开放性实验项目的教学实践和,本文是有关教学实践本科毕业论文范文和教学实践和开放性和探索方面硕士毕业论文范文.
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摘 要：开放性创新实验项目对创新型人才培养具有重要作用.尽管学生是实验项目的主体,但教师的作用也至关重要.文章以笔者指导的“重磁”方法的两个开放性创新实验项目为例,从项目立项、项目指导措施、考核方式等方面对五年来的教学实践过程进行分析和总结,并针对存在的不足提出了相应建议.从教师的角度,探索进一步完善开放性创新实验项目的途径.
关键词：开放性；开放创新；创新实验项目
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1002-4107（2018）11-0004-02
为了与我国科技和经济发展相适应,高等学校的人才培养目标和要求也逐步提高.开放性创新实验作为新型的实验教学环节,通过实验选题、实验时间、实验室和实验仪器的开放,以及实验选题和实验内容等方面的创新,有助于提升学生的创新素质、实践能力和工程意识[1-2].近年来,国内高校积极设立开放性创新实验项目,为培养创新型人才服务.
前人对于开放性创新实验的探索与实践,涵盖了多个方面.如学科交叉、综合训练的教学模式、研究型实验为主导的教学模式等[3-4]；教学方法有任务驱动教学法、项目教学法,以及二者结合的教学法等[5-7]；教学平台有虚拟仿真的平台、软件与硬件结合的平台等[8-10].这里我们仅以两个“重磁”方法的开放性创新实验项目为例,对教学活动具体实施过程中的经验和不足进行总结,探索如何在新形势下更好地指导开放性创新实验项目.
一、立足实验项目内涵科学选题
以吉林大学对开放性创新实验的定位为例,认为它处于实践教学体系中的综合训练层次.教学目的是为承接课程实验,培养学生分析问题、解决问题能力,培养团队合作意识和创新意识,进而启发大学生创新创业训练项目研究.因此,对实验项目的选题要求是：高于课程设置的研究性实验,承接课内实验,启发学生发现问题和研究问题；尽量结合科研、生产、社会实践；思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性；工作量以学生在一学期内完成为宜,工作场所依托市内及校内实验室.
结合我们从事的地球物理学（重力与磁法）教学工作,分别设立了一个开放性创新实验项目.重力方法的实验是计算复杂地质体的重力异常.学生在本科毕业论文或大学生创新训练计划中,有时会面临如何计算复杂地质体的重力异常的问题.在重力学课堂中,他们接触到的地质模型都是规则形体,而实际地质情况非常复杂,只用简单规则形体去模拟复杂的真实地质体会引起较大误差.将该问题设立为开放性创新实验项目具有承接课程实验与毕业设计和大学生创新训练项目的作用.由于开放性创新实验以问题为导向,因此,我们引导学生自主设计不同的地质模型,然后选择相应的算法进行正演计算.例如：在知道水库地形和围岩密度的前提下,可以计算存贮的水体产生的重力异常；已知潜艇的形状和平均密度,可以计算它在海面上产生的重力异
常；如果掌握了地下岩株的形体和剩余密度信息,也可以计算它在地表产生的重力异常.
磁法的开放性创新实验项目依托古地磁实验室,旨在培养学生进行样品剩磁参数测试的能力.在磁法勘探的生产教学实习活动中,学生已经学会了利用质子旋进磁力仪测试岩石标本的剩磁参数,但这只是一种误差较大的简易测试方法.更精确的剩磁参数测量应该在无磁空间进行,而古地磁实验室具备这样的无磁环境和相应的仪器设备.获得的剩磁参数除了应用于古地磁学的研究外,也可以帮助我们计算岩石样品的Q值,辅助鉴定岩石类型等.吉林大学古地磁实验室近年来更新和补充了仪器设备,有条件完成岩石样品的采集、加工、测试与分析.古地磁实验室位于长春市净月潭国家森林公园,便于野外采集岩石露头标本.作为课程设置实验的有益补充,我们设计了一套比较全面的实验内容（包含野外岩石样品采集与加工）,提高了磁性参数测试的精度,补充了实验链条的完整性.
二、实验项目指导措施灵活多变
在选题环节,我们倾向于与学生见面座谈.由于开放性创新实验项目采取全校不同专业学生公开选题的方式,因此学生的专业基础也不尽相同.以选择重力实验的学生为例,有理科班地球物理学专业的学生,也有工科班勘查技术与工程专业的学生.尽管他们都学过重力勘探方法,但前置课程的侧重点不同.前者偏重基础理论,后者偏重实际应用.即使是同一个班级的学生,编程能力、动手能力也有显著差异.此外,开放性创新实验项目实现了网上选题,虽然为师生带来了方便,但选题前的师生互动效果不及面谈.尤其是参加开放性创新实验项目与学生的“课外培养计划”环节的学分挂钩之后,学生的积极性被调动了起来,但是教师有必要从众多的报名者中通过面谈进行筛选,确保将有限的实验资源提供给真正有兴趣、有能力的学生.
