蒲保興
開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與思考
蒲保興
(邵陽學(xué)院信息工程系,湖南 邵陽 422001)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程技術(shù)類高校培養(yǎng)方案的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的必要手段,實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革是目前高校面臨的一個(gè)重要課題。在剖析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問題的基礎(chǔ)上,給出了開放性實(shí)驗(yàn)室的功能定位,論述了開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要意義,指出了建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室需要著重解決的問題和解決的措施。
開放性實(shí)驗(yàn)室;建設(shè);探索
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程技術(shù)類高等學(xué)校培養(yǎng)方案的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)必不可少的教學(xué)進(jìn)程。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度、提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率是目前工程技術(shù)類高校實(shí)踐教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。實(shí)行開放模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種行之有效的改革措施,它有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,有利于學(xué)生運(yùn)用有限的實(shí)驗(yàn)資源從事實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng),有利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維,提高其創(chuàng)新能力[1-2]。由于它是一種新型的教學(xué)模式,目前正處在嘗試階段,尚沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒,也沒有現(xiàn)行的規(guī)則可遵循,無論從理論研究、還是實(shí)踐研究均處在探索階段,從而建設(shè)好開放性實(shí)驗(yàn)室將面臨許多困難。有一些院校已在初步嘗試實(shí)行開放模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué),但大都處于試驗(yàn)階段[3-5]。本文剖析了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的缺陷,論述了開放式實(shí)驗(yàn)室的功能定位,闡明了建設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)室的意義,提出了建設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)室應(yīng)著重解決的幾個(gè)問題。
在工程技術(shù)類高等院校的教學(xué)體系中,有理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)兩大組成部分。實(shí)踐教學(xué)包含了實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)。其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才方面具有極其重要的地位,它不僅能讓學(xué)生驗(yàn)證、鞏固、加深理解理論教學(xué)的知識(shí)點(diǎn),同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的有效手段,是觸發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要源泉。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,開設(shè)一門課程的教學(xué)方式呈現(xiàn)如下:教師在課堂內(nèi)講授理論知識(shí)點(diǎn),與之同步的是布置一定數(shù)量的課內(nèi)作業(yè)和課外作業(yè),并安排一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生必須在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課時(shí)間和指定的實(shí)驗(yàn)室去完成實(shí)驗(yàn),且開設(shè)的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證型居多。教師在學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)前先布置實(shí)驗(yàn)任務(wù),并通過課堂講授或發(fā)放實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的方式解析實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)等內(nèi)容。這種方式不僅限制了學(xué)生接觸實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境的機(jī)會(huì),而且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書來按部就班進(jìn)行操作,難以較好的理解和掌握所學(xué)的知識(shí)點(diǎn),更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。一般來說,學(xué)生為了熟練掌握一門課程的內(nèi)容,除完成教師規(guī)定的練習(xí)外,還需要不斷地溫習(xí)功課,通過完成大量的課外作業(yè)來鞏固所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一重要環(huán)節(jié),由于其特殊性,必須要在實(shí)驗(yàn)室借助儀器設(shè)備才能完成,而培養(yǎng)計(jì)劃規(guī)定的實(shí)驗(yàn)均是在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成,學(xué)生無法重復(fù)或反復(fù)地演練,也沒有安排課外實(shí)驗(yàn)。而目前高校所開設(shè)的課程中,實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)較少。因此,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅束縛了學(xué)生有效地掌握課程內(nèi)容,也限制對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度,是增養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的有效手段。一方面需要增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)課時(shí);另一方面,在學(xué)生完成課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的前提下,增加課外實(shí)驗(yàn),尤其是綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)過程需要較長的時(shí)間,放在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成不太現(xiàn)實(shí),最好放在課外完成,適宜于采用開放式實(shí)驗(yàn)的形式。
開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式遵循建構(gòu)主義教學(xué)的理論[6-8],強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要性。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是實(shí)施大工程教育的有效手段[9]。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的有效途徑,其目標(biāo)是提高教學(xué)質(zhì)量,在培養(yǎng)學(xué)生的過程中充分體現(xiàn)學(xué)生的“自我管理”、“自我成就”的特征,從而增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力。國家教育部門非常重視開放性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)改革中的作用,已將其列入普通高等學(xué)校教育教學(xué)水平評(píng)估的指標(biāo)體系。建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室是實(shí)現(xiàn)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要條件,開放性實(shí)驗(yàn)室的功能定位如下。
2.1開放性實(shí)驗(yàn)室應(yīng)能承擔(dān)普通實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)
