基于自主學習的開放性實驗室建設與應用

屠 華

(上海大學 機電工程與自動化學院，上海 200072)

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基于自主學習的開放性實驗室建設與應用

屠 華

(上海大學 機電工程與自動化學院，上海 200072)

指出了傳統實驗教學模式的弊端，介紹了開放性實驗室的建設措施。開放性實驗室需要轉變觀念，采用信息化管理方式，可適當加入學生的自我管理，在實驗室的管理中培養學生的主人翁意識。加強不同專業實驗室的交流學習，鼓勵學生進行交叉學科的實驗研究，找到合作點，培養具有交叉學科創新研究能力的學生。實驗設備可與校外共享，展開校企間的合作，從理論和實驗研究到產品的生產，達到產學研相結合，產生一定的經濟效益反哺儀器設備的更新與實驗室建設。強調開放性實驗室不只是在于形式的開放更要注重開放的成效，需建立實驗質量考核標準及質量監控體系，并采取確實有效的措施來控制和保證實驗教學質量。

實驗室建設； 開放性實驗室； 自主學習

0 引 言

實驗室的建設和管理水平不僅是高校辦學實力的標志，也是教學水平、科研水平和管理水平的重要體現[1]。因此，高校在實驗室建設中加大了投入，學生的實驗學習條件也得到了改善。為了給學生提供更好的實驗學習環境，很多高校進行了開放性實驗室的建設。但從實際的運行情況來看，大部分的開放性實驗室只是處于形式上的開放，在實驗室的管理和教學等方面與傳統實驗室并沒有本質的區別。即使提出了一些很好的開放措施，在實際的運行中這些措施并沒有得到真正的實施，所以，很多開放性實驗室的運行效果并不理性。

在對多年實驗室工作總結的基礎上，結合我校實驗室的管理與教學特點，深刻分析我校實驗室的現狀與存在的問題。從管理模式和教學方法等入手，找出我校在實驗室運行中的不足之處，分析原因，具有針對性的采取措施，并把這些措施在實驗室的管理與教學過程中切實有效的落實，使實驗室達到真實有效的開放，為學生的實驗學習提供更好的平臺。實驗教學內容、教學方法、教學手段以及實驗室管理模式的全面改革 需要教育觀念的更新[2 ]。我們深刻認識到了這一點，因此，開放性實驗室觀念在我校師生中也得到了強化，只有觀念上的真正改變，才能使開放措施真正實施，打破以往只停留在形式上的開放。

1 實驗室開放現狀

傳統實驗教學雖然可以驗證和加深理解課堂理論知識，但是其自身的一些弊端制約了培養創新型人才機制的形成[3 ]。在肯定傳統實驗教學模式作用的同時更重要的是要清楚傳統實驗教學模式中不符合現代教學需求的弊端，只有清楚認識到這點，才能更好地進行開放性實驗室的建設與應用研究。建設好、管理好、使用好開放性實驗室,對培養學生專業技能、提高學生科學研究和實踐能力、創新能力和嚴謹的科學態度及素質協調發展具有重要意義[4]。

1.1 實驗儀器設備的制約

在以往的實驗教學中，我校本科生的實驗教學以驗證性實驗為主，因此大部分學生在完成了教學大綱的實驗任務后基本上就不會再使用這些儀器設備進行后繼的學習與科研。這其中的原因有學生本身對科研不感興趣，還有部分原因是儀器設備本身帶來的制約所造成，有的學生有興趣對所學的實驗進行更深入的研究，但課余大部分時間不能使用儀器，因為儀器設備的使用基本上是根據教學計劃進行安排，如果他要借去自己研究那就更不可能。即使有的學生有充分的時間來使用儀器設備，當他有了創新想法時，想對現有儀器設備進行探索性的改裝研究，一般情況下實驗教師或實驗管理人員不會允許這種改裝發生。因為改裝可能會造成儀器設備的損壞甚至是報廢，這就造成了學校財產的損失。在研究生的培養中由實驗儀器設備造成的制約性相對會小點，但在本科生的實驗教學中確實是個很大的問題，實驗儀器設備的管理體制就限制了學生的科研創新能力的培養。

