整個教學過程中處于比較被動地位的局面，激發(fā)學生的主動性、創(chuàng)造性學習。如何建立教學新模式？我們采用的技術路線是：從突出學生個性培養(yǎng)、改變學生學習方式入手，應用現(xiàn)代信息技術構建網(wǎng)絡教學平臺，創(chuàng)造性地引入計算機作為助教（TA，Teaching Assistant），實現(xiàn)“教與學”的新型關系，最終改變傳統(tǒng)實驗教學師生單一交互的局面。1.2 突破時空限制，實現(xiàn)多重交互“多重交互”是指突破時空限制的師生之間的友好交互，即計算機TA 在課內(nèi)外與學生之間的交互、教師在教學現(xiàn)場對學生的個性化指導、控制中心的教授通

13、過實驗樓局域網(wǎng)與各實驗室的助教和學生進行交互指導、專家通過互聯(lián)網(wǎng)遠程進行實時答疑和指導，從而實現(xiàn)學生之間、教師和研究生助教之間、校內(nèi)外教師和學生之間的交叉交互與資源共享。在多重交互新模式中，教師指導與計算機 TA 助學是有機結合的。計算機TA 可以輔助教師完成對學生一般性問題的指導和相關的教學管理。如此操作，實際上是擴展和優(yōu)化了教學現(xiàn)場的教師資源，為學生的學習提供了寬松自主的空間，把我們的教師從對學生簡單問題的重復指導中解脫出來，去增加師生間深層次個性化交流，增加教授專家對更多學生的自主研究性學習的指導。從而推動教師更加關注對學生能力和素質的培養(yǎng)，關注學生的發(fā)展，注重因材施教。相對于傳統(tǒng)的實驗

14、教學模式，“多重交互”突出了學生為學習主體的地位，實現(xiàn)了由學生、教師、計算機TA、教材和網(wǎng)絡平臺等要素構成的新型教學關系。師生教學關系從過去的教師演示或講解，學生被動跟從；轉變?yōu)楝F(xiàn)在的學生自主研學，教師（專家）提供適時的深層啟示、解惑答疑等引導。教學新模式促使學生學習方式進行改變、強化了學生學習的主體地位、改變了傳統(tǒng)的實驗教學方法、優(yōu)化教師指導的作用。2 研發(fā)網(wǎng)絡信息平臺，支撐新模式運行支撐教學新模式大面積高效運行的重要角色是自主研發(fā)的網(wǎng)絡信息教學平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)由網(wǎng)絡優(yōu)質資源平臺、網(wǎng)絡管理服務平臺、網(wǎng)絡設施基礎平臺組成。2.1 研發(fā)優(yōu)質網(wǎng)絡教學資源網(wǎng)絡資源平臺由實驗課件系統(tǒng)、仿真實驗系統(tǒng)、知

15、識拓展系統(tǒng)和示范教學錄像片等資源模塊組成。其中幾十個具有友好交互功能的實驗教學課件采用了動畫、仿真、視頻等方式綜合展現(xiàn)，成為各年級學生預習、學習的好伙伴，使每位學生都可享受到優(yōu)秀教師的指導和學習資源的利用。在物理實驗中心的所有教學實驗室，按每4位學生一臺的比例配備計算機TA，傳統(tǒng)實驗教學中教師對學生的一般性的重復指導由計算機TA 輔助完成，這樣大大增加了教師和學生的深層次交流，強化了教師對學生的個性化指導，有利于對學生科學實驗基本素質的培養(yǎng)。2.2 建立網(wǎng)絡管理服務系統(tǒng)網(wǎng)絡管理服務平臺是基于數(shù)字化校園、人性化、軟硬件一體化、快速便捷的理念而建設的現(xiàn)代化開放實驗教學管理平臺。現(xiàn)在，學生可以遠程預

