李 霜 丁蘊豐（長春理工大學(xué)理學(xué)院，吉林長春，130022）

理工類大學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)平臺的建設(shè)與探索
——長春理工大學(xué)固體激光器綜合實驗平臺的建設(shè)

李 霜 丁蘊豐（長春理工大學(xué)理學(xué)院，吉林長春，130022）

按照“理工融合”的教育模式，針對理工類院校理科生的專業(yè)實驗教學(xué)體系進行了改革和探索，分析了原有專業(yè)實驗教學(xué)體系的不足，以長春理工大學(xué)固體激光器綜合實驗教學(xué)平臺為例，介紹了自主創(chuàng)新綜合專業(yè)實驗教學(xué)平臺的構(gòu)成、可承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)及特色。教學(xué)實踐表明，該實驗平臺的實際使用效果良好，達到了預(yù)期的建設(shè)目標。

理工融合；專業(yè)實驗教學(xué)；自主創(chuàng)新

理工科院校，是以“理學(xué)”和“工學(xué)”為主要學(xué)科的院校，理學(xué)和工學(xué)是兩個非常重要、緊密關(guān)聯(lián)且具有豐富內(nèi)涵的學(xué)科門類?！袄砉と诤稀笔钱?dāng)今高等理工科教育中的一個世界性發(fā)展趨勢［1］。目前，在我國無論是以“理工科”冠名的高等院校還是綜合性較強但缺少工科專業(yè)設(shè)置的“綜合性”大學(xué)之中，理科專業(yè)的畢業(yè)生往往“滿腹經(jīng)綸”。雖然他們的理論知識豐厚，但由于“重理輕工”的教育模式所致，相當(dāng)數(shù)量的畢業(yè)生在面對實際工作時往往顯得“英雄無用武之地”。這不僅造成了人才資源的浪費，也限制了理科專業(yè)自身的建設(shè)與發(fā)展。在理工類大學(xué)中，應(yīng)借助“理工同校，理工互動”的優(yōu)勢，改革傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，使理科專業(yè)的學(xué)生既可以從事基礎(chǔ)的科學(xué)研究工作，也可以從事技術(shù)應(yīng)用等方面的工作。因此，在理工類院校中，平衡理論教學(xué)和實驗教學(xué)的關(guān)系顯得尤為重要，尤其是加強理科生的實際應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神的實驗教育是理科教育改革中的重要環(huán)節(jié)［1，2］。

長春理工大學(xué)的前身為長春光學(xué)精密機械學(xué)院，2002年正式更名為長春理工大學(xué)，它是一所以光電技術(shù)為特色，理、工、文、經(jīng)、管、法協(xié)調(diào)發(fā)展的省屬重點大學(xué)。作為全校唯一具有理學(xué)特色的理學(xué)院，對學(xué)校的發(fā)展具有舉足輕重的作用。為了適應(yīng)學(xué)校的總體發(fā)展規(guī)劃，長春理工大學(xué)提出了“突出光學(xué)專業(yè)特色，以理為主、理工結(jié)合”的培養(yǎng)特色，實施教學(xué)、科研、生產(chǎn)相結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，重點強調(diào)以“培養(yǎng)掌握自然科學(xué)扎實的基本理論和實際應(yīng)用能力的新型復(fù)合人才”為培養(yǎng)目標。多年的教學(xué)經(jīng)驗讓我們深刻體會到能力的培養(yǎng)要在實踐中獲得。要想將理論知識轉(zhuǎn)化成技術(shù)能力，必須通過實踐訓(xùn)練，而在學(xué)校階段，實驗課為學(xué)生提供了最直接、最有效的實踐平臺。實驗教學(xué)是理科教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，它是理論教學(xué)的延伸。專業(yè)實驗的目標不是簡單地驗證理論，而是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)理論知識分析和解決實際問題的能力［3，4］。

