劉 洋

廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 廣東廣州 510006

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

劉 洋

廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 廣東廣州 510006

以廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心積極探索開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)與加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室信息化管理為例，指出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端，突出開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放化、信息化、層次化、多樣化的特點(diǎn)，最后介紹了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主要功能。

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)；信息化管理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本任務(wù)是幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)的理論知識(shí)。從這點(diǎn)出發(fā)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為主導(dǎo)，多采用集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。毋庸置疑，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)及學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)等方面發(fā)揮了重要的作用[2]。同時(shí)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也存在諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型單一，不利于對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常分教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)兩種類(lèi)型。由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型單一，驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)較多，而設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少。教師演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生只看不做，學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大多都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，重復(fù)操作步驟，就能順利地完成實(shí)驗(yàn)。這樣導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的理性思考，不能真正培養(yǎng)和提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理不善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果欠佳

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是固定班級(jí)的學(xué)生在固定的時(shí)間段到固定的實(shí)驗(yàn)室做固定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。隨著近幾年高校大規(guī)模擴(kuò)招，很多班級(jí)人數(shù)都超過(guò)50人，在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)時(shí)，每組有5人或更多，部分學(xué)生只是看別的同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，很少有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。同時(shí)，通常僅有1名指導(dǎo)教師，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)紀(jì)律不好、學(xué)生誤操作較多、對(duì)儀表?yè)p害大、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確、耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，整體實(shí)驗(yàn)效果欠佳。特別是強(qiáng)電類(lèi)相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還存在用電安全隱患。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)督制度不完善，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，對(duì)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏評(píng)價(jià)和監(jiān)督，對(duì)學(xué)生的考查也僅僅限于重復(fù)操作某個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或者免于考核，導(dǎo)致教師和學(xué)生都不太重視實(shí)驗(yàn)課。因此，急需建立一套合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估制度，促使教師認(rèn)真準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、不斷開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)與設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)中操作與思考、實(shí)驗(yàn)后總結(jié)與反饋，這樣才能進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，真正使其發(fā)揮作用。

1.4 實(shí)驗(yàn)室管理難度較大，信息化管理程度低

實(shí)驗(yàn)室管理要求做到儀表設(shè)備擺放整齊、實(shí)物賬目清晰統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)開(kāi)展正常有序、實(shí)驗(yàn)記錄詳細(xì)明了。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式信息化程度低，管理難度較大，良好的實(shí)驗(yàn)室管理主要取決于實(shí)驗(yàn)室管理員認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、一絲不茍的精神和多年實(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)，通常采用手工數(shù)據(jù)表格登記管理，例如填寫(xiě)《實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備使用登記本》《實(shí)驗(yàn)教學(xué)日志》《實(shí)驗(yàn)設(shè)備維修保養(yǎng)記錄》等，一旦記錄本或數(shù)據(jù)丟失，將嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展。

2 開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)的理論知識(shí)，同時(shí)也要培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能和理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，更要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力、綜合能力和創(chuàng)新能力。隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)創(chuàng)新性人才需求的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代高等教育的要求。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)和發(fā)展方向[3]。在我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，體現(xiàn)出開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的幾個(gè)特點(diǎn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)開(kāi)放化

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)儀器，由學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣和愛(ài)好進(jìn)行課程規(guī)定之外的課題實(shí)驗(yàn)及科學(xué)研究。目前，我院實(shí)驗(yàn)中心對(duì)全院學(xué)生全天候開(kāi)放，安排實(shí)驗(yàn)教師值班，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)與管理。在條件成熟的情況下，擬對(duì)全校學(xué)生及社會(huì)開(kāi)放。