16、約實驗項目和時間，網(wǎng)絡管理系統(tǒng)自動分派實驗地點和桌位。學生在預約時間進入實驗室，用校園卡刷卡認證后，系統(tǒng)自動開啟對應實驗桌的電源，實驗結束再次刷卡，就自動關閉電源。與此同時學生實驗的日志信息、實驗室儀器使用情況、開放學時統(tǒng)計等信息管理都由系統(tǒng)自動完成。2.3 創(chuàng)建網(wǎng)絡設施基礎平臺2005年，我們將數(shù)字化校園和智能化大廈的設計理念融入到新實驗樓建設中。實驗樓有弱電控制中心，網(wǎng)絡寬帶連接到每個實驗桌，各實驗室具有多媒體教學環(huán)境和視頻監(jiān)控語音對講系統(tǒng)，在教學指導中心，可實現(xiàn)控制中心的督導教師對各衛(wèi)星實驗室的學生和研究生助教的實驗指導和答疑交互，專家也可通過互聯(lián)網(wǎng)遠程與助教和學生進行實時答疑和指導，每

17、個實驗室的教學實況還可以作為“節(jié)目源”上傳互聯(lián)網(wǎng)。借助于網(wǎng)絡信息平臺，實現(xiàn)了學生、教師、研究生助教、校內(nèi)外專家的交叉交互與資源共享。3 新模式教學應用，全校學生廣泛受益“多重交互”教學新模式經(jīng)歷了十年的建設與應用實踐，已經(jīng)日臻完善。新模式應用到六大模塊（預備實驗、基礎實驗、課題實驗、現(xiàn)代專題實驗、課外研究性演示實驗和課外科研創(chuàng)新訓練）的物理實驗教學體系中，實驗教學面貌發(fā)生了極大的變化，使全校學生廣泛受益。3.1 首創(chuàng)新生自主實驗引導課程1999年，計算機TA的網(wǎng)絡助學與管理首先在面向全校理工科一年級新生的課外自主預備物理實驗教學中應用（在此以前受條件限制，預備實驗試點班每年只能接納200人左右

18、），受到新生的熱烈歡迎。現(xiàn)在集補課、自主、體驗于一體的課外開放課程“預備物理實驗”吸引著眾多大學新生。每年自愿選做預備實驗的人數(shù)已從最初的1355 人發(fā)展到現(xiàn)在的2500多人，占理工科新生總數(shù)的90以上。預備物理實驗改變了傳統(tǒng)的實驗教學模式和教學方法，給學生主動學習提供了充分的自由度，也實現(xiàn)了我們的改革理念：引導廣大新生盡早從應試教育的學習模式向大學的自主學習模式轉變。3.2 確保基礎實驗教學因材施教2000年開始，物理實驗“多重交互”教學新模式逐步應用到面向全校所有學生的大學物理實驗教學。現(xiàn)在預備實驗、基礎實驗、課題實驗、現(xiàn)代專題實驗四個教學面最廣的模塊中已經(jīng)全面應用了計算機TA，年教學人時

19、數(shù)約26萬。在全校面最廣、量最大的物理實驗必修課程中利用計算機TA 和遠程交互系統(tǒng)，圓滿實現(xiàn)了基礎實驗按基本內(nèi)容、選做內(nèi)容、小課題設計進行編排的分層次教學。現(xiàn)在每年約3700人次學生在必修課中選做了融綜合性、設計性、研究性于一體的課題實驗，約900人次學生選做了專題實驗，徹底改變了以往只能面向少數(shù)同學開放的局面。3.3 實施研究性學習的有效引導新模式使得我們有條件從全校低年級學生群入手，突破時間空間限制，引導眾多低年級學生進行研究性學習，摸索建立了一整套有效實施研究性學習的引導途徑和常規(guī)運行的激勵機制。每年在必修課中，參與常規(guī)物理實驗課程論文活動的學生逐年增加，每年舉行的校級物理實驗研究論文競

20、賽，平均收到600份左右的學生參賽論文，有幾十位學生參與決賽答辯演講；許多學生在經(jīng)過物理實驗中心的自主研學能力鍛煉后，在“挑戰(zhàn)杯”、機械創(chuàng)新設計、電子設計等后續(xù)學科競賽及國家大學生創(chuàng)新項目立項研究中進一步獲得優(yōu)異成績。近年來，本科生在正式刊物上發(fā)表的物理及實驗研究論文不斷增加，在每兩年一屆的江蘇省高校大學生物理科技創(chuàng)新競賽活動中，我校獲獎級別和獲獎總數(shù)屢次名列前茅。注：本成果獲2009年高等教育國家級教學成果一等獎（作者單位：東南大學）摘自中國大學教學2009年第11期開發(fā)綜合性實驗培養(yǎng)創(chuàng)新能力王少剛 劉仁培 封小松1 引言按照“教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見”(教

