利用開放實驗室培養創新型實驗人才的探索與實踐

江楠

摘要：創新型人才是我國目前發展亟需的力量。在高校實驗室改革過程中建立開放實驗室是必然趨勢，根據本校電工電子實驗中心現狀，文章闡述建立開放實驗室培養創新型人才的過程與步驟，經過一年多的應用，取得一定成績，應用效果明顯，前景廣泛。

Abstract： The innovative talents in China is currently developing much-needed power. The establishment of open laboratory in the university laboratory reform is an inevitable trend. According to the present situation of the university of electrical and electronic experiment center， it Describes the process and steps of establishing open laboratory to cultivate innovative talents. Through a year of much application， it has achieved considerable success. The application effect is obvious and very wide.

關鍵詞：實驗室改革；開放實驗室；創新型實驗人才

Key words： reform of laboratory；opening laboratory；creative talents for lab

中圖分類號：G424.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0221-03

0 引言

當前，中國國力正在不斷增強，國家對人才的要求越來越高，不僅需要有基礎技藝的工人，更需要具有一定創造力的高級工程師。這就要求大學工科實驗室必須努力培養動手操作能力強并且具有創新精神的學生。東北石油大學電工電子實驗中心是具有石油特色的電氣類實驗室，承擔著培養石油工業及其相關專業人員進行電氣操作的重任。近年來，電工電子實驗中心不斷嘗試各項改革，以適應國家的發展需要培養各類創新型人才。

1 為培養創新人才建立開放實驗室

1.1 建立開放實驗室的必要性

原有的實驗課程上課時間短，內容陳舊，已經跟不上時代變化。這樣的教學方式極大地束縛了大學生在科學實驗活動中發揮主觀能動性，不利于培養學生創新精神，提高他們的實踐動手能力，也無法將學校現有的教學資源充分利用。創造一個寬松、便利、能充分調動學生的學習積極性、充分發揮個人潛能的開放的實驗環境，對于加強大學生的能力培養有著十分積極的作用[1]。實驗室的開放要求各個實驗室在完成計劃內教學和科研任務的前提下，運用現有師資、儀器設備設施等資源，對學生開放，給學生提供實踐學習科學研究的條件。實驗室的開放，不僅能夠充分利用實驗資源，同時還能為學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間，對于提高儀器設備利用率具有一定意義。開放實驗室有利于對實驗技術進行交流、融洽、協作與創新；有利于及早發現創新型人才并幫助其快速成長；有利于大學生個性的發展，加強他們的自我管理意識，提高他們的組織管理才能；有利于降低儀器設備的無形損耗，提高其利用率，加快新技術、新設備的投入使用，提高實驗技術水平[2]。因此，東北石油大學電工電子實驗中心建立開放實驗室，讓學生根據自己的時間選擇實驗，自主選擇實驗內容，最大程度上發揮他們的主觀能動性。

1.2 建立開放實驗室的方案與措施

有效實行開放實驗室的規劃建設，加強實驗室管理，使其高效運行，并進行示范推廣，將有利于實現學校的資源共享，提高實驗室各項效益，推進實驗教學內容、教學體系、教學方法和手段的革新。實驗室開放有很多類型，我們根據自身特點選擇，使開放實驗室有明確的目標和寬泛靈活的創新機制。“開放”對于學生來說應是課余的、課外的，因此，實驗內容應該是人才培養計劃所規定的學時以外的，是對人才培養計劃內必修實驗的延續和提高，包括如綜合性、設計性、創新性實驗和軟件開發、課件制作、網站建設等。對于實驗經費的來源，本院學生可通過申請大學生創新項目的方式獲得專項經費，也可以參加教師的科研項目來獲得實驗資助。對于教師的配備，開放性實驗室的指導教師要求具有較高的理論知識與實踐操作的技能，并能主動引導學生，精心修改實驗設計內容。實驗室其他技術人員需提供良好的實驗教學服務，保證實驗室常規儀器設備的完好率，提供實驗教學必需的配套服務，營造一個積極向上的教學環境。

為了讓學生有充分的實驗時間，東北石油大學電工電子實驗中心自行建立一套實驗課選課系統。學期初，教師在實驗選課系統上發布所有能夠進行的實驗項目，學生根據自身的學習時間和學習進度在系統上選擇自己了解或者喜歡的實驗項目；在開放時間內，中心根據學生的預約情況準備實驗內容，并安排教師負責指導進行實驗[3]。

該實驗中心在過去的基礎上對于實驗內容的設置進行了調整和改革，共分三類。第一類是必做實驗項目，這類實驗注重對學生基礎能力的培養，如認識儀器儀表、根據電路圖搭建某個電路、觀察實驗結果等，要求學生掌握最基本的操作技能；第二類是選作實驗項目，這類實驗在必做實驗項目的基礎上要求學生可以系統地運用所學理論知識和基本實驗技能，上課時由指導教師對學生提出具體實驗要求，并提供實驗所需材料，同時教師還負責指導和檢查實驗結果，學生自己則需查閱文獻資料，獨立設計實驗方案和撰寫實驗報告，這類實驗項目可以充分發揮學生的主動性和創造性，培養學生獨立的工程設計能力以及分析和解決問題的能力；第三類是創新型實驗項目，是指在教師指導下學生獨立進行一個研究課題的實驗，或者讓學生和老師一起進行科學研發活動，比如參加各種設計大賽，或者是參與到創新基金項目中等，這樣，學生在研發活動中不斷使自己的創造能力、工程意識得到激發、引導和鞏固[4]。

