劉 鵬，李先林

（1.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆正通石油天然氣股份有限公司，新疆克拉瑪依 834000）

1 國(guó)內(nèi)外工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀對(duì)比分析

1.1 國(guó)外工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

開放式是國(guó)外工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以來努力探索和發(fā)展的方向。早在20世紀(jì)中期美國(guó)就率先開啟了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索之路，緊隨其后的是英國(guó)和日本。經(jīng)過了多年的摸索和發(fā)展，到了21世紀(jì)，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在一些較為發(fā)達(dá)的國(guó)家就已經(jīng)基本建立。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大優(yōu)勢(shì)在于打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式的固定化、流程化和單一化，而是給了學(xué)生足夠的發(fā)展空間，學(xué)生需要獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、制定實(shí)驗(yàn)流程、搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，最終依靠自己完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。

實(shí)驗(yàn)教師或者技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中扮演的只是引領(lǐng)者的作用。他們會(huì)將實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用方法教授給學(xué)生，并帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行儀器設(shè)備的操作學(xué)習(xí)，確保學(xué)生能夠熟練操作儀器設(shè)備，了解工作原理，掌握基本的操作技能和實(shí)驗(yàn)方法。之后，教師會(huì)利用信息化技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)過程了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供思路。最后，學(xué)生根據(jù)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，教師會(huì)圍繞實(shí)驗(yàn)主題設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方向供學(xué)生選擇，學(xué)生需要利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、結(jié)果的分析等，學(xué)生可以選擇獨(dú)立完成或以小組為單位完成。

此外，國(guó)外更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、教學(xué)方法及教學(xué)儀器設(shè)備的更新，目的在于讓學(xué)生能夠了解到最前沿的技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的重視，明確理論聯(lián)系實(shí)際的意義，也讓學(xué)生感受到科技的力量。

此外，國(guó)外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更突出對(duì)學(xué)生獨(dú)立、創(chuàng)新意識(shí)的引導(dǎo)和培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更多是對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和指導(dǎo)，以鼓勵(lì)和啟發(fā)式教學(xué)為主，鼓勵(lì)學(xué)生通過小組討論、獨(dú)立思考、自學(xué)等手段完成實(shí)驗(yàn)操作，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到實(shí)踐教學(xué)中。

1.2 我國(guó)工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)工科專業(yè)的課程體系中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是作為理論課程的補(bǔ)充和輔助，單獨(dú)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)較少。隨著新工科發(fā)展步伐的加快及社會(huì)對(duì)實(shí)踐能力認(rèn)識(shí)程度的加深，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)工科專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面所起到的關(guān)鍵性作用得到了越來越多的認(rèn)可和重視，但從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體發(fā)展情況來看，依然存在一定的發(fā)展空間。

（1）部分工科專業(yè)觀念轉(zhuǎn)變慢，還沒有意識(shí)到實(shí)驗(yàn)課程對(duì)于學(xué)生發(fā)展的重要性，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備更新慢。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以書本為主，難以實(shí)現(xiàn)與行業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)實(shí)際的同步性。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法陳舊，留給學(xué)生獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)的空間較小，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性不高，從而限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生實(shí)踐能力提升的發(fā)展。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)存在脫離實(shí)際的問題，缺乏與行業(yè)發(fā)展、社會(huì)需求的聯(lián)系，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性不強(qiáng)[1]。

以上的問題在石油工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也是存在的，因此，對(duì)于當(dāng)下的工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，必須打破專業(yè)建設(shè)與行業(yè)發(fā)展、社會(huì)需求之間的壁壘，以行業(yè)和企業(yè)需求作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的方向。

2 新工科發(fā)展背景下對(duì)石油工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的要求

石油工程專業(yè)作為學(xué)校的特色和優(yōu)勢(shì)專業(yè)之一，經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)形成了涵蓋課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)于一體的教學(xué)體系，為培養(yǎng)石油專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力、操作能力搭建了發(fā)展平臺(tái)。但與此同時(shí)，新工程的發(fā)展、專業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于石油工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐操作能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的“理論講解、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念已經(jīng)無法滿足當(dāng)下石油行業(yè)發(fā)展的要求，而融入了自主創(chuàng)新、現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式成為促進(jìn)石油工程專業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新發(fā)展的必然選擇。

