基于自主學(xué)習(xí)的開放性實驗室建設(shè)與應(yīng)用

屠 華

(上海大學(xué) 機電工程與自動化學(xué)院，上海 200072)

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基于自主學(xué)習(xí)的開放性實驗室建設(shè)與應(yīng)用

屠 華

(上海大學(xué) 機電工程與自動化學(xué)院，上海 200072)

指出了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的弊端，介紹了開放性實驗室的建設(shè)措施。開放性實驗室需要轉(zhuǎn)變觀念，采用信息化管理方式，可適當(dāng)加入學(xué)生的自我管理，在實驗室的管理中培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識。加強不同專業(yè)實驗室的交流學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行交叉學(xué)科的實驗研究，找到合作點，培養(yǎng)具有交叉學(xué)科創(chuàng)新研究能力的學(xué)生。實驗設(shè)備可與校外共享，展開校企間的合作，從理論和實驗研究到產(chǎn)品的生產(chǎn)，達(dá)到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益反哺儀器設(shè)備的更新與實驗室建設(shè)。強調(diào)開放性實驗室不只是在于形式的開放更要注重開放的成效，需建立實驗質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量監(jiān)控體系，并采取確實有效的措施來控制和保證實驗教學(xué)質(zhì)量。

實驗室建設(shè)； 開放性實驗室； 自主學(xué)習(xí)

0 引 言

實驗室的建設(shè)和管理水平不僅是高校辦學(xué)實力的標(biāo)志，也是教學(xué)水平、科研水平和管理水平的重要體現(xiàn)[1]。因此，高校在實驗室建設(shè)中加大了投入，學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)條件也得到了改善。為了給學(xué)生提供更好的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，很多高校進(jìn)行了開放性實驗室的建設(shè)。但從實際的運行情況來看，大部分的開放性實驗室只是處于形式上的開放，在實驗室的管理和教學(xué)等方面與傳統(tǒng)實驗室并沒有本質(zhì)的區(qū)別。即使提出了一些很好的開放措施，在實際的運行中這些措施并沒有得到真正的實施，所以，很多開放性實驗室的運行效果并不理性。

在對多年實驗室工作總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校實驗室的管理與教學(xué)特點，深刻分析我校實驗室的現(xiàn)狀與存在的問題。從管理模式和教學(xué)方法等入手，找出我校在實驗室運行中的不足之處，分析原因，具有針對性的采取措施，并把這些措施在實驗室的管理與教學(xué)過程中切實有效的落實，使實驗室達(dá)到真實有效的開放，為學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)提供更好的平臺。實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及實驗室管理模式的全面改革 需要教育觀念的更新[2 ]。我們深刻認(rèn)識到了這一點，因此，開放性實驗室觀念在我校師生中也得到了強化，只有觀念上的真正改變，才能使開放措施真正實施，打破以往只停留在形式上的開放。

1 實驗室開放現(xiàn)狀

傳統(tǒng)實驗教學(xué)雖然可以驗證和加深理解課堂理論知識，但是其自身的一些弊端制約了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才機制的形成[3 ]。在肯定傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式作用的同時更重要的是要清楚傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式中不符合現(xiàn)代教學(xué)需求的弊端，只有清楚認(rèn)識到這點，才能更好地進(jìn)行開放性實驗室的建設(shè)與應(yīng)用研究。建設(shè)好、管理好、使用好開放性實驗室,對培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能、提高學(xué)生科學(xué)研究和實踐能力、創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[4]。

