基于工程能力培養的電子信息類實驗室開放和開放性實驗教學模式的構建

【摘 要】基于電子信息類實驗場地、實驗設施和實驗項目的不同特點，以提升學生學習自由度、強化工程能力培養為建設目標，針對開放實驗室管理機制、開放方式多樣化、實驗項目設置、校企合作模式等環節進行了詳細闡述。

【關鍵詞】電子信息；實驗室開放；開放性實驗；校企合作

1 完善開放實驗室管理機制

建立完善、系統、行之有效的管理機制是開放實驗室形式得以長期保持的關鍵。實驗室開放制度具體內容包括：開放實驗室的準入與運作；開放性實驗項目的選擇與確立；學生自選項目的申報與立項；儀器設備管理、維護及安全規程；開放性實驗教學檔案管理；開放性實驗教學的效果評價及激勵機制等。學校每年由教務處和國有資產管理處聯合對開放實驗室進行考核評定，并將考核結果納入院級教學評估體系，與學院年終獎金直接掛鉤。考核評定指標主要包括：每周開放學時數、受益學生面、指導教師人數配置及結構合理性、開放性實驗項目設置及更新、實驗報告批改或課題驗收情況、儀器設備完好率、儀器設備利用率、安全事故發生情況等。

在實驗開課之前，安排2個學時的先導課，講解一些經典實驗案例和電子信息技術的最新前沿成果，同時從社會生產和日常生活中息息相關的事物入手，講解電子信息技術的具體應用實例，讓學生產生感性認識，充分認識到電子信息技術的奇妙和實用性，培養動手實踐的興趣和對問題的探索求知欲望[1]。同時，向學生傳授查閱資料、處理數據和撰寫報告等基本技能，為自主參與開放性實驗做好準備。另外，充分利用網絡使用方便、覆蓋面廣和資源共享的優勢，將常用儀器和元器件的使用方法和工作原理、注意事項、媒體課件、授課錄像、理論知識介紹等教學資源放到開放性實驗教學信息管理網站上，方便學生預習和復習。

2 構建多種形式的實驗室開放方式

實驗室的開放既包括實驗室儀器設備和實驗項目的開放，也包括實驗室時間和空間的開放[2]。開放性實驗教學的實施受到實驗場地、實驗設施、實驗項目等多重因素制約，需要根據各實驗室的實際條件，有針對性、有側重地開展工作。具體包括如下形式：

（1）課內實驗延伸形式的實驗開放。對于課內學時中無法全部完成的實驗任務（如實驗項目的先導問題和后續延伸問題），學生可在開放實驗時段進行操作；另外還可進行常規實驗教學內容的預習、復習等工作。

（2）開放性實驗項目預約開放。開放實驗室每學期初在教學管理系統網頁上公布該實驗室開設的可供選擇的實驗項目。實驗項目的設置具有一定的工程應用背景和實用性，包括驗證性、綜合性和設計性多種層次，注重引入新知識、新器件。學生選定題目后，可進行網上預約或書面預約，并在規定的時間到開放實驗室進行實驗操作。

（3）學生自擬課題的開放。充分發揮學生自主性，由學生自己提出感興趣的實驗課題、制定設計方案和步驟、確定所需實驗時數及器件設備、上交實驗方案。指導教師綜合考慮實驗方案、實驗室條件和安全性后提出修改意見并形成最終方案。鼓勵采用多種方案實現設計目標，鼓勵引入新知識、新技術，優先采用合作企業提供的新器件、新設備。

（4）其他課外科技活動開放。對參與教師科研、大學生創新性實驗項目、畢業設計、課程設計、各類科技競賽、專業認證培訓等科技活動的學生開放實驗室[3-4]。

實驗室開放采用網絡化管理。學生進入實驗教學信息管理網站，用學號和密碼登錄后可進行網上預約、網上下載實驗要求、網上提交報告、網上查閱成績等多項操作。教師賬號則可以設定實驗開設項目和開設時間、查詢預約情況、設定報告提交截止時間、網上批改實驗報告、網上答疑等[1]。既提高了管理效率，又可及時總結歸納出學生的疑難問題，為教師掌握教學進度、衡量教學效果提供有力依據。

3 以產業需求為牽引，開設實驗項目

（1）與企業合作，將產品研發、生產中的各類技術問題分解、提煉后，成為難度適中、適合進行學生培養的課題，使學生培養與生產實踐和社會需求實現無縫對接。

（2）在較大型的綜合性、設計性開放實驗項目設置中，引入CDIO工程教育模式，模擬企業研發特點，培養學生團隊協作能力。

CDIO工程教育模式的核心是“做中學”和“基于項目的教育和學習”，分為構思（C）、設計（D）、實現（I）、運作（O）四個環節。在實驗開始前，指導教師布置設計任務，給出參數要求和大致參考方案，學生自由組成3～5人的團隊。要求項目組發揮學習自主性，在規定時間限度內，通過查閱資料、教師答疑和學生自己的實踐來完成實驗。在此過程中，實驗室負責提供設備、場地和技術支持。項目完成后，由指導教師進行驗收，給出評價意見。在團隊中，項目負責人負責需求分析、技術設計、技術程序計劃制訂，并協調各環節工作。硬件和軟件制作者負責工程計劃、圖紙設計、方案設計、制造、解碼、測試等工作，是將設計方案轉化為產品的過程。技術文檔的撰寫者負責對前期程序進行評估，包括系統修訂、改進和淘汰等，并將改進意見反饋到負責人處，實現項目研發的閉環控制。整個過程以產品研發到運行作為訓練周期，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程理論、技術與經驗，體驗完整的現代工程思維方式[5-7]。

4 校企合作推進開放實驗室建設

（1）企業通過儀器設備的部分或全部饋贈、資金投入、優惠銷售等方式，為開放實驗室提供最先進的軟、硬件支持，進一步充實、豐富教學內容，使人才培養目標更具方向性和實用性。同時，企業方實現了產品的免費宣傳，提高產品知名度，形成學生使用該設備技術的習慣性和傾向性，加強學生對企業的認同，推動產品打入和占領高校市場，并進一步開發潛在的、未來的市場。

（2）設立校企合作指導機制，聘請企業技術人員擔任開放實驗室兼職教師，使實驗指導更具針對性。對承擔教學工作的企業員工給予薪酬補貼；在開放實驗室考核中，將企業指導教師人數及結構合理性作為考核指標的加分項。

（3）通過工作量認定、培訓經費資助等多種形式，選派青年實驗教師通過掛職、頂崗、訪問、輪訓、研修、擔任技術兼職、參與協同創新平臺、參與校企聯合攻關課題等多種形式，接受企業工程培訓，接觸產業前沿和社會需求，提高工程思維能力、工程實施能力和工程創新能力。

【參考文獻】

[1]蘇芙華，曹鋒. 電子技術開放性實驗教學的實踐與探索[J].科技信息，2010（27）：25，203.

[2]江錦花.大學生科技創新與開放實驗室管理模式[J].實驗室研究與探索，2009，28（12）：12-15.

[3]關惠銘，劉海昌.對開放性實驗室和開放性實驗教學模式的思考[J].科技資訊，2007（24）：93-94.

[4]金正一.建設開放性實驗室的思考與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：124-125.

[5]李善壽.“CDIO”工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2010（20）：164-166.

[6]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學院工程教育的經典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[7]高原，王土央.校企聯合創新實踐基地CDIO培訓體系建設[J].科技視界，2013（22）：18.

[責任編輯：楊玉潔]