实验室在工科毕业设计中的应用
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（黑龙江大学，黑龙江 哈尔滨 150080）
摘 要：传统的工科实验室教学主要是对课程进行辅助教学，对实验室的利用率不高，也限制了学生的动手能力。在提倡应用型教学的今天，实验室应充分发挥其作用，更好地服务于教学环节。文章以水利水电工程专业为研究对象，探讨实验室在工科毕业设计环节中的应用。
关键词：毕业设计；实验室；工科；水利水电工程
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）05-0036-02
毕业设计是大学生毕业前对所学课程的一个总结。一直以来工科建筑专业毕业设计都是以设计为主，这主要是因为毕业设计是为学生将来走上工作岗位打基础，传统的建筑专业毕业设计的内容包括建筑物设计、施工组织设计、施工预算等，它们都是依托实际工程资料进行虚拟施工安排。随着大学职能的转变以及应用型本科的提出，这就对毕业设计的选题提出了新的要求，要在原有的建筑物设计、施工的基础上，满足学生科研能力的要求，这时，实验室的利用应得到充分重视。
一、工科毕业设计现状
毕业设计作为教学的重要环节，是检验学生大学四年对所学专业课程的掌握程度的重要手段。传统的毕业设计有两种形式：一种是以假定工作实际内容为主的毕业设计，另一种是以资料搜集论述为主的毕业论文。长期以来工科专业结合实际就业方向，毕业设计都是以设计为主，但在设计的执行过程中却遇到越来越多的问题，越来越多的数据资料在网上都有成品，而指导教师的设计资料来源有限，学校资源投入不足，更主要的是毕业设计与很多学生的就业方向不同，学生不感兴趣，就会存在抄袭、应付了事等问题，毕业设计改革迫在眉睫。对毕业设计进行改革，就要从实际问题入手，应l展设计形式的多样性，丰富选题，充分利用学校现有资源，从实际出发了解学生所需，才能更好地为学生服务，发挥毕业设计的真正意义。
二、毕业设计与实验室建设的关系
在日常的教学环节中，对工科的实验室来说，实验内容并不能像理科实验室一样有丰富独立的实验内容，所以对工科实验室利用率较低。高校工科实验室应用主要是以辅助教学的形式，通过课程教材中的基本实验，加深学生对课程的理解，起到辅助教学的作用。其实工科实验室还是很有利用空间的，可以借鉴理科实验室利用方式，通过对课程教材实验内容的验证、对建筑材料力学性能等检验、将实验器材走出实验室在建筑现场进行原位实验、对不同外加剂对建筑产品的影响等等实验内容进行研究，引入毕业设计或形成毕业论文，既满足了学生就业方向的需要，又培养了学生对毕业设计的热情，开阔了毕业设计思路。综合上面所提出的想法，我们想尝试将实验室对毕业设计开放，有效地利用高校资源，尝试探索工科毕业设计新的发展方向。为此我们申请黑龙江省教育科学规划课题青年基金项目“水利工程专业毕业设计选题模式的现状分析及改革研究”，项目以黑龙江大学水利工程专业为试点，尝试以学生自主申请学校开放实验室项目内容为毕业设计题目，为毕业设计探讨一种新的形势。项目预期解决的问题包括以下几方面。
1.扩展毕业设计选题范围。充分利用实验室就不能选择传统的虚拟施工形式的毕业设计，而是通过种种实验数据以及对实验数据进行理论分析，以此来培养学生的科研能力。以实验内容为毕业设计题目，杜绝了学生套用模板、网络抄袭等问题，又培养了学生的动手能力和文字整理能力。但以往工科的实验室很少有科研项目，因为建筑专业以施工方法为主，实验室都只是传统的检测建筑材料或土壤所能承受的力学指标，项目也只是为建筑工程提供相关材料的数据资料，创新性不高。为了让学生的毕业设计题目更具有创新性和代表性，以及更好地调动学生的积极性，所以在选题时将学生意向与教师指导相结合，题目上可以结合生产实习或学生自主实习内容，对某处工程地质条件或相关建筑材料、结构等进行验证；也可以将教师项目中某些学生可行项目作为毕业设计选题，如提供实验数据、数据分析等。当然，因为有的科研项目内容与本课毕业设计目标还是有区别的，所以指导教师在进行选题时应注意难易程度、与教学大纲的交叉情况等。
2.充分利用学校资源。学校资源不单单是利用实验室，高校资源广阔，应充分利用起来，比如说校园网、图书馆、其他专业实验室等，通过校园网中的知网平台可以查阅其他先进的学术理论，以此作为实验项目选题的依据，扩展学生的思路；而通过图书馆文献可以为项目理论确立扎实的理论基础；而其他专业的实验室可以扩展学生的思路，更好地为实验数据服务。学生要想通过实验完成毕业论文内容，扎实的实验数据是最基本的，但现有实验室涉及耗材及简单的仪器的提供可能存在不足，这样还可以通过学校的开放实验室、创新实验室等校园项目提供相应的实验经费，如果是教师科研项目分支，还可以通过项目经费完成，但在项目经费支出等方面还要指导教师严格把关，避免浪费。有些耗材费用过高，还应培养学生根据实验原理自制实验设备。