21、高20072號)文件精神,高等學校應通過進一步深化教育教學改革,全面提高教學質量,尤其要大力提高大學生的學習能、創(chuàng)新能力、實踐能力、交流能力和社會適應能力。通過不斷深化人才培養(yǎng)模式、教學內(nèi)容和教學方法等方面的改革,堅持知識、能力和素質協(xié)調發(fā)展,使學校教育實現(xiàn)從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養(yǎng)的轉變。由于實驗教學在開發(fā)學生智力,激發(fā)學生的學習興趣, 提高學生分析和解決實際問題的能力等方面起著重要作用。基于此,本文在系統(tǒng)總結目前高校實驗教學改革現(xiàn)狀和焊接實驗教學存在問題的基礎上,提出了采用綜合性與設計性實驗項目開發(fā)的焊接實驗教學新模式,項目的實施有利于培養(yǎng)學生的開放思維和創(chuàng)新工作能力。2 目前

22、焊接實驗教學存在的問題2.1 高校實驗教學改革現(xiàn)狀近年來,隨著科學技術的發(fā)展和時代的進步,人們注意到以單一傳授或積累知識和技能為目的的傳統(tǒng)教學模式已經(jīng)越來越不適應當前高校發(fā)展的需要,提出高等教育必須從培養(yǎng)目標、培養(yǎng)內(nèi)容、培養(yǎng)方法等多方面進行深層次改革,以培養(yǎng)出具有實踐能力和創(chuàng)新能力的高素質人才。由于在整個大學階段的教學過程中,實驗教學起著課堂教學環(huán)節(jié)不可替代的重要作用,因此,根據(jù)時代發(fā)展要求,國內(nèi)許多高校都在大力實施實驗教學改革,從實驗教學模式到實驗教學內(nèi)容等許多方面都在進行改革深化。文獻中就加強實驗室建設、轉變教育觀念、更新實驗內(nèi)容、改進實驗教學方法以及加強對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方

23、面提出了自己的見解。總體來說,盡管目前進行實驗教學改革的形式和內(nèi)容多樣,但目的只有一個,都是為了全面提高學生的培養(yǎng)質量,特別是把培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新工作能力擺在首要位置。在大力推進實驗教學改革的過程中,從培養(yǎng)學生能力的角度出發(fā),這就要求實驗內(nèi)容應具有一定的探索性和創(chuàng)新性,在這樣一個大環(huán)境下,開設綜合性和設計性實驗不可避免地推到實驗教學改革的前沿。由于各校都有自己的特點和實際情況,一般都是基于學校的辦學定位和已有專業(yè)特色,為了迎接挑戰(zhàn),以適應時代要求,紛紛對實驗教學進行全方位改革,其中的重點是對現(xiàn)有教學方式和教學手段進行改進提高,一些高校在特定條件下取得了較好效果。例如,有的為了提高實驗設備

24、等資源的使用效率,加大實驗室的開放度,讓更多的學生受益;有的改革實驗教學內(nèi)容和實驗教學的組織方式,打破學科界限,加大綜合性和設計性實驗的比例,與此同時,結合各種競賽開設創(chuàng)新性實驗,激發(fā)了學生的學習積極性,較好地貫徹了“以學生為主體,以教師為主導”的思想;有的從課程改革著手,通過單獨開設實驗課,進一步突出實驗課在日常教學中的重要地位,改進學生實驗成績考核辦法,完善實驗室管理規(guī)章制度,在強調實驗室安全的前提下,提高學生的實驗興趣,更加注重實驗效果。此外,在進行傳統(tǒng)實驗教學改革的過程中,一些新的具有創(chuàng)意的教學方式和手段也應運而生。文獻中通過在“金屬材料焊接”課程設計中引入項目教學法,把以課本為中心轉

