開放實驗室培養(yǎng)具有工程實踐能力的創(chuàng)新人才

許弟建，施金良

開放實驗室培養(yǎng)具有工程實踐能力的創(chuàng)新人才

許弟建，施金良

闡述開放實驗室的涵義，分析如何利用開放實驗室進行開放性實踐教學，論述開放實驗室實施的關(guān)鍵問題即實驗室管理問題及開放實驗室教師隊伍建設(shè)，認為提高實驗室的開放程度，加強實驗室的管理，提高實驗設(shè)備的利用效率，對培養(yǎng)具有工程實踐能力的創(chuàng)新人才有重要的現(xiàn)實意義。

開放實驗室；工程實踐能力；創(chuàng)新人才

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，對新世紀的人才標準提出了新的要求。新世紀的人才標準不僅僅取決于學生對專業(yè)知識的掌握，更取決于學生面對一項工程時所具有的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。理工科學校的教學，不論是理論教學還是實踐教學，都要以培養(yǎng)學生的工程實踐能力、創(chuàng)新開發(fā)能力為目標。建設(shè)開放實驗室正是實現(xiàn)這一目標，提高人才培養(yǎng)效率的重要措施。因此，積極探索符合國情和校情的實踐教學新路子，培養(yǎng)出具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才，將具有十分重要的現(xiàn)實意義［1］。

一、開放性實驗室的涵義

傳統(tǒng)的班級授課、實驗教學大部分是封閉的，學生只能在安排好的固定時間到實驗室作規(guī)定的實驗項目，這種實驗教學方法不利于學生積極性和主動性的充分發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)造精神。開放實驗室是指在實驗教學中，將所有的實驗資源向?qū)W生開放，讓學生成為實驗的主體［2］。一方面，實驗時間開放。學生可以選擇適合自己的時間去實驗。另一方面，實驗方式開放。實驗性質(zhì)由驗證性向設(shè)計型綜合型過渡，教師只給出題目和任務(wù)要求，學生自擬實驗方案、查閱有關(guān)文獻和參考資料，提出設(shè)計思路和實驗步驟進行實驗。同時，實驗內(nèi)容也對學生開放。學生在實驗項目、實驗設(shè)備、實驗方式方法和實驗難度上有充分的自主權(quán)，可以根據(jù)個人的實驗基礎(chǔ)、專業(yè)特點和興趣愛好選擇相應的實驗內(nèi)容，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。開放實驗室對調(diào)動學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，提高學生的動手能力和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神具有十分重要的作用。

二、傳統(tǒng)實踐教學環(huán)節(jié)的不足

傳統(tǒng)的實驗教學目標不適應培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才的要求。傳統(tǒng)的實驗教學目標強調(diào)的是對已知結(jié)論的驗證，重視的是培養(yǎng)學生的動手能力，培養(yǎng)學生多學科的實驗技能；而創(chuàng)新人才的實驗教學目標應該是對學生動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力的共同培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容不適應培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才的要求。為完成計劃實驗學時，實驗室一般是選一些經(jīng)典的實驗，或安排一些已經(jīng)構(gòu)建好的實驗內(nèi)容，含有綜合性和設(shè)計性實驗的課程很少；實驗的項目和內(nèi)容也相對陳舊，且許多實驗安排在理論教學之后，這樣的教學安排在很大程度上已使實驗成為理論教學的輔助手段，學生在實驗過程中常常處于被動狀態(tài)，因而難以激發(fā)他們的學習興趣。

傳統(tǒng)的教學方法和教學手段不適應培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才的要求。相當部分實驗的教學方法和實驗手段比較落后，相當部分教師的實驗教學改革意識、運用現(xiàn)代教育技術(shù)的能力和編制實驗教學輔助軟件的能力不能適應教學改革的需要，能夠運用現(xiàn)代教學技術(shù)進行實驗教學的課程相對較少。傳統(tǒng)的實驗教學程序通常是學生按規(guī)定時間進入實驗室，待教師講解后再按規(guī)定的步驟操作，進而得出實驗結(jié)果。很明顯，傳統(tǒng)的實驗教學程序難以發(fā)揮學生的主觀能動性，更談不上開展創(chuàng)新教育和個性化教育。

