實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新研究能力的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，隨著國家對高等教育教學(xué)改革的穩(wěn)步推進(jìn)，一批的實驗教學(xué)示范中心和虛擬仿真中心在全國高等院校相繼成立，這些中心的成立極大地推動和改善了高校現(xiàn)有的實驗教學(xué)條件，為培養(yǎng)創(chuàng)新型的復(fù)合人才提供了強大的基礎(chǔ)保障。本文依據(jù)2013 年制定的“武漢理工大學(xué)章程”有關(guān)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，即適應(yīng)能力強、實干精神強、創(chuàng)新意識強的“三強人才”，同時結(jié)合能源與動力工程學(xué)院提出的“理論與實踐并重、基礎(chǔ)實驗與專業(yè)實驗相結(jié)合、技能訓(xùn)練與創(chuàng)新培養(yǎng)并行”的實踐教學(xué)理念，在構(gòu)建實驗課程開放教學(xué)管理模式、提升實驗教學(xué)基礎(chǔ)條件、注重學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、完善教學(xué)管理評價機(jī)制四個方面進(jìn)行了深入的研究與探索，逐步形成了以學(xué)生能力培養(yǎng)為重心、以科技創(chuàng)新為中心的實驗室開放教學(xué)管理體系。
1 借力網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，探索實驗室動態(tài)預(yù)約管理新模式
實驗室開放是實驗室設(shè)備資源有效利用的主要途徑，也是本科教學(xué)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。實驗室開放面向的對象一般是高校教師、工程技術(shù)人員和在校大學(xué)生，目前大多數(shù)工科類實驗室采用的預(yù)約管理模式可以歸納為以下兩種類型: ①電話預(yù)約模式。由于實驗室某些儀器設(shè)備的價格比較昂貴或者儀器設(shè)備主要為科研項目服務(wù)，導(dǎo)致設(shè)備管理人員不愿意或者沒有時間進(jìn)行開放管理，而其他需求人員只能采取打電話的方式進(jìn)行協(xié)商預(yù)約。此類模式的缺點是信息不透明而導(dǎo)致實驗室開放程度嚴(yán)重不足，設(shè)備資源利用率低。②網(wǎng)上預(yù)約模式。
實驗管理人員根據(jù)實驗室設(shè)備臺套數(shù)、學(xué)生人數(shù)和實驗項目等實際情況進(jìn)行預(yù)先排課，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)以班為單位進(jìn)行選課，此類模式由于時間段基本固定和實驗項目單一而缺乏靈活性，*不能滿足未來小批次、創(chuàng)新型、跨專業(yè)的開放實驗教學(xué)需求。
針對熱工實驗室存在設(shè)備臺套數(shù)少、實驗人數(shù)多、實驗課時分散等實際情況，學(xué)院相關(guān)部門組織專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計開發(fā)了一套基于手機(jī)微信的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)以PHP 作為后端框架、MySQL 作為后端數(shù)據(jù)庫， 前端采用AngularJS、jQuery 進(jìn)行頁面交互處理。管理系統(tǒng)充分利用手機(jī)微信用戶查收與發(fā)布信息便捷的特點，進(jìn)行實驗設(shè)備和實驗項目的動態(tài)信息管理，整個信息板塊可以分為三大部分: 學(xué)生板塊、教師板塊和管理員板塊。教師、學(xué)生和其他授權(quán)的用戶可以實時地查看實驗室現(xiàn)有資源的使用情況，了解實驗室發(fā)布的資源狀態(tài)，并可結(jié)合個人的需求進(jìn)行設(shè)備和項目的預(yù)約申請，后臺管理員和指導(dǎo)教師也能在時間內(nèi)進(jìn)行預(yù)約申請的回復(fù)，了解用戶各種反饋信息等內(nèi)容，因此，可以將這種模式稱之為“微信動態(tài)預(yù)約模式”，學(xué)生利用這套教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行實驗預(yù)約的流程如圖1 所示。

圖1 微信平臺學(xué)生在線預(yù)約流程圖
2 加強實驗室建設(shè)，提升實驗室開放管理的基礎(chǔ)條件
