基于开放实验室的大学生创新与实践能力培养研究

王银杰 王林

[摘 要] 实验教学在高素质创新人才培养过程中具有重要作用。本文针对当前电气专业实验教学存在的问题，以学校实验室开放项目为依托，结合盐城工学院电气类专业的特点，以江苏省级电气与新能源综合实验教学示范中心为实践对象，建立了实验设备、实验时间、实验内容和实验主体开放的多层次全开放实验教学方法，探索了培养学生实践创新能力的途径，促进了学科专业间的融合，推动了实验教学改革与实验平台的建设。

[关键词] 实验教学；开放实验；实践创新；教学方法

[中图分类号]G644 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018） 11-0030-02

随着科技的发展及学科间融合的加深，相关行业及企业对于应届毕业生基本的要求由基本的本专业理论知识的掌握上升到具有一定的实践動手能力及综合知识的运用能力。作为传统的工科学科，电气工程也是一门复合型的学科专业，该学科教育的目标是培养具备复合、高素质的技术型综合应用人才，因此学生需要掌握的知识不仅有基础的电类知识如电路、电力电子技术等，还包括控制技术、电工技术以及计算机技术等相应控制类科目，同时也融合了多种相关学科的基本知识。其多数的课程需要在掌握基本理论知识的基础上进行实践创新能力的培养。因此，为迎合目前企业的基本需要，加大高校在实践教学方面的力度，以及提升在校大学生的实践创新能力愈发的重要。高校的实验教学中心是培养学生实践与创新能力的主要场所，是学生将理论基础知识综合运用及培养实践创新与动手能力的重要途径，同时也是课堂教学的延伸与重要组成环节。

目前，受传统应试教育及实验设备数目及课时安排的影响，在学生实践创新能力的培养过程中，大多数高校的实验教学模式仍然是相对封闭的教学模式，学生只能按照学校的安排在相应的时间点到实验室进行规定实验项目的操作。同时。由于实验设备数目的限制，目前的实验教学一般采用3～4人分组的形式进行，不能保证在规定的时间内每一位同学都可进行相应实验的操作，限制了学生学习积极性和主动性的发挥，不利于培养学生的实践创新能力。考虑到传统的实验室教学模式在调动学生的学习积极性方面存在一些局限性以及对学生实践创新能力的培养的制约。本文结合盐城工学院电气类相关专业的特点，以电气学院省级电气与新能源综合实验教学示范中心为平台以校级开放实验室项目为依托，介绍一种培养学生实践与创新能力的全开放实验室模式。可有效调动学生的学习积极性，增强学生的实践创新能力。

一 开放实验室的基本流程

实验室的开放系统可分为课程内实验开放和自主教科研实验开放。在为正常的实验教学进行开放式服务的同时也实现学生的自主实验预约。在基本理论课的实验教学过程中，老师可根据理论课程的进度安排相应的实验内容及实验时间，同时，学生可根据自身情况合理选择相应的时间进行课程实验。学生提交实验报告和教师批改均可在线进行。对于自主教科研实验项目，学生可根据对理论知识的掌握情况，在自己空闲的时间范围内进行实验室预约。同时，在实验过程中产生的问题可在线与指导老师进行沟通交流。在相对宽松与自由的条件下，不仅可保证实验设备与学生人数的最优化分配，也可以极大的激发每位学生的学习自主性和积极性。开放式实验系统的刷卡制度保证了考勤的记录，

此外，每个实验室均安装有网络摄像头，实验室管理人员可以在值班室对各个实验室进行有效监视，从而保证了实验的安全性。

二 开放实验室的内容

1 教学计划内实验课程和实验项目的开放

必修课、选修课教学计划内实验通过网上实验教学开放管理系统，由老师与学生自主选择实验时间，根据理论课程进度选择实验项目。实现实验教学时间、空间和内容上的完全开放教学。对于实验课程完全开放式教学有难度的，考虑部分实验项目的开放式教学。在增加实验项目选修比例的基础上，设计部分综合性、设计性、创新性实验项目，统一在网站上发布，供学生选择，必须完成该先修实验项目才能取得实验课程的学分，从而真正提高学生的实践能力和创新能力。