實驗儀器和實驗設(shè)備相對不足，不能很好滿足集中實驗在硬件方面的要求。各高校近幾年都進行了擴招，大部分高校在實驗設(shè)施方面的資金投入相對不足，很多學生集中在一起進行實驗，很難保證每個同學所需的實驗設(shè)備。實驗教學的效果難以達到。

學生對待實驗課的態(tài)度對實驗效果也有影響。在傳統(tǒng)的實驗教學中，大部分學生是到實驗室后才翻閱實驗指導書或聽實驗教師講解實驗方法，然后再進行實驗，這必然導致其動手操作時間的不足，更談不上進行實驗設(shè)計和實踐探索。另外，傳統(tǒng)實驗教學方式導致部分同學對實驗不夠重視，缺乏嚴肅認真的科學實驗態(tài)度，致使實驗課走過場，收效甚微。

三、開放實驗室進行開放性實踐教學

筆者認為，從廣義上講，高校的開放性實踐教學基本結(jié)構(gòu)應包括：基礎(chǔ)實驗、設(shè)計性綜合性實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計、科技競賽、教師科研參與、工業(yè)中心實驗實習、工業(yè)現(xiàn)場實習等。切實做好上述各方面的實踐教學改革工作，對于培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才具有重要的作用。以電學實驗為例，進行開放性實踐教學可從如下一些方面作相應改革：

第一，充分利用開放實驗室資源，進行基礎(chǔ)實驗開放性實踐教學改革。要求學生進入實驗室前先預習實驗指導書，讓學生自己制定一個實驗方案，并進行一些相關(guān)參數(shù)的計算。這樣，便于學生有的放矢，帶著問題走進實驗室，按照他們所定的預習方案進行，并通過實驗驗證預習方案。為了檢查實驗效果，實驗室對實驗課的學生逐一登記，對每個學生的實驗情況做記錄，以引起學生對實驗課的重視。在實驗報告評閱時，如果只有實驗報告而實驗記錄有問題的學生，就會在成績上體現(xiàn)出來。

第二，充分利用開放實驗室資源，開設(shè)綜合型、設(shè)計型實驗［3］。實驗室在實驗教學計劃中安排課外實驗內(nèi)容，實驗指導書中只給出實驗的要求和電路框圖，要求學生運用所學知識至少完成一個綜合性、設(shè)計性的實驗。具體可如下實施：實驗任務(wù)提前下達，讓學生有一個準備過程。教師安排一段時間答疑，將實驗的關(guān)鍵、實驗儀器的使用等要領(lǐng)和注意事項，及實驗在實際中的應用講給學生。學生自己選擇時間來實驗室進行實驗，根據(jù)實驗設(shè)計連接電路和調(diào)試電路，正確讀取數(shù)據(jù)和分析處理數(shù)據(jù)，寫出實驗報告或小論文。對于好的論文，實驗室應幫助其完善并投到有關(guān)的雜志發(fā)表。

第三，充分利用開放實驗室資源，進行學生課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計開放性實踐教學改革。理工科學生的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計有相當部分內(nèi)容都需要通過實驗驗證和實現(xiàn)，開放實驗室可為之提供良好的實驗場所。

第四，充分利用開放實驗室資源，舉辦學生電子設(shè)計大賽。電子設(shè)計大賽對培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新精神作用巨大。學院可通過定期組織電子設(shè)計大賽，以濃厚的知識性和趣味性吸引學生，激發(fā)學生的實踐積極性。學生平時可以充分利用開放實驗室資源，到實驗室里參加科技活動，為參賽做充分準備。