1.1 實驗儀器設(shè)備的制約

在以往的實驗教學(xué)中，我校本科生的實驗教學(xué)以驗證性實驗為主，因此大部分學(xué)生在完成了教學(xué)大綱的實驗任務(wù)后基本上就不會再使用這些儀器設(shè)備進(jìn)行后繼的學(xué)習(xí)與科研。這其中的原因有學(xué)生本身對科研不感興趣，還有部分原因是儀器設(shè)備本身帶來的制約所造成，有的學(xué)生有興趣對所學(xué)的實驗進(jìn)行更深入的研究，但課余大部分時間不能使用儀器，因為儀器設(shè)備的使用基本上是根據(jù)教學(xué)計劃進(jìn)行安排，如果他要借去自己研究那就更不可能。即使有的學(xué)生有充分的時間來使用儀器設(shè)備，當(dāng)他有了創(chuàng)新想法時，想對現(xiàn)有儀器設(shè)備進(jìn)行探索性的改裝研究，一般情況下實驗教師或?qū)嶒灩芾砣藛T不會允許這種改裝發(fā)生。因為改裝可能會造成儀器設(shè)備的損壞甚至是報廢，這就造成了學(xué)校財產(chǎn)的損失。在研究生的培養(yǎng)中由實驗儀器設(shè)備造成的制約性相對會小點，但在本科生的實驗教學(xué)中確實是個很大的問題，實驗儀器設(shè)備的管理體制就限制了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 學(xué)習(xí)意識的禁錮

傳統(tǒng)教學(xué)中，普遍認(rèn)為研究生是開展科研創(chuàng)新培養(yǎng)的主體，認(rèn)為在對研究生的培養(yǎng)中就應(yīng)該注重培養(yǎng)他們的獨立自主創(chuàng)新科研能力。本科生的培養(yǎng)就應(yīng)該以完成教學(xué)大綱要求為主，并不會強調(diào)本科生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這種思想意識在教師中也普遍存在，而在學(xué)生群體中這種思想意識已根深蒂固了，這也為廣大的本科生不進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)找到了很好的理由。

在研究生的培養(yǎng)中我們確實要加強他們科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但在我校中本科生占了很大的比例，如果在教學(xué)過程中加強他們的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，即使不能讓每個本科生在創(chuàng)新方面取得較理想的成果，但也能在一定程度上培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，提高他們分析解決問題的能力，使他們從主觀上擺脫傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的禁錮，從而逐步提高本科生學(xué)習(xí)的自主性與創(chuàng)新意識。同時,本科生的基數(shù)大，在創(chuàng)新意識的培養(yǎng)中，不少學(xué)生會對實驗創(chuàng)新研究產(chǎn)生興趣甚至?xí)〉幂^理想的成果，可以為很多高校輸送具有良好科研基礎(chǔ)的研究生，為后續(xù)的研究生教育奠定更好的基礎(chǔ)。

2 實驗室開放建設(shè)舉措

開放性實驗室就是在打破原有的傳統(tǒng)實驗室封閉狀態(tài)，使實驗室在承擔(dān)常規(guī)教學(xué)任務(wù)的同時，利用現(xiàn)有師資、儀器設(shè)備、環(huán)境條件等資源，面向在校大學(xué)生、研究生開放使用[5]，只有這樣才能更好的解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的問題。開放性實驗室旨在進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和科研能力。加快對開放性實驗室的研究和探索能夠強化實驗室的科研作用[6]，根據(jù)地方經(jīng)濟發(fā)展需求，充分利用實驗室設(shè)備、資料、儀器和師資力量，不僅能提高人才的自主創(chuàng)新能力，還能在一定程度上滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。

2.1 轉(zhuǎn)變觀念

在開放性實驗室的建設(shè)中，是方便服務(wù)對象，還是方便管理者，這里有一個服務(wù)意識問題[7]。建設(shè)開放性實驗室必須要改變以往的那種實驗室只是為教學(xué)計劃內(nèi)的實驗教學(xué)服務(wù)的意識，相關(guān)的實驗教師與實驗管理人員要樹立良好的為學(xué)校服務(wù)，為學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)服務(wù)的意識。同時要加強學(xué)生的主人翁意識，學(xué)生在實驗室的使用過程中也有義務(wù)維護好實驗室的良好壞境，樹立為其他同學(xué)服務(wù)的良好思想，只有在思想認(rèn)識中對開放性實驗室有深層次的認(rèn)識，開放性實驗室的建設(shè)才能順利實施。

