生物实验教学计划实用4篇

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生物实验教学计划1

关键词：体制改革；制度创新；强校建设

一、完善实验室管理体制建设是我校实验室建设的基础

(一)实验室管理体制现状及存在的问题

1.对实验教学重视不够，实验教学质量与实验质量不高，实验室设置不规范，各实验室没有明确的发展规划，没有明晰、特点鲜明的实验教学理念。实验教学内容缺乏创新性，创新性、综合设计性实验比例较小。

2.各实验室的仪器设备管理不到位，责任不明，制度不健全，实验记录、仪器设备使用记录不清晰，仪器设备运行和维护不及时。

3.实验操作不规范，三废处理不符合要求(有的实验室药品随处可见)，存在着极大的安全隐患。

4.实验教学方法手段单一，缺乏质量监控。实验教学是我校质量监控的盲区。

(二)建立以实验教学中心为核心的实验室建制体系

1.校-处-中心层次

学校成立独立建制的校级实验中心，其建制(如图1所示)：

(1)分析测试中心(拟建)。将全校的精密仪器集中管理，实现资源共享，并争取对外有偿服务。

(2)电工电子实验中心(拟建)。将全校理、工科的普通物理，物理学院的电工、电子，计算机专业的计算机硬件部分整合成电工电子中心(全国高校都有此中心)，以避免重复建设，实现资源共享。

(3)计算机实验中心(拟建)。将全校的教学计算机集中管理组建计算机信息中心(三个分中心：江南、呼兰、江北)，各学院(计算机科学学院除外)尽量不设机房。

(4)教师职业技能训练中心(拟建)。把微格教室，各相应学院的教法实验室(物理、化学、生物、计算机、教育技术等师范专业)、师范技能训练与考核(三笔字、普通话、语音汉字规范化)及教育见习、实习整合为一个中心。这既突出特色，又符合办“精品师范”的战略要求。

2.校-院-中心层次

将各学院的专业实验室、科研实验室整合，每个学院成立一个中心，其建制如图2所示：

实验中心实现独立建制(校级中心按副处级配置、院级中心主任由主管副院长兼任)，明确职责，建立实验室信息平台，实现资源共享和实验室开放。中心应实现五个统一：实验教学管理统一；实验人员管理统一；实验设备管理统一；实验经费管理统一。

该实验室建制体系的建立能初步改善我校目前实验室建设和管理过程中存在的问题，有利于学科交叉及相互渗透；有利于增强实验教学的团体实力；有利于实验教学及设备等资源的共享，提高利用效率；有利于全面地、系统地培养学生科学实验能力和创新思维能力；有利于形成合理的实验技术队伍，充分发挥实验室的整体效益，是实验室工作更好地为教学、科研和科技开发三大中心任务服务。

(三)建立行之有效地和谐的实验室管理及运行机制

1.整合现有资源组建校、院两级建制的实验中心，以便更好地为教学、科研服务。

2.建立和完善实验教学的基本文件和仪器设备、材料、经费、资料、档案、安全、维修等一整套较为完善的实验室管理规章制度。

3.完善实验教学基本建设，重新修订实验课程教学大纲和实验指导书。

4.建立实验室管理档案，把实验室管理工作进行的情况及结果如实记录，为学校考核和进一步规划发展提供依据。

5.建立实验室定期评估制度，使实验室始终处于良好状态。建立实验教学督导制，确保实验教学质量。

6.教学、科研仪器设备的科学化管理。改变目前实验室与设备分散管理的状态，使仪器设备真正的成为实验室管理的一部分，才能规范仪器设备的管理，提高仪器设备的利用率。

二、建立健全稳定且高层次的实验队伍是我校实验室建设的关键

健全队伍是保证实验教学的人员保障，我校目前的实验教师不足，基本没有专职的实验教师，尤其是实验技术人员严重短缺，有的学院连一个实验员都没有，建议学校统筹考虑实验队伍建设问题，出台类似辅导员的政策稳定和提升实验队伍。

