作者：周萍  周乃君  艾元方  张全  黄学章
摘要  针对实验内容零散，实验数目多，实验设备低效、封闭等问题，通过改革实验室管理体制、整合人力资源与设备资源、建立多层次的实验教学平台等措施，取得了良好的效果。
自1998年我国推行“加强基础，淡化专业，因材施教，分流培养”、“厚基础，宽口径”的教育思想以来，根据国家教育部专业目录的设置，中南大学将热能工程、制冷及低温工程两个专业整合为一个大专业，即热能与动力工程专业。同时，为了满足经济市场对人才的需求，该专业设有四个方向：热能工程、制冷及低温工程、动力工程、热工检测与控制。其培养计划前三年立足于基础教育，后一年突出专业方向的特色。经过几年来的建设与发展，这种“通才”式的人才培养模式取得了良好的效果，学生的创新意识强，对人才市场的适应性强。在近几年就业形势严峻的情况下，本专业本科生的就业率前几年一直保持在100％，2006～2007年也在97％以上。
但在培养计划的调整过程中，实验教学仍然按课程进行设置，实验内容零散，实验数目多，实验设备低效、封闭等问题日益突出。为高效发挥实验设备的作用、促进创新人才的培养，笔者在怎样整合实验室资源、构建面向热能与动力工程大专业的实验教学平台方面，进行了积极的探索与实践。
一、改革实验室管理体制
随着学科发展和教学改革的深入，学科交叉渗透已经反映到实验教学上来。根据热能工程、制冷及低温工程、动力工程、热工检测与控制四个专业方向功能与特点，打破原有学科内部实验室的界限，成立了热能与动力工程实验中心。其目的在于有效克服原有设备管理体制分散、重复、低效和封闭的弊端，合理配置实验人员、实验仪器设备和实验用房等资源，有利于创建学科实验大平台，为培养学生的创新能力提供条件。
过去，实验室按专业方向设置，不可避免地存在信息不够畅通、仪器设备重复购置或使用率低的现象。另一方面，将有限的实验经费分散到各个实验室，实验室建设经费不足的问题更为突出。建立实验中心后，实验人员统一管理、资产统一安排、实验设备统一调配，显著地提高了仪器设备的利用率。实验室建设的项目等均由教授委员会根据学科全面发展的需要，通过集体讨论来决定，使有限的资金得到最大程度的利用效益。
二、构建科学的实验教学体系
实验中心坚持育人为本、学生为先、质量为重的基本原则，遵循循序渐进的教学规律，优化实验课程内容。通过打破每一分支学科自身的系统性、完整性，追求科学技术的综合性与整体性来实现教学内容的整体优化，使实验教学内容突出重心低、知识新、面向宽的特点。在教学组织实施方面，形成由多模块或多门课程组成的新的实验教学体系，实施基础性实验必做、综合性和设计探索性实验选做，适合因材施教的分层次教学模式。完善了热能与动力工程专业的实验教学体系，形成“三个层次”的实验教学平台，旨在加强学生实践能力和创新能力的工程实践，促进学生的知识、能力、素质综合协调发展。
第一层次：热工理论基础实验教学平台。该平台一方面为理论课教学服务，帮助学生加深对传热学、流体力学、工程热力学、热工检测与仪表等热工基础理论课程教学内容和机理的理解。其实验内容是根据相关理论课程学习的进度进行设置，以演示、验证性实验为主。通过实验，学生对某些难以描述的现象与概念形成一些感性认识与理解。另一方面注重培养学生的基本实验技能，帮助学生掌握温度、压强、流量、液位等基本热工参数的测量方法与测量仪表的基本知识，训练学生掌握常用仪表的使用、实验的规范操作、实验数据的记录与处理方法等，使学生能根据实验教学的目的，自己设计实验步骤，选择实验仪器，独立完成实验和处理实验数据，进行误差分析，最后给出科学的评价，以培养学生进行科学实验的基本能力。
这类实验课侧重于基础性实验，不过分强调独立设计实验，避免搞形式主义的实验教学。其实验学时数约占专业课程实验的50%，同时要求学生严格按照培养计划选择实验项目。热工理论基础实验教学平台，既配合了理论课程的教学，也为后续的专业实验教学打下了基础。
第二层次：专业综合实验教学平台。这类实验课程要求学生在教师的指导下，综合运用本课程以及与本课程相关的知识、实验方法与实验手段等完成相关实验，旨在培养学生综合运用知识的能力与素质。
