實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)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(guó)家對(duì)高等教育教學(xué)改革的穩(wěn)步推進(jìn)，一批的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和虛擬仿真中心在全國(guó)高等院校相繼成立，這些中心的成立極大地推動(dòng)和改善了高?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，為培養(yǎng)創(chuàng)新型的復(fù)合人才提供了強(qiáng)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(qiáng)、實(shí)干精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)的“三強(qiáng)人才”，同時(shí)結(jié)合能源與動(dòng)力工程學(xué)院提出的“理論與實(shí)踐并重、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、技能訓(xùn)練與創(chuàng)新培養(yǎng)并行”的實(shí)踐教學(xué)理念，在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程開放教學(xué)管理模式、提升實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)機(jī)制四個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)預(yù)約管理新模式
實(shí)驗(yàn)室開放是實(shí)驗(yàn)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(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室開放面向的對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室某些儀器設(shè)備的價(jià)格比較昂貴或者儀器設(shè)備主要為科研項(xiàng)目服務(wù)，導(dǎo)致設(shè)備管理人員不愿意或者沒有時(shí)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(diǎn)是信息不透明而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)管理人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備臺(tái)套數(shù)、學(xué)生人數(shù)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)先排課，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以班為單位進(jìn)行選課，此類模式由于時(shí)間段基本固定和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。
針對(duì)熱工實(shí)驗(yàn)室存在設(shè)備臺(tái)套數(shù)少、實(shí)驗(yàn)人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)課時(shí)分散等實(shí)際情況，學(xué)院相關(guān)部門組織專業(yè)技術(shù)人員設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于手機(jī)微信的實(shí)驗(yàn)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(kù)， 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(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)信息管理，整個(gè)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(shí)時(shí)地查看實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源的使用情況，了解實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的資源狀態(tài)，并可結(jié)合個(gè)人的需求進(jìn)行設(shè)備和項(xiàng)目的預(yù)約申請(qǐng)，后臺(tái)管理員和指導(dǎo)教師也能在時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)約申請(qǐng)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(dòng)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(shí)驗(yàn)預(yù)約的流程如圖1 所示。

圖1 微信平臺(tái)學(xué)生在線預(yù)約流程圖
2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提升實(shí)驗(yàn)室開放管理的基礎(chǔ)條件
專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的全面開放必然會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)工作量加大、指導(dǎo)教師人數(shù)不足及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用增加等實(shí)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(shí)驗(yàn)室管理人員必須著眼于專業(yè)未來的發(fā)展和社會(huì)需求，做好專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的中長(zhǎng)期規(guī)劃。普通高校對(duì)于通用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室( 如計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室) ，一般是通過增加設(shè)備臺(tái)套數(shù)或及時(shí)淘汰舊設(shè)備來滿足開放實(shí)驗(yàn)的需求，但對(duì)于相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，如果頻繁地增加或更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備顯然會(huì)遇到較大的問題，究其原因主要是由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地有限、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)或維護(hù)成本較高和專業(yè)技術(shù)人員不足這三個(gè)因素造成的。針對(duì)上述問題，能動(dòng)學(xué)院熱工實(shí)驗(yàn)室的條件建設(shè)主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。
( 1) 整合現(xiàn)有的房屋資源，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室的使用面積。學(xué)院在2014 年底通過合并相關(guān)實(shí)驗(yàn)室、調(diào)整有關(guān)辦公用房，使熱工實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的教學(xué)環(huán)境。
( 2) 爭(zhēng)取學(xué)校的本科實(shí)驗(yàn)建設(shè)經(jīng)費(fèi)，購(gòu)置符合專業(yè)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。熱工實(shí)驗(yàn)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(gòu)了34 臺(tái)( 套)新設(shè)備，其中的18 臺(tái)( 套) 設(shè)備是次購(gòu)置，這些設(shè)備的購(gòu)置不僅拓寬了實(shí)驗(yàn)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(gè)很好的試驗(yàn)平臺(tái)，圖2 所示為新購(gòu)置的太陽能集熱器性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。

圖2 太陽能集熱器性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)
( 3) 引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人員，優(yōu)化熱工實(shí)驗(yàn)室的教
師隊(duì)伍。能動(dòng)學(xué)院熱工開放實(shí)驗(yàn)室在成立前僅有3名實(shí)驗(yàn)專職教師，他們每學(xué)年需要承擔(dān)17 個(gè)自然班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)管理工作，通過測(cè)算得知實(shí)驗(yàn)室開放后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量是實(shí)驗(yàn)室未開放前的兩倍左右。為了應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室開放后的大量工作需求，提高開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，同時(shí)解決實(shí)驗(yàn)教師老齡化的問題，熱工實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的教師室通隊(duì)伍結(jié)構(gòu)。