2.2 實驗室的管理開放

開放實驗室由于存在著實驗時間不確定性、實驗項目多樣性、實驗內(nèi)容多變性、實驗對象多層次和多專業(yè)等問題[8]，因此管理的開放模式也要根據(jù)實驗室的具體使用情況，探索出規(guī)范有效的實驗管理辦法。以往實驗室的管理主體一般為專職實驗管理人員或者是實驗教師，學(xué)生本身沒有加入到管理中來，課后與實驗室就沒有關(guān)系了。在開放性實驗室的管理中，可以適當(dāng)加入學(xué)生的自我管理，包括對實驗儀器設(shè)備的正確使用，合理維護，在實驗室的管理中培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識，學(xué)生有責(zé)任并自覺的營造一個良好的實驗科研環(huán)境。同時，建立實驗室的局域網(wǎng)或者是校園網(wǎng)進(jìn)行管理，建立網(wǎng)上實驗室，在網(wǎng)上提供實驗學(xué)習(xí)資料和實驗仿真，加入了信息化的管理使得開放性實驗室的管理規(guī)范高效。

2.3 實驗時間的開放

以本科生教學(xué)為主的實驗室，一般只在教學(xué)計劃時間內(nèi)給學(xué)生使用，進(jìn)出實驗室基本上有時間規(guī)定，課時也被限制。但是學(xué)生在實驗過程中具有個體差異，到下課時間點，有的學(xué)生還沒有完成實驗，但他已經(jīng)完成了大部分實驗內(nèi)容，如果因為時間到點了就停止實驗這就損失了很多之前做出的結(jié)果?；蛘哂械膶W(xué)生已經(jīng)完成了教學(xué)計劃的實驗內(nèi)容愿意進(jìn)行更深入的研究，這就需要在課余時間繼續(xù)進(jìn)行實驗，因此需要在不影響正常上課的前提下，給有需要的學(xué)生提供合理的開放性時間。在同一實驗平臺向?qū)W生提供具有不同功能的實驗條件，為部分學(xué)有余力的學(xué)生提前進(jìn)入較高層次的學(xué)習(xí)提供機會。

2.4 實驗設(shè)備的開放

實驗儀器設(shè)備在不影響正常教學(xué)的前提下可采取開放性的使用，一方面本專業(yè)學(xué)生可以在課余時間來實驗室使用儀器設(shè)備，部分學(xué)生在合理的范圍內(nèi)可以向?qū)嶒炇医栌脙x器設(shè)備。另一方面也鼓勵學(xué)生進(jìn)行交叉學(xué)科的實驗研究，實驗室對本校其他專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)開放使用，加強不同專業(yè)實驗室的交流學(xué)習(xí)，找到合作點，充分發(fā)揮大型儀器的使用效益，減少重復(fù)購置，實現(xiàn)資源共享[9-10]，培養(yǎng)具有交叉學(xué)科創(chuàng)新研究能力的學(xué)生。同時，在一定程度上學(xué)校的實驗設(shè)備可以與校外共享，展開校企間的合作，從理論和實驗研究到產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，達(dá)到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益反哺儀器設(shè)備的更新與實驗室的建設(shè)。

2.5 自主學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式基本上是以指導(dǎo)教師為主導(dǎo)，學(xué)生參考實驗指導(dǎo)書內(nèi)容，按老師講解的實驗步驟去完成實驗，學(xué)生確實也有一定的收獲，對實驗本身有了進(jìn)一步的了解，對原來沒接觸過的實驗儀器設(shè)備也能夠進(jìn)行操作，動手實踐能力也得到了鍛煉。所以在這樣的基礎(chǔ)上可以很好地開展自主創(chuàng)新的實驗學(xué)習(xí)，在這過程中學(xué)生以自我為主導(dǎo)，自己發(fā)現(xiàn)問題，研究問題，通過自己的分析與同學(xué)老師的討論，找到解決問題的方法，使學(xué)生從被動封閉的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃臃e極的學(xué)習(xí)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力必將得到提升。要深刻認(rèn)識到，開放性實驗，并不是簡單地將實驗室門打開，延長實驗時間，而應(yīng)該注重創(chuàng)建開放性實驗項目和對學(xué)生能力的培養(yǎng)[11-12]，在開放性實驗教學(xué)中，雖然對實驗教學(xué)過程采用開放式，但對其教學(xué)質(zhì)量卻采用約束機制，建立實驗質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量監(jiān)控體系，并采取確實有效的措施來控制和保證實驗教學(xué)質(zhì)量[13]。