第五，充分利用開放實驗室資源，吸收一批學生參加教師的課題研究。教師的課題研究有相當部分內(nèi)容需要實驗驗證，開放相應的實驗設(shè)備，安排學生針對課題有的放矢地進行實驗，給予學生研究、分析的機會，有利于學生積極性、主動性、創(chuàng)造性的發(fā)揮和科學思維方法的形成，從而培養(yǎng)和提高學生從事科研工作的能力。

第六，開放式實驗教學不應僅僅局限于學校的實驗室，還包含更為廣闊的空間范疇。各高校應根據(jù)人才培養(yǎng)目標要求，大力建立固定的實踐教學基地或工程訓練中心。一方面，依靠自身力量建立校內(nèi)實訓中心。校內(nèi)實訓中心可按專業(yè)大類設(shè)置，并請企業(yè)參與設(shè)計和建設(shè)，確保實訓的仿真模擬性。校內(nèi)實訓中心可為學生提供實現(xiàn)自主設(shè)計和創(chuàng)造的物質(zhì)技術(shù)條件，使其成為培養(yǎng)學生動手實踐能力和創(chuàng)新能力的新型教學平臺。另一方面，大力開發(fā)校外實習實訓基地。學校應充分利用社會和企業(yè)的教育資源，大力開發(fā)校外實習實訓基地，特別是產(chǎn)學研結(jié)合的實踐教學基地，從而使學生的基本實踐能力與操作技能、專業(yè)技術(shù)應用能力與專業(yè)技能、綜合實踐能力與綜合技能得到有機的結(jié)合。校外實習基地的建設(shè)要注意統(tǒng)籌規(guī)劃，資源共享，避免低水平重復；要把基地建設(shè)的重點放在主干專業(yè)上，以保證實踐教學基地的高水平和高質(zhì)量。

綜上，開放實驗室為學生高質(zhì)量地完成綜合性、設(shè)計性實驗以及課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計，準備電子競賽、參與教師課題研究和實訓實習提供了廣闊的實踐空間。有計劃地進行開放性實驗是行之有效的教學手段，是對課堂教學的延續(xù)、擴展和加深，也是改變傳統(tǒng)教學模式、提高實驗教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生獨立操作能力和創(chuàng)造性思維的必由之路。開放實驗室是高校進行教學實踐和開展科學研究的重要基地，是對學生實施素質(zhì)教育、人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要課堂。

四、建立信息化開放式實驗教學管理平臺,解決實驗室管理問題

由于開放性實驗室存在實驗人員和開放時間的不確定性以及項目多變等復雜情況，實施開放式實驗教學，要解決的核心問題是實驗室管理問題。通過建立信息化開放實驗教學平臺的方式可較好地實現(xiàn)開放式實驗教學。

利用計算機網(wǎng)絡(luò)組建信息化開放實驗教學平臺應具備如下一些主要功能：(1)學生能在局域網(wǎng)上動態(tài)的地了解各實驗室及實驗項目信息，可根據(jù)自己的實際情況，在網(wǎng)上預約實驗時間和實驗項目；可通過網(wǎng)上資料庫查詢以及質(zhì)疑、答疑等方式進行實驗預習；實驗時通過實驗平臺采集波形，記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，實驗完畢網(wǎng)上提交實驗報告。(2)實驗教師可以了解每個學生實驗預約情況，安排好學生的實驗時間，可對學生進行網(wǎng)上答疑，可在網(wǎng)上批閱實驗報告。(3)主管部門可以詳細了解各實驗室開放情況，從宏觀上指導各實驗室開放。