有些高校是把開放性實(shí)驗(yàn)室與普通實(shí)驗(yàn)室區(qū)分開來進(jìn)行建設(shè),這在學(xué)校資金允許的條件下是可行的。但是,這樣做可能會(huì)導(dǎo)致硬件資源的重復(fù)建設(shè)。一種有效的途徑是在普通實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上,通過軟、硬件資源的建設(shè),使之成為開放性實(shí)驗(yàn)室。這樣,一方面,實(shí)驗(yàn)室既具有普通實(shí)驗(yàn)室的功能,能承擔(dān)課堂內(nèi)的教學(xué)任務(wù);另一方面,在沒有課堂教學(xué)任務(wù)的情況下,對(duì)學(xué)生開放,承接開放性實(shí)驗(yàn)。其開放的時(shí)間包括正常工作時(shí)間內(nèi)的無實(shí)驗(yàn)時(shí)段,以及晚上、節(jié)假日和寒暑假。這種方式既可節(jié)約成本,又能提高資源的利用率。
2.2以綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主要
開放內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)室開放不僅是延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間,讓學(xué)生隨時(shí)使用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備,而更為重要的是注重創(chuàng)建開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[10]。實(shí)驗(yàn)室的開放不單指的是時(shí)間上的開放,還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放。一方面,學(xué)生可以在開放時(shí)間內(nèi)重溫課內(nèi)實(shí)驗(yàn),補(bǔ)習(xí)在課內(nèi)沒有做到位實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。另一方面,應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在開放時(shí)間內(nèi)完成綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在建設(shè)過程中,應(yīng)注重構(gòu)建教學(xué)資源,創(chuàng)建一定數(shù)量的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以便于學(xué)生進(jìn)行選擇。應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中去,在教師的指導(dǎo)下,創(chuàng)建研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。還可以在學(xué)生掌握了一定的實(shí)驗(yàn)技能后,讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2.3開放性實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有科研和教研功能
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教學(xué)用的實(shí)驗(yàn)室一般不方便接納教師從事科研或教研工作。這是因?yàn)榻處煆氖逻@類工作一般在課余時(shí)間,而在課余時(shí)間實(shí)驗(yàn)室是不開放的。而開放性實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)重要任務(wù)是為教師進(jìn)行科研和教研工作提供實(shí)踐的場(chǎng)所。教師可以把自己的科研項(xiàng)目劃分成多個(gè)子課題,以研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式分配給學(xué)生,并加以指導(dǎo),學(xué)生可以在開放時(shí)間內(nèi)完成研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。開放性實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)能為學(xué)生完成校級(jí)、省級(jí)或國家級(jí)的創(chuàng)新性和研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。隨著開放模式的實(shí)施,要求教師構(gòu)建一定數(shù)量的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或指導(dǎo)一定數(shù)量的開放性實(shí)驗(yàn),將會(huì)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教研工作的開展。首先,迫使教師拓寬自己的專業(yè)知識(shí),熟練掌握各種實(shí)驗(yàn)儀器的操作,并根據(jù)各學(xué)生的特長設(shè)計(jì)出開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)資源。并需要正確地引導(dǎo)學(xué)生選擇開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中正確的指導(dǎo),使學(xué)生在教師的引領(lǐng)下自主地完成實(shí)驗(yàn),從而大大地促進(jìn)了教研工作的開展。
3.1有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力
的培養(yǎng)
采用開放實(shí)驗(yàn)室的模式,將能大大增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況重做課堂內(nèi)沒有熟練掌握的實(shí)驗(yàn),從而加強(qiáng)了學(xué)生基本功的訓(xùn)練。學(xué)生在開放時(shí)間內(nèi)完成大量的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),可以更加深入地理解和掌握課程內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,并能實(shí)現(xiàn)對(duì)各門課程知識(shí)的融會(huì)貫通。通過完成創(chuàng)新型、研究型實(shí)驗(yàn),可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,提高學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣,最大限度地發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛能。方便教師運(yùn)用多種教學(xué)方式,將教學(xué)過程從實(shí)驗(yàn)課堂內(nèi)延伸到課外,將科研思想、科研方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和科學(xué)技術(shù)的訓(xùn)練滲入教學(xué)過程。這種學(xué)用結(jié)合,全方位、開放型的教學(xué)模式不僅可以讓學(xué)生的思維方式、學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用知識(shí)的能力得到充分發(fā)展,也能促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)和個(gè)性得到全面發(fā)展。
3.2有利于設(shè)備資源利用率的大幅度提高
由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式的限制,高校實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備的利用率普遍較低。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)管理員和實(shí)驗(yàn)教師的上班時(shí)間均為正常工作時(shí)間,而工作時(shí)間之外(晚上、節(jié)假日)實(shí)驗(yàn)室均不開放,從而造成了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的閑置。而有些設(shè)備(特別是電子設(shè)備),由于換代頻繁,其服役的周期較短,盡管儀器設(shè)備完好,還沒有達(dá)到相應(yīng)的額定運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)間,但由于設(shè)備過時(shí),不得不淘汰。另一方面,有些專用實(shí)驗(yàn)室,僅為一個(gè)專業(yè)或一門課程設(shè)置,本身的實(shí)驗(yàn)任務(wù)就不重,連正常工作時(shí)間內(nèi)均不需要運(yùn)轉(zhuǎn),還有些專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,一年只需開一個(gè)學(xué)期,且在一個(gè)學(xué)期內(nèi)只需完成幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,從而造成了巨大的浪費(fèi)。如采用開放模式,則可以把閑置的設(shè)備利用起來。