在这类实验课程的设置中，改变以往不同的专业方向采用不同设备的思想，重点选择一些典型设备，对实验内容进行整合，根据不同专业方向的培养要求，其实验内容的侧重点有所不同，挖掘现有实验设备的潜力。如柴油机，对于动力培养方向，主要研究柴油机的特性（如万有特性、示功图、速度特性、排放特性等）；对于热能工程研究方向，主要研究燃料的特性、燃料的燃烧状况以及机体的传热状况；对于热工检测与控制方向，主要研究流量、压力、温度、转速、气体成分等各种参数的检测方法以及控制模式。通过对溴化锂制冷机与现场总线系统的连接与开发，可以开出满足制冷与空调、热能工程、热工检测与控制三个方向培养目标的综合性实验。

第三层次：专业设计与研究探索性实验教学平台。学生在教师的指导下，根据给定的实验目的和实验条件，自己设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理；或者学生在教师指导下，在自己的研究领域或教师选定的学科方向，针对某一或某些选定研究目标进行具有研究、探索性质的实验。这类实验课程主要培养学生灵活运用所学专业知识提出问题、分析问题以及解决问题的能力，培养学生的创新意识。
这类实验课程主要对高年级本科生开放，部分实验也适应于研究生，从而形成本研连通、高度共享的实验装备平台，实现资源的最大程度的利用。如低氧弥散燃烧装置、空调系统性能及空气品质实验平台、溴化锂现场总线控制系统等。
三、加强实验师资队伍的建设
由于我国教育领域长期受到重理论、轻实践思想观念的影响，实验教学还没有得到应有的重视，很多教师不太愿意去实验室，同时受到各方面条件的限制，实验室人员的引进比较困难，致使实验室师资不足的问题日益突出。为改变这种状况，我们一方面建立适当的激励机制，充分发挥现有实验人员的积极性。另一方面制定了一系列制度鼓励教师参加实验室建设，如规定任课教师必须参与实验室建设、实验指导等工作；建立实验室建设专项基金，资助教师投身于实验室建设；设立了实验室建设业绩突出的教师奖励专项基金。
四、教学效果
经过几年来的实验教学改革，取得了良好的效果，具体表现在：①提高了实验的开出率，达到97%；同时提高了实验课的质量，开设有“三性”实验的课程占开有实验课程的87%；②涌现出了一批学生参与、教师设计制作的优秀实验装置与项目，如“制冷兼制热水一体化实验台”、“空调系统性能及空气品质实验平台”等均得到兄弟单位的肯定与赞赏，相继有多所高校委托我们加工制作上述实验装置；③涌现出了一批优秀的学生作品：“强化辐射传热的技能环保燃气灶”获第八届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛三等奖；“水蒸气吸热式空气温度调节器”获第二届“升华杯”学生创业计划大赛特等奖；“周期热流体导热系数测定仪”获第四届“升华杯”学生创业计划大赛一等奖；“泵综合性能实验可视化数据处理系统”，实现了利用计算机获取实验数据的功能，大大缩短了实验时间，提高了实验的准确性；低氧弥散燃烧关键部件—蜂窝陶瓷蓄热体的周期传热过程，创新性地应用了数学物理方程方法中的摄动法求解，完善了薄壁蓄热体周期传热半解析数值理论方法，相关论文先后在5个EI和SCI源刊上发表，并申报了2项专利；论文“Experimental research on compulsive cooling of swirling jet impingement” 在HDP’06（High density microsystem design and packaging and component failure analysis）国际会议上宣读，获得最佳学生论文奖。
五、结束语
几年来的教学实践表明：新的实验教学平台，充分利用了人力资源与设备资源，使我院的实验教学条件与实验教学水平都得到了提高，为培养学生创新能力提供了良好的条件。同时我们也清楚地认识到：实验教学改革，任重而道远，不断改进实验教学内容、手段、方法以提高教学质量，将是我们长期面临的任务。
参考文献
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