一、理工類大學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題

專業(yè)物理實驗課一般都在學(xué)生完成專業(yè)理論課學(xué)習(xí)后開設(shè)，此時學(xué)生已完成大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗，具備了基本的實驗操作能力，通過專業(yè)實驗學(xué)習(xí)是為了更好地理解專業(yè)理論知識，并將其應(yīng)用于實際，而過去的專業(yè)實驗教學(xué)體系存在著諸多弊端和不足，具體歸結(jié)為以下幾點：

一是原有的專業(yè)實驗以驗證相關(guān)理論課程內(nèi)容為主，是獨立的、驗證性的實驗，缺乏系統(tǒng)性和綜合性，學(xué)生只能依照教師的講解和演示看實驗現(xiàn)象，或簡單地重復(fù)教師的操作，這樣的實驗缺乏自主性和設(shè)計性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)造性思維。

二是很多實驗儀器設(shè)備基本上都是封裝起來的，看不到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)生面對的是一個“黑匣子”，學(xué)生感到儀器很陌生，因此對儀器的工作原理形成不了感性認識，造成理論與實驗的嚴重脫節(jié)。

三是實驗設(shè)備陳舊?？茖W(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，陳舊的實驗設(shè)備不被淘汰，代表新技術(shù)、新理論的實驗項目就不會引進到高校教學(xué)中來，而高校畢竟不是盈利單位，在投入資金有限的情況下，學(xué)校不應(yīng)坐、等、靠，更不能跟在廠家后面等待他們開發(fā)新產(chǎn)品，而應(yīng)該發(fā)揮學(xué)校的人才優(yōu)勢，結(jié)合科技發(fā)展和實際需求主動地研發(fā)新的實驗項目。

針對以上存在的問題，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)特色，經(jīng)過幾年的教學(xué)摸索，長春理工大學(xué)對專業(yè)實驗教學(xué)進行了改革，創(chuàng)建了固體激光器專業(yè)綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)平臺，打造出產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的綜合性、開放性、創(chuàng)新性教學(xué)平臺，形成了融知識、能力、素質(zhì)為一體的理工融合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，并取得了一定成果。

二、固體激光器綜合專業(yè)實驗平臺的構(gòu)成

固體激光器綜合專業(yè)實驗室在實驗體系和內(nèi)容、實驗教學(xué)模式等方面進行了全方位改革與實踐，體現(xiàn)了多層次、多目標和多模式的特點，充分體現(xiàn)了長春理工大學(xué)光、機、電相結(jié)合的專業(yè)特色。在實驗室功能設(shè)計上，改變了傳統(tǒng)的按照理論課程設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容的模式，減少驗證性實驗，強調(diào)結(jié)合科研方向和專業(yè)特色，增加了設(shè)計性和綜合性實驗，目的是讓理科的學(xué)生能更多地接觸激光技術(shù)知識，架起基礎(chǔ)理論和激光應(yīng)用技術(shù)的橋梁，開闊學(xué)生們的思路，使他們更加重視實踐。這不僅有利于學(xué)生鞏固和提高專業(yè)理論水平，也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

固體激光器綜合專業(yè)實驗平臺的構(gòu)成分為三部分：一是實驗教學(xué)平臺：完成相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的教學(xué)任務(wù)；二是網(wǎng)絡(luò)平臺：建立激光技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生可以通過多媒體課件完成實驗預(yù)習(xí)和實驗總結(jié)。同時，借助互聯(lián)網(wǎng)共享國內(nèi)外最先進的科技信息，不僅可以拓寬學(xué)生的知識面，也可以為學(xué)生提供一個互相學(xué)習(xí)交流的平臺。三是校企合作平臺：利用學(xué)校的技術(shù)和企業(yè)的資金，根據(jù)科技需求研發(fā)新的實驗教學(xué)儀器，實現(xiàn)“雙贏”。

