華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 高云 宗望遠(yuǎn) 黎煊 龍長江 童宇

談農(nóng)業(yè)院校工科開放實驗室的特色與實踐

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 高云 宗望遠(yuǎn) 黎煊 龍長江 童宇

不同于普通高等院校的工科專業(yè)，農(nóng)業(yè)院校中的工科專業(yè)有其獨(dú)特的學(xué)科背景和實施難度。本文探討了農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)進(jìn)行開放實驗室建設(shè)的特色和實踐方法。

農(nóng)業(yè)院校；工科開放實驗室；特色；實踐

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)一直以來成為工科高等教育實施的重要話題[1]。提高農(nóng)業(yè)院校內(nèi)工科學(xué)生創(chuàng)新能力相比工科或綜合性院校來說，更有其獨(dú)特的學(xué)科背景和實施難度。從學(xué)科背景來看，農(nóng)業(yè)院校的各工科專業(yè)有其與農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合的學(xué)科方向。如農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)業(yè)自動化、食品工程、生物工程、畜牧工程等，由于這些專業(yè)與相關(guān)的農(nóng)業(yè)方向有著根本性的聯(lián)系，其工學(xué)技術(shù)的實施對象都為農(nóng)作物或是農(nóng)產(chǎn)品加工過程，使得這些專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)過程中，離不開農(nóng)業(yè)知識和農(nóng)業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)，加大了培養(yǎng)過程的復(fù)雜程度和實施難度。

為了有針對性地提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，近年國內(nèi)高校紛紛探索性地建設(shè)開放實驗室，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)新能力[2-3]。開放實驗室被認(rèn)為是提高工科學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。開放實驗室的大門，不僅僅讓學(xué)生有一個方便的學(xué)習(xí)環(huán)境，還包括實驗資源的共享，動手實踐的機(jī)會，其更重要的是創(chuàng)造性思維的萌發(fā)，學(xué)術(shù)思想的碰撞，團(tuán)隊間的合作，這個過程將在校年輕大學(xué)生的創(chuàng)新和實踐潛能發(fā)揮至極大的程度。

1 開放實驗室較傳統(tǒng)的實驗室的突破之處

開放實驗室與傳統(tǒng)的實驗室相比存在較大的突破，歸納起來有以下5個方面。

1.1 實驗內(nèi)容的突破

傳統(tǒng)的實驗室課程一般依附于理論課程，上課時間和上課內(nèi)容往往由教學(xué)大綱規(guī)定，與理論課內(nèi)容和進(jìn)度密切相關(guān)。實驗過程由實驗室教師和理論科教師共同管理和指導(dǎo)，教師起著實驗的主導(dǎo)地位。開放實驗室內(nèi)學(xué)生的實驗內(nèi)容則由學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自行制定，其中以學(xué)生的思維為主。實驗方案的設(shè)計，問題的解決，實現(xiàn)的方法全部由學(xué)生自主完成，教師只起輔導(dǎo)作用。在學(xué)生碰到難題時教師給予適當(dāng)?shù)膯l(fā)和幫助，實驗的主導(dǎo)者是學(xué)生。

1.2 實驗材料和設(shè)備的配備

傳統(tǒng)的實驗室中的實驗材料和設(shè)備按所授課程配置，采取多套重復(fù)實驗材料和設(shè)備的配備方式，所備材料和設(shè)備允許進(jìn)行的實驗項目有限[4-5]。而對于開放實驗室，大部分開放實驗會有一個主要的研究方向，至于學(xué)生具體做什么實驗很難預(yù)料，只能配備該研究方向的常用材料以及儀器設(shè)備。有些實驗室內(nèi)不具備的實驗材料和儀器還需要等實驗方案確定后才能臨時購買。有時學(xué)生的實驗材料或儀器不一定有成品可供購買，需要自行制作，實驗室內(nèi)往往還需配備一些能夠“制造”材料或儀器的工具。

