面向应用型人才的开放性实验教学的改革与探索

殷树娟

（北京信息科技大学 理学院，北京 100192）

开放性实验教学是一种新型实验类型，实验内容可以是普通实验教学的延伸和拓展，也可以是学生根据平时的知识积累提出一个新想法，进而对其验证。随着国家和社会对创新性、应用型人才培养模式的关注，开放性实验项目在各级各类高校得到了普遍推广。从现有的情况看，开放性实验在培养学生动手能力的同时，在实施的过程中还存在一定的问题，亟须解决［1－2］。本文以北京信息科技大学“高速全加器电路设计”开放性实验为例，分析开放性实验在具体实施过程中还存在的问题，并以此为依据，给出相应的改革方案。

1 开放性实验的实施

开放性实验的实施主要分为立项、选修、组织、实施和验收等步骤。从目前实施情况看，立项工作主要是由授课教师根据相关课程的多媒体教学情况设定，这也或多或少限制了学生的创新性发展［1，3］。“选修”，即全校所有学生都可以登录选课系统选择希望参与的开放性实验。“组织”即实验指导教师根据选修情况对学生进行分组，并明确工作内容、阶段性成果及验收指标。“实施”过程即学生在规定的时间内将指导教师安排的任务完成，并形成一定的书面形式进行汇报。“验收”即根据各开放性实验立项给定的目标，通过实物、答辩形式结题，指导教师及答辩教师根据学生提交的阶段性报告、成果报告、实物及答辩情况给出最终的成绩。以“高速全加器电路设计”开放性实验为例，授课教师根据相关课程的多媒体教学给定设计指标及验收要求，全校相关专业学生都可以自由选修。指导教师根据选课情况对学生进行分组，分配相关工作。学生根据工作时间安排，定期与指导教师交流，同时上交阶段性报告。最后，根据答辩情况给出最终的选修成绩。

2 开放性实验取得的成效

开放性实验形式是在各高等院校理论教学过程中为更好地增强学生动手能力、提高应用型人才培养目标而产生的［3－5］。自开放性实验形式开展以来，各高等院校都取得了优异的成果。

首先，通过开放性实验教学，学生可以将理论课知识转化为和工业界更贴近的实践知识。以“高速全加器电路设计”开放性实验为例，在理论课教学中，有的学生只了解全加器电路的常见结构类型，有的学生只熟悉Verilog代码编写，还有一些学生虽然2方面知识都具备，但还不能将这2个知识联接到一起。通过开放性实验的分工合作，不管是哪类学生，他们在实践的过程中，都会将理论课的知识与实际的电路设计结合到一起，加深理论知识的学习。

其次，通过开放性实验，教师可以检查教学成果，发现教学过程中的偏差，提高教学效果。在“高速全加器电路设计”开放性实验的实施过程中，我们发现很多学生理论课上的知识掌握得很好，在实际应用中却手忙脚乱，完全不知道该怎么学以致用。这对于授课教师是一种思考，如何在授课时通过改变授课方法，更好地将理论知识结合实践进行讲解。

最后，开放性实验提高了学生动手能力，拓展了工业界所需的实践经验，符合应用型人才培养目标，极大地提高了学生就业率及就业质量。在日益激烈的本科生就业环境下，提高学生就业率，尤其是就业质量，是各高等院校刻不容缓的责任。通过“高速全加器电路设计”开放性实验，学生了解到更多工业界的知识，掌握了常见EDA工具使用，丰富了实际电路设计经验，这对于提高就业竞争力是非常有利的。从现在的情况看，各用人单位对于参加过开放性实验或有其他类似实践经验的学生会优先考虑录用。

3 开放性实验存在的问题

开放性实验的实施虽然取得了一定的成效，但也暴露了一些问题。

首先，实验的组织形式太过自由，学生的管理存在一定困难［5－6］。从“高速全加器电路设计”开放性实验的情况看，由于实验是通过学生课余时间自发、自愿组织的，而每个学生除了选修开放性实验外，还需要进行正常的学习。一个组里每个学生的上课时间各不相同，制定一个多数人都能参加的实验时间比较难，所以实验学时难以保证。指导教师对于实践的考勤也比较困难。“高速全加器电路设计”开放性实验中，在比较好的情况下每次实验时大约1／5的学生缺勤。

