基于開放實(shí)驗(yàn)室的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

劉景艷，張 偉，李玉東

(河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，河南 焦作 454000)

基于開放實(shí)驗(yàn)室的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

劉景艷，張 偉，李玉東

(河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，河南 焦作 454000)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑之一，實(shí)驗(yàn)室開放不僅能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力有著重要的作用。針對(duì)當(dāng)前電氣專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，分析了河南理工大學(xué)電氣專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室開放的必要性和可能性；結(jié)合河南理工大學(xué)電氣專業(yè)的特點(diǎn)，通過建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)主體開放的多層次全開放實(shí)驗(yàn)室，探索了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的途徑，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；最后，介紹了建立開放實(shí)驗(yàn)室的取得成果。

高校；開放實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的多元化，用人單位對(duì)高校畢業(yè)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的要求越來越高，為了適應(yīng)這一要求，需要提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要組成部分，是深化課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取掌握知識(shí)與培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑。實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要基地[1-2]。

目前，由于受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，在學(xué)生的培養(yǎng)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然采用封閉的管理模式，學(xué)生只能在固定時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室做規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這種方式限制了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)室開放有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，是理論教學(xué)到實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑。傳統(tǒng)的開放實(shí)驗(yàn)室模式在調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性方面存在一些局限性，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣不是很濃厚，使學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)受到制約[3-4]。本文結(jié)合河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電氣專業(yè)的特點(diǎn)，依托電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，以建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，探索了一種培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的全開放實(shí)驗(yàn)室模式。

1 開放實(shí)驗(yàn)室對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的作用

1.1 有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

開放實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的空間和條件，教師從傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸者變?yōu)橹笇?dǎo)者，給學(xué)生充分的自主權(quán)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中處于主動(dòng)地位，通過主動(dòng)思考、主動(dòng)設(shè)計(jì)，駕馭整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)生在主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料中，還可以自主地設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)[5-6]。

1.2 有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力

開放實(shí)驗(yàn)室除了完成一些基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，學(xué)生還可以自行設(shè)計(jì)一些教學(xué)計(jì)劃之外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，掌握更多的實(shí)驗(yàn)手段，分析并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[7]。

1.3 有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和團(tuán)隊(duì)精神

開放實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了實(shí)踐創(chuàng)新的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。學(xué)生可以利用開放實(shí)驗(yàn)室的資源，參與課外科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽以及教師科研課題等。學(xué)生以項(xiàng)目組的形式進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室，在開放實(shí)驗(yàn)室自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)。通過對(duì)一個(gè)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、元器件選擇、電路板焊接、程序編寫和系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)，既鍛煉了學(xué)生的科研能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

2 開放實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析

2.1 實(shí)驗(yàn)開放層次少，開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏

實(shí)驗(yàn)室除了完成規(guī)定課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)外，一般還對(duì)師生的科研項(xiàng)目和學(xué)生的綜合實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)開放。但開放性實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目仍然以課內(nèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容缺乏學(xué)科的交叉，缺乏創(chuàng)新。設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)綜合能力的實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生有興趣的開放性項(xiàng)目短缺，極大地限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高[8-9]。

2.2 儀器設(shè)備的使用率比較低

因缺乏制度化的開放時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生項(xiàng)目申請(qǐng)獲批時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)課程一般安排在每學(xué)期的中后期，實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的利用比較集中，而在每學(xué)期的開學(xué)初，則出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備很少使用的情況[10]。

2.3 學(xué)生積極性不高，參加開放實(shí)驗(yàn)的學(xué)生少

開放性實(shí)驗(yàn)參加的學(xué)生少，參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生多是跟著具有研究課題的教師做實(shí)驗(yàn)，而對(duì)學(xué)生進(jìn)行技能培訓(xùn)或開展非立項(xiàng)課題研究的難度較大，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力收效甚微。