2.2 管理信息化

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生網(wǎng)上選課、預(yù)約實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)自動(dòng)派位、學(xué)生刷卡上機(jī)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源智能管理、實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁管理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)布通知、在線學(xué)習(xí)、在線討論、在線答疑、學(xué)生在線提交和教師在線批改電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種功能。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用多種教學(xué)手段，學(xué)生可以在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上自學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)；可以在實(shí)驗(yàn)室利用軟件工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，通過(guò)CAD，EWB，Matlab等仿真軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)；可以在綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)物搭建，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)查詢(xún)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源尋找解決問(wèn)題的辦法；也可參與在線求助、網(wǎng)絡(luò)討論、教師在線答疑，實(shí)現(xiàn)資源與信息共享[4]。

2.3 教學(xué)層次化

將參與實(shí)驗(yàn)的對(duì)象分為低年級(jí)本科生、高年級(jí)本科生和研究生三個(gè)層次，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室也有針對(duì)性地開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、學(xué)術(shù)研究型實(shí)驗(yàn)。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容一般可分為演示性、驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性幾個(gè)層次，而開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目又可分必做、選做和自擬3種。這能綜合考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和實(shí)際水平，由淺入深，由驗(yàn)證型到綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型。形成適應(yīng)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)驗(yàn)技能以及綜合分析、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力，全面提高學(xué)生工程素質(zhì)。

2.4 形式多樣化

為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的資源效益，目前我院實(shí)驗(yàn)中心采用以下多種開(kāi)放教學(xué)形式[5]。

(1)課程實(shí)驗(yàn)開(kāi)放：實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)教學(xué)計(jì)劃在每學(xué)期初向全院學(xué)生公布課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生向?qū)嶒?yàn)室提出申請(qǐng)和預(yù)約，經(jīng)實(shí)驗(yàn)中心審核同意后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(2)綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)放：實(shí)驗(yàn)中心設(shè)置一些與課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如部分先導(dǎo)問(wèn)題和后續(xù)延伸問(wèn)題，學(xué)有余力的學(xué)生可進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，自主進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作，并安排教師指導(dǎo)。

(3)自選課題實(shí)驗(yàn)開(kāi)放：實(shí)驗(yàn)設(shè)置一些綜合型、設(shè)計(jì)型自選課題實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)題目、要求、方案和步驟，經(jīng)指導(dǎo)教師審查同意后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室操作。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中必須獨(dú)立完成課題的方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)裝置安裝與調(diào)試，完成實(shí)驗(yàn)并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

(4)科技活動(dòng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放：對(duì)參與各類(lèi)基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)競(jìng)賽及其他課外科技活動(dòng)、興趣小組的學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，如第二課堂、電工電子學(xué)生聯(lián)合會(huì)、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大學(xué)、創(chuàng)業(yè)大賽、建模仿真大賽、汽車(chē)設(shè)計(jì)大賽等。學(xué)生根據(jù)科技活動(dòng)的要求，自行擬定課題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件，聯(lián)系相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室和指導(dǎo)教師開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

(5)科研實(shí)驗(yàn)開(kāi)放：這種實(shí)驗(yàn)主要面向高年級(jí)本科學(xué)生和研究生，由課題指導(dǎo)教師確定題目，實(shí)驗(yàn)中心定期公布研究課題，有針對(duì)性地吸收部分優(yōu)秀學(xué)生早期進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與教師的科學(xué)研究活動(dòng)。

(6)學(xué)位論文實(shí)驗(yàn)開(kāi)放。主要針對(duì)畢業(yè)生論文相關(guān)的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放，根據(jù)學(xué)位論文的課題，經(jīng)過(guò)學(xué)生申請(qǐng)，由論文指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)中心主任批準(zhǔn)，進(jìn)行與論文課題相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。

3 開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)

我校教師與某公司合作開(kāi)發(fā)了基于Web的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)。它運(yùn)用Tomcat，MyEclipse和MySQL等工具，采用Java語(yǔ)言編程，選用Browse/Server結(jié)構(gòu)，并根據(jù)我校實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)與實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)[6]。從系統(tǒng)用戶的身份來(lái)看，本系統(tǒng)主要包括3個(gè)功能模塊。