現(xiàn)對(duì)于一臺(tái)設(shè)備的利用率進(jìn)行如下估算,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,一年有兩個(gè)學(xué)期,每個(gè)學(xué)期18周,每周5天,每天最多只能運(yùn)轉(zhuǎn)8個(gè)小時(shí),在開放模式下,全年可以運(yùn)轉(zhuǎn)45周,每周有7天,每天運(yùn)轉(zhuǎn)12個(gè)小時(shí),從而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下一年內(nèi)的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為:2學(xué)期×18周×5天×8小時(shí)=1440小時(shí),而在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備全年的動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)間為,45周×7天×12小時(shí)=3780小時(shí),可見開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率是傳輸實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的的2.6倍。以上估算,還沒有考慮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下實(shí)驗(yàn)室沒有安排實(shí)驗(yàn)課的情況。
3.3促進(jìn)科研工作的開展
由于開放性實(shí)驗(yàn)室一方面可以承接教師的科研工作,還能為學(xué)生參與教師的科研課題研究創(chuàng)造了條件,從而促進(jìn)了科研工作的開展。讓學(xué)生參與教師科研課題的研究工作,不僅解決了教師科研工作人手少的問題,也能使學(xué)生盡早地得到科研訓(xùn)練。
3.4為實(shí)現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃了創(chuàng)造條件
“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”是教育部為貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》任務(wù)所制定的重大高等教育創(chuàng)新項(xiàng)目[11]。在培養(yǎng)目標(biāo)上,它強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)。要求改革教學(xué)方法,文獻(xiàn)[11]中提供采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”,而開放式實(shí)驗(yàn)室是實(shí)現(xiàn)“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的”提供了有效保證,從而為實(shí)現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃創(chuàng)造了條件。
4.1建立健全的開放制度
無論是開放性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)還是維持開放性實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)運(yùn)行,均是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要學(xué)校的各級(jí)管理部門齊心協(xié)力,協(xié)調(diào)管理,更需要教師和學(xué)生的共同配合,積極參與。首先要有一系列行之有效的管理制度,具體包括開放時(shí)間的管理、教學(xué)儀器設(shè)備的管理、實(shí)驗(yàn)耗材的管理、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境衛(wèi)生和實(shí)驗(yàn)室安全的管理。除此之外,還要有一套激勵(lì)機(jī)制,確保教師積極投入到開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生積極參加開放性實(shí)驗(yàn)。
4.2重視教學(xué)資源的建設(shè)
開放性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)除硬件資源建設(shè)外,還必須大力開展軟件資源的建設(shè)。不僅要有管理制度的建設(shè),還需要進(jìn)行教學(xué)資源的建設(shè)。需要調(diào)動(dòng)教師的積極性,積極構(gòu)建開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,特別是設(shè)計(jì)性、綜合性和研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均要有詳盡的實(shí)驗(yàn)說明書,對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理,操作步驟和操作規(guī)程,應(yīng)運(yùn)用多種媒體的方式傳遞給實(shí)驗(yàn)者,可以采用文檔、視頻、課件等多種形式,要把所有的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容推送到校園網(wǎng)上,以方便學(xué)生學(xué)習(xí)。
4.3培養(yǎng)高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍
開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與一般的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比,需要更高水平的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。不僅要求指導(dǎo)教師具有較高的理論水平和常用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的知識(shí),還要刻苦學(xué)習(xí)和鉆研,掌握最新的科研專業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),及時(shí)更新知識(shí),掌握更多更為先進(jìn)的儀器操作技能,提高動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力,除此之處,還要具有創(chuàng)新精神和奉獻(xiàn)精神,要能構(gòu)建出新型的開放型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,要有廣博的知識(shí)體系,能及時(shí)解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題,還要善于引導(dǎo)學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的興趣。
開放性實(shí)驗(yàn)方式可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足,但建設(shè)好開放性實(shí)驗(yàn)性不是一件容易的事情,而且要使開放模式有效、持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn),需要學(xué)校各級(jí)部門的大力配合,除了出臺(tái)有效的管理方案外,還與教師、學(xué)生的積極參與密不可分。如管理得當(dāng),方法有效,實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將能大大地提高學(xué)生的實(shí)踐力、創(chuàng)新能力,發(fā)揚(yáng)學(xué)生的自我開拓精神,有效地培養(yǎng)成學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
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Exploration and Consideration on Construction Open laboratory
PU Bao-xing
(Department of Information Engineering, Shaoyang College, Shaoyang 422001, China)
Experimental teaching is an important process of engineering and technical college training program, which is the necessary means to cultivate students' innovative practical ability. The reform of experimental teaching method is an important subject facing colleges and universities at present. This paper analyzes the problems existing in the traditional experimental teaching mode, gives the functional orientation of the open laboratory, expounds the significance of the open laboratory construction, and points out the problems that need to be solved in constructing the open laboratory.
Open laboratory; Construction; Exploration
TP311
: A
10.3969/j.issn.1003-6970.2017.02.002
湖南省普通高校教改項(xiàng)目“構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)研究與實(shí)踐”
蒲保興(1965-),教授,博士,主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)編碼和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革。
蒲保興(1965-),教授,博士,主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)編碼和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革。
本文著錄格式:蒲保興. 開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與思考[J]. 軟件,2017,38(2):06-09