杜文遼，李安生，王良文，王新杰

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

2010年6月，教育部啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡稱“卓越計(jì)劃”），該計(jì)劃著眼于培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)［1-2］?！白吭接?jì)劃”的特點(diǎn)是創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，強(qiáng)化大學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新能力。開放實(shí)驗(yàn)室在時(shí)間、空間、內(nèi)容、方法、手段等方面部分或全面開放，它是聯(lián)系高校與企業(yè)的橋梁，成為促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑［3］。

鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院在2001年成立了開放實(shí)驗(yàn)室，對(duì)機(jī)械類及近機(jī)械類學(xué)生全面開放。10余年來，該實(shí)驗(yàn)室在“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽等代表性學(xué)科競賽中取得了良好的成績［4］。但是在開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的過程中也遇到了一些挑戰(zhàn)，比較典型的是：實(shí)驗(yàn)室開放模式粗放，軟硬件資源利用效率低；實(shí)驗(yàn)選題盲目、寬泛，研究的深度不足，缺乏可持續(xù)性；實(shí)驗(yàn)室開放機(jī)制呆板，學(xué)習(xí)、研究活力不夠。針對(duì)這些問題，我們?cè)趯?shí)踐中不斷探索，取得了很好的成效。

1 集約式開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

1.1 傳統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)室的粗放特點(diǎn)

開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的工作重心，也就是從驗(yàn)證、鞏固和加深理論教學(xué)的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和解決問題能力的培養(yǎng)［5］。實(shí)驗(yàn)室開放有利于充分利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備資源，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性［6］，更符合素質(zhì)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求。但是，在開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程中，也有開放模式比較粗放的缺點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：硬件和軟件資源的使用及管理。

硬件資源使用和管理的粗放體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的管理，往往存在重復(fù)建設(shè)和過度投資［7］。實(shí)驗(yàn)室開放缺乏統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，教學(xué)單位的獨(dú)立與開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合是其中的主要矛盾。機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往與機(jī)械制造專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相同或者類似，同一臺(tái)設(shè)備、同一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器重復(fù)購買［8］。另外一個(gè)突出問題是過度投資［9］，片面追求設(shè)備的先進(jìn)性與綜合性。比如機(jī)械效率綜合性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，本來要求學(xué)生自己測得數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，但是訂購的一些設(shè)備把這些必要的內(nèi)容和步驟完全忽略，直接給出所測機(jī)構(gòu)的效率曲線，這樣對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和分析能力的鍛煉就非常有限。

軟件資源使用和管理的粗放在于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源的浪費(fèi)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師資源管理的無序。開放實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往和教師的科研直接相關(guān)，與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容直接有關(guān)的項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告和各類相關(guān)文檔是實(shí)驗(yàn)室的寶貴財(cái)富［10］，但是科研項(xiàng)目的一個(gè)顯著特點(diǎn)是時(shí)限性［11］，如果這些資料不能夠很好地管理，勢(shì)必造成實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)，不利于實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展。開放實(shí)驗(yàn)室軟件資源使用與管理的另一個(gè)突出問題是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師資源的無序管理［12］。高校教師大多分配在各研究所或中心，指導(dǎo)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)往往是實(shí)驗(yàn)室管理人員根據(jù)自己對(duì)院系教師的了解而指定。指導(dǎo)教師選擇的合適與否很大程度上取決于實(shí)驗(yàn)室管理人員對(duì)指導(dǎo)教師科研項(xiàng)目的熟悉程度，而很多情況下，他們并不可能對(duì)每個(gè)教師的科研項(xiàng)目了解得那么深入，這就必然會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目找不到合適的指導(dǎo)教師，而指導(dǎo)教師指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目又并非是其最擅長的課題。

1.2 集約型精細(xì)化開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

為了克服開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的粗放式管理帶來的上述典型問題，我們的思路是建設(shè)集約型精細(xì)化開放實(shí)驗(yàn)室，具體包括硬件資源的集約精細(xì)化管理和軟件資源的集約精細(xì)化管理。

硬件資源的管理主要是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置、使用、報(bào)廢的全生命周期式管理方式的建立。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置方面，主要在全院范圍內(nèi)實(shí)行二級(jí)論證制度，打破原來系、研究所、中心這種條塊分割的局限。每學(xué)年，各教學(xué)科研基層單位提出開放實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備購置計(jì)劃及論證報(bào)告，學(xué)院根據(jù)開放實(shí)驗(yàn)室的功能分工，對(duì)設(shè)備購置方案進(jìn)行整合。主要的思路就是將功能相同或類似的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選，配置在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。在選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備的時(shí)候，基本指導(dǎo)思想是要能回答出設(shè)備目前能做什么，以后能做什么，設(shè)備對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)體現(xiàn)在哪里。根據(jù)需要開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以按照一個(gè)實(shí)驗(yàn)室挑頭，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室分工協(xié)作的方式進(jìn)行組織實(shí)施。在設(shè)備使用過程中，制定設(shè)備使用制度，例如對(duì)機(jī)械創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，我們?cè)O(shè)計(jì)的設(shè)備管理表格如表1所示，隨時(shí)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用中的問題。設(shè)備的報(bào)廢同樣要經(jīng)過嚴(yán)格的論證，給出是繼續(xù)使用、改造、報(bào)廢等幾種結(jié)果，提高設(shè)備的利用率，減少浪費(fèi)。