建议实验室队伍应分层次建设。一部分为实验教师，完成实验教学任务；一部分为实验技术人员，完成仪器设备维护、使用、开发、管理及实验指导；一部分为实验技工，完成简单的实验准备，实验室的安全、卫生及管理(这部分人可从技校聘用)。

三、围绕黑龙江省高等教育强省建设项目规划。结合学校党委的强校建设的思想。对我校实验室建设的规划设想。

(一)分解省规划指标，有重点地培育我校实验室，使其达到较高标准。根据省《规划》，“到2010年……建设省重点实验室100个”的规划，而我校属本科重点建设的高水平10所大学之一，应占重点实验室份额在6到8个。到2015年，重点实验室应占份额在10个左右。

(二)在“五个一批”工程中，重点规划了生物、现代农业、新材料、文化艺术还有软件学院等的建设学科项目，对于我校有潜在发展前景的生物育番茄、生物育种、物理的纳米新材料，省内龙头地位的艺术学院和有一定基础的计算机学院软件学科，都可以鼓励其重振雄风；按着省内传统产业需求，规划建设与完善省级重点实验室，并进一步面向全省开放的要求，我校现有6个省级重点实验室和实验教学示范中心，应该抓紧落实实验室开放等相关工作，提高我校重点实验室在服务区域经济和科技创新及社会的影响力，以此抓住机遇，争取在新一轮的省内规划建设中跻身到全省先进行列，得到省政府相关部门的支持和重视。

按着建设高水平人文社科基地的要求，我校与南岗区共建黑龙江现代文化艺术产业园区的项目被列入其中，对我校有关单位在打造建设文化园区工作中的设备装备需求和实验基地建设需求都应给予积极支持。按着培育一批高水平领军人才为核心的创新团队要求，积极为创新团队建设好实验教学和科技创新活动所需的实验室。

(三)在“五个服务计划”中，多想点子，多做工作，打造亮点，争取支持。比如，利用建设我校教师技能训练中心，针对“村村大学生计划”设计部分服务项目，服务乡村中小学；利用大学生科技创新实验室，研究自制中小学物理实验仪器，培养学生自己动手能力，勤俭节约能力，变废为宝能力，对中小学物理实验原理的理解能力和准备到农村实习支教和执教的能力，为新农村建设作出贡献。以此争取省里的认可和支持。

在“紧缺人才培养培训服务计划”中，我校教育资源管理项目中心被列入其中，应该得到实验装备的支持，同时，我校物理、化学、计算机、传媒、法律、公共事业和旅游都有条件在此项服务计划中争得一席地位，得到一定支持。

在校企共建工程研发中心服务计划中，我校应积极鼓励相关学科专业跻身其中，如地理、生物、化学都可采取多种形式联合其他单位攻关，利用日行近3 000万元人民币贷款设备，在生物环保和生物资源保护领域创建自己的或合作形式的研发中心和重点实验室，积累初创经验，为未来谋划发展。

参考文献：

生物实验教学计划2

初三物理新学期教学工作计划

新的学期又开始了，为了使初三物理下学期教学工作顺利有序的进行，提高自己的教学水平，学校要求初三物理教师都要制定并写出初三物理下学期教学工作计划，初三物理下学期教学工作计划是该科教师在学期开学后提前做好的准备工作，也是学校使用范围最广的论文，初三物理下学期教学工作计划。首先经过初三物理备课组对初三物理下学期教学工作计划的草稿展开讨论，然后再在自己的初三物理下学期教学工作计划中要对学情、教材内容和教学目标、教学措施、教学进度等进一步做详细的说明，才算是真正制定好了初三物理下学期教学工作计划，并在实际工作中，初三物理老师要严格按初三物理下学期教学工作计划里的要求和措施去实施，如果出现特殊情况，也可以对初三物理下学期教学工作计划中的某些内容做适当调整。在平时教研活动时，经过讨论也可对初三物理下学期教学工作计划有所变动，但要以完成学期目标为基本，可以改变教学措施和方法，对教学内容不可随意删减。本空间的初三物理下学期教学工作计划是经过老师精心编写而成，但也可能对你不适用，有什么意见请提出。