1.3 管理方式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)實驗室中實驗課的時間由學(xué)校統(tǒng)一安排，實驗室只在實驗課時才對學(xué)生開放，實驗室的開放時間和實驗室內(nèi)的實驗材料和儀器通常由實驗教師管理[6]。開放實驗室中，學(xué)生自行決定進(jìn)行實驗的時間，大部分時間實驗室是全天開放的，教師只對實驗材料和儀器進(jìn)行常規(guī)檢查和必要的補(bǔ)充。出于保障學(xué)生實驗過程的安全考慮，一般高校仍需分派出專門的教師對開放實驗室實行全天值守。

1.4 教師工作量的增加

從表面上看，開放實驗室內(nèi)指導(dǎo)教師所做的工作占次要地位，工作量看似不大，實則不然。開放實驗室內(nèi)學(xué)生的實驗內(nèi)容由學(xué)生自行確定，教師事先很難預(yù)測學(xué)生的實驗內(nèi)容，而且越是創(chuàng)新思維活躍的學(xué)生，其想法越是超出常規(guī)實驗范疇。教師如想起到真正的幫助和啟發(fā)作用，必須與時俱進(jìn)，緊跟學(xué)生的步伐，學(xué)習(xí)新知識，接受新思想。對教師素質(zhì)的要求比傳統(tǒng)的實驗教學(xué)更加苛刻，甚至要求教師的創(chuàng)新能力也達(dá)到一定水平。同時教師在與學(xué)生的互動過程中，必須對實驗內(nèi)容有一個大概的認(rèn)識，這就要求教師在學(xué)生拿出實驗方案的同時，查找和閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)，對學(xué)生將要進(jìn)行的內(nèi)容有比較深刻的了解。由于放實驗室的學(xué)生進(jìn)行實驗項目不盡相同，如果需要對多個不同內(nèi)容的實驗項目同時給予幫助時，將會耗費(fèi)教師大量的時間和精力。

1.5 投入經(jīng)費(fèi)和“產(chǎn)出效率”的提高

從經(jīng)費(fèi)投入來看，開放實驗室的實驗重復(fù)性低，其實際的實驗消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的實驗教學(xué)。但是從“產(chǎn)出效率”來看，經(jīng)過開放實驗室進(jìn)行實驗項目培訓(xùn)的學(xué)生，大部分會在創(chuàng)新思維和動手能力方面優(yōu)于傳統(tǒng)實驗室中學(xué)習(xí)的學(xué)生。這個過程不僅改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，更改變了學(xué)生的工作方式和思維方式。經(jīng)過1～2次的培訓(xùn)，這個效果在學(xué)生畢業(yè)找工作時更有著明顯的體現(xiàn)。經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生，一般會在工作面試時變得成熟、自信、大方、有的放矢，很容易獲得用人單位的青睞。從長遠(yuǎn)來看，開放實驗室的投入產(chǎn)出比高，對提高學(xué)生素質(zhì)有著深遠(yuǎn)的影響。

由上述不同點(diǎn)可以看出，開放實驗室的開展和實施比傳統(tǒng)實驗室投入大，管理和教學(xué)任務(wù)重，目前很難在高校中大面積推廣，因此學(xué)生的受益面十分有限，但其教學(xué)手段確實在提高工科學(xué)生的創(chuàng)新能力方面起到了不可替代的作用。有效地降低開放實驗室的建設(shè)門檻，盡可能地擴(kuò)大受益面，使所有學(xué)生都有機(jī)會和條件得到鍛煉，是當(dāng)前開放實驗室建設(shè)的重要目的。