在這樣的背景下，石油工程專業(yè)應(yīng)積極探索構(gòu)建起集“開放式、自主性、創(chuàng)新性”為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由“照著做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)做”，為學(xué)生提供自主實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新思考的自由和空間，以調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性為目的，以培養(yǎng)和提升學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力為目標(biāo)，全力推進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建立。尤其考慮到石油工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大多無法完全脫離理論教學(xué)的現(xiàn)狀，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)固定，且石油專業(yè)作為傳統(tǒng)專業(yè)，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式難以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的突破，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代科技融入不深，難以滿足新工科對(duì)專業(yè)發(fā)展的要求。因此，對(duì)于石油工程專業(yè)來說，必須充分借助新工科建設(shè)發(fā)展的良好契機(jī)，加速推進(jìn)自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展[2]。

3 石油工程專業(yè)自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

對(duì)于石油工程專業(yè)來說，建設(shè)自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是以新工科建設(shè)要求為目標(biāo)和指引，對(duì)照專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化和升級(jí)，依托課程群，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊化發(fā)展，打造以自主創(chuàng)新為目標(biāo)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)借助智慧校園等在線平臺(tái)建立預(yù)約機(jī)制，學(xué)生可通過網(wǎng)上預(yù)約開展自主化的實(shí)驗(yàn)探索。

針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和特點(diǎn)分為驗(yàn)證性和自主創(chuàng)新性兩類，針對(duì)不同類別的實(shí)驗(yàn)，再建立不同的層次，各層次之間有機(jī)結(jié)合又層層遞進(jìn)，從而構(gòu)建起橫縱向相結(jié)合的、基礎(chǔ)型和科研型為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐、專業(yè)與行業(yè)深度融合。從而滿足不同層次、不同年級(jí)、不同培養(yǎng)方向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，為學(xué)生理論知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力發(fā)展提供空間和平臺(tái)。

針對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)自主創(chuàng)新內(nèi)容不足的問題，可通過設(shè)立單獨(dú)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K加以完善和補(bǔ)充。其目的在于要讓學(xué)生及時(shí)了解本專業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)和精神，引導(dǎo)學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)模式和對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)的局限性中跳轉(zhuǎn)出來，建立科技興國(guó)的責(zé)任感和使命感，激發(fā)自主創(chuàng)新和探究的欲望。

學(xué)?？砷_放單獨(dú)的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，并為學(xué)生提供相應(yīng)的儀器、設(shè)備、電子設(shè)備、試劑等，學(xué)生可根據(jù)自身需要和興趣方向制定實(shí)驗(yàn)方案，并選擇相應(yīng)的儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)教師可在需要時(shí)為學(xué)生講解儀器設(shè)備的操作方法、構(gòu)造原理和注意事項(xiàng)，并針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的問題給予專業(yè)性的指導(dǎo)和解答，其余實(shí)驗(yàn)過程都由學(xué)生獨(dú)立完成。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)，分析不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)過程中的問題、分析結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，教師要給予及時(shí)指導(dǎo)，并鼓勵(lì)學(xué)生以文字的形式進(jìn)行整理，為學(xué)生后續(xù)科研、實(shí)驗(yàn)提供思路[3]。

學(xué)校要意識(shí)到自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)對(duì)于人才培養(yǎng)的重要性，創(chuàng)新意識(shí)和能力、數(shù)字思維和技術(shù)更是“新工科”對(duì)人才培養(yǎng)的基本要求和重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，在建設(shè)自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過程中，要確保專業(yè)發(fā)展與行業(yè)發(fā)展、地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同向性和適應(yīng)性，要明確國(guó)家和行業(yè)發(fā)展對(duì)人才需求的變化，從而為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建指明發(fā)展的方向。另外，學(xué)校要注重與地方產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，充分利用地方資源，努力開發(fā)共建實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)專業(yè)發(fā)展與行業(yè)的充分融合，及時(shí)了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向和新技術(shù)，為學(xué)生自主創(chuàng)新提供思路和方向。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)要注重“虛實(shí)結(jié)合”，即除了實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)外，還要注重虛擬、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建，充分借助現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，建立實(shí)時(shí)交互、虛擬平臺(tái)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式，滿足不同學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，同時(shí)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展，從而構(gòu)建起“現(xiàn)實(shí)-虛擬”相結(jié)合、“線上-線下”相結(jié)合的多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，打造多元化、精準(zhǔn)度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵式、高質(zhì)量發(fā)展。

