基于自主学习的开放性实验室建设与应用

屠 华

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)



基于自主学习的开放性实验室建设与应用

屠 华

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)

指出了传统实验教学模式的弊端，介绍了开放性实验室的建设措施。开放性实验室需要转变观念，采用信息化管理方式，可适当加入学生的自我管理，在实验室的管理中培养学生的主人翁意识。加强不同专业实验室的交流学习，鼓励学生进行交叉学科的实验研究，找到合作点，培养具有交叉学科创新研究能力的学生。实验设备可与校外共享，展开校企间的合作，从理论和实验研究到产品的生产，达到产学研相结合，产生一定的经济效益反哺仪器设备的更新与实验室建设。强调开放性实验室不只是在于形式的开放更要注重开放的成效，需建立实验质量考核标准及质量监控体系，并采取确实有效的措施来控制和保证实验教学质量。

实验室建设； 开放性实验室； 自主学习

0 引 言

实验室的建设和管理水平不仅是高校办学实力的标志，也是教学水平、科研水平和管理水平的重要体现[1]。因此，高校在实验室建设中加大了投入，学生的实验学习条件也得到了改善。为了给学生提供更好的实验学习环境，很多高校进行了开放性实验室的建设。但从实际的运行情况来看，大部分的开放性实验室只是处于形式上的开放，在实验室的管理和教学等方面与传统实验室并没有本质的区别。即使提出了一些很好的开放措施，在实际的运行中这些措施并没有得到真正的实施，所以，很多开放性实验室的运行效果并不理性。

在对多年实验室工作总结的基础上，结合我校实验室的管理与教学特点，深刻分析我校实验室的现状与存在的问题。从管理模式和教学方法等入手，找出我校在实验室运行中的不足之处，分析原因，具有针对性的采取措施，并把这些措施在实验室的管理与教学过程中切实有效的落实，使实验室达到真实有效的开放，为学生的实验学习提供更好的平台。实验教学内容、教学方法、教学手段以及实验室管理模式的全面改革 需要教育观念的更新[2 ]。我们深刻认识到了这一点，因此，开放性实验室观念在我校师生中也得到了强化，只有观念上的真正改变，才能使开放措施真正实施，打破以往只停留在形式上的开放。

1 实验室开放现状

传统实验教学虽然可以验证和加深理解课堂理论知识，但是其自身的一些弊端制约了培养创新型人才机制的形成[3 ]。在肯定传统实验教学模式作用的同时更重要的是要清楚传统实验教学模式中不符合现代教学需求的弊端，只有清楚认识到这点，才能更好地进行开放性实验室的建设与应用研究。建设好、管理好、使用好开放性实验室,对培养学生专业技能、提高学生科学研究和实践能力、创新能力和严谨的科学态度及素质协调发展具有重要意义[4]。

1.1 实验仪器设备的制约

在以往的实验教学中，我校本科生的实验教学以验证性实验为主，因此大部分学生在完成了教学大纲的实验任务后基本上就不会再使用这些仪器设备进行后继的学习与科研。这其中的原因有学生本身对科研不感兴趣，还有部分原因是仪器设备本身带来的制约所造成，有的学生有兴趣对所学的实验进行更深入的研究，但课余大部分时间不能使用仪器，因为仪器设备的使用基本上是根据教学计划进行安排，如果他要借去自己研究那就更不可能。即使有的学生有充分的时间来使用仪器设备，当他有了创新想法时，想对现有仪器设备进行探索性的改装研究，一般情况下实验教师或实验管理人员不会允许这种改装发生。因为改装可能会造成仪器设备的损坏甚至是报废，这就造成了学校财产的损失。在研究生的培养中由实验仪器设备造成的制约性相对会小点，但在本科生的实验教学中确实是个很大的问题，实验仪器设备的管理体制就限制了学生的科研创新能力的培养。

1.2 学习意识的禁锢

传统教学中，普遍认为研究生是开展科研创新培养的主体，认为在对研究生的培养中就应该注重培养他们的独立自主创新科研能力。本科生的培养就应该以完成教学大纲要求为主，并不会强调本科生的创新能力的培养，这种思想意识在教师中也普遍存在，而在学生群体中这种思想意识已根深蒂固了，这也为广大的本科生不进行创新能力的培养找到了很好的理由。

在研究生的培养中我们确实要加强他们科研创新能力的培养，但在我校中本科生占了很大的比例，如果在教学过程中加强他们的创新能力的培养，即使不能让每个本科生在创新方面取得较理想的成果，但也能在一定程度上培养他们的创新意识，提高他们分析解决问题的能力，使他们从主观上摆脱传统学习模式的禁锢，从而逐步提高本科生学习的自主性与创新意识。同时,本科生的基数大，在创新意识的培养中，不少学生会对实验创新研究产生兴趣甚至会取得较理想的成果，可以为很多高校输送具有良好科研基础的研究生，为后续的研究生教育奠定更好的基础。

2 实验室开放建设举措

开放性实验室就是在打破原有的传统实验室封闭状态，使实验室在承担常规教学任务的同时，利用现有师资、仪器设备、环境条件等资源，面向在校大学生、研究生开放使用[5]，只有这样才能更好的解决传统实验教学中存在的问题。开放性实验室旨在进一步培养学生的创新意识、创新精神、创新能力和科研能力。加快对开放性实验室的研究和探索能够强化实验室的科研作用[6]，根据地方经济发展需求，充分利用实验室设备、资料、仪器和师资力量，不仅能提高人才的自主创新能力，还能在一定程度上满足社会经济发展的需要。

