实验室多功能使用策略的探索与实践——以西安航空学院光电信息实验教学中心为例

钟志军，丁 琦

(西安航空学院 理学院，西安 710077)

0 引言

《华盛顿协议》是工程教育专业认证中具有代表性的国际互认体系，2016年我国正式成为了该协议的成员，标志着我国工程教育专业认证体系得到了国际的认可[1]。工程教育与国际化接轨对我国工程教育专业人才培养工作提出了更高的要求。在加入《华盛顿协议》的同时，教育部逐步启动了高等学校工程教育专业认证工作[2]，其主旨是推进高校深化教育教学改革，提高办学质量，突出专业特色，为工程技术人才提供专业教育和从业质量保障[3-4]。工程教育专业认证是以工程教育专业培养目标与人才要求为导向，以课程体系作为支撑，以人才培养成果作为反馈的闭环人才培养模式[5]。

西安航空学院于2018年全面启动工程教育专业认证工作，重新梳理已设置专业的人才培养方案，凝练人才培养特色。学院按照工程教育专业认证的标准对新设置的光电科学信息与工程专业的人才培养方案进行了重新梳理，修订了人才培养目标、课程体系以及实验实训等实践教学环节。

工程教育专业认证要求实践教学环节能够为相关专业人才培养提供工程训练的教育方式[6]。近两年来，西安航空学院通过调研，制订了符合工程教育专业认证的新的人才培养方案，并筹建了光电信息实验教学中心(简称中心)。中心以工程教育专业人才培养方案为目标，以工程教育专业认证为标准规划实验室建设，以开放式实验设备采购为主体，提高所开设实验项目的综合性和探究性，满足工程教育专业人才培养要求。中心在建设过程中存在一些需要解决的问题。

第一，实验室用房不足。对于新建本科院校而言，基础建设尚未结束，实验室用房不足是普遍存在的问题[7]。

第二，在新建本科院校中普遍存在着实验设备的采购和使用与专业实验教学、人才培养相脱节的情况并直接导致出现实验设备利用率不高[8-9]等问题。

针对上述存在问题，本文通过光电信息实验教学中心等相关实验室建设的实践探索，提出了实验室建设与专业实验教学紧密结合的实验室多功能使用策略，可以作为新建本科院校实验室建设的可借鉴案例。

1 实验室建设背景

西安航空学院光电科学信息与工程专业是于2016年申报、2017年获批备案、2018年秋季开始招生的新专业，招生人数为每年40人。学院通过相关调研获悉，目前光电产业可以划分为传统光学、激光、光电显示、LED/OLED产业、红外、光通信、光伏、光电检测、光存储九个主要领域。结合学校自身发展特点以及理学院和其他院系现有实验教学资源现状，学院将专业的发展方向设置为光通信和光电检测，目标是培养高素质应用型工程技术(管理)人才，使其具有较强的研究、设计、开发、集成及应用光电子器件的工程实践能力和良好的创新精神，能在光通信工程与技术、光电信号检测与处理、光电子器件开发等领域从事研究、设计、开发、制造、应用、维护和管理等工作。

为了确保专业实验教学的正常开展，学院在原有大学生物理创新实验室和光学实验室的基础上进行了实验室的改造和扩建，成立了光电信息实验教学中心，中心拟建设工程光学实验室、光电子技术实验室、激光技术实验室、光电检测综合实验室、近代/创新综合物理实验室五个实验室。第一期建设完成有工程光学实验室、激光技术实验室、光电检测综合实验室，建设周期为一年，总投入建设与设备购置费用260余万元。新建实验室已于2018年9月新生入学前投入使用，确保了专业实验教学的正常运行。

2 实验室多功能使用策略

实验室一期工程建设严格遵循以工程教育专业人才培养方案为建设目标，以课程需求为实验设备采购标准。根据2018级、2019级学生培养计划中专业课程安排情况，已建成的实验室可以保障实验教学任务的顺利进行，实现了在实验室用房紧张的情况下实验室的多功能使用，避免产生实验室用房及实验设备利用率不高等问题。

2.1 基于工程教育专业人才培养的实验室建设

实验室建设及实验设备采购应以工程教育人才培养目标和专业课程设置为依据。光电信息实验教学中心规划的五个实验室可以划分为基础实验类和专业特色实验室两类，其中基础实验室侧重学生光电科学基本素质的培养，支撑学科与技术基础教育相关课程；专业特色实验室侧重学生动手能力和创新能力的培养，支撑专业教育课程。工程光学实验室、光电子技术实验室、近代/激光技术实验室被规划为基础实验类；光电检测综合实验室、创新综合物理实验室为专业特色实验类。

根据工程教育专业人才培养方案，所开设的课程与相关实验室对应。2019版工程教育专业人才培养方案中所开设课程与所属实验室对照表如表1所示。

表1 开设课程与实验室对照表

为避免实验室的重复建设，表1中未列出普通物理实验和电工电子课程实验，这两类实验根据归属分别安排在大学物理实验中心和电气学院电工电子实验室开设。

2.2 实验设备采购策略

根据实验室的课程分配进行相应的实验设备采购。光学实验与其他工科类实验不同，非验证性实验可以通过光学平台自由组合搭建，所以综合类型实验设备都采取以组合式综合平台为采购标准，这样可以兼顾课程实训、毕业设计、创新类课程。近代/激光技术实验室和光电检测综合实验室的部分采购设备列表表述了基础实验类和专业特色实验类不同的采购项目，如表2和表3所示。

表2 近代/激光技术实验室部分采购设备

表3 光电检测综合实验室部分采购设备

考虑到课程的增设和变更，从表2和表3中可以明显看出设备采购的区别，即光电检测综合实验室采购的全部是综合类型的实验设备，可以通过灵活配件采购的方式，补充和调整实验项目，从而保证实验项目的更新和课程的增设变更。

2.3 实验室按功能规划

首先必须克服实验室用房不足的困难。因此，在设计时采取功能相近的实验室相互连接，并在设计装修时采取了打通相邻实验室的隔墙，增设两道玻璃活动隔墙调整实验室功能，最终达到实验室的多功能使用。近代/激光技术实验室、光电子技术实验室和光电检测综合实验室多功能使用的示意图如图1所示。

图1实验室多功能使用的示意图

图1中光电子技术实验室是通过玻璃活动隔墙分割而成，并且实验设备为近代/激光技术实验室与光电检测综合实验室的部分实验设备，根据使用需求摆放而成，从而达到实验室的多功能使用。

3 结语

西安航空学院光电信息实验教学中心新建实验室在建设过程中遵循了工程教育专业人才培养目标，根据专业课程特色设置实验室；根据所开设课程进行相应的实验设备的采购；根据实验室功能的相近程度采取多功能使用策略。其中实验室多功能使用策略可以有效解决实验室用房不足的问题，采购设备的可扩展性和综合性可以保证实验项目的更新和课程的调整增设，这也是新建实验室最鲜明的特色。光电信息实验教学中心新建实验室的建设依据学校、二级学院自身情况规划建设的思路，为今后学院二期实验室建设工程提供了经验。据笔者文献查新和走访有关高校调研，西安航空学院光电信息实验教学中心新建实验室尚未发现其他新建本科院校有相同的建设模式，因此，新建实验室多功能使用策略可以为其他同类型本科院校的实验室建设提供可借鉴的有益经验。