2 農(nóng)業(yè)院校中有效地運(yùn)行工科開放實驗室

相對于工科院校，在農(nóng)業(yè)院校中有效地實施和運(yùn)行工科專業(yè)的開放實驗室應(yīng)該具有特殊性和針對性。

2.1 背景知識的延展性

農(nóng)業(yè)院校中工科專業(yè)一般有會相應(yīng)的農(nóng)科背景，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品工程、畜牧工程、生物工程。開放實驗室內(nèi)進(jìn)行的實驗項目多數(shù)與教師或?qū)W生的相關(guān)農(nóng)業(yè)背景有關(guān)，如筆者指導(dǎo)學(xué)生在開放實驗室進(jìn)行的實驗項目包括有土壤水分測量小車、蘋果自動分級機(jī)等。實驗項目的實施需要指導(dǎo)教師既具備工科的基礎(chǔ)知識，同時又具備農(nóng)科的專業(yè)知識。

2.2 實驗場所的延展性

農(nóng)業(yè)院校的工科開放實驗室中，有些實驗項目可能需要模擬大田、溫棚、畜禽舍、糧倉等環(huán)境，或是最終直接到相應(yīng)農(nóng)業(yè)場所地點(diǎn)進(jìn)行。實驗場所需要有一定的延展性。

2.3 實驗難度的控制

與工業(yè)相關(guān)的實驗項目不同的是，工科與農(nóng)科相結(jié)合的實驗項目實施對象往往是動、植物，具有不統(tǒng)一性和非標(biāo)性，實施場所多為農(nóng)田、畜禽舍、溫室等農(nóng)業(yè)場所，條件惡劣，實施難度往往比工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項目要大得多。教師和學(xué)生在設(shè)計實驗方案時，既要估計實驗的難度，又要預(yù)估實驗的可行性，以保證實驗的順利進(jìn)行。

2.4 學(xué)生實驗興趣的拓展

農(nóng)業(yè)院校的工科開放實驗室有效實施的前提是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而提高學(xué)生進(jìn)行開放性實驗的興趣，需要進(jìn)行實驗初期的科研背景的培養(yǎng)。筆者發(fā)現(xiàn)較早地參與教師相關(guān)課題的學(xué)生容易獲得相應(yīng)的專業(yè)背景知識，并較能在開放實驗設(shè)計階段打開思路、提出想法，為開放實驗的進(jìn)行提供了良好的開端。

2.5 化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)

實驗方案確定后，在具體的實施過程中，可能會出現(xiàn)一些環(huán)節(jié)是學(xué)生在以往的課程學(xué)習(xí)中沒有涉及到的知識點(diǎn)。實驗過程實際上就是一個觀念轉(zhuǎn)化過程，將以往的被動學(xué)習(xí)觀念轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)的觀念。學(xué)生通過實驗過程需要解決的問題，主動找尋學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。通過實驗的進(jìn)行，讓學(xué)生養(yǎng)成新的主動探究式的學(xué)習(xí)習(xí)慣，才是開放實驗的主要目的。

3 結(jié)束語

開放實驗室無疑是培養(yǎng)農(nóng)業(yè)院校的工科創(chuàng)新型人才的有效途徑。筆者作為一名農(nóng)業(yè)院校的農(nóng)業(yè)工程系的教師有幸參與了開放實驗室的建設(shè)和實驗指導(dǎo)全過程，在多年教學(xué)實踐中積累了一定的經(jīng)驗，深刻認(rèn)識到有效推廣和擴(kuò)展農(nóng)業(yè)院校的工科開放實驗室將是一項任重道遠(yuǎn)的工作。

[1]王峰，魚靜．高校開放實驗室與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2011，30(3):320-322，368.

[2]林卉，胡召玲，趙長勝，等．高校開放實驗室的建設(shè)與管理[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27(3):152-155.

[3]謝惠波，楊艷，陳麗，等．論開放實驗室建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28(5):178-181.

[4]張新有，袁霞，潘偉．高校專業(yè)實驗室開放與實施方案探討[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2009，12:124-127.

[5]張云平．國外大學(xué)實驗室管理及其對國內(nèi)開放實驗室的啟示[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27(3):149-151.

[6]周琪鋒．開放實驗室創(chuàng)新模式的探索[J].實驗技術(shù)與管理，2008，25(12):176-178.

2016-04-25）