一、指导思想

本学期初三物理科已全面进入中考复习工作，面对中考复习，我们是以《初中物理课程标准》为依据。在复习中，强化基础教育，帮助学生掌握好物理基础知识和基本技能，提高学生应用物理知识的能力，教学中，加强生活、科学、技术和社会相联系的教学，关注学习过程中如何使学生进行自主探究学习，培养学生观察、分析、探究、归纳总结的能力。

二、教学目标

1、努力提高学生的实验操作技能，使他们能独立进行实验操作，力争中考实验操作考试合格率达98%以上，工作计划《初三物理下学期教学工作计划》。

2、强化学生的分析问题和解决问题的能力，对各种类型的考题，能熟练运用多种解题方法进行解答。

3、使学生能熟练运用所学的物理知识去解答生活和生产中的实际问题。

4、力争中考平均分达90分以上，优分率达85%以上，及格率达90%以上，低分率控制在3%以内。

三、教学措施

1、对学生要严格要求。学生虽逐步懂得了学习的重要性，但学生的自制力不是很强。所以，教师在教学过程中，必须对学生严格要求，不能放松任何一个细节的管理。做到课前有预习，课后有复习，课堂勤学习；每课必有一练，杜绝学生不做作业、抄袭他人作业；教育学生养成独立思问题的习惯，使每一个学生真正做到学习成为自已终身的乐趣。

2、要重视基础教学：物理现象、规律和基本的实验操作是教学的基础。因此，认真研究书本中出现的每个问题，是学习的第一步。在学习过程中，要注重对基础知识、基本技能的学习，在基础知识和基本技能的学习中，应灵活多样、适当拓宽，促进有意义学习。不做超过课程标准的繁难试题，提高学习效率。

3、联系实际：注意观察生活中经常接触的物理现象(如家用电器等)，能利用生活中最常见的物品设计实验，会用学过的物理知识解决简单实际问题。在学习过程中对习题中出现的与生活相关的电现象进行透彻的分析是学好电学知识的重要手段，切忌就题论题。能从不同角度对问题进行深入的分析，是学好物理的必经之路。

4、关注探究：在中考的各类试题中，实验与探究题所占的比例既是最高的，也是部分同学在学习过程中感到头疼的问题。对实验探究的学习，应以考试说明所规定的基本要求为依据。实验能力作为进行科学探究所需的重要能力，在学习过程中也应得到足够的重视。实验学习应包括：实验器材的选择、实验操作、实验方案设计、实验数据的分析、处理及必要的分析与论证等内容。

5、强化规范：规范是成功学习的前提。因此，在学习过程中应强化解题规范化训练，明确方法、严格要求。学习时应注意以下几个问题：

四、教学课程和时间安排

周次日期教学内容课时备注

补课第1讲声音的产生与传播第2讲声音的特性噪声与声的利用第3讲光的传播光的反射与平面镜成像第4讲光的折射凸透镜成像及应用

补课第5讲物态变化第25讲分子热运动内能第26讲比热容热机第27讲能源与可持续发展

一第6讲电流和电路第7讲串并联电路第8讲电压电阻第9讲欧姆定律

二第10讲电功率及其测量第11讲电与热安全用电

三第12讲磁场电流的磁场第13讲电动机与发电机第14讲信息的传递

四第15讲宇宙和微观世界第16讲质量和密度第17讲运动的描述时间与长度的测量

五第18讲力与运动第19讲弹力重力摩擦力第20讲杠杆简单机械第21讲压强流体压强与流速

六第22讲浮力及其应用第23讲功功率机械效率第24讲机械能

七综合一与声音相关的问题综合二与光相关的问题综合三与物态变化相关的问题综合四与内能和热量相关的问题

八综合五与密度相关的问题综合六与压强、浮力相关的问题综合七与运动和力相关的问题综合八与做功、机械相关的问题

九综合九电路的连接和控制综合十欧姆定律电功率综合十一电与磁

十专题一作图专题二简答

十一专题三实验5+2

十二专题四计算题5+2

十三基础补漏5+2

十四作图实验5+2

十五计算创新

生物实验教学计划3

目前我国探究实验主要侧重于利用实验仪器开展探究（即实验的实际操作研究），而对如何开发网络在学生实验探究能力培养的方面的研究较少。比如，如何利用网络互相讨论、进行思想的碰撞，提升提出问题的能力；如何利用网络共享探究成果等，均较少有人研究。