開放式實驗教學管理的好壞直接影響最終的教學效果，因此應建立實驗教學質(zhì)量的監(jiān)控和評估機制，強化開放實驗教學的組織與管理，確保開放實驗教學質(zhì)量。在開放實驗教學過程中，既要堅持“以學生為本，自主學習”，滿足學生課內(nèi)外的要求，又要及時給學生提供正確的引導。對于課程內(nèi)規(guī)定完成的實驗，要采用提前集中授課的方式，讓學生完成預習后，在網(wǎng)上預約實驗時間。計算機管理系統(tǒng)及時為學生排位，根據(jù)學生的實驗記錄各種相關(guān)信息，供教師和學生查詢。開放實驗后，一些學生可能有抄襲實驗數(shù)據(jù)、實驗報告等問題，學校應采取一些切實有效的措施加強管理。

五、加強開放性實驗教學教師隊伍的建設(shè)

人才培養(yǎng)的質(zhì)量與教師的素質(zhì)密切相關(guān)，開放實驗室對教師本身也提出了更高的要求。相對傳統(tǒng)教學而言，進行開放性實驗指導的教師所面對的問題不再僅僅是傳統(tǒng)實驗教學中實驗教材內(nèi)的相對固定的問題，而是面對眾多學生提出并待解決的動態(tài)問題，這就需要教師具備扎實的理論知識和面對新問題所具備的靈活應變、快速反應并通過實驗得以解決的能力。沒有一支具有較深理論功底、較強社會實踐能力的師資隊伍，就不可能培養(yǎng)高質(zhì)量的人才。因此，學校要以全面提高教師整體素質(zhì)為核心，堅持引進與培養(yǎng)并重，建立促進教師資源合理配置和優(yōu)秀人才脫穎而出的有效機制，培養(yǎng)造就一支教學和學術(shù)水平較高、師德高尚、能適應學科和專業(yè)發(fā)展需要、具有實施培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才的高素質(zhì)教師隊伍。就實踐教學來說，要特別向“雙?！迸c“雙師”目標努力。“雙?！奔词侵浮皩Ｂ毣焙汀皩I(yè)化”?！皩Ｂ毣钡膶嶒灲處熽犖閷ｉT從事實驗教學活動，研究實驗教學規(guī)律，并對實驗教學質(zhì)量全面負責?！皩I(yè)化”的實驗教師隊伍必須高度重視綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗的研究，要在重視基礎(chǔ)課實驗教學的同時，重視專業(yè)課實驗教學。

而要造就一批具有較高技能的“雙師型”實踐教學師資隊伍，途徑有二：讓學歷高的青年教師到相應專業(yè)的企業(yè)掛職鍛煉，以提高其實際工程實踐能力；密切與企事業(yè)單位聯(lián)系和合作，積極吸納校外專家為兼職教師。

六、結(jié)論

我國著名物理學家馮端院士曾說過［4］，“實驗室的重要性，再強調(diào)也不過分?！睘榕囵B(yǎng)出適應新世紀要求的具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才，開放實驗室就顯得更為重要。開放實驗室對學生的工程設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、實踐能力的提高效果是明顯的，也是順應了高校實驗教學改革的必然趨勢。在社會主義經(jīng)濟發(fā)展與市場經(jīng)濟的形勢下，如何充分發(fā)揮好高校實驗室的職能，培養(yǎng)合格的具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才，教學改革任重道遠。

[1]高林.應用性本科教育導論[M].北京:科學出版社，2006.

[2]李俊林，等.加強開放性實驗室建設(shè)鍛煉學生創(chuàng)造性思維[J].河北工業(yè)大學學報，2003(1).

[3]陳靈，曾美琴.提高實驗室開放性加強實踐能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2007（12）.

[4]馮端.實驗室是大學的心臟[J].實驗室研究與探索,2000(5).

G642.423

A

1673-1999（2010）02-0167-03

許弟建（1974-），男，重慶奉節(jié)人，碩士，重慶科技學院電子信息工程學院教師，研究方向為信號的檢測和處理、集成電路的參數(shù)測試和嵌入式設(shè)計開發(fā)。

教育部”春暉計劃”科研合作項目:數(shù)控機床節(jié)能性提升技術(shù)研究（項目編號：Z2007-1-63015）。

2009-07-20