2 学生参与科研科技活动的开放

主要有参加教师科研项目、毕业设计（论文）、大学生实践创新训练计划项目、学科竞赛等。实验中心根据老师科研项目内容及实验室基本仪器配备进行相应开放实验的操作，也可根据大学生实践创新项目以及学科竞赛需要提出一些综合性、设计性实验项目，报实验中心审批后，可向学院内相应年级各专业学生发布，通过学生报名和教师与学生的双向选择机制进行学生的筛选。学生需要在老师的指导下独立完成从课题的方案设计、实验装置的安装与调试、实验数据的采集及实验报告的撰写全部内容。

3 学生自选课题型的实验项目开放

依托实验室开放基金课题，鼓励学生个人或团队，自行设计、选择实验研究课题，并结合实验室自身条件与配置，联系相应实验室和指导教师，在开放实验室中独立完成课题的相应内容，并完成课题研究及实验报告的撰写。

三 开放实验室对学生培养的优越性的表现

1 充分发挥学生的主体作用

实验室的开放给学生提供了一个相对自主的学习空间与条件，学生可合理地安排实验的时间与内容。让学生在实验过程中处于主体地位，通过主动思考、主动设计，充分发挥学生的能动性。

2 对学生动手能力及创新能力的培养

开放实验室在时间与内容的充分灵活性可降低实验设备不足的基本缺点，通过对时间的合理安排与选择，可保证每位同学都切身地参与到实验的操作过程中，可有效避免传统实验操作四五位同学一组，“浑水摸鱼”情况的出现。同时，针对学生自选课题型实验项目，通过自行设计实验方案，电路板焊接、程序编写和系统调试等环节可培养学生的动手能力、创新能力和实践能力。通过学生主动查阅文献资料分析并解决实验中出现的问题，可进一步巩固所学理论知识，激发学生的学习兴趣。

3 对学生科研能力和团队精神的培养

除了传统实验的开放，学生也可参与到相应学科竞赛以及教师的教科研课项目中。学生以项目组的形式进入实验室，在开放实验室中以团队的形式进行分工协作、相互配合相互交流，可有效地培养学生的创新能力和团队合作精神。同时，在学到知识的同时逐渐会掌握科研的方法，而这往往是研究生阶段才需要具备的基本能力。

四 基本效果

本次探究以盐城工学院开放项目：基于风光互补的监控电源系统设计，为基本切入点，选取建筑电气与智能化及新能源科学工程专业共四名同学为一个项目组。通过本次实验，不同专业间同学相互配合，利用空闲时间共同完成本次设计工作，同时不同专业间同学在进行设计的过程中可了解与熟悉不同专业间的知识，促进了不同专业间的融合，同时也扩展了学生的知识面，加深了学生对于专业的兴趣及动手与创新能力的培养。

通过总体的效果来看，参与学生可独立按照相应实验要求完成基本的实验操作并分析。对于不同专业间的知识点，能够主动查阅相应的文献资料。加深了不同专业间的联系与了解，对电气类基本的专业课进行了加深与巩固。同时，学生在相应实验室可依据实验室的基本资源进行相应方案的设计，在锻炼科研能力的同时有培养了学生的创新与团队合作能力。

五 结束语

开放实验室可提高学生参与实验的积极性，在此基础上可有效提高学生的实践创新能力、综合分析能力及团队合作精神。目前，开放实验室依然处于初始探索阶段，在实验室的开放和管理过程中依然还要相应的问题需要改进与处理，同时，这种模式也存在巨大的改进与提升空间，其符合创新型人才培养的发展方向，在未来的高校实验室管理中将具有广阔的应用前景。（责任编辑：张宏玉）

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