4 新工科背景下石油工程專業(yè)自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐

4.1 運(yùn)行模式

自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)極大推進(jìn)了專業(yè)信息化建設(shè)的步伐，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)朝著科技化、數(shù)字化方向發(fā)展。與此同時(shí)，以自主創(chuàng)新為核心理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，創(chuàng)建了以自主性、合作性、開放性和探究性為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的自助式發(fā)展。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室預(yù)約，確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可選擇獨(dú)立或者小組形式完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的固定化、流程化約束，拓展了學(xué)生的思維和能力，提高了學(xué)生實(shí)踐、思考和探究的互動(dòng)性，為學(xué)生實(shí)踐能力、操作能力、理論應(yīng)用于實(shí)踐能力的提升提供了極大的支撐，為專業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有利條件。

4.2 運(yùn)行過程

學(xué)生在預(yù)約時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，首先是對(duì)所選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)判實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)按照自己的思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，尋找問題的應(yīng)對(duì)方案。實(shí)驗(yàn)教師可對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案給予指導(dǎo)和建議，幫助學(xué)生優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中所用的儀器設(shè)備的使用進(jìn)行指導(dǎo)。這個(gè)過程中，需要學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行思考和分析，了解方案設(shè)計(jì)中的不足，從而提高思維能力和創(chuàng)新能力。

以“采油工程”中的抽油機(jī)原理和泵效試驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)教師可指導(dǎo)學(xué)生先熟悉抽油機(jī)、深井泵的工作原理和結(jié)構(gòu)，教師可通過計(jì)算機(jī)以模擬的方式對(duì)儀器設(shè)備的工作原理、部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，幫助學(xué)生更加直觀地了解設(shè)備的使用方法和原理。在基礎(chǔ)上開展獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，并記錄下相應(yīng)的數(shù)據(jù)，觀察儀器設(shè)備的運(yùn)動(dòng)情況等。實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以隨時(shí)對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行指導(dǎo)和解答，記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)[4]。

4.3 考核形式

自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)還包括對(duì)實(shí)驗(yàn)的考核，相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主要評(píng)分依據(jù)的考核方式，自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用應(yīng)更注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的考核，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、創(chuàng)新性、儀器設(shè)備操作的規(guī)范性及團(tuán)隊(duì)合作性、實(shí)驗(yàn)參與度等都應(yīng)納入考核中來，并將匯總后的成績(jī)作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)的一部分。另一部分成績(jī)主要針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和歸納，包括學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的準(zhǔn)確性和客觀性等，這是對(duì)學(xué)生綜合能力的考核。最終的成績(jī)將由過程成績(jī)和報(bào)告成績(jī)兩個(gè)部分組成，可按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難度設(shè)置比例，同時(shí)加大對(duì)自主創(chuàng)新能力的考核，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與主動(dòng)思考[5]。

4.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果分析

自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)實(shí)施取得了一定的成績(jī)，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)參與的積極性，無論是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，還是學(xué)生實(shí)踐能力和分析能力都得到了提升和鍛煉。更重要的是，自主式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，帶給學(xué)生足夠的尊重和發(fā)展空間，更能讓學(xué)生體會(huì)到“學(xué)生中心地位”，也更有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。不僅如此，在教師的鼓勵(lì)下，學(xué)生的探索精神得到了發(fā)展，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題能夠主動(dòng)查詢資料尋找解決的辦法，同時(shí)增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，創(chuàng)新模式下的實(shí)驗(yàn)完成效率和質(zhì)量都有了極大提升。與此同時(shí)，學(xué)生對(duì)于專業(yè)有了更加深入的認(rèn)識(shí)和了解，也有意愿關(guān)注行業(yè)前沿技術(shù)和發(fā)展，更加明確自身所肩負(fù)的科技創(chuàng)新的重任。

5 結(jié)束語

以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為依托構(gòu)建自主創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)對(duì)于推動(dòng)新工科建設(shè)意義重大，也更有助于石油專業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新發(fā)展。對(duì)于學(xué)生來說，全新模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具開放性和思考性，對(duì)于學(xué)生科研能力、分析能力及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)起到了積極的作用。與此同時(shí)，教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，也要求積極轉(zhuǎn)變思路，不斷探索教學(xué)方法、手段的改革，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升奠定良好的基礎(chǔ)。