3 構(gòu)建多層次多模式開放實(shí)驗(yàn)室的研究與實(shí)踐

為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)提供資源，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，構(gòu)建了多層次多模式的開放實(shí)驗(yàn)室，對(duì)公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)實(shí)行多維開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。多維全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)能較好地因材施教，有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析與解決實(shí)際問題的能力。這種全開放的教學(xué)模式還延伸到課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)。

3.1 不同層次的實(shí)驗(yàn)室開放模式

開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生根據(jù)年級(jí)不同、基礎(chǔ)不同，將實(shí)驗(yàn)室的開放分為3個(gè)層次。

3.1.1 基本技能訓(xùn)練層次

針對(duì)低年級(jí)學(xué)生的是開放模式，幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而喜歡實(shí)驗(yàn)室，主動(dòng)走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力。由于學(xué)生班級(jí)較多，而實(shí)驗(yàn)資源相對(duì)較少，不能人人都動(dòng)手全程操作。利用開放實(shí)驗(yàn)室對(duì)低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行基本操作技能的訓(xùn)練，如電路的實(shí)驗(yàn)基本技能訓(xùn)練，使學(xué)生掌握了最基本實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)以后的實(shí)驗(yàn)操作和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)[11]。

3.1.2 綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用層次

綜合性、設(shè)計(jì)應(yīng)用層次主要針對(duì)有一定基礎(chǔ)的大二、大三年級(jí)學(xué)生，由教師提出具體設(shè)計(jì)要求和時(shí)間要求，實(shí)驗(yàn)過程相對(duì)開放，學(xué)生在選擇題目、制定方案及確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)方面，有一定的自由度，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要體現(xiàn)在電類基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)的選做提高部分以及課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)等[12]。

3.1.3 科研創(chuàng)新層次

科研創(chuàng)新層次主要針對(duì)少部分專業(yè)基礎(chǔ)好，實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生?？蒲袆?chuàng)新層次開放實(shí)驗(yàn)室一方面鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研課題，跟隨科研經(jīng)驗(yàn)豐富有科研課題的教師做科研試驗(yàn)；另一方面鼓勵(lì)學(xué)生自己申報(bào)學(xué)校的大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃，利用開放實(shí)驗(yàn)室的資源，通過教師在查閱資料、課題選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用、數(shù)據(jù)的收集整理、問題的分析、結(jié)論的闡述等一系列過程的指導(dǎo)，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新積極性不斷增強(qiáng)[12-13]。

3.2 不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)室開放模式

3.2.1 課內(nèi)開放實(shí)驗(yàn)

由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)間短、內(nèi)容多，特別是綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生操作技術(shù)生疏，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技能不能掌握，要求重做的，實(shí)驗(yàn)室可以安排時(shí)間重做。

3.2.2 教學(xué)計(jì)劃外開放實(shí)驗(yàn)

由于教學(xué)計(jì)劃安排課時(shí)偏少，對(duì)于那些課程教學(xué)計(jì)劃以外實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)的綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師可根據(jù)課程要求和實(shí)驗(yàn)室條件，制定出一個(gè)目錄，供學(xué)生根據(jù)興趣選做，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師審核，從實(shí)驗(yàn)所用儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)操作等過程都由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給指導(dǎo)教師批閱[12-13]。

3.2.3 學(xué)科競(jìng)賽開放實(shí)驗(yàn)

開放實(shí)驗(yàn)室主要以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為導(dǎo)向，面向高年級(jí)學(xué)生，積極組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽以及學(xué)校組織的各種課外創(chuàng)新作品大賽，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中創(chuàng)新，把理論知識(shí)很好地應(yīng)用于實(shí)踐中，給大學(xué)生提供一個(gè)課外科研實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)[12-13]。

4 建立開放實(shí)驗(yàn)室取得的成果

4.1 提高了儀器設(shè)備利用率

實(shí)驗(yàn)室開放改變了過去實(shí)驗(yàn)室只在開課時(shí)使用而沒課時(shí)就閑置的情況，大大提高了實(shí)驗(yàn)室資源的利用率。

