加強開放實驗平臺建設　促進學生創新能力培養

張家棟　房海蓉

【摘要】從創新人才培養的需要出發,闡述了實驗室開放的必要性和必然性,構建了適應內容開放的實驗教學體系,提出了學科實驗室與教學實驗室一體化的建設思路,詳細論述了建設高水平實踐教學平臺的一些行之有效的措施,營造了濃郁的創新實踐氛圍,發揮了實驗教學平臺在研究型大學創新人才培養中的重要作用。

【關鍵詞】實驗室開放;平臺建設;能力培養

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2009)07—0132—03

引言

新時期高等教育的首要任務是培養高層次的創新型人才,而學生創新精神和實踐能力的培養是高校創新型人才培養的關鍵[1]。周濟部長明確指出:知識來源于實踐,能力來自于實踐,素質更需要在實踐中養成,各種實踐教學環節對于培養學生的實踐能力和創新能力尤其重要[2],實踐教學作為高等教育的重要組成部分,在學生創新精神和實踐能力培養方面具有其他教學環節不可替代地獨特作用。教育部在“質量工程”中一直強調:高度重視實踐環節,提高學生實踐能力;根據創新型人才培養需要,加強教學實驗室與實習基地的建設,為學生提供必要的實驗環境和條件。這就要求各高等院校必須大力推進實踐教學內容、方法、手段及實踐教學模式的改革與創新,不斷加強實驗室基礎設施建設,建立新的實踐教學體系,形成高素質的實驗教學隊伍,完善高效的實驗室運行管理機制,營造濃郁的實踐教學氛圍,促進高校開放實驗平臺的建設,為學生創新能力和實踐動手能力的培養奠定堅實地基礎,從根本上保證創新人才培養的質量。

一 轉變觀念,明確新時期實驗室開放的內容

近年來,學校以實施“質量工程”為契機,圍繞建設“國內一流、國際知名”的研究型大學目標,不斷優化本科創新人才培養方案,深化人才培養模式和教學模式的改革與創新,對于專業主干課程要求全部采用研究性教學模式,倡導基于問題和課題的探究式的學習方法,學生變被動學習為主動探索,這就要求學校必須提供開放的實驗平臺,構建多層次的實踐教學體系和實踐教學內容,體現“以學生為本”的教育理念,以適應學生開展自主學習和探索實踐的需要。

學分制的教學管理模式,打破了原來按固定班級排課、上課的模式,實踐課程、實踐內容、實踐時間完全因人而異,沒有開放的實驗室運行機制就無法保證實踐教學的順利開展。

高校本科生培養規模的擴大,使在校人數迅速增加,而實驗面積和實驗設備相對不足,這將嚴重影響和制約學生實踐動手能力的培養和實驗教學質量的提高,通過實驗室開放可以最大限度地利用實驗室資源,提高實驗設備的使用效率。

所有的這些都要求學校必須加快進行開放實驗平臺的建設,發揮實驗室在高校育人過程中的重要作用。因此實驗室開放如果僅局限于現有的時間開放和管理開放,已經無法滿足當前拔尖型創新人才培養的需要,因此應重點進行實驗室建設開放和實踐教學內容的開放。

二 系統設計,構建開放的實驗教學體系

開放的實驗教學體系是開放實驗平臺建設的核心內容。全校實驗教學體系根據培養方案的總體框架和“寬口徑、厚基礎、重個性、強能力、求創新”的總體目標要求,既考慮學生在校期間應獲得的知識結構與框架,又考慮學生各種能力、素質的培養和個性的發展;既考慮第一課堂的人才培養,又考慮第二課堂的補充作用,從創新人才培養方案制定入手,以新的教育理念和教學觀念為統領,構建了基于通識教育、學科門類教育和自主教育三個層次的縱向多層次,橫向多模塊的全學程實踐教學體系,體現了開放式的實驗教學模式。

1 基于實驗教學的內容開放

傳統的實驗教學內容陳舊,驗證性實驗多,設計性、綜合性實驗少,缺乏對學生的系統科研訓練。同時實驗教學形式單一,學生難以自主參與實驗設計,實驗教學缺乏探索性和啟發性,客觀上壓抑了學生對科學實驗的興趣,束縛了學生的創造力和想象力,影響了學生創新實踐能力的培養。在新的實踐體系中,對課程實驗、課程設計和畢業設計等內容都進行了優化設計和創新,為學生提供了內容廣泛、自主性強的實踐內容,學生可以根據自己的時間和修課計劃靈活安排實驗內容、設計實驗方案、選擇儀器設備,在教師輔助指導下進行實驗、測試、處理和數據分析,變過去教師完全主導實驗為現在的學生自主實驗,避免照葫蘆畫瓢式的模仿實踐,充分調動了學生的積極性,發揮了學生的創造潛力。

2 基于自主實驗的內容開放

以大學生創新性實驗計劃項目和學科競賽項目為載體,構建了系統的學生科研訓練體系,實現了自主實驗的內容全開放。學生是實驗的主體,學生針對學習和生活中的理論問題、實際問題以及其他感興趣的科研項目,通過申請大學生創新性計劃項目,參加與專業相關的科技競賽項目等方式進行自主實驗,學校不僅會為學生配備導師,給予經費資助,而且要求所有實驗室為這部分學生提供開放的實踐環境。學生在項目研究實踐過程中,不僅接受提出問題、設計實驗、動手實踐、觀察和記錄實驗現象、嚴密分析實驗結果、得出科學結論等系統訓練,還可以接觸并參與到教師的科研課題中,了解本專業領域的工程實際及學術前沿,從而很好的培養了學生嚴謹的科學素養和探究新事物的興趣,使學生獲得了科學研究的基本技能,強化了學生的綜合實踐能力培養。