1.2 學習意識的禁錮

傳統教學中，普遍認為研究生是開展科研創新培養的主體，認為在對研究生的培養中就應該注重培養他們的獨立自主創新科研能力。本科生的培養就應該以完成教學大綱要求為主，并不會強調本科生的創新能力的培養，這種思想意識在教師中也普遍存在，而在學生群體中這種思想意識已根深蒂固了，這也為廣大的本科生不進行創新能力的培養找到了很好的理由。

在研究生的培養中我們確實要加強他們科研創新能力的培養，但在我校中本科生占了很大的比例，如果在教學過程中加強他們的創新能力的培養，即使不能讓每個本科生在創新方面取得較理想的成果，但也能在一定程度上培養他們的創新意識，提高他們分析解決問題的能力，使他們從主觀上擺脫傳統學習模式的禁錮，從而逐步提高本科生學習的自主性與創新意識。同時,本科生的基數大，在創新意識的培養中，不少學生會對實驗創新研究產生興趣甚至會取得較理想的成果，可以為很多高校輸送具有良好科研基礎的研究生，為后續的研究生教育奠定更好的基礎。

2 實驗室開放建設舉措

開放性實驗室就是在打破原有的傳統實驗室封閉狀態，使實驗室在承擔常規教學任務的同時，利用現有師資、儀器設備、環境條件等資源，面向在校大學生、研究生開放使用[5]，只有這樣才能更好的解決傳統實驗教學中存在的問題。開放性實驗室旨在進一步培養學生的創新意識、創新精神、創新能力和科研能力。加快對開放性實驗室的研究和探索能夠強化實驗室的科研作用[6]，根據地方經濟發展需求，充分利用實驗室設備、資料、儀器和師資力量，不僅能提高人才的自主創新能力，還能在一定程度上滿足社會經濟發展的需要。

2.1 轉變觀念

在開放性實驗室的建設中，是方便服務對象，還是方便管理者，這里有一個服務意識問題[7]。建設開放性實驗室必須要改變以往的那種實驗室只是為教學計劃內的實驗教學服務的意識，相關的實驗教師與實驗管理人員要樹立良好的為學校服務，為學生的實踐創新能力培養服務的意識。同時要加強學生的主人翁意識，學生在實驗室的使用過程中也有義務維護好實驗室的良好壞境，樹立為其他同學服務的良好思想，只有在思想認識中對開放性實驗室有深層次的認識，開放性實驗室的建設才能順利實施。

2.2 實驗室的管理開放

開放實驗室由于存在著實驗時間不確定性、實驗項目多樣性、實驗內容多變性、實驗對象多層次和多專業等問題[8]，因此管理的開放模式也要根據實驗室的具體使用情況，探索出規范有效的實驗管理辦法。以往實驗室的管理主體一般為專職實驗管理人員或者是實驗教師，學生本身沒有加入到管理中來，課后與實驗室就沒有關系了。在開放性實驗室的管理中，可以適當加入學生的自我管理，包括對實驗儀器設備的正確使用，合理維護，在實驗室的管理中培養學生的主人翁意識，學生有責任并自覺的營造一個良好的實驗科研環境。同時，建立實驗室的局域網或者是校園網進行管理，建立網上實驗室，在網上提供實驗學習資料和實驗仿真，加入了信息化的管理使得開放性實驗室的管理規范高效。

2.3 實驗時間的開放

以本科生教學為主的實驗室，一般只在教學計劃時間內給學生使用，進出實驗室基本上有時間規定，課時也被限制。但是學生在實驗過程中具有個體差異，到下課時間點，有的學生還沒有完成實驗，但他已經完成了大部分實驗內容，如果因為時間到點了就停止實驗這就損失了很多之前做出的結果。或者有的學生已經完成了教學計劃的實驗內容愿意進行更深入的研究，這就需要在課余時間繼續進行實驗，因此需要在不影響正常上課的前提下，給有需要的學生提供合理的開放性時間。在同一實驗平臺向學生提供具有不同功能的實驗條件，為部分學有余力的學生提前進入較高層次的學習提供機會。

2.4 實驗設備的開放

實驗儀器設備在不影響正常教學的前提下可采取開放性的使用，一方面本專業學生可以在課余時間來實驗室使用儀器設備，部分學生在合理的范圍內可以向實驗室借用儀器設備。另一方面也鼓勵學生進行交叉學科的實驗研究，實驗室對本校其他專業的學生進行適當開放使用，加強不同專業實驗室的交流學習，找到合作點，充分發揮大型儀器的使用效益，減少重復購置，實現資源共享[9-10]，培養具有交叉學科創新研究能力的學生。同時，在一定程度上學校的實驗設備可以與校外共享，展開校企間的合作，從理論和實驗研究到產品的研發生產，達到產學研相結合，產生一定的經濟效益反哺儀器設備的更新與實驗室的建設。