4.2 促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高

開放實(shí)驗(yàn)室激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。通過對(duì)學(xué)生的調(diào)查，普遍反映實(shí)驗(yàn)的基本操作和基本技能得到了提高。

4.3 提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)

開放實(shí)驗(yàn)室，使得學(xué)生有機(jī)會(huì)課余進(jìn)行自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中需綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，通過收集、閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、儀器使用和故障排除、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和處理等各項(xiàng)工作，這些實(shí)踐使得學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)得到明顯提高。

通過開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生參與的教師課題10余項(xiàng)。在2011年第六屆“飛思卡爾”全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽中獲西部賽區(qū)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，3等獎(jiǎng)1項(xiàng)。在2011年“美新杯”中國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國(guó)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。2012年第六屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，三等獎(jiǎng)9項(xiàng)。2013年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲省二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

5 結(jié)束語

開放實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)了教學(xué)與科研的融合，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力、科學(xué)素養(yǎng)、綜合分析問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。目前，我校開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)還處于探索階段，在開放實(shí)驗(yàn)室的開放和管理中還有著許多待改進(jìn)的問題，只有在實(shí)踐中不斷摸索、循序漸進(jìn)，有步驟地開展，才能使開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)獲得成功，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室功能和利用最優(yōu)化的結(jié)合，為提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供重要保障。

[1]唐雙陽，李樂，余敏君，等.分層次開放實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系提高醫(yī)學(xué)生科研創(chuàng)新能力[J].中國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育，2011(3)：77-78.

[2]遲姚玲，任紹梅.化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室(油品分析方向)開放模式及內(nèi)容的研究[J].中國(guó)電力教育，2011(11)：149-150.

[3]黃冬蘭，陳小康，徐永群，等.基于開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的研究[J].廣東化工，2013,40(16)：231-232.

[4]蔡英，周嵐，孟闖.以人為本的開放實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制研究[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2012,29(8)：194-195.

[5]彭儒武，徐?；?高校實(shí)驗(yàn)室開放與管理模式的實(shí)踐與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013,16(1)：129-132.

[6]趙呈建.新建本科院校開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013,16(3)：70-72.

[7]孔燚.傳媒院校開放共享實(shí)驗(yàn)室的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012,29(9)：194-196.

[8]徐國(guó)棟，黃志開.高校開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的制約因素及策略[J].科技探索，2012(11)：15.

[9]莊炯炯.高職院校培養(yǎng)創(chuàng)新能力人才下的開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探析[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013(20)：22.

[10]韓冰.開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行狀況與發(fā)展[J].科技視界，2012(35)：45-46.

[11]孫素玲，周金星，馮保明，等.應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室開放與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,25(1)：63-66.

[12]袁衛(wèi).開放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)與培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力——以渭南師范學(xué)院為例[J].渭南師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012,27(8)：60-62.

[13]劉佳，譚慶.談高校實(shí)驗(yàn)室的開放與管理[J].山西建筑，2011,37(32)：245-246.

Cultivation of Practical Innovation Ability of College Students Based on Open Laboratory

LIU Jingyan, ZHANG Wei, LI Yudong

(School ofElectrical Engineering and Automation, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)

Experimental teaching is one of the important means to cultivate students’ innovative spirit and practical ability. Opening laboratory can not only motivate the initiative of students, but also play an important role in cultivating the students’ innovative ability. In view of the existing problem in electric professional experiment teaching, the necessity and possibility of opening laboratory is analyzed in electrical specialty teaching. With regard to the characteristics of electric specialty, multi-level open laboratory is established, which is based on experimental equipment, experimental time, experimental content and experimental subject. Laboratory opening explores the way to cultivate he students’ innovation ability, and promote experiment teaching reform. Finally, the open laboratory establishment results are introduced.

college;open laboratory;practical ability;innovative ability

2014-05-29

2012年河南省信息技術(shù)教育研究項(xiàng)目(ITE 12019)；河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2012JG062)。

劉景艷(1980-)，女，碩士，講師，主要從事過程控制與故障診斷等方面的教學(xué)與科研工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.053