專業(yè)實驗室的全面開放必然會出現(xiàn)實驗工作量加大、指導(dǎo)教師人數(shù)不足及設(shè)備維護(hù)費用增加等實際問題，伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高校教學(xué)管理部門和實驗室管理人員必須著眼于專業(yè)未來的發(fā)展和社會需求，做好專業(yè)實驗室建設(shè)的中長期規(guī)劃。普通高校對于通用性較強的實驗室( 如計算機(jī)實驗室) ，一般是通過增加設(shè)備臺套數(shù)或及時淘汰舊設(shè)備來滿足開放實驗的需求，但對于相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)實驗室和專業(yè)實驗室，如果頻繁地增加或更新實驗設(shè)備顯然會遇到較大的問題，究其原因主要是由于實驗場地有限、設(shè)備購置費或維護(hù)成本較高和專業(yè)技術(shù)人員不足這三個因素造成的。針對上述問題，能動學(xué)院熱工實驗室的條件建設(shè)主要從以下三個方面進(jìn)行了改進(jìn)。
( 1) 整合現(xiàn)有的房屋資源，擴(kuò)大實驗室的使用面積。學(xué)院在2014 年底通過合并相關(guān)實驗室、調(diào)整有關(guān)辦公用房，使熱工實驗室的房間數(shù)量由原先的3 間( 約220m2 ) 增加到現(xiàn)在的6 間( 約450m2 ) ，極大地改善了實驗室的教學(xué)環(huán)境。
( 2) 爭取學(xué)校的本科實驗建設(shè)經(jīng)費，購置符合專業(yè)發(fā)展的實驗設(shè)備。熱工實驗室技術(shù)人員和專業(yè)教師通過一年左右的調(diào)研，先后采購了34 臺( 套)新設(shè)備，其中的18 臺( 套) 設(shè)備是次購置，這些設(shè)備的購置不僅拓寬了實驗教學(xué)的內(nèi)容，而且為本科生的自主創(chuàng)新和科學(xué)研究提供了一個很好的試驗平臺，圖2 所示為新購置的太陽能集熱器性能測試試驗臺。

圖2 太陽能集熱器性能測試試驗臺
( 3) 引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人員，優(yōu)化熱工實驗室的教
師隊伍。能動學(xué)院熱工開放實驗室在成立前僅有3名實驗專職教師，他們每學(xué)年需要承擔(dān)17 個自然班的實驗教學(xué)任務(wù)和相關(guān)的實驗管理工作，通過測算得知實驗室開放后，實驗教學(xué)工作量是實驗室未開放前的兩倍左右。為了應(yīng)對實驗室開放后的大量工作需求，提高開放性實驗教學(xué)的效果，同時解決實驗教師老齡化的問題，熱工實驗室通過學(xué)校人事部門公開招聘了2 名相關(guān)專業(yè)的碩士研究生，在一定程度上改善了現(xiàn)有實驗室的教師室通隊伍結(jié)構(gòu)。
3 改革實驗教學(xué)手段，注重學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程主要體現(xiàn)在“講解”和“演示”兩個方面，以課時數(shù)為2 學(xué)時的一次普通實驗教學(xué)為例，由于課程實驗課( 非獨立實驗) 往往不被學(xué)生所重視，為了實驗設(shè)備和操作人員的安全，指導(dǎo)老師一般會占用15min 左右的時間講解實驗原理、實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，然后進(jìn)行實驗設(shè)備的演示操作。一般簡單的驗證性實驗大概需要10min 左右才可以完成演示操作，而綜合性實驗的演示操作時間會更長，如果實驗小組分配的人數(shù)過多，就會出現(xiàn)學(xué)生在實驗室“看實驗而不做實驗”的怪現(xiàn)象，極大地削弱了實驗室實踐動手能力培養(yǎng)的功能。針對上述問題，熱工實驗室主要從
以下三個層次進(jìn)行了改革。
(1) 將原有“集中少批次”的分組教學(xué)模式改
為“分散多批次”的開放教學(xué)模式，實現(xiàn)實驗項目的全面開放。譬如實驗項目“穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)”在人數(shù)為35 人的自然班中可分為9個批次，每批次安排4 人( 確保一人一臺設(shè)備) ，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排，通過手機(jī)微信平臺預(yù)約該項目的實驗，這種開放教學(xué)模式不僅增加了學(xué)生動手實踐的機(jī)會，同時也提高了實驗設(shè)備的利用率。
(2) 將原有“教師主導(dǎo)，學(xué)生模仿”的被動教
學(xué)模式改為“學(xué)生操作，教師指導(dǎo)”的主動教學(xué)模式，提高實驗室開放的教學(xué)效果。為了減少實驗課堂中教師的直接指導(dǎo)次數(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過微信網(wǎng)絡(luò)平臺提供的豐富學(xué)習(xí)素材( 包含實驗指導(dǎo)書、實驗操作錄像、實驗虛擬動畫等) ，加強學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)階段的檢查與考核，通過考核的學(xué)生，實驗操作可以由學(xué)生本人來完成，指導(dǎo)教師僅僅起到“助手”的作用，從而強化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