我校的设备为开展这类实验提供了可能。我校的网络硬件设备好，学校有生物探究性实验室，学校网络与国际互联网相连接，能够实现学生实验与模拟实验同步进行。全校每间课室都有电脑多媒体设备，且随时可以接入国际互联网。学校配备4个网络教室，有近300台学生用电脑。

2 具体做法

基于网络环境培养学生“制定计划”的能力

生物科学探究需要通过具体的实验操作来获取证据和验证假设。制定生物学探究计划、设计实验方案，将探究的猜想与假设落实到具体的操作方案上来。探究计划是否科学、有序，将直接影响探究结果的可靠性和科学性。

因此，制定计划与设计实验是生物科学探究过程中重要的环节。但在大多数情况下，为了节约时间，使科学探究能在规定的时间内完成，教师或教科书都会介绍现成的探究方案，因此在传统课堂教学中，这个环节学生较少有锻炼的机会。由此看来，让学生经历制定计划与设计实验的过程就显得特别必要。

网络环境下的实验探究能力教学使学生“制定计划”的能力培养成为可能。笔者针对不同学段的学生这方面的能力培养采用不同的做法。

通过文献研究，发现生物探究性实验方案框架一般包括以下几个项目：“确定实验题目、提出问题、作出假设、制订实验计划、实验、预测结果、做出结论等”。其中的实验操作步骤为：“第一步：取材、分组、编号；第二步：分实验组和对照组，要体现出单一变量原则和对照原则；第三步：放在相同适宜条件下进行或反应等；第四步，观察并记录实验结果”。

在网络环境下，笔者为培养学生“制定计划”的能力，主要做了以下工作。

对于初级学习者（如高一学生）“制定计划”的能力培养：在网络教室中通过在网络环境下给m学习支架（即给出科学家探究方案的范本、给出实验方案的框架、给出探究部分的条件、药品、仪器、给出适当的指引等）让学生学习，学生在思维层面做网络下的模拟实验。即根据“提出的问题”用计算机软件设计探究方案，通过网络提交探究方案。提交方案后计算机才给出专业人员的方案设计。对照专业人员的方案设计和其他同学的方案设计，教师引导学生对方案进行自评、小组评价。

对于中高级学习（如高二、高三）者“制定计划”的能力培养：在网络教室中，教师不给出学习支架，让学生根据“提出的问题和做出的猜想假设”在思维层面做网络下的模拟实验，根据“提出的问题”用计算机软件设计探究方案，通过网络提交探究方案。提交方案后计算机才给出专业人员的方案设计。对照专业人员的方案设计和其他同学的方案设计，教师引导学生对方案进行自评、小组评价。学生对方案做出选择，是坚持自己的，还是按科学家或专业人员的方案进行修改（教学流程见图1）。

案例1：测定水绵的细胞液浓度。

在学完“植物细胞的质壁分离和复原”后，有不少学生提出了许多值得探究的问题。如：“能否用水绵等其他材料代替洋葱表皮细胞做实验材料”、“能否测定水绵的细胞液浓度”、“能否采用其他溶液（如胭脂红、龙胆紫溶液）代替蔗糖溶液”等。在引导学生进行大胆的猜想和假设后，笔者要求学生做出相关的实验方案。不少学生做出了不错的方案，并上传至网络。虽然方案的细节有值得打磨的地方，但对初学者来说是难能可贵的。教师利用口头和网络等形式大力表扬了这种精神和做法，并引导学生进行了讨论和学习。