3.组建设计团队，培养团队精神。既然将实验室实验内容作为毕业设计，关键是要有一定的难度，所以应该鼓励学生组成自己的设计团队，与不同专业、不同年级的学生合作，更应鼓励学生与就业单位合作，利用就业单位相关技术人员及经验，相互取长补短，综合利用所学知识，在科研上有一定建树，在完成实验的过程中展开实际的项目研发，培养学生的团队意识和协作精神。指导教师应在组成团队后，项目开始前对项目进行细致的分工，同时听取项目组成员的想法，安排每个学生搜集与自己工作相关的资料，定期进行交流和整理，由于学生之前没有科研经历，指导教师应多与学生交流沟通，对学生在学术上加以指点，包括资料的整理、实验的操作方法、理论分析的方法及注意事项、论文的写作格式等。
三、实验室在工科毕业设计中的应用
在本次实验项目中，指导教师从原有校级青年基金项目“固化剂对分散性黏土的改良研究”中分解出两个小项目申请学校创新实验室项目：“对针孔实验进行改进的研究”、“外加剂对分散性黏土的影响指标分析”，其中“外加剂对分散性黏土的影响指标分析”申请了省级创新实验室项目。两个项目组成员共八人，考虑到水利工程专业作为工科，一直来毕业设计少有论文形式，所以只确定两个项目负责人将项目作为毕业论文选题，其他项目组成员以兴趣爱好为主，毕业设计仍选择传统的设计形式。首先从大四上学期开始在学生中选择对项目感兴趣的同学并组成项目组，然后在指导教师指导下组织资料申请学校相关项目。项目申请成功后由指导教师对项目组成员进行分工，开始资料搜集：有的学生负责力学部分、有的负责实验原理、有的负责实验过程、有的负责实验材料作用，由学生自己在学术网站及图书馆搜集资料整理成小论文，定期与指导教师进行讨论，结合教材内容，最后形成实验计划。在经指导教师对实验计划进行审查后，开始在实验室进行实验。实验计划应包括实验目的、实验仪器、实验耗材、实验步骤、实验预期目标等，所涉及实验的相关材料，如土壤固化剂、分散性黏土土样以及其他实验耗材等，实验室不具备条件的由所申请校园项目经费统一购买。项目在实验过程中由实验室专职实验教师指导，这主要是避免实验仪器在错误操作使用过程中损坏。实验项目应在本学期结束前完成并形成实验报告，如实验中存在问题应及时进行改进和完善，最后对解决效果进行评价，并进行二次分析。本学期结束前黑龙江大学水利电力学院组织学生开始毕业设计选题，由两名实验项目组成员分别将此次实验作为毕业论文选题，其他学生选择其他设计题目作为毕业设计。在第四学年下学期开始，两名学生根据之前实验报告，搜集资料对实验项目的相关因素进行完善，并形成毕业论文参加答辩。在毕业论文完成过程中，由于前期实验已经完成，因此在论文完成过程中指导教师要严格考核学生对实验数据的分析整理能力。毕业论文答辩时应邀请实验室教师、工程师、项目指导教师共同参与，针对项目内容力求使学生真正掌握实验原理，加深对所学专业知识的认识。
四、结论
1.因为本次规划项目为期一年，但具体实验操作环节只有一学期，所以在实验阶段对实验中存在的如返工、发现新的问题、实验错误整理等修改时间不够充，大四上学期学生课程较少，时间比较充裕，但是实验室教师工作量较多，学生又没有科研经历，在对很多情况处理上增加了指导教师的工作量，所以在学生独立解决问题的能力上还有待增强。
2.在实验过程中，从耗材的购买、土样取得、联系其他实验室等细节工作上，学生执行力不够，未来在项目进行中应形成一系列完整的管理制度。
3.从毕业设计答辩效果来看，学生在实验原理掌握上还有很多不足。对于毕业设计答辩组提出的问题，涉及基础理论、实验原理等，学生答辩效果不理想，这主要是学生对前期资料搜集整理及认识还很不够，未来大三学年下学期学生就应自主完成项目申请，并交由指导教师审批，并且教师要加强对实验操作、理论分析等方面的指导力度。
综上所述，对学生利用实验室完成毕业设计理论上还是可行的，应对项目组成员加强事前、事中、事后的管理，不断完善实验执行内容，执行过程中关键点还是培养科研兴趣及理论知识运用。
参考文献：
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[4]荣华伟，钱小明，钱静珠.关于高校实验室开放管理的探索与实践[J].实验技术与管理，2014，（12）.
收稿日期：2016-09-07
作者简介：佟大鹏（1980―），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江大学水利电力学院讲师，主要从事水利电力工程研究。
基金项目：黑龙江省教育科学“十二五”青年专项课题“水利工程专业毕业设计选题模式的现状分析及改革研究”（GJD1214051）