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1 以四种实验实践教学环节为基础,构建了完整的实验教学框架

实验中心共设立了四种类型的实验实践教学环节:

    (1) 实验课程包括单一型实验课程、综合实验课程、综合课程设计三种类型。单一型实验课程是与某一门理论课程相配套的实验课程,其目的是帮助学生加深对相关理论知识理解并学习相关设计方法。综合实验课程面向整个专业知识体系设立,其目的是帮助学生建立系统的概念并进而培养专业领域综合能力。综合课程设计是以项目形式实施教学的实验课程,其目的是提高学生灵活应用知识能力、方案设计与实施能力等,总门数为67门,每年实验人数(含重复计算部分)为7217人/年,每年生时数为83094生时/年。

    (2) 实习与实训:实训主要在校内或企业实训基地完成,模拟企业实际工作场景,由具有丰富企业工作经验的导师指导,严格按照企业工作流程对学生进行培训以及考核,目的是培养学生的工程能力。实习则为真正在企业完成的实践环节,通过参与企业工作,让学生感受企业精神与文化,明确企业对人才的需求,开阔视野,丰富知识,提高能力

    (3)科研实践环节:主要包括SRTP项目、个性化实验、科研实践项目、毕业设计等形式。这一类实践教学环节题目与教师科研密切联系,学生在老师指导下以课题形式进行,完成从资料搜集整理、系统设计到方案实施、结果测试、技术文档撰写等完整过程,其目的是在进一步巩固现有知识基础上,提升学生的科研创新能力,帮助他们把握技术最新发展方向,同时提高系统设计实施与调试能力,培养必备的资料搜集与文档撰写能力。规定了“课外创新实践”为2个学分的必修实践环节,而SRTP项目、个性化实验、科研实践项目等科研实践环节是以“课外创新实践”的形式完成。

    (4) 科技活动与竞赛:包括实验中心组织的学术技术讲座、科技竞赛、实验竞赛月等多种形式的科技活动与竞赛。

2 从专业特点和学生个性化培养要求出发,构建了层次化的实验教学项目和内容,并建立了与之相适应的实验教学模式。

实验中心面向全校共15个本科专业学生,完成不同层次的高速铁路地球科学与工程类基础与专业能力培养,显然不同专业的培养目标、知识体系、内容要求各不相同;此外,学生在学习能力、学习态度、学习兴趣、毕业后去向等方面也存在明显差异性。面向“5+5+4”教学体系,为达到不同专业培养目标并满足不同学习能力兴趣学生的个性化要求,中心设立了基础型、综合型和研究创新型三大类实验项目,其中基础型实验项目215个,综合型实验项目140个,研究创新型实验项目18个,实验项目总数为373个。

与层次化实验项目相适应,中心建立了适合高速铁路地球科学与工程类实验教学规律并具有自己特色的实验教学模式。依据高速铁路地球科学与工程类学科不同专业领域的特色,针对不同层次实验实践环节,灵活采用“讲授验证法”、“设计法”、“研究法”等多种教学方法。其中“讲授验证法”包括教师讲解实验原理、学生按照确定实验内容和步骤进行实验、学生总结实验结果三个步骤,其主要目的是帮助学生加深对理论课内容和实验原理的理解。“设计法”则包含学生自主设计实验方案、实验方案论证、实验方案实施、实验结果分析与设计优化四个步骤,其目的是围绕给定的实验目标,培养学生知识灵活应用能力和方案设计能力。“研究法”则针对一定科研选题,完成查阅分析参考资料、确定实验目标和实验内容、制订技术路线和实验方案、实施实验方案、完成实验论文撰写等五个步骤,更为强调学生的自主学习能力和创新能力的培养。

3 从实验教学内容、特点与工程实际出发,丰富完善了实验教学手段

教学方法与学生的学习效果密切相关,灵活多样的教学方法能大大激发学生的学习兴趣。另外,科技的发展使得新的教学手段不断出现,教学手段也趋于多样化、现代化。

1) 实物实验做为实验教学的核心手段:中心培养学生的主要特点之一是以解决工程问题为背景,实验教学要为学生创造理论与工程实际相结合的条件,所以中心把实物实验教学的建设放在首位,无论是基本实验或是综合设计型实验,尽量要求学生利用最现代化的设备独立完成实验,以此来培养学生的动手能力及独立思考和解决问题的能力。例如,工程测量实习课是工程测量课程教学的重要环节,实验要求所有学生均要更多的接触测量仪器,通过实习,学生不仅能加深对课程内容的理解和掌握,巩固在课堂上所学的知识,且是理论联系实际、熟悉测量仪器的构造和使用方法、培养学生进行测量工作的基本操作技能的有效途径。

2) 基于数字化技术的虚拟仿真实验拓展和丰富实验教学内容:现代教育技术可以提升实验教学效果,实验中心开设的虚拟和仿真为代表的高铁沿线虚拟地理环境仿真平台、地质灾害数值模拟仿真实验平台、基于GIS的城市区域火灾风险评估等虚拟仿真实验综合平台等为地球科学与工程实验教学提供了新的实验技术与方法。

3) 实施开放式、个性化的实验教学方法:实验中心的所有实验项目都对学生开放,不仅在时间上学生可以自由选择,而且在教学内容上也可由学生根据自身兴趣和特点进行选择。教学内容在时间和空间上得到延伸。学生根据专业方向、兴趣和需要,通过中心信息化网络化平台,选择个性化实验。这样既满足了个性化教育需求,又激发了学生主动学习的热情,提高了学生科学实验素质。

    4) 利用网络技术完善实验教学管理:学生通过网络系统可以对实验教学内容进行课前预习和课后复习及自由选课,可以查看成绩和进行教学效果评价,可以观看多媒体课件。教师可以通过网络进行教学管理。

4 设置个性化创新实验室,组织实施开放式的个性化实验教学

实验中心的所有实验项目都对学生开放,不仅在时间上学生可以自由选择,而且在教学内容上也可由学生根据自身兴趣和特点进行选择。教学内容在时间和空间上得到延伸。学生根据专业、兴趣和需要,通过中心信息化网络化平台,选择个性化实验。这样既满足了个性化教育需求,又激发了学生的兴趣与主动学习的热情,提高了学生科学实验素质。

5 采取有效的考核手段,建立合理公平的学生能力评价体系

针对不同实验与实践环节,设置相应的考核与评价办法。对于实验课程,实验成绩着重考核学生动手能力、实验设计能力、综合实践能力,实验数据的测试、分析及处理能力,以及实验报告的撰写能力。分数构成包括实验准备、实验过程及结果、实验报告和实验考试四个部分。

对于SRTP、科研实践等科研训练环节以及个性化实验,则采用完整的项目管理和考核办法,包括提交开题报告、中期检查报告、中期答辩、提交项目及个人结题报告、结题答辩及演示等环节。专家组对报告和答辩情况进行评价并给出项目综合得分。

    此外,针对学生参加科技活动情况,实验中心也进行了严格的规定。比如,未参加过科研实践项目并未在校级以上大赛中获奖的同学不具有保研资格。对于无故未完成各类科研实践项目或者成绩未及格的同学,将对其提出批评并建议学院在评奖评优中予以减分处理。