某学生的方案如下：

实验方案：探究水绵的细胞液浓度

（1）提出问题：水绵的细胞液浓度是多少？

（2）做出假设：水绵的细胞液浓度为20%。

（3）实验方案：

①配制质量分数为10%、15%、20%、25%、30%的蔗糖溶液。

②用上述蔗糖溶液对水绵细胞分别进行质壁分离实验。

③将进行了质壁分离的细胞放到显微镜下观察，得出结论。

（4）预测结果：水绵细胞在浓度为10%、15%、20%蔗糖溶液下无明显变化，在浓度为25%、30%蔗糖溶液下发生质壁分离。

（5）结论：猜想正确，水绵的细胞液浓度为20%。

基于网络环境培养“表达与交流”的能力

古人说：“言之无文，行而不远”。新课程标准对学生的“表达与交流”的能力要求主要包括：能写出自己的探究报告，准确表述自己观点，能思考别人的意见，改进自己的探究方案，有合作精神等。

在基于网络环境培养“表达与交流”的能力培养中，笔者的做法是：要求学生写出电子版的探究报告，充分运用QQ、电子邮件、论坛、麦圈、贴吧等、BBS、微博等其中的一项或几项进行交流。能进行现场的交流，包括做探究汇报、接受其他同学或教师提问等（教学流程图2）。

学生活动

案例2：利用网络进行探究结果的汇报。

在进行高二生物“其他的植物激素”一节教学时，教师提前两周引导学生进行分组，布置了收集“植物生长调节剂在生产中的应用”相关资料的任务。学生’通过上网、实地考察等方式收集了相关资料，并制作了相关的汇报材料。两周后，学生进行了“植物生长调节剂在生产中的应用”汇报交流。师生共同学习，共同点评、交流。

受到案例发生的过程和结果的启发，不少学生进行其他的生物探究实验。

如：有学生发现用洋葱鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离和复原”的效果不明显。大胆采用逆向思维，采用洋葱鳞片叶的内表皮来做实验材料，分别用“胭脂红、红墨水、龙胆紫溶液”来代替蔗糖溶液做这个实验。通过反复研究，他们发现：“胭脂红”和洋葱鳞片叶的内表皮搭配来做这个实验能取得更好的效果。他们观察到外界溶液浓度高于细胞液浓度时，洋葱液泡不断缩小，红色的外界溶液进入细胞壁，但不能进入原生质层；反之，外界溶液浓度低于细胞液浓度时，洋葱液泡不断涨大，红色的外界溶液被挤出细胞壁。

又如：有学生大胆采用水绵、黑藻、金鱼藻等新材料来代替洋葱鳞片叶做实验材料，经过多次探究，反复试验，发现用“水绵”做材料的效果也非常好。

由于发现了实验的新方法、新材料，学生们的兴奋之情难于言表。教师又将他们的探究性实验的方案、过程图片、探究结果等上传到局域网制定空间、QQ群、论坛等处供其他同学共享，激发了更多的学生创新的激情。

4 讨论

生物实验教学计划4

随着国内设立工业工程(IndustrialEngineering，IE)专业的高校数量日益增长，对于IE专业实验室的建设受到越来越多的重视。根据IE学科特点，国内较早设立IE专业的学校在进行专业实验室的规划与建设时，一般设置了基础IE实验室和现代IE实验室两个模块［1-3］。

基础IE实验，或称经典IE实验主要研究劳动者同劳动对象和周围环境之间的内在联系，以及人的心理、体力、能力与岗位作业要求、作业环境、疲劳状态之间的关系；以及以生产系统的微观基础———作业或操作为研究对象，对工作过程中的程序、操作、动作进行诊断分析。通过实验让学生对工业工程产生直观、综合性的认识，启发学生探索适宜的操作环境和高效的操作方法，掌握工作研究这一专门的IE诊断技术和有效的人因测试分析方法［2］。可开设的实验非常多，基本涵盖工业工程基础、人因工程学和工程心理学(研究生课程)三门课程，大部分为一般性的验证性实验，涉及程序分析、操作分析等内容的实验有些是建立在录像分析的基础上进行的。

现代IE实验，主要是利用现代高科技手段与计算机，采集、分析并优化产供销一体化企业中人、财、物、设备、方法、信息等资源的运行状况，充分挖掘企业人财物的利用潜力，进行整体分解并实现系统优化。主要建设内容体现在(各高校在名称上有所不同，但主要实验类型基本一致):