25、變?yōu)橐皂椖繛橹行?把以課堂為中心轉變?yōu)橐詫嵺`訓練為中心,極大地激發(fā)了學生的學習興趣,讓學生真切地體驗到了科學探究的全過程,培養(yǎng)了學生相互合作、綜合分析和解決實際工程問題的能力。文獻中提出了一種在實驗教學中運用參與式教學的方式。所謂參與式教學,是指在民主、平等的教學氛圍中,教師和學生充分發(fā)揮主體能動性,積極地交往和互動,達到認知共振、思維同步、情感共鳴,創(chuàng)造性地完成教學目標的教育實踐活動。參與式教學模式強調以學生自主性、探索性學習為基礎,重點是提高學生運用所學知識去分析問題和解決問題的能力,實現(xiàn)以“教師為中心”轉向“學生為中心”,從“教會學生知識”轉向“教會學生學習”。2.2 焊接實驗教學中存在

26、的問題焊接實驗教學的內(nèi)涵是:按照焊接專業(yè)課程教學大綱的總要求,并考慮實際焊接生產(chǎn)的需要,針對各種材料(以金屬材料為主)在焊接過程中所涉及到的焊接理論及焊接工藝的基礎問題、重點問題和疑難問題,構建和開發(fā)相應的實驗條件,編制實驗教學大綱和具體的實施計劃。在實驗教學過程中,應始終強調學生是整個實驗工作的主體和完成者。在教師的啟發(fā)和傳教之下,學生根據(jù)課堂教學中學到的有關理論知識提出問題,針對在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題,通過分析研究來回答和解決這些問題。然而,盡管焊接專業(yè)是實踐性較強的專業(yè),強調理論與實踐的有機結合,實踐性教學在整個專業(yè)教學中占有重要地位,根據(jù)調研,目前的實驗教學開展還不盡如人意。焊接實驗教

27、學之所以在國內(nèi)有些高校中沒有得到大力、全面發(fā)展,主要有以下幾方面原因:（1）高校的教學模式存在重原理、輕技術的現(xiàn)象。通常學校評價學生優(yōu)劣的標準往往是學生的課堂考試成績,對學生的動手能力、創(chuàng)新能力考核不多,在指標量化、程序操作上也有一定難度;另一方面,社會和企業(yè)又沒有時間和渠道考核學生的綜合素質,這在一定程度上誤導了學生的奮斗目標。（2）理論課程多、任務重,沒有時間開設實驗課程。焊接是一門交叉學科,它涉及到鑄造、金屬學、熱處理、機械工程與自動化等學科領域里的同類教學內(nèi)容,教學難點多。由于時間緊、任務重,一些高校很少開設實驗課程或大量壓縮實驗學時數(shù);另一方面,最近幾年,各高校普遍重視綜合型人才的培

28、養(yǎng),結果有的學校不僅取消了原有焊接專業(yè)和焊接學科相關專業(yè)課程的學習,也減少了或根本就沒有開設焊接實驗課程。高等院校在重視綜合型人才培養(yǎng)的同時,在一定程度上也不可避免地失去了具有專業(yè)特色人才的培養(yǎng)。（3）學校沒有足夠經(jīng)費讓學生開展大量的實驗工作。實驗教學不僅需要建立有一定規(guī)模的實驗室,添置必要的儀器設備,還要消耗大量的原材料,這些都需要資金作后盾。總之,目前的現(xiàn)狀是焊接技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用相當廣泛,國內(nèi)有關高等工科院校對焊接專業(yè)的教學也相當重視,每年從事焊接專業(yè)學習的本科生供不應求,學生就業(yè)形勢非常好。但另一個現(xiàn)狀也告訴我們,我國的焊接技術與國外相比還有很大的差距。每年一屆的“中國- 埃森焊接

29、展覽會”告訴我們,比較先進的焊接技術,先進的焊接材料,先進的焊接裝備大多數(shù)都是來自國外的大公司。3綜合性與設計性焊接實驗項目開發(fā)3.1 綜合性與設計性實驗的含義綜合性實驗通常是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關知識的實驗。它要求學生具有一定的專業(yè)基礎知識和基本實驗操作技能,在此基礎上綜合運用某一課程或多門課程的知識,對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合性、開發(fā)性實驗,著重培養(yǎng)學生的文獻查閱能力、動手操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和綜合分析解決問題的能力。綜合性實驗的最大特點是學生在完成實驗過程中必須將多門專業(yè)課甚至專業(yè)技術基礎課的基本理論、基本操作技能有機地結合在一起,學生在實驗過