2.1 转变观念

在开放性实验室的建设中，是方便服务对象，还是方便管理者，这里有一个服务意识问题[7]。建设开放性实验室必须要改变以往的那种实验室只是为教学计划内的实验教学服务的意识，相关的实验教师与实验管理人员要树立良好的为学校服务，为学生的实践创新能力培养服务的意识。同时要加强学生的主人翁意识，学生在实验室的使用过程中也有义务维护好实验室的良好坏境，树立为其他同学服务的良好思想，只有在思想认识中对开放性实验室有深层次的认识，开放性实验室的建设才能顺利实施。

2.2 实验室的管理开放

开放实验室由于存在着实验时间不确定性、实验项目多样性、实验内容多变性、实验对象多层次和多专业等问题[8]，因此管理的开放模式也要根据实验室的具体使用情况，探索出规范有效的实验管理办法。以往实验室的管理主体一般为专职实验管理人员或者是实验教师，学生本身没有加入到管理中来，课后与实验室就没有关系了。在开放性实验室的管理中，可以适当加入学生的自我管理，包括对实验仪器设备的正确使用，合理维护，在实验室的管理中培养学生的主人翁意识，学生有责任并自觉的营造一个良好的实验科研环境。同时，建立实验室的局域网或者是校园网进行管理，建立网上实验室，在网上提供实验学习资料和实验仿真，加入了信息化的管理使得开放性实验室的管理规范高效。

2.3 实验时间的开放

以本科生教学为主的实验室，一般只在教学计划时间内给学生使用，进出实验室基本上有时间规定，课时也被限制。但是学生在实验过程中具有个体差异，到下课时间点，有的学生还没有完成实验，但他已经完成了大部分实验内容，如果因为时间到点了就停止实验这就损失了很多之前做出的结果。或者有的学生已经完成了教学计划的实验内容愿意进行更深入的研究，这就需要在课余时间继续进行实验，因此需要在不影响正常上课的前提下，给有需要的学生提供合理的开放性时间。在同一实验平台向学生提供具有不同功能的实验条件，为部分学有余力的学生提前进入较高层次的学习提供机会。

2.4 实验设备的开放

实验仪器设备在不影响正常教学的前提下可采取开放性的使用，一方面本专业学生可以在课余时间来实验室使用仪器设备，部分学生在合理的范围内可以向实验室借用仪器设备。另一方面也鼓励学生进行交叉学科的实验研究，实验室对本校其他专业的学生进行适当开放使用，加强不同专业实验室的交流学习，找到合作点，充分发挥大型仪器的使用效益，减少重复购置，实现资源共享[9-10]，培养具有交叉学科创新研究能力的学生。同时，在一定程度上学校的实验设备可以与校外共享，展开校企间的合作，从理论和实验研究到产品的研发生产，达到产学研相结合，产生一定的经济效益反哺仪器设备的更新与实验室的建设。

2.5 自主学习

传统的实验教学模式基本上是以指导教师为主导，学生参考实验指导书内容，按老师讲解的实验步骤去完成实验，学生确实也有一定的收获，对实验本身有了进一步的了解，对原来没接触过的实验仪器设备也能够进行操作，动手实践能力也得到了锻炼。所以在这样的基础上可以很好地开展自主创新的实验学习，在这过程中学生以自我为主导，自己发现问题，研究问题，通过自己的分析与同学老师的讨论，找到解决问题的方法，使学生从被动封闭的学习变为主动积极的学习，学生的自主学习和创造能力必将得到提升。要深刻认识到，开放性实验，并不是简单地将实验室门打开，延长实验时间，而应该注重创建开放性实验项目和对学生能力的培养[11-12]，在开放性实验教学中，虽然对实验教学过程采用开放式，但对其教学质量却采用约束机制，建立实验质量考核标准及质量监控体系，并采取确实有效的措施来控制和保证实验教学质量[13]。

3 实验室开放成效

经过多年的建设与实践，开放性实验室在实验教学，学生培养，科学研究等方面取得不错的成果。自动化与信息实验中心各个实验室在确保不影响正常教学的基础上，积极进行开放式的管理、教学、科研活动。给学生的毕业设计、课题研究、各类竞赛培训提供合理的开放使用，在信息化管理的基础上培养学生的主人翁意识与自主学习和科研能力，实验室的运行良好，为师生提供了很好的实验室环境。同时实验中心加强与很多科研团的开放性交流合作，积极寻求与科研团队的合作点，使本实验中心的仪器设备发挥更高的实效性，在合作过程中更深入的研究开放性实验室在教学与科研方面的应用。

学校每年对教学实验中心的开放课时数、参与开放实验的学生人数、大型仪器使用率、开放性实验的课题项目、学生发布论文的数量与质量、学生参与国家与市内竞赛情况等做客观统计评价[14]，同时，学校则通过设立开放教学津贴对实验教师、技术人员给予一定的补贴和奖励，为开放实验教学创立了良好的环境和运行机制[15]，确保提高开放的成效。

4 结 语

实验室的开放是一个系统工程，它需要学校、院系、实验室及教师与实验人员的全方位配合与协调才能实现[16]。 开放性实验室的建设和学生的自主学习是培养具有创新精神和实践能力人才的最重要途径。在开放性实验室建设的同时要注重观念的转变，切实提高开放性实验室的实效性，充分体现开放性实验室在教学科研中的价值，开放性实验室的应用必将为高校人才的培养带来新的飞跃。

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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 (东方学者) 岗位计划资助(1220000124)

屠 华(1980-)，男，浙江建德人，硕士，实验师，研究方向：控制科学与工程实验的教学与研究工作。

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

G 642.423

A

1006-7167(2016)02-0241-03