(1)管理員功能模塊：系統(tǒng)管理員具有本系統(tǒng)的最高權(quán)限，授權(quán)給實(shí)驗(yàn)中心主任和指定管理員。實(shí)驗(yàn)中心主任通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽相關(guān)文件，審批實(shí)驗(yàn)相關(guān)的申請(qǐng)、報(bào)告，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化辦公。指定管理員負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的管理與維護(hù)，包括設(shè)置學(xué)期、建立教學(xué)體系、教學(xué)層次、教學(xué)模塊、課程模塊、教學(xué)班級(jí)、配置實(shí)驗(yàn)室等；對(duì)教師和學(xué)生用戶信息管理，對(duì)教學(xué)計(jì)劃管理，設(shè)置課程開(kāi)放計(jì)劃、課程排課計(jì)劃，教師值班安排、實(shí)驗(yàn)預(yù)約名單管理、發(fā)布實(shí)驗(yàn)通知等工作。

(2)教師功能模塊：教師具有本系統(tǒng)的中級(jí)權(quán)限，授權(quán)給實(shí)驗(yàn)相關(guān)教師，主要負(fù)責(zé)與課程、科研相關(guān)的實(shí)驗(yàn)管理與學(xué)習(xí)指導(dǎo)。包括設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)、查看選課學(xué)生名單、實(shí)驗(yàn)課表、值班課表、查詢(xún)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、登記與更新學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)違規(guī)記錄、批改電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告、錄入與修改課程成績(jī)、開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)題討論、上傳實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、視頻等學(xué)習(xí)資料以及進(jìn)行教師在線答疑等。

(3)學(xué)生功能模塊：學(xué)生具有本系統(tǒng)最低權(quán)限，授權(quán)給本院所有學(xué)生。學(xué)生可以網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)、刷卡上機(jī)實(shí)驗(yàn)，可查看實(shí)驗(yàn)課表和實(shí)驗(yàn)成績(jī)，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與進(jìn)度、瀏覽實(shí)驗(yàn)通知、在線撰寫(xiě)并提交電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告，也可以下載學(xué)習(xí)資料、參與專(zhuān)題討論和在線答疑等。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我校共有20個(gè)實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)踐，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式運(yùn)行正常，效果良好。其中，以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放效果尤為顯著，多次獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)大賽獎(jiǎng)勵(lì)。在2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；在2011中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup公開(kāi)賽中，獲得仿真項(xiàng)目一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。實(shí)踐證明，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室管理工作的科學(xué)化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化和高效化。同時(shí)，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)也還存在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、人員協(xié)調(diào)、設(shè)備維護(hù)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師保障等方面的問(wèn)題。因此，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理工作任重道遠(yuǎn)，需要不斷地進(jìn)行探索、研究、創(chuàng)新與實(shí)踐。

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Research and practice on open experimental teaching mode

Liu Yang
Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China

In this paper, the drawbacks of traditional experimental teaching mode were pointed; the advantages of open experimental teaching mode were highlighted; and the design and functions of the open experimental teaching management system was introduced. Practice showed that the open experimental teaching mode and open laboratory construction achieved good results. The level of experimental teaching was improved, and the scientif c and information of laboratory management was realized.

open experimental teaching; open laboratory; information management

高校實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)的主要場(chǎng)所，也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的重要基地?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確指出：要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室基本建設(shè)，著力培養(yǎng)高素質(zhì)專(zhuān)門(mén)人才和拔尖創(chuàng)新人才，要充分利用優(yōu)質(zhì)資源和先進(jìn)技術(shù)、創(chuàng)新運(yùn)行機(jī)制和管理模式，整合現(xiàn)有資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的數(shù)字化教育基礎(chǔ)設(shè)施[1]。因此，借助飛速發(fā)展的信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，探索和實(shí)踐開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室信息化管理，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向和必然要求，是高校發(fā)展的重要課題之一。

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2011-11-04

劉洋，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師。