实验准备环节要细心严谨.学生人数确定之后,便可以对学生进行分组、准备实验耗材、预约实验室开放时间等.以磁法的开放性创新实验项目为例,由于涉及野外采集岩石定向标本和岩石样品加工,安全帽、护目镜、手套、降噪耳塞等劳动保护用品缺一不可；对学生的健康、安全、环保教育也要在项目实施前进行；在古地磁实验室进行岩心的切割和打磨,需要进行水冷,因此为学生配备不同尺码的雨衣和雨靴；实验指导书、仪器操作规范、记录纸等提前发放给学生,便于学生提前准备.
开放性创新实验项目执行阶段,尽管以学生自主完成为主,以教师指导为辅,但教师积极参与对项目顺利执行也起着重要作用.首先,教师要对学生进行必要的培训,特别是实验仪器操作部分,要进行示范操作,并在现场监督他们练习.以磁法实验为例,在岩石样品加工过程中,如果不规范操作,有被高速旋转的刀片切伤手指的危险.岩石剩余磁化强度测试过程中,如果定向标本放置的顺序不正确,那么测试的数据也是错误的.只有学生通过了仪器操作考核之后,才允许使用.其次,教师要对学生在项目实施过程中产生的问题进行引导或解答.开放性创新实验项目具有一定的创新性,项目执行期间可能会产生一些新问题.教师的及时帮助,会使项目实施得更加顺利,也节省了学生的时间.例如：一个学生按照一篇参考文献编写了相关的程序代码,并进行了算法改进.程序在编译过程中没有提示任何错误,计算的结果不正确.他自己反复核对算法与代码,用了一个上午都没有解决问题.我们与他一起调试程序,发现代码中缺少对一个反正切角度的象限进行讨论,这正是学生本人遗忘的.因此,教师的知识和经验对学生有所帮助.最后,教师要督促学生按进度执行项目.特别是以小组为单位的实验项目,有时会出现由于个别学生没有及时完成自己的任务拖累整个项目进程的情况.在组长不能安排协调的情况下,教师可以出面与学生谈话,找出问题的症结,然后对症下药.
项目执行阶段,教师可以采用不同的方式进行指导.教师在外地出差时,可以通过网络通信工具、打电话、发邮件,甚至视频会议的方式与学生进行交流.如果师生都在学校,可以采用定期或不定期汇报、组会讨论的方式沟通,还可以让研究生、完成过实验的本科生参与指导.他们具有学生的身份,和参与实验的学生年龄相当,在心理上更加接近,沟通无障碍.这些“助教”在一定程度上也能弥补师资的不足,提供更多的指导时间.总之,我们有很多选择来确保沟通渠道的通畅、信息的及时准确送达,这些都服务于实验项目执行环节.
三、实验考核方式多样化
按照学校规定,指导教师要批改实验小组的实验报告,完成实验成绩的评定工作.实验成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个档次.实验报告是对实验项目的总结,还需要相应的支撑材料.开放性创新实验项目内容的不同决定了实验成果的不同.因此,基于实验项目的特殊性,在考核阶段我们提出了额外的要求.例如：重力实验中,要求学生提供程序源代码,函数调用说明.如果完成了人机交互界面,形成了软件,还要提交用户使用说明书.磁法实验中,学生还需要提供他亲自采集、加工、制作的岩石样品.我们在实验室也准备了陈列柜,将学生的实物成果进行展示.
指导教师从专业的角度对学生的实验项目进行成绩评定.学院和学校在学期末也会对每组实验项目进行检查,主要是从项目管理、实施及完成度等方面进行评估.
四、存在的不足与建议
通过对近年来指导的开放性创新实验项目的总结,我们发现存在以下问题：（1）个别学生主观能动性不足.由于参加开放性创新实验项目能获得学分,而且以小组为单位评定成绩,这为他们在组内消极怠工创造了条件.（2）实验时间比较难协调.每个小组的成员可能是不同专业、不同班级的学生,正常上班时间内,他们的共同课余时间较少.因此,预约的实验时间多安排在周末或假期.这需要指导教师或实验员进行加班.（3）实验经费只有耗材,并不包括野外补助.由于磁法实验的特殊性,需要采集岩石露头的定向标本.从市中心到郊区路途遥远,跋山涉水去钻取岩心往往需要在野外耗费一整天时间.
基于以上问题,我们建议：（1）小组成员单独提交实验报告,且每个组员成绩可以不同.（2）实验项目的时间可以跨越学期,利用寒假或暑假可以创造出更多的师生共同时间.（3）经费预算应该更加灵活.
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