(1)先进制造及数字化企业实验室［2］。与制造、生产系统有关课程。如清华大学的微型CIMS、自建的“微型工厂”［3］和购置商品化“微型工厂”再开发［4］，目的是营造一个类似真实的生产环境，来从事CAD/CAM技术、CNC技术、NC编程、物流系统控制、FMS技术、CIMS技术、设施规划及物料搬运和运作研究、作业研究、系统工程与分析和工效学等等实验与研究。

(2)企业资源规划实验室。生产计划与控制，管理信息系统，现代质量管理等课程。主要通过软件模拟企业生产、销售、供应链中所涉及的一切活动，实时跟踪控制和管理所涉及的信息流、资金流和物流运行状况；如上海交通大学的基于WWW的ERP系统WelcomeSoft，用友企业资源计划ERP系统(很多高校均有使用)［1］。

(3)系统仿真与设施规划实验室。设施规划与物流分析，运筹学，系统仿真和试验设计等课程，如在线仿真系统［6］、柔性制造系统仿真平台［7］。

(4)物流工程实验室。与物流、供应链相关课程，如混流装配实验软件平台［5］。相对于基础IE实验而言，现代IE实验更注重在设计性、综合性实验，以及少部分的研究创新型实验，以培养学生的科学实验能力和创新能力［8］。

1工业工程研究型实验的开发基础

现代IE实验完全体现了工业工程专业突出的设计性、综合性要求，但是在创新性和研究型实验方面表现一般，本人认为原因在于：不管实验室的硬件营建起点多高，由于IE与生产实际的关联度高过很多其他专业，不可能将IE面临的各种系统及其运行状态在实验室展示出来，因而必须有其他方法和技术来补充IE实验室的内涵，例如信息技术、虚拟现实技术等等，而所有这一切必须建立在IE的基石———工业工程基础上。

1．1基于生产实习的实验开发

1998年，经广东省教育厅批准，我校工业工程专业于1999年招收本科生。IE实验室经过10多年的建设，已经建成了工作设计与时间研究实验室和人因工程实验室(经典IE)和企业资源规划实验室和系统仿真与设施规划实验室(现代IE实验室)，为IE专业本科生和研究生教学实验服务。实际教学中注重专业特色，率先在国内实施生产实习到珠三角的台资、港资及外资开展IE比较早和比较成功的企业进行生产实习和毕业设计［9-10］，在企业中担当实习IE工程师的角色。生产实习的时间安排非常灵活，从大二结束的暑假、大三的寒假到大三的暑假，以老师联系为主学生联系实习单位为辅，企业将实习学生完全看成是自己的员工，工资福利与实习生一致。而学生则必须帮助企业解决生产实际问题，一般以小组形式成立各种IE专案改善小组，实习结束面向企业高中层进行成果汇报，并由企业给出实习成绩及评定。实习优秀和改善效果显著的，有些可以获得企业提供的奖励，同时也可以为毕业就业奠定基础。

我校是较早在IE专业开设“试验设计(DesignofExperiment，DOE)”课程教学的学校之一，上机实验基本上是使用Minitab软件进行相关的数据分析处理，这些数据大部分是从其他教材中摘取的，与生产实际的关联不大，学生认为该课程非常有用，但是不知道应该如何与生产实际过程相关联，从而定量分析解决生产实际问题。从2004年起开始，我们尝试要求学生完成正常实习要求及企业IE专案外，增加用DOE方法定量解决一个具体问题，要求从发现问题入手，进行DOE指标确定、因子确定、数据采集、方法分析、因子设计等工作，并写出报告，而非一般实验室报告。将实验内容中与生产实际关联密切的部分移出到工厂企业进行真正的DOE的尝试是成功的，启发了我们在后续的广东省质量工程项目建设和广东省特色专业的建设中，重新审视IE专业教学体系构成，在2011版的工业工程“3+1”教学大纲中已经完全体现了这种方法。由此，我校工业工程专业实验室体系构成为“基础IE实验+现代IE实验+实习基地生产实验”的模式。

