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实验教学方法与手段

针对西部地区地质条件异常复杂、地质灾害频繁发生、重大工程建设项目地质工程问题突出的特点,地质工程实验教学中心通过在实验教学方法与手段方面的不断地探索和改革,打破了传承几十年的实验教学依附于理论课程的惯例,建立了一套全新的地质工程实验教学体系。通过合理的优化和安排教学内容,使教学过程既促进了学生对基础理论知识的理解和掌握,又加强了基本技能的训练;在注重综合素质和分析解决工程实际问题能力培养的同时,强化学生创新能力的培养。

1.实验教学方法

(1)讨论式互动教学方法

讨论式互动教学方法贯穿于实验开始到结束的全过程。首先,实验前,实验指导教师讲解有关实验要求和实验原理,通过讨论和互动的方式,充分调动学生的主观能动性和探索问题的积极性,使学生更好地理解和掌握实验要求和实验原理。实验过程中,通过对学生设计方案的讨论,分析比较不同学生设计方案的优劣;通过对各实验结果的讨论与分析,加强学生对实验结果的分析与理解。

(2)示范设计教学方法

对设计性、综合性、创新性实验项目,一般由教师提前设计制作实验范例和提供类似实验的范本,包括试样的配备、模型制作、试验结果的整理分析等。实验范例为学生自主独立设计提供了很好的参考和借鉴,使学生更好地理解设计课题的功能、性能及相关要求,并在“模仿”的基础上达到创新,符合认知过程和教学规律。

(3)开放式教学方法

为给大学生提供一个良好的实践锻炼平台,实验教学中心对大学生实行全开放式教学,做到实验室开放、时间开放、内容开放、常规试验材料开放。大学生除完成人才培养方案上规定的实验教学外,学生根据自己的意愿,可通过与实验室预约的方式,进行自主实验。

(4)任务驱动式教学方法

对设计型实验项目(包括依附于课程的课程设计),在给定设计任务和要求的情况下,学生自主完成从资料收集、方案拟定、分析计算、工程设计到撰写设计报告的全过程。这样做的优点是,一方面强调对实验全过程的宏观设计和总体把握,同时还强调对实验过程中各个环节的具体“操作”。这种面向任务的实验教学方法给予学生最大的发挥空间,培养了学生分析与解决问题的能力。

(5)集中教学与个别指导相结合

学生实验技能和动手能力的差异较大,为给优秀学生一个最大限度的能力发挥空间,学院专门建立了“大学生创新研究基地”,以每年度的校、院两级的大学生科技立项和个别学生提前参与教师科研项目等方式,指定教师对部分优秀学生进行个性化实验指导,提高其创新能力。

(6)教学与科研、生产有机结合

为了使教学很好地与科研和生产有机结合,依托于国家重点学科和国家重点实验室,实验教学中心每年承担了大量的科研项目,同时与全国(尤其是西南地区)相关领域众多生产单位保持了良好的合作关系,并与生产单位签订了十余个教学实习基地,为学生毕业实习提供了大量可供选择的项目和实习场所。统计结果表明,近几年与本实验教学中心密切相关的本科专业(如勘查技术与工程专业的工程地质方向、岩土钻掘工程方向、土木工程专业的岩土工程方向)75%左右毕业论文的选题直接来源于科研和生产项目。毕业阶段通过这种“真抢真刀”的实战训练,不仅大大提高了学生动手能力和创新能力,更提高了学生分析和解决工程实际问题的能力。

(7)现场演示教学方法

实验教学中心有20万元以上的大型实验仪器设备15台套,其中部分仪器设备属于“高精尖”的精密仪器设备,只有专业实验人员才能操作使用。为了让学生有机会了解本领域的高档仪器设备的功能和具体操作方法,实验教学中心安排专业实验人员进行现场演示教学,为学生开拓视野,热爱专业起到很好的促进作用。

2.实验教学手段

(1)现代教育技术手段的应用

地质工程实验教学中心的专用网站和我校各级各类教学网站,特别是精品课程网站上提供了丰富的网上教学资源。电子教案主要讲解了实验课程中的主要内容以及重点、难点;教学录像包含了各主要课程的授课录像,学生可通过多次观看教学录像复习和熟悉教学内容;实习教材与指导书给出了各实验课程的教材与指导书,详细介绍了相关实验的实验过程、步骤、方法,供学生网上下载使用;答疑区可随时解答学生在学习中的问题,了解学习难点,网上交互式地辅导学生学习;网上习题是教材习题的补充,还提供了习题的参考答案;知识扩展和相关链接为学生了解本课程的知识体系结构、在实际中的应用、相关理论和技术的发展前沿、实验内容的相关参考材料等提供了方便;网上讨论是由学生和教师共同参与的自由论坛,学生也可相互交流经验。

(2)实验室展板的应用

实验教学中心充分利用实验室宽敞的走廊空间,在一楼走廊上制作了40余张展板,充分展示了实验教学中心各主要仪器设备的工作原理、功能和技术指标、试验基本步骤和试验结果分析等,让学生随时可通过展板对各仪器设备进行充分地了解。同时,在实验室二楼、三楼的学术走廊上,则通过近百张展板较系统地介绍了实验室近年来的主要科研和教学成果,使学生对实验室人员所主要从事的工作和所取得的研究成果进行全面了解,了解和掌握学科前沿。

(3)多媒体与电子教案的应用

通过精心设计与制作的PowerPoint多媒体课件讲稿,图文并茂,生动形象,使学生更好地理解实验原理、仪器操作等,提高了教学效果。在使用多媒体课件的同时,也注意使用传统的板书,着重分析推导过程,理清思路,避免“学术报告式”的讲课效果,使课堂气氛更加生动、活泼和富有启发性。

3.实验考核方法

实验教学中心积极探索实验考核方法的改革,根据实验教学的特点,从有利于激发学生实验兴趣和主观能动性,提高实验能力为目的,确定实验考核方式。实验教学的考试与考核均按照实验教学大纲的要求进行,在考试和考核方式方法上进行大胆改革,建立了一套多元化的实验考核办法,根据不同层次采取不同考核办法。

对于基础型实验,采取平时成绩与操作考试、期末笔试成绩相结合的考核办法。平时成绩以实验操作、实验能力、实验结果及实验报告为依据。鼓励学生在实验中有所创新,对于有创见的学生,可适当加分,实验成绩不及格应予重修。实验成绩要登记、建档。避免了以往考核基本知识的单一性和考核基本操作的片面性,促进学生自觉地进行自身能力的培养。

对于综合设计型实验,采用“目标+环节+报告”的考核方式。学生综合与设计实验能力应包括资料收集与分析整理、方案设计、数据分析、报告撰写等全过程,因此,实验考核应分项进行,统筹兼顾实验过程、实验结果与实验报告。

对于个性化创新型实验,主要以考察学生分析和解决实际问题能力、创新能力为主,因此,实验应着重考察学生解决问题的思路、方法、技巧以及创新性等。