(3) 積極開展本科生科技創(chuàng)新活動，擴(kuò)大實驗室在學(xué)生群體中的影響力。熱工實驗室結(jié)合學(xué)校的相關(guān)政策和激勵措施，以“一師一團(tuán)隊”的模式鼓勵相關(guān)專業(yè)教師參與指導(dǎo)大學(xué)生的科技創(chuàng)新，通過學(xué)校組織的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、本科生自主創(chuàng)新研究基金項目和大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽項目等活動，不僅促進(jìn)了大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而且使學(xué)生充分認(rèn)識到實驗室在科技創(chuàng)新過程中發(fā)揮的重要作用。近三年來，熱工實驗室指導(dǎo)
的大學(xué)生科技創(chuàng)新等競賽活動獲得獎2 個、校級獎3 個，極大地鼓舞了同學(xué)們參與實驗課程學(xué)習(xí)的熱情，部分科技創(chuàng)新的作品如圖3 所示。

圖3 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制實物裝置
4 直面教學(xué)實際問題，完善教學(xué)管理評價機(jī)制
實驗教學(xué)管理涉及到教師、學(xué)生、實驗室、教務(wù)部門及后勤部門等諸多方面，而在實際教學(xué)過程中總會遇到這樣或那樣的問題，為了及時有效地解決問題，確保本科實驗教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，引入合理的評價機(jī)制是非常必要的。目前，多數(shù)高校對實驗課程的評價方法采用如圖4 的指令性評價模式，這種評價模式一般是每學(xué)期末進(jìn)行一次，由于填報的信息不及時或不客觀，加上高校對實驗教師的偏見，導(dǎo)致實驗教學(xué)設(shè)備出現(xiàn)“罷工”或“帶病工作”的現(xiàn)象，相關(guān)指導(dǎo)教師也缺乏上課的激情，*不能滿足實驗室開放的基本要求。為了強化實驗室的開放教學(xué)管理，提高教學(xué)管理水平和教學(xué)效果，采用如圖4 所示的三位一體評價模式是非常必要的，這種評價模式由于采用了閉環(huán)相互監(jiān)督的機(jī)制，極大地提高了教師、學(xué)生和教學(xué)管理部門的參與度，通過與課程同步的“在線意見反饋”信息欄，教學(xué)管理部門、指導(dǎo)教師和學(xué)生就能及時發(fā)現(xiàn)各自存在的問題，并在學(xué)校相關(guān)政策的激勵和正確引導(dǎo)下及時有效地解決問題，為實驗室的開放教學(xué)管理工作提供了強有力的保障。
圖4 實驗教學(xué)管理評價模式
為了客觀地評價每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，熱工實驗室采用了多環(huán)節(jié)多方位的評價方法，即網(wǎng)上預(yù)習(xí)占總成績的20%，實驗前測試報告占總成績的20%，實驗操作占總成績的30%，實驗總結(jié)報告占總成績的30%。該方法覆蓋了學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、課堂紀(jì)律、實驗操作、實驗結(jié)果與實驗報告的全部過程，因此，能全面、客觀地評價學(xué)生實驗課程的學(xué)習(xí)效果，其中暴露出來的問題對實驗教學(xué)管理提出了更高的要求，極大地促進(jìn)了教學(xué)改革的良性循環(huán)。
5 結(jié)語
高校實驗教學(xué)管理的改革往往會涉及到多方面因素，我們依照學(xué)校相關(guān)政策對熱工實驗室進(jìn)行了開放教學(xué)管理的實踐研究，得到了一些成功的教學(xué)管理經(jīng)驗，為學(xué)校其它專業(yè)實驗室的教學(xué)管理改革提供了參考依據(jù)。為了擴(kuò)大專業(yè)實驗室參與開放教學(xué)管理的積極性，發(fā)揮已有開放實驗室的示范作用，高校及其二級學(xué)院的教學(xué)主管部門必須建立著眼于未來的長效管理機(jī)制，包括實驗室開放過程中定期的經(jīng)費投入、一線指導(dǎo)教師的激勵政策和合理的評教策略等。伴隨著社會信息化的快速發(fā)展，教學(xué)資源共享和“虛實”結(jié)合的教學(xué)方法必然是未來實驗教學(xué)發(fā)展的主要趨勢，而以學(xué)生技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，在教師主導(dǎo)下的實驗教學(xué)管理改革一定會發(fā)揮巨大的作用。