1．2研究型实验的开发

校外实习穿插生产实验可能会碰到的一个最大问题是有些实习工厂难于提供合适的工作环境与条件，因此这类实验必须是多向可选型，即教师必须从众多的课程教学与实验教学中提取相关的适宜在工厂企业进行的实验项目供学生选择，同时也供实习单位选择。同样地，有些实习单位也提供了一些与企业自身产品相关的实验项目，这样一来就可以保证学生在1～3次实习过程中完成至少一项综合性的实验过程。以往的实习过程中，有些同学3个假期均在工厂实习，完成了几项IE专案改善的同时，也进行了几次综合性、设计性实验。这些同学在三年级下学期、四年级上学期的“设施规划与物流分析”及“生产计划与控制”等专业课程学习时给我们提出了一个问题：在已经完成基础IE等实验情况下，能否进行一些研究型的实验？

以“生产计划与控制”的“生产作业计划”教学为例，涵盖的内容有主要讲解作业排序及排队论的基础知识，流水车间作业排序主要介绍几个经典的启发式求解排序的方法，对于作业车间排序问题则只讲解能动计划的生成。相应地，对于该章节教学是不安排实验教学环节的。研究生的教学中则增加优化算法求解排序问题的相关内容，并且很多研究生的毕业论文多少与生产系统的优化相关。例如有IE专业本科生毕业后到纺织印染企业从事生产调度与排产工作，凸显了实际生产系统对于系统优化知识的需求。因此在工业工程本科教学中，除了通过教学与实验实践使学生具有运用工业工程理论与方法、面向实际生产/服务系统进行开发、改进、管理的基本能力外，有条件的情况下，可以培养学生对系统进行优化的能力和进行研究的能力。

研究型实验教学注重实验教学中的研究性，故又称研究性实验教学，研究性表现在实验的内容、方法、技术和过程上面［12］。浙江大学国家力学实验教学示范中心采用了“自助式实验教学模式”［11］，特别强调学生的自主性，即以科研模式进行实验，鼓励学生自立课题，并依托实验室资源由学生自己设计实验装置并自主指导工人制作，自己构思实验方案、独立完成实验并提交实验报告，学校则必须为学生提供放式(宽口径)研究型实验教学平台［13-14］。

鉴于IE专业的特点，研究型实验的开发应该是在已有硬件设施的前提下，充分运用信息技术、系统仿真技术、虚拟现实技术等等，面向生产/服务系统的优化而进行的。应该即能为本科高年级提供研究型实验，也能为研究生提供相关实验，同时为教学科研服务。

2工业工程研究型仿真实验系统的开发

2008年，我校正式成为Siemens数字化工厂软件的客户，主要是工厂设计和优化相关的软件系统，包括ProcessDesigner/ProcessSimulate/PlantSimulation/FactoryCAD。其中PlantSimulation主要面向本科研究生教学和相关科研项目，其他模块则主要为科研项目服务。作为拟成立的“西门子广东工业大学生产系统仿真实验室”的一个主要内容，面向工业工程领域的经典问题的优化仿真模型的建立其实从2005年就开始了。从研究型实验教学的需求出发，我们从运筹学、试验设计、设施规划与物流分析、生产计划与控制等几门课程中提取了一些经典IE优化问题，并结合系统仿真课程，于2006年的教学改革中将这5门课程的实验单独成2门独立的实验课程，实现了实验的课程化建设。2010年广东省质量工程项目建设、特色专业建设和校质量工程项目中，又提出了工业工程研究型仿真实验系统的建设。我们的初衷非常朴实：与其让部分学生大量课外时间花在网络及网络游戏上，不如让他们参与到一些同样是在电脑上完成的有意思的研究型仿真建模上面来。经过近1年的努力，已经初步建设完成。