表1 創(chuàng)意組合模型構(gòu)件清點(diǎn)情況表

實(shí)驗(yàn)室軟件資源建設(shè)同樣是非常重要的內(nèi)容，其中比較重要的是開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目管理和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師資源的管理?？萍柬?xiàng)目資源是實(shí)驗(yàn)室的寶貴財(cái)富，如果不能很好地管理和應(yīng)用將是巨大的浪費(fèi)［13］，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展也很不利。根據(jù)項(xiàng)目的類型進(jìn)行資料的分類存放，建設(shè)項(xiàng)目資源庫。定期對(duì)資料進(jìn)行整理并更新資源庫的內(nèi)容，注意項(xiàng)目的技術(shù)演進(jìn)。制定資源庫宣傳資料，使大家了解資源庫的內(nèi)容。同時(shí)，資源庫對(duì)全院師生開放，達(dá)到知識(shí)共享。對(duì)于申報(bào)同類型開放實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，借鑒已有的資料，一方面可以吸取以往的經(jīng)驗(yàn)，另一方面可以更新了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師資源是開放實(shí)驗(yàn)室的另一寶貴資源。由于開放實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的要求相應(yīng)比較高，對(duì)于一個(gè)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如何能夠找到合適的指導(dǎo)教師，這是經(jīng)常碰到的一個(gè)問題。建立指導(dǎo)教師資源庫，將分散在各個(gè)系、研究所的教師資料進(jìn)行整合。教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)管理人員與教師資源庫之間交互關(guān)系如圖1所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課題負(fù)責(zé)人可以在教師資源庫中組織一個(gè)教師或多個(gè)教師進(jìn)行指導(dǎo)。

2 開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)選題機(jī)制建設(shè)

開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題一般具有綜合性、創(chuàng)新性、與教師科研活動(dòng)結(jié)合緊密等特點(diǎn)。與“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，在具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題中還應(yīng)該從學(xué)生興趣培養(yǎng)、項(xiàng)目選擇內(nèi)容、項(xiàng)目選題導(dǎo)向上進(jìn)行考慮。

圖1 教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)管理人員與教師資源庫之間關(guān)系圖

首先，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題應(yīng)該貫徹學(xué)生科研興趣與教師科學(xué)引導(dǎo)相結(jié)合。在進(jìn)行了大學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)以后，很多學(xué)生都有躍躍欲試的沖動(dòng)，希望能夠把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際課題中去，同時(shí)，他們也會(huì)有很大的困惑，不知道該怎么將書本的知識(shí)與具體的應(yīng)用結(jié)合進(jìn)來。這時(shí)就需要教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。圖2所示學(xué)生作品“灑水機(jī)器人”，就是在學(xué)習(xí)了機(jī)械原理、機(jī)械控制基礎(chǔ)、液壓與氣動(dòng)等基礎(chǔ)課程后，教師引導(dǎo)學(xué)生完成的一個(gè)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該作品由機(jī)械部分、氣動(dòng)部分和控制部分組成，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人進(jìn)行灑水作業(yè)。

圖2 家庭智能機(jī)器人

其次，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)知識(shí)面的覆蓋與知識(shí)點(diǎn)的突破相結(jié)合。作為開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其綜合性體現(xiàn)在能夠覆蓋盡可能大的知識(shí)面，通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鍛煉學(xué)生對(duì)多個(gè)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用和掌握。但是，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還應(yīng)該體現(xiàn)先進(jìn)性。因此，選題不僅僅體現(xiàn)在知識(shí)點(diǎn)的簡單累積，還應(yīng)該在某幾個(gè)或某一個(gè)點(diǎn)上有所突破。如圖3所示，學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“集中驅(qū)動(dòng)凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)”，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)和二者進(jìn)行組合的幾何模型，還包括機(jī)構(gòu)仿真的運(yùn)動(dòng)模型以及機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖知識(shí)，所鍛煉的還有計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)編程等方面的能力。而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的突破則是根據(jù)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求，正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，并進(jìn)行組合機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)。

圖3 集中驅(qū)動(dòng)凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)

另外，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題的導(dǎo)向上應(yīng)與國家的科技發(fā)展方向相結(jié)合?！白吭接?jì)劃”旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組織實(shí)施就要貫徹“卓越計(jì)劃”的這一培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)的選題方向要有意識(shí)地與國家的科技發(fā)展方向相結(jié)合。另外，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽（“挑戰(zhàn)杯”）、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃及教育部主辦的全國大學(xué)生學(xué)科競賽，如大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)大賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽、工程訓(xùn)練綜合能力競賽等。根據(jù)各項(xiàng)賽事的日程，學(xué)院從多個(gè)渠道對(duì)學(xué)生進(jìn)行廣泛動(dòng)員，分別是學(xué)院—輔導(dǎo)員—班干部—學(xué)生系統(tǒng)、學(xué)院—任課教師—學(xué)生系統(tǒng)，以及實(shí)驗(yàn)室—網(wǎng)站—學(xué)生系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生報(bào)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室論證，把握項(xiàng)目的先進(jìn)性和可行性。圖4是學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室完成的各項(xiàng)賽事中的部分參賽作品。