其次，由于开放性实验是面向全校学生选修，指导教师没有选择学生的权利［7－9］。很多边缘专业的学生为了提升自己而选修相关实验，但在具体实验过程中由于差距较大，结果常常不很理想。在“高速全加器电路设计”开放性实验中，虽然指导教师在分组的时候可以考虑相关因素，但在选修学生较多的情况下显得比较混乱。为了完成最终答辩，在阶段性报告及结题报告中存在一定的抄袭现象，有大约1／4的学生是勉强通过答辩，实验结果也不是很理想。

最后，实验的实现形式相对局限，学生创新性难以发挥。从现有的开放性实验实施情况看，多数还是处于指导教师出题、学生选题的方式，而真正能体现学生需求的开放性实验形式，实际上应该是学生根据平时理论知识的积累提出一个新的想法，通过开放性实验方式对其立项，进而对其验证。学生在提出新的想法的过程中才能有创新，在验证实施的过程中才能有应用能力的培养。

4 开放性实验的改革及探索

针对上面提出的开放性实验存在的问题，本文提出了几点改革措施。

首先，开放性实验的管理制度需进一步加强，即对于选修该实验的学生人数及学生该具备的前提条件需要有一定的限定［8，10－11］。以“高速全加器电路设计”开放性实验为例，学生在选修该实验时需具备“数字集成电路设计”相关基础，或理论课成绩在“良”及以上。人数控制在每组3人，共5组左右。每组人数的下降提高了学生的工作量，同时便于管理，保证了学生的实际工作时间。

其次，开放性实验的内容应多样化，形式更趋于开发学生的创新性和自主性。现在的开放性实验大都是在指导教师的安排下学生机械地完成一定的工作，虽然可以学到一定的知识并提高动手操作的能力，但从加深理论知识的理解、学以致用的方向看，学生仅限于会完成教师的安排，没有任何创新性和自主性，而具有创新精神的应用型人才是现在高等教育的目标之一，也是开放性实验开展的最初始目标。

第三，开放性实验的验收及评定应多样化。针对不同的学科，各种实验的目标各不相同，而现有的开放性实验的验收太拘泥于成果展示，目标性太强［11－12］。开放性实验的初衷应该是对学生的能力的培养而不是最终的成果，虽然成果是对整个实验过程的一个总结，但并不应该是唯一的评判标准。在“高速全加器电路设计”开放性实验中，最终的目标是一个芯片的FPGA的实现及通过输入相应信号，给出正确的输出信号。在实际实验过程中，有些学生其实没有必要做FPGA的验证，而是可以更深入地进行电路级设计，更深层次地了解具体电路设计的过程，这有利于后续理论课知识的学习。但由于验收标准的要求，同时由于时间上难以保证，大多数情况下都是按照事先制定的目标进行，教师在实验过程中，难以做到因人施教。

最后，开放性实验应更多地服务于学生的就业和择业。开放性实验的初衷就是能够增强学生的动手能力、提高学生的创新能力。但从现有的开放性实验实施情况看，由于学生的基础参差不齐，题目大都是教师选定，以及教师对于学生没有任何选择权，导致最终的实验更多的是重复性劳动。每年的题目几乎不变，而实际上工业界需求的产品日新月异，人们对于产品的性能追求也在不断变化。以加法器为例，可能一段时间内人们追求高速度，另一段时间内人们研究更多的是高精度，再过一段时间人们开始追求低功耗等，如果开放性实验的内容数年不变，跟不上工业界的发展，即使学生在课本上学到的知识能应用到实际中，但在实际工作中还需要比较长的一段时间去学习更多、更新的知识，这不符合应用型人才培养目标。

5 结束语

本文以“高速全加器电路设计”开放性实验为例简单介绍了开放性实验的实施过程，同时指出，当前面对应用型人才的培养目标，开放性实验在实施过程中还存在的问题。在分析现阶段存在问题的基础上，给出了面对应用型人才培养目标的开放性实验今后的几点改革措施。在国家大力支持高等院校培养在校大学生动手能力的形势下，通过高校师生的共同努力，一定能给开放性实验提供更加广阔的发展空间，开放性实验教学形式也会越来越多样化、多层次化。

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