2．1工业工程研究型仿真实验系统基本框架

本仿真试验系统涵盖5门IE专业主干课程：运筹学、试验设计、设施规划与物流分析、生产计划与控制和系统仿真，基本构成框架如下(部分仿真模型界面见图1)。

(1)运用DOE技术和仿真技术研究变动性对生产系统产出效率的影响的相关优化实验；

(2)一般装配及混流装配系统中的物流配送系统的设计，装载小车的优化及线边暂存区在JIT生产方式下的最佳容量大小设置；

(3)设施规划中的布置设计优化，包括工艺原则布置设计和产品原则布置设计的优化；

(4)流水生产排产问题的优化求解；

(5)作业车间排产问题的优化求解。

对于研究型仿真试验系统，在设计时应遵循的一些基本原则有：

(1)系统为工业工程的每类经典问题提供一个基本框架，由研究实验者自己动手构建模型中的物流对象、信息流对象、用户接口对象等等；

(2)系统提供一些优化算法，由研究实验者根据问题的特征进行选取。同时提供这些优化算法的说明，研究实验者自己编写相应的程序；

(3)系统应具有良好的用户界面，模型简单易懂，便于研究实验者进行多方面的扩充开发；

(4)仿真系统内的模型应该是可重用的，如标准HFS模型应该是对标准FSP模型重用，变异性HFS模型则是标准HFS模型的重用等等；

(5)系统的发展应该朝网络化、实时化方向开发，以便实现“何时何地”均能进行，甚至学生在宿舍、在实习单位等等都可以方便登陆系统。

2．2变动性对生产系统产出效率的影响

生产系统的变动包括：加工时间波动、机器故障的波动及故障修复时间的波动、供料的波动、生产切换(换模/换型)及返工(重工)等等，在DOE中属于影响因子，而系统指标为生产系统的产出率，因此本研究型实验就是要求学生通过仿真试验方法，通过方差分析、回归分析、因子设计和正交试验设计等方法，找出变动性对系统产出效率的影响规律来，然后从IE的角度提出提高效率的方法。其中，在加工系统的工站之间设立暂存区是一个不错的选择，而暂存区在系统的什么位置设置比较合适？暂存区的容量设置为多大可以使系统整体最优？等等这些问题预先提出给学生，让学生自己提出仿真模型构建的方案并且自己编程搭建模型，然后再运行优化求解。

2．3混流装配系统物料配送优化

对于面向订单的制造企业，当生产计划与排产已经优化，即假设对于不同类型产品的装配序列已经确定的情况下的物料配送，混流装配线为保证已有装配任务的及时完成，如何在正确的条件下，将正确的物料按正确的数量在正确的时刻从物料中转区正确地运送到混装线的各个备料暂存区。及时制生产方式下，物料配送采用拉动方式，在装配线工站旁边设立有物料暂存区，暂存区的最小最大库存的设置与优化以及物料搬运小车的优化等等是本仿真实验研究的两个主要目标。

2．4布置设计的优化

设施规划中关于布置设计这一节的教学，主要面向本科学生讲述新建法、改建法和图论法，研究生教学中讲述常见的智能优化算法：模拟退火算法和遗传算法。由于实际工作中对于车间级的布置设计与布置改善有较多的需求，这一点在学生的生产实习和毕业设计中已经反映了很多年了，而国内有关“设施规划与物流分析”的教材对于车(）间级的布置设计基本没有讲述，更没有相应的实验教学内容了。鉴于PlantSimulation提供了很好的遗传算法工具库，对于高年级本科生可以开设一些基本的遗传算法应用研究，用于进行布置设计中等面积设置布置中二次分配问题(Quadraticassignmentproblem，QAP)的优化求解，不等面积的多行布置设计的优化求解。

已知作业单位的物料搬运量及布置工作地之间的位置关系，以此构造工作地之间的距离，要求得到一个最小物流量的优化布置方案，这是本实验的基本要求。变异型的布置设计研究则可以考虑部分设备之间的工艺约束、环境约束等等。不等面积的布置设计问题是指已知作业单位间的物料搬运量，以及各作业单位的面积需求、布置场所的总面积大小，进行多行布置得优化求解。

2．5生产排产问题的优化求解

生产排产优化对于本科生教学只做启发式算法的仿真实验设计，个别学生要求可以进行标准的流水车间调度(Flow－shopSchedulingProblem，FSP)的仿真模型构建及优化求解，而对研究生则要求在标准FSP基础上，对于混合流水车间调度(HybridFlow-shopScheduling，HFS)及并行流水车间调度问题做一定的要求，而对于作业车间调度问题的研究实验仅限于研究生开设。