圖4 開放實(shí)驗(yàn)室部分參賽作品

3 開放實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行機(jī)制建設(shè)

3.1 實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間空間機(jī)制

在開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，要注意避免為開放而開放的粗放型時(shí)間空間機(jī)制。在時(shí)間上，建立項(xiàng)目實(shí)施預(yù)約制度，在項(xiàng)目評(píng)審?fù)ㄟ^后，項(xiàng)目主持人向?qū)嶒?yàn)室提出預(yù)約，由實(shí)驗(yàn)室管理員進(jìn)行項(xiàng)目的時(shí)間安排。在空間上，為了適應(yīng)開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合性的特點(diǎn)，突破傳統(tǒng)的“固定式”實(shí)驗(yàn)場所的限制，采用柔性實(shí)驗(yàn)場地，也即根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需要，由一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)場所共同完成整個(gè)項(xiàng)目。這就對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員提出了更高的要求，即項(xiàng)目進(jìn)度的把握能力和協(xié)調(diào)能力。

3.2 實(shí)驗(yàn)室開放的項(xiàng)目實(shí)施機(jī)制

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲煌_放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往具有綜合性、先進(jìn)性的特點(diǎn)，其功能主要是在對(duì)未知進(jìn)行合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方案的驗(yàn)證。因此如何把握項(xiàng)目的綜合性和先進(jìn)性是保證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目質(zhì)量的一個(gè)重要內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行過程控制是保證項(xiàng)目可持續(xù)研究的重要環(huán)節(jié)。

（1）在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題上采取三級(jí)論證模式，即課題組—實(shí)驗(yàn)室—學(xué)院逐級(jí)對(duì)課題的綜合性和先進(jìn)性進(jìn)行把關(guān)。首先組成一個(gè)項(xiàng)目小組，在項(xiàng)目小組內(nèi)進(jìn)行討論和論證，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的提出、實(shí)驗(yàn)方案的篩選，項(xiàng)目組提出項(xiàng)目申請(qǐng)。開放實(shí)驗(yàn)室要根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的可行性、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的安排進(jìn)行論證。然后學(xué)院對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合性和先進(jìn)性在全院范圍內(nèi)進(jìn)行論證，論證的結(jié)果分為同意、方案修改后同意、不同意3種。只有通過論證的項(xiàng)目才能夠組織實(shí)驗(yàn)的實(shí)施。

（2）開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目探索性的特點(diǎn)，決定了對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的過程控制是保證項(xiàng)目可持續(xù)研究的重要環(huán)節(jié)。項(xiàng)目進(jìn)行當(dāng)中，要對(duì)可能出現(xiàn)的問題做好預(yù)案，特別是項(xiàng)目難以進(jìn)行下去的時(shí)候，要及時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目再論證，做出實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行或者終止的結(jié)論。對(duì)于繼續(xù)進(jìn)行的項(xiàng)目，應(yīng)該是通過再論證能夠找到解決辦法的項(xiàng)目。通過再論證，可以避免實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)，同時(shí)可以對(duì)項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行更深入的理解。對(duì)于完成的項(xiàng)目，要及時(shí)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，總結(jié)內(nèi)容存儲(chǔ)在教師資源庫中的已完成項(xiàng)目中，作為以后相關(guān)項(xiàng)目的參考。

3.3 實(shí)驗(yàn)室開放的激勵(lì)機(jī)制

學(xué)校制定開放實(shí)驗(yàn)室管理辦法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師工作量核算等方面做出規(guī)定和要求，為實(shí)驗(yàn)室開放的可持續(xù)性提供制度保障。學(xué)校每年召開學(xué)科競賽表彰大會(huì)，對(duì)在各項(xiàng)大賽中獲得優(yōu)異成績的教師和學(xué)生給予物質(zhì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)。對(duì)于獲得國家級(jí)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)費(fèi)配套。另外，由于參與開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生在動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力方面均得到很好的鍛煉，他們?cè)谡夜ぷ鲿r(shí)也更能受到用人單位的青睞，學(xué)校也主動(dòng)利用各種渠道進(jìn)行宣傳，帶動(dòng)、鼓勵(lì)更多的學(xué)生投入到開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。

4 結(jié)束語

“卓越計(jì)劃”的實(shí)施，對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平提出了更高的要求。在開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，通過不斷探索，鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院逐漸建成一個(gè)集約型精細(xì)化的開放實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)選題機(jī)制和運(yùn)行機(jī)制建設(shè)方面摸索出了一套比較成功的經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)驗(yàn)室開放水平的提高奠定了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

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［1］教育部.教育部23日啟動(dòng)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”［EB／OL］.（2010-6-23）.http：／／www.gov.cn／gzdt／2010-06／23／content＿1635114.htm.

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