第06版:教改风采
2022年07月22日 星期五
成都理工大学环境与土木工程学院
“互联网+”时代实验教学改革探索
孟陆波 蔡国军 李天斌 陈臻林

    “互联网+”正给教育领域带来很大影响。为了紧跟时代脚步,利用新技术新手段解决实验教学中存在的问题,成都理工大学环境与土木工程学院积极探索“互联网+”时代实验教学改革,丰富和完善现有教学手段,消除实验实践教学盲点,有效提升了教学质量。

    制定“三层次、三途径”实验教学方案

    学院通过实验教学改革探索,建立了“三层次、三途径”实验教学综合方案。根据实验课程教学内容,将实验教学项目分为基础型实验、综合型实验和创新型实验三个层次。其中,基础型实验是以验证性实验为主,结合理论教学对学生基本实验技能和“应知应会”实验能力进行培养;综合型实验是给定学生实验目的或解决问题的目标,让学生利用已有理论知识和实验设备以及实验技能,自主进行实验设计并完成实验,提高学生的综合实验能力;创新型实验是学生针对问题开展个性化创新性实验探索,是对学生创新性思维的培养过程。

    为了实现“基础—综合—创新”三层次的实验教学方案,学院将教学途径与教学层次相对应,采用课堂实验教学、开放实验教学和科技立项教学三种途径共同实现。课堂实验主要开展基础实验、综合实验教学,培养学生的基本实验技能和综合实验能力;开放实验主要通过实验室开放共享,开展综合实验和创新实验教学,培养学生的综合实验能力和科研创新能力;科技立项实验则主要结合大学生科技立项,开展创新实验教学,由实验教师引导启发、学生自主设计实验内容和方案,独立完成实验过程和报告编写,培养学生的科研创新能力。

    构建虚实结合的实验教学模式

    “互联网+”时代背景为创新实验教学方法提供了可能,学院将虚拟仿真技术引入实验教学,有效突破了传统教学手段限制,虚实结合的实验教学模式让学生成为教学过程中的中心和主体,提高学生兴趣,同时利用虚拟仿真实验教学中的互动功能增强学生参与,促进师生交流,推动实验课程改革,让教学过程更具吸引力和感染力。在新冠肺炎疫情防控期间,虚拟仿真实验教学发挥了一定作用。

    如岩石三轴实验通常存在设备价格昂贵、实验操作复杂、实验材料消耗高、实验周期长、实验成本高等问题,为培养学生获取岩土力学参数综合实践能力,学院采用Maya和Virtools等开发工具,研发了虚拟岩石三轴实验,可以在多台计算机终端实现远程访问,通过虚拟仿真实验教学,实现远程网络虚拟实验预习、设计、操作和成果分析,实现高消耗性实验、长周期性实验以及个性化实验的虚拟实训。

    为了解学生对该虚拟仿真实验教学的认识和评价,学院对2018届、2019届、2020届地质工程和土木工程两个专业本科生进行了问卷调研,结果显示,80.20%的学生认为虚拟仿真实验教学对自己掌握专业知识帮助非常大,80.50%的学生认为对提升自己专业能力帮助非常大,80.02%的学生认为提升了自己的创新能力,82.53%的学生认为提升了自己解决实际问题的能力。

    打造开放共享的实验运行方式

    开放式实验教学为学生提供了自主学习和教学的环境,学生在教师引导启发下,运用自己所掌握的知识,提出实验项目、设计实验内容、编写实验方案、准备实验样品、开展具体实验、观察实验现象、分析实验结果,获得实验结论,得到了多方面的训练。

    学院带领实验室在完成总体教学计划安排的原则下,实行积极开放共享的运行机制。实施课堂内外结合的实验教学的开放共享。学生在规定的实验课程时间前进行虚拟仿真实验,预先学习实验内容,并设计实验项目和计划,利用课余时间与实验教师联系,安排完成相应实验内容,也可以在实验指导教师在线指导下完成相关学习内容。

    在开放式实验教学过程中,学院不只关注实验室管理模式的开放,也聚焦实验教学模式的开放。如采用以问题为导向的教学方法(PBL),以学生为中心,引导学生根据自己的能力、兴趣提出问题,自主设计解决问题的实验方案,通过自主探究和合作解决问题,形成自主学习和分析解决问题的能力,有效激发了学生学习的主动性和积极性。

    建立多元化的综合考核方式

    实验课程考核的目的是评定学生对所学理论和实验技能掌握的程度,学院着力建立多元化的综合考核方式,围绕实验习惯、实验预习、实验操作、实验结果、实验报告等各个方面,全面客观地反映学生在实验过程中的真实表现。

    实验课成绩由平时成绩和期末考核成绩构成,平时成绩占30%—50%,期末考核成绩占50%—70%。其中,平时成绩主要考查课堂表现、实验操作等,期末考核成绩根据学生所完成的实验报告打分,重点考查图件、计算结果,以及对实验结果的分析和讨论。学院还采用网上实验考核方法,建立网上“平时成绩记分簿”、成绩档案和计算机管理数据库,以日志文件的形式记载学生平时实验的情况。通过多元化综合考核方法改革,有效确保了考核能更科学、准确、全面地评价学生的知识、能力和素质,引导学生知识、能力和素质协调发展。

    (孟陆波 蔡国军 李天斌 陈臻林)

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中国教育报