3 改革實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)過程主要體現(xiàn)在“講解”和“演示”兩個(gè)方面，以課時(shí)數(shù)為2 學(xué)時(shí)的一次普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，由于課程實(shí)驗(yàn)課( 非獨(dú)立實(shí)驗(yàn)) 往往不被學(xué)生所重視，為了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作人員的安全，指導(dǎo)老師一般會(huì)占用15min 左右的時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備的演示操作。一般簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)大概需要10min 左右才可以完成演示操作，而綜合性實(shí)驗(yàn)的演示操作時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，如果實(shí)驗(yàn)小組分配的人數(shù)過多，就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室“看實(shí)驗(yàn)而不做實(shí)驗(yàn)”的怪現(xiàn)象，極大地削弱了實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的功能。針對(duì)上述問題，熱工實(shí)驗(yàn)室主要從
以下三個(gè)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(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全面開放。譬如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)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(gè)批次，每批次安排4 人( 確保一人一臺(tái)設(shè)備) ，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排，通過手機(jī)微信平臺(tái)預(yù)約該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，這種開放教學(xué)模式不僅增加了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，同時(shí)也提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。
(2) 將原有“教師主導(dǎo)，學(xué)生模仿”的被動(dòng)教
學(xué)模式改為“學(xué)生操作，教師指導(dǎo)”的主動(dòng)教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)室開放的教學(xué)效果。為了減少實(shí)驗(yàn)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(tái)提供的豐富學(xué)習(xí)素材( 包含實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)操作錄像、實(shí)驗(yàn)虛擬動(dòng)畫等) ，加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段的檢查與考核，通過考核的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(dòng)，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室在學(xué)生群體中的影響力。熱工實(shí)驗(yàn)室結(jié)合學(xué)校的相關(guān)政策和激勵(lì)措施，以“一師一團(tuán)隊(duì)”的模式鼓勵(lì)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(jì)劃、本科生自主創(chuàng)新研究基金項(xiàng)目和大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽項(xiàng)目等活動(dòng)，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(shí)到實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)
的大學(xué)生科技創(chuàng)新等競(jìng)賽活動(dòng)獲得獎(jiǎng)2 個(gè)、校級(jí)獎(jiǎng)3 個(gè)，極大地鼓舞了同學(xué)們參與實(shí)驗(yàn)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(shí)物裝置
4 直面教學(xué)實(shí)際問題，完善教學(xué)管理評(píng)價(jià)機(jī)制
實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理涉及到教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室、教務(wù)部門及后勤部門等諸多方面，而在實(shí)際教學(xué)過程中總會(huì)遇到這樣或那樣的問題，為了及時(shí)有效地解決問題，確保本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，引入合理的評(píng)價(jià)機(jī)制是非常必要的。目前，多數(shù)高校對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)方法采用如圖4 的指令性評(píng)價(jià)模式，這種評(píng)價(jià)模式一般是每學(xué)期末進(jìn)行一次，由于填報(bào)的信息不及時(shí)或不客觀，加上高校對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的偏見，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室開放的基本要求。為了強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)模式是非常必要的，這種評(píng)價(jià)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(shí)發(fā)現(xiàn)各自存在的問題，并在學(xué)校相關(guān)政策的激勵(lì)和正確引導(dǎo)下及時(shí)有效地解決問題，為實(shí)驗(yàn)室的開放教學(xué)管理工作提供了強(qiáng)有力的保障。
圖4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理評(píng)價(jià)模式
為了客觀地評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，熱工實(shí)驗(yàn)室采用了多環(huán)節(jié)多方位的評(píng)價(jià)方法，即網(wǎng)上預(yù)習(xí)占總成績(jī)的20%，實(shí)驗(yàn)前測(cè)試報(bào)告占總成績(jī)的20%，實(shí)驗(yàn)操作占總成績(jī)的30%，實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告占總成績(jī)的30%。該方法覆蓋了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課堂紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全部過程，因此，能全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果，其中暴露出來的問題對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的改革往往會(huì)涉及到多方面因素，我們依照學(xué)校相關(guān)政策對(duì)熱工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了開放教學(xué)管理的實(shí)踐研究，得到了一些成功的教學(xué)管理經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)校其它專業(yè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室參與開放教學(xué)管理的積極性，發(fā)揮已有開放實(shí)驗(yàn)室的示范作用，高校及其二級(jí)學(xué)院的教學(xué)主管部門必須建立著眼于未來的長(zhǎng)效管理機(jī)制，包括實(shí)驗(yàn)室開放過程中定期的經(jīng)費(fèi)投入、一線指導(dǎo)教師的激勵(lì)政策和合理的評(píng)教策略等。伴隨著社會(huì)信息化的快速發(fā)展，教學(xué)資源共享和“虛實(shí)”結(jié)合的教學(xué)方法必然是未來實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的主要趨勢(shì)，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(shí)驗(yàn)教學(xué)管理改革一定會(huì)發(fā)揮巨大的作用。