1.3 建立開放實驗室的軟硬件基礎

該實驗中心在2003年曾購進一批價值800多萬的實驗臺，以提供基礎實驗的操作。如今10余年過去了，舊的實驗臺已不能滿足創新實驗的需要，因此，在2014年又購置一批新的硬件設施和儀器設備，如單片機開發實驗儀、數字存儲示波器、6位半數字萬用表、教學實驗室虛擬儀器套件、學生實驗多功能數據采集器、電能質量分析儀、高精度多功能過程校準器、數字直流電源、數字信號源。實驗室組織中心教師經過一年的努力自行研究開發一套網上選課系統，現已投入應用。

2 建立開放實驗室需要先進的管理模式和運行機制

電工電子實驗中心由學校、院二級管理。學校配有教學校長和教務處負責實驗中心建設；二級院配有院長專門負責此項工作，實驗中心設主任、副主任、專職實驗教師和兼職實驗教師，實驗室下設項目小組，各小組負責人對實驗室主任負責。中心有專兼職實驗教師18名，成立4個創新團隊，每個團隊4～5人，負責不同研究方向的項目。每個團隊的教師可單獨也可共同指導學生進行創新研究。指導教師和參與實驗的人員需對選題的科學性、難易程度及可操作性提前進行論證，對實驗過程中有可能發生的安全問題制定應急預案，并提示操作人員進行梳理防范。實驗室進行開放時，必須有指導教師或實驗室人員在場，除提供實驗儀器設備外，還要進行實驗過程的監控和實驗室安全保障等管理工作，并認真做好實驗室開放記錄。另外，我們挑選一些比較優秀的研究生和本科生，讓他們作為實驗室助手，參與到實驗教學的指導和實驗室的日常管理、儀器維修維護和科研等活動中來。這對于培養學生的創新精神和科學素質、提高他們的綜合能力都是大有裨益的。此外，該中心制定了一整套行之有效的安全管理制度。實驗室安全管理體系涉及防火、防毒、防盜等諸多方面的問題，每一個方面都有一套完善的管理措施。同時，構建了學校、職能處室、學院、實驗室、實驗技術人員、實驗者的安全管理體系，使實驗室安全管理層層相促，環環相扣，并逐級簽訂安全責任書，落實各級人員的安全責任，責任到人。

實驗室文化體現了實驗室人員共有的核心價值觀念，作為一種軟管理手段具有無形的力量，起到了凝聚團隊、激發潛能的重要作用。世界上成功的實驗室文化最突出的特點是：自由民主、團結協作、相互激勵的合作氛圍；積極探索、鼓勵創新、允許失敗的科學精神。因此，東北石油大學電工電子實驗中心將努力營造這種和諧的文化氛圍。

3 開放實驗室培養創新型人才的效果

經過一年多的建設，開放實驗室已經投入使用，并初見成效。

首先，在學期初我們面向全校各個專業的學生開設實驗選修課，學生通過實驗中心網上選課系統進行實驗內容的選擇。見圖1。

我們將實驗內容設置為三個層次：基礎性實驗，提高性實驗，創新型實驗，即上述所說的必做、選作和創新實驗。初次上課的學生必須要完成一定的基礎性實驗，以熟練掌握儀器的使用，一般需要半個學期的時間。下半學期進行提高性實驗，以培養學生獨立分析和解決問題的能力。經過一個學期的預熱，學生已初步具備實驗操作和解決問題的能力。在第二學期，學生直接選擇創新型實驗，前半個學期主要是教師給出實驗要求，讓學生自行設計實驗方案并進行仿真；后半學期由項目小組的教師帶領學生參與設計大賽活動，或進入創新基金項目。見圖2。

兩個學期過去，選課學生中有石油、機械、電氣、化工各專業的學生，他們的動手操作能力、解決問題的能力和創新能力都有所提高。有些學生還在競賽中獲得獎項。因此，我們在未來的一年中將根據專業特色加入適合各個專業操作的實驗內容，并依靠各專業的優勢學科和優秀的師資隊伍，及時將學科前沿的成果加工改造納入本科生實驗教學。

4 總結

實驗中心致力于利用開放實驗室舉辦各類競賽、講座、論壇和模擬實踐等活動，旨在將創新教育滲透到校園文化活動中。通過各項努力，我校學生大部分已經積極參與開放性實驗，每年約有7000人次參與到各類型開放性實驗的活動中并取得了豐碩成果，極大的活躍了校園學術氛圍。在開放性實驗室建設過程中，中心組織開展了一些與課外科技競賽相關課題的研究，對參賽學生代表進行賽前輔導與訓練，為我校本科生參加全國電子設計競賽、全國“挑戰杯”創業大賽和全國廣告設計大賽等諸多大型賽事奠定了基礎。通過學科競賽，我們使更多的本科生有機會通過各類競賽得到科學思維、科學方法的系統訓練，培養了學生的實踐能力和實戰能力。經過一年多的應用，通過開放實驗室培養的學生取得了一定成績，在學生中反映良好，見表1。

實驗室在培養學生的創新能力和個性發展引導方面一直發揮著舉足輕重的作用。東北石油大學電工電子實驗中心通過建立開放實驗室，建設創新平臺，使學生的創新能力得到培養，綜合能力得到提高，在全校反應良好。基于以往改革經驗，中心在未來需要進行更加全面的建設，為國家輸送更多創新型人才。

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