30、程中需將所學的理論知識系統(tǒng)化,促進了學生知識、素質和能力的協(xié)調發(fā)展。設計性實驗是指根據(jù)給定實驗目的要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。設計性實驗要求學生在教師的指導下,根據(jù)預定的實驗目的和實驗條件,自己設計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗儀器設備、擬定實驗步驟和操作程序,獨立完成整個實驗過程并對實驗結果進行分析處理。設計性實驗的最大特點是要求實驗內(nèi)容具有一定的探索性和創(chuàng)新性,學生通過實驗項目的選題和論證、項目實施、實驗結果分析和討論以及綜合實驗報告的撰寫等過程,有時會獲得意想不到的結果,實驗收獲也比一般實驗要大得多,對培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力、創(chuàng)新工作能力和科技寫作能

31、力具有重要作用。在大多數(shù)情況下,綜合性與設計性實驗往往相互融合、交叉,要完成某一個設計性實驗一般需要將很多知識綜合運用才能實現(xiàn),而且從設計完成到實際驗證本身就是一個綜合的過程,即設計性實驗也具有一定的綜合性;另一方面,許多綜合性實驗中也往往包含有一定的設計步驟,因此很難將這兩者完全區(qū)分開來,在某種程度上可以把設計性實驗納入到綜合性實驗的范疇,焊接綜合性與設計性實驗也是如此。一般是根據(jù)實驗教學的目的及要求,首先由學生設計實驗方案,并進行充分的理論及實際論證,在此基礎上,再進行需綜合所學專業(yè)知識才能完成的實驗項目開發(fā),以達到激發(fā)學生的學習熱情、提高學生的自主學習能力、全面提高學生的創(chuàng)新工作能力為目

32、的。3.2綜合性與設計性實驗項目開發(fā)的意義（1）有利于鞏固課堂所學的基礎理論知識。課堂學習,是知識積累的重要渠道,學生在整個大學學習期間,這個過程相當重要。然而,目前的實際情況是,正常的課程教學,許多學生普遍感到枯燥乏味。一方面，任課教師花費了大量工夫,認真?zhèn)湔n和授課;另一方面,由于學生是被動式學習,即所謂強迫式的,使有些學生的收效甚微。而綜合性與設計性實驗教學在一定程度上彌補了這一缺陷,學生是主動式學習,把學生推到了教學的主體地位,這樣有利于充分調動學生的學習積極性,因為學生在實驗過程中,發(fā)現(xiàn)所學的知識實用性強,能進一步增強學生學習的自主性,反過來,理論知識在實驗過程中得到驗證。教學過程形成

33、良性循環(huán),學生的能力和素質得到穩(wěn)步提高。（2）有利于強化學生的科研能力和工程意識。高等工科院校的專業(yè)培養(yǎng)目標是要培養(yǎng)出具有一定創(chuàng)新能力的復合型高級工程技術人才。學生在大學階段的學習過程中,除了課程實驗外,最好能有通過自己進行獨立思考、設計分析,從而解決所遇到的實際問題的機會,這就是我們通常所說的科研工作問題。從問題的提出,到問題的一步步解決,學生的科研能力將逐步得到提高。因為學生進行實驗的目標任務明確,需要圍繞某一個特定的項目進行文獻查詢、實驗方案設計、實際動手操作和實驗結果分析,這期間往往會有新的發(fā)現(xiàn),學生將從被動接受知識轉變到主動學習知識,他們不但善于學習別人的知識,更重要的是能將別人的知

34、識進行改造,轉化成自己的知識,有利于開闊思路。當綜合性實驗項目的研究開發(fā)取得一定成果時,將能使感性知識上升到一定的理論高度。由于學生所完成的實驗課題一般是具有一定實際意義的小課題,其訓練過程就相當于研究開發(fā)實際科研課題。從選題開始,相當于了解課題的研究背景,以及研究的科學意義,國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀等。要解決實際工程問題,需要將許多知識融合在一起,學生的科研能力和工程意識得到提高。實驗項目完成以后,如果學生的科研成果能在實際中加以應用,將大大激發(fā)其學習的積極性。（3）有利于提高學生的科技寫作能力。綜合性與設計性實驗結果一般都需要進行系統(tǒng)分析,處理大量實驗數(shù)據(jù),根據(jù)已有的基礎理論知識來合理解釋觀察到的