三 學科引領,提高實驗室建設水平

為了達到各類實驗室利用有限資源更好地為教學、科研服務的目的,實驗室的開放運行已成必然趨勢,實現科研實驗室和教學實驗室一體化的開放建設,是實驗室開放走向良性循環、促進實踐教學水平提高的重要保證。

1 學科實驗室與教學實驗室一體化建設

依托學科優勢,整合優質辦學資源,實現學科實驗室與教學實驗室一體化的建設是構建高水平實踐教學平臺的重要舉措。學校依托1個國家重點實驗室、8個省部級重點實驗室,已經建設了“土木工程實驗中心”、“電工電子實驗中心”2個國家實驗教學示范中心和“機械工程實驗中心”北京市實驗教學示范中心,并且已經向全校學生全面開放。

2自主研制高水平的實驗平臺

加強科研成果轉化,促進實驗平臺自主研發是提升實驗設備水平和實驗開放層次的重要手段。學校依托通信與信息系統、交通運輸規劃與管理、橋梁與隧道工程、載運工具運用工程等國家級重點學科,研制了一批科研教學兼顧、獨具軌道交通特色的實驗系統,為學生開設專業綜合實驗和自主創新實驗提供了根本保證。利用“軌道交通專用數字移動通信網”、“青藏鐵路GSM-R系統”等最先進的研究成果,完善了光纖通信實驗平臺、現代通信網絡實驗平臺和無線通信實驗平臺;依托隧道與地下工程試驗研究中心以及我國唯一的地下雙層隧道綜合試驗室,開發了地下工程與軌道實驗平臺、流體-固體耦合隧道結構加載實驗系統、盾構掘進模擬實驗系統;首創了基于網絡控制的動車組特色實驗系統,開發了一批模擬動車組牽引與制動、動車組裝備、信息顯示等內容新穎、技術先進的動車組實驗教學儀器;依托交通運輸智能技術與系統實驗室和交通運輸系統模擬實驗室的科研成果,成功開發了5個實驗教學系統,其中 “鐵路運輸生產模擬實驗教學系統”為國內首創,現已在多所高校推廣使用。這些實驗系統解決了學生不能到現場親自操作的問題,提升了本科生實驗教學的水平,為學生實驗提供了良好的環境。

四 建立機制,營造開放實驗氛圍

1 開設實驗室功能介紹的選修課程

為了全面構建與學校“國內一流、國際知名”研究型大學的目標要求相適應的本科創新人才培養體系,深化人才培養模式改革,促進開放實驗平臺建設的實施效果,學校開設了《主要實驗室功能介紹》選修實驗課程,學生通過該課程可以了解學校各實驗室的功能、科研方向和開放情況,為以后學生進行開放實驗奠定基礎。課程內容主要包括實驗室功能概述、實驗室近年來科學研究與承接工程項目等工作情況、實驗室研究方向的國內外研究概況及研究成果、與學生互動內容、典型實驗過程演示或展示項目列表。為了進一步滿足學生的需求,在以后的實驗室開放建設中,將提供套餐式課程供學生自由選擇,切實做好人才培養模式的改革工作和實驗室開放工作。

2 完善實驗室開放管理辦法

建立完善的規章制度和管理辦法是開放實驗室良性運轉的重要保障,學校組織制訂了《實驗室(中心)開放管理實施辦法》,對設備的使用及實驗室開放等做出了明確規定,并依據實驗室主要服務功能對實驗室開放模式進行了分層次的設計和實踐。現有國家級實驗教學示范中心、北京市實驗教學示范中心以及學校其他教學實驗室面向本科生全面開放,國家重點實驗室、國家工程研究中心等國家級實驗平臺,教育部重點實驗室、教育部工程研究中心等省部級實驗平臺,以及校內其他科研實驗室,在導師指導下面向參加大學生創新性實驗計劃項目的本科生開放。明確學校所有實驗室都具有人才培養的責任和任務,要求學校所有實驗室都要以不同形式為本科生開放。

為了充分利用實驗室資源為教學服務,同時給學生以自主學習的空間,教學為主的實驗室實行星期一至星期日早8:00時至晚10:00時向學生開放,其他實驗室在規定時間開放。學生通過網上預約或到實驗室登記預約,可以在開放時間內到開放的實驗室進行相應的實驗學習和項目實踐,打破原來按班排課、固定時間上課的管理模式, 實現了管理開放。避免了學生集中上課時間實驗室空閑、下午晚上實驗室擁擠的問題,大大提高了實驗室的利用率。

3 打造一支適應開放模式下的高水平實驗室人員隊伍。

開放實驗室實驗內容的改變以及設備的開放使用,對實驗室技術人員的素質要求進一步提高,因此學校不斷采取措施建設高水平的實驗教學隊伍。通過對現有實驗技術人員培訓、選派年輕優秀實驗人員到國內外交流學習、專兼結合、面向校內外公開招聘引進高水平的工程技術人員以及制定完善的激勵政策等措施,打造一支適應當前實踐教學需要的高水平實驗隊伍,為學生的開放實驗奠定基礎。

四 結束語

加強學校開放實驗平臺建設不僅是提高實驗室和儀器設備利用率的重要舉措,更是培養學生創新能力和動手實踐能力的有效途徑和推進學校實驗教學改革的重要手段。開放實驗平臺的建設是一項復雜的系統工程,不是一朝一夕可以完成的,需要在實際工作過程中不斷探索研究,與時俱進,堅持不懈和不斷創新,我校將在已有建設基礎上總結經驗,繼續加大投入,提高開放實驗平臺建設水平,切實發揮研究型大學實踐教學優勢,為國家建設培養創新人才。

參考文獻

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