3 實驗室開放成效

經(jīng)過多年的建設(shè)與實踐，開放性實驗室在實驗教學(xué)，學(xué)生培養(yǎng)，科學(xué)研究等方面取得不錯的成果。自動化與信息實驗中心各個實驗室在確保不影響正常教學(xué)的基礎(chǔ)上，積極進(jìn)行開放式的管理、教學(xué)、科研活動。給學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計、課題研究、各類競賽培訓(xùn)提供合理的開放使用，在信息化管理的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識與自主學(xué)習(xí)和科研能力，實驗室的運行良好，為師生提供了很好的實驗室環(huán)境。同時實驗中心加強與很多科研團的開放性交流合作，積極尋求與科研團隊的合作點，使本實驗中心的儀器設(shè)備發(fā)揮更高的實效性，在合作過程中更深入的研究開放性實驗室在教學(xué)與科研方面的應(yīng)用。

學(xué)校每年對教學(xué)實驗中心的開放課時數(shù)、參與開放實驗的學(xué)生人數(shù)、大型儀器使用率、開放性實驗的課題項目、學(xué)生發(fā)布論文的數(shù)量與質(zhì)量、學(xué)生參與國家與市內(nèi)競賽情況等做客觀統(tǒng)計評價[14]，同時，學(xué)校則通過設(shè)立開放教學(xué)津貼對實驗教師、技術(shù)人員給予一定的補貼和獎勵，為開放實驗教學(xué)創(chuàng)立了良好的環(huán)境和運行機制[15]，確保提高開放的成效。

4 結(jié) 語

實驗室的開放是一個系統(tǒng)工程，它需要學(xué)校、院系、實驗室及教師與實驗人員的全方位配合與協(xié)調(diào)才能實現(xiàn)[16]。 開放性實驗室的建設(shè)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力人才的最重要途徑。在開放性實驗室建設(shè)的同時要注重觀念的轉(zhuǎn)變，切實提高開放性實驗室的實效性，充分體現(xiàn)開放性實驗室在教學(xué)科研中的價值，開放性實驗室的應(yīng)用必將為高校人才的培養(yǎng)帶來新的飛躍。

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Construction and Application of Open Laboratory Based on Autonomous Learning

TUHua

(School of Mechatronic Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072)

This paper points out the disadvantages of the traditional experimental teaching mode, introduces measures for constructing open laboratory. It needs that for open laboratory to change the idea, information management, let students to join management appropriately to cultivate students' sense of ownership. The exchange of different professional laboratories needs to be strengthened， encourages students to cross disciplinary experimental research, so as to finds the cooperation points, and cultivates students' ability to cross discipline innovation. Laboratory equipment can be shared with off-campus, develop the cooperation between schools and enterprises from theoretical and experimental research to product production, to achieve the combination of production, studying and research to have certain economic benefits of updating the experimental equipment and laboratory construction. The emphasis on the open laboratory is not only in the form of open but also to pay attention to the effectiveness of the open. It is necessary to establish of the experimental quality assessment standards and quality monitoring system, and taking effective measures to control and ensure the quality of experimental teaching.

laboratory construction；open laboratory； autonomous learning

2015-06-25

上海高校特聘教授 (東方學(xué)者) 崗位計劃資助(1220000124)

屠 華(1980-)，男，浙江建德人，碩士，實驗師，研究方向：控制科學(xué)與工程實驗的教學(xué)與研究工作。

Tel.：18717908223；E-mail: tuhua007@126.com

G 642.423

A

1006-7167(2016)02-0241-03