35、實驗現(xiàn)象,使其綜合表達能力得到穩(wěn)步提高。通過綜合性與設計性實驗的訓練,尤其是綜合實驗報告的撰寫,為學生的畢業(yè)設計(論文)寫作打下了堅實的基礎。包括論文格式和科技用語、技術詞匯等都應符合規(guī)范,通過查閱技術文獻,文獻閱讀能力等得到顯著提高。綜合實驗報告的撰寫不是實驗數(shù)據(jù)的簡單堆切,而是要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,找出其規(guī)律性,是能力的綜合,應透過現(xiàn)象看本質,包括數(shù)據(jù)取舍,曲線、圖片分析和處理等。經(jīng)過綜合實驗的系統(tǒng)訓練,學生的科技寫作能力將得到前所未有的提高。至于實驗結論,不管是肯定的還是否定的結論,都有一定的實際意義。肯定的、能直接加以實際應用的實驗結果固然好,但否定的結論也具有一定的借鑒作用,使自己或別人在

36、今后的科研工作中少走彎路。據(jù)不完全統(tǒng)計,我院在2005年先期進行的開放實驗課題中,除了需按規(guī)定完成項目的技術總結報告外,還有7名同學將研究成果發(fā)表在相關學術期刊上。實驗研究成果獲得有關同行專家的認可,既體現(xiàn)了研究的學術價值,也鍛煉了創(chuàng)新研究能力。（4）有利于培養(yǎng)學生的吃苦耐勞精神和團隊協(xié)作精神。當今時代,科技飛速發(fā)展,竟爭異常激烈,要完成某一項任務,沒有相互之間的通力合作,通常是非常困難的。因此,目前比以往任何時候都更加注重人員之間的相互協(xié)作,團隊精神顯得相當重要。社會化的大生產(chǎn),講究的是相互之間的配合,單個個體之間完成某一個部件,最有利于發(fā)揮其特長和技術優(yōu)勢,降低成本,同時相互之間需要高度配

37、合,如技術配合,時間配合,人員配合等等。眾多環(huán)節(jié),缺一不可,這樣才能完成高度集成的社會化優(yōu)質產(chǎn)品。同理,進行綜合性與設計性實驗時,教師的指導只是起引導性和方向性作用,具體的實驗過程只能一步步由學生自己去完成,這期間涉及到與同學之間的相互協(xié)作,與實驗指導教師之間的相互協(xié)作,在試樣加工和分析檢測時還可能涉及到與其他實驗室人員之間的交往。完成一個綜合實驗非常辛苦、耗時,因為本身需要完成正常的課業(yè)學習,只能是利用所謂的“業(yè)余時間”來完成,除了需要有精神支柱外,堅忍不拔的毅力也必不可少,使學生真正體會到只有付出才能有收獲。3.3 綜合性與設計性實驗項目開發(fā)實例在此之前,南航材料學院焊接實驗室只是根據(jù)相關

38、理論課程的安排開設了少量簡單的驗證性實驗,而且分散在各門專業(yè)課程中。自從20世紀90年代末奧地利Fronius全數(shù)字化焊機進入中國市場以來,數(shù)字化焊機的發(fā)展引起了焊接界的廣泛關注。與模擬控制系統(tǒng)相比,數(shù)字化弧焊電源具有:拓寬功能、適應性強、操作性好、易于開發(fā)和便于升級等特點。因此,從2005年開始,為了使學生能有機會接觸到焊接學科前沿,學習和掌握先進的數(shù)字化焊接技術,我院焊接實驗室對新近購置的焊條制備系統(tǒng)和數(shù)字化焊機等先進實驗儀器設備進行功能開發(fā),以最大限度地提高設備的使用率,將有限的實驗資源充分服務于學生,激發(fā)了學生的學習興趣,與理論課程教學相互補充,大大提高了學生的動手能力和創(chuàng)新設計能力。目前,針對綜合幾門