2.5 自主學習

傳統的實驗教學模式基本上是以指導教師為主導，學生參考實驗指導書內容，按老師講解的實驗步驟去完成實驗，學生確實也有一定的收獲，對實驗本身有了進一步的了解，對原來沒接觸過的實驗儀器設備也能夠進行操作，動手實踐能力也得到了鍛煉。所以在這樣的基礎上可以很好地開展自主創新的實驗學習，在這過程中學生以自我為主導，自己發現問題，研究問題，通過自己的分析與同學老師的討論，找到解決問題的方法，使學生從被動封閉的學習變為主動積極的學習，學生的自主學習和創造能力必將得到提升。要深刻認識到，開放性實驗，并不是簡單地將實驗室門打開，延長實驗時間，而應該注重創建開放性實驗項目和對學生能力的培養[11-12]，在開放性實驗教學中，雖然對實驗教學過程采用開放式，但對其教學質量卻采用約束機制，建立實驗質量考核標準及質量監控體系，并采取確實有效的措施來控制和保證實驗教學質量[13]。

3 實驗室開放成效

經過多年的建設與實踐，開放性實驗室在實驗教學，學生培養，科學研究等方面取得不錯的成果。自動化與信息實驗中心各個實驗室在確保不影響正常教學的基礎上，積極進行開放式的管理、教學、科研活動。給學生的畢業設計、課題研究、各類競賽培訓提供合理的開放使用，在信息化管理的基礎上培養學生的主人翁意識與自主學習和科研能力，實驗室的運行良好，為師生提供了很好的實驗室環境。同時實驗中心加強與很多科研團的開放性交流合作，積極尋求與科研團隊的合作點，使本實驗中心的儀器設備發揮更高的實效性，在合作過程中更深入的研究開放性實驗室在教學與科研方面的應用。

學校每年對教學實驗中心的開放課時數、參與開放實驗的學生人數、大型儀器使用率、開放性實驗的課題項目、學生發布論文的數量與質量、學生參與國家與市內競賽情況等做客觀統計評價[14]，同時，學校則通過設立開放教學津貼對實驗教師、技術人員給予一定的補貼和獎勵，為開放實驗教學創立了良好的環境和運行機制[15]，確保提高開放的成效。

4 結 語

實驗室的開放是一個系統工程，它需要學校、院系、實驗室及教師與實驗人員的全方位配合與協調才能實現[16]。 開放性實驗室的建設和學生的自主學習是培養具有創新精神和實踐能力人才的最重要途徑。在開放性實驗室建設的同時要注重觀念的轉變，切實提高開放性實驗室的實效性，充分體現開放性實驗室在教學科研中的價值，開放性實驗室的應用必將為高校人才的培養帶來新的飛躍。

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Construction and Application of Open Laboratory Based on Autonomous Learning

TUHua

(School of Mechatronic Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072)

This paper points out the disadvantages of the traditional experimental teaching mode, introduces measures for constructing open laboratory. It needs that for open laboratory to change the idea, information management, let students to join management appropriately to cultivate students' sense of ownership. The exchange of different professional laboratories needs to be strengthened， encourages students to cross disciplinary experimental research, so as to finds the cooperation points, and cultivates students' ability to cross discipline innovation. Laboratory equipment can be shared with off-campus, develop the cooperation between schools and enterprises from theoretical and experimental research to product production, to achieve the combination of production, studying and research to have certain economic benefits of updating the experimental equipment and laboratory construction. The emphasis on the open laboratory is not only in the form of open but also to pay attention to the effectiveness of the open. It is necessary to establish of the experimental quality assessment standards and quality monitoring system, and taking effective measures to control and ensure the quality of experimental teaching.

laboratory construction；open laboratory； autonomous learning

2015-06-25

上海高校特聘教授 (東方學者) 崗位計劃資助(1220000124)

屠 華(1980-)，男，浙江建德人，碩士，實驗師，研究方向：控制科學與工程實驗的教學與研究工作。

Tel.：18717908223；E-mail: tuhua007@126.com

G 642.423

A

1006-7167(2016)02-0241-03