固體激光器專業(yè)綜合實驗平臺支持的基本實驗

三、固體激光器綜合專業(yè)實驗平臺的特色

固體激光器綜合專業(yè)實驗平臺的最大特色就是所有設(shè)備都是通過自行研制、設(shè)計、安裝和調(diào)試完成的，這不僅解決了資金不足的問題，更重要的是讓學(xué)生親自參與實驗儀器的研制、安裝和調(diào)試，不僅可以使其很好地了解固體激光器的基本組成和原理，掌握固體激光器的主要性能及基本技術(shù)參數(shù)的測試方法，同時還可以啟發(fā)學(xué)生在親身投入體驗中，探求科學(xué)的結(jié)論，養(yǎng)成探索的精神。

固體激光器綜合專業(yè)實驗教學(xué)平臺的另一特色就是在實驗教學(xué)模式上實行開放式管理，所有的實驗教學(xué)內(nèi)容向廣大師生開放，采取了網(wǎng)上預(yù)約、開放的自主實驗形式，學(xué)生根據(jù)所學(xué)專業(yè)及個人興趣方向自選實驗題目，使理、工科學(xué)生可以在一個實驗室里做實驗，甚至合作，不同學(xué)科背景的學(xué)生相互能夠有較多的交叉和影響，有利于思維方式和知識的交叉融合。同時，在不影響正常授課的情況下，感興趣的教師和研究生也可以到實驗室進行科研工作。開放式實驗教學(xué)不僅可以最大化地有效利用現(xiàn)有資源，重要的是改變了學(xué)生在實驗課堂上被動化、程式化的學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。另外，長春理工大學(xué)還采用了計算機輔助教學(xué)手段，學(xué)生可以在網(wǎng)上進行實驗預(yù)習(xí)，通過多媒體課件，了解實驗基本原理、知識點闡述、完成思考題分析、實驗安全問題，還可以結(jié)合具體實驗儀器了解基本元器件的參數(shù)、基本使用及維護。多媒體輔助教學(xué)和實驗室開放制度的實施克服了學(xué)生將大量時間花費在寫實驗預(yù)習(xí)報告上，以及預(yù)習(xí)時因看不到實驗儀器而導(dǎo)致一知半解的問題，使教師在課堂上的講解可以更加精練、更突出重點，也相應(yīng)延長了學(xué)生動手做實驗的時間，物理實驗課整體的效率得到很大提高。

四、固體激光器綜合實驗平臺承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)

長春理工大學(xué)固體激光器專業(yè)綜合實驗室自籌建以來承擔(dān)了多項教學(xué)任務(wù)，主要有理學(xué)院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的專業(yè)實驗、畢業(yè)論文、科研訓(xùn)練、大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽，全校相關(guān)專業(yè)的開放性實驗以及激光技術(shù)專業(yè)方向碩士研究生的培養(yǎng)。長春理工大學(xué)固體激光器專業(yè)綜合實驗平臺支持的基本實驗見上表。

五、專業(yè)實驗平臺取得的成果

長春理工大學(xué)固體激光技術(shù)實驗室自建立以來，已經(jīng)取得了豐碩的成果，在教學(xué)上，承擔(dān)了大量專業(yè)實驗教學(xué)工作，近年來指導(dǎo)本科論文近百篇，而且多篇選入長春理工大學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)論文。同時，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，多次參加大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽并獲得優(yōu)異成績。實驗室除了完成教學(xué)任務(wù)外，還自主研發(fā)了教學(xué)儀器，銷往國內(nèi)多所院校，參與產(chǎn)品研發(fā)的學(xué)生可以作為技術(shù)人員為合作單位進行培訓(xùn)，講解儀器的使用和維護，這不但為學(xué)生提供了一個鍛煉機會，更是為他們提供了一個展示自我的平臺，已經(jīng)有合作單位優(yōu)先錄用了長春理工大學(xué)實驗室畢業(yè)的學(xué)生，并表示這些學(xué)生走上工作崗位后，不僅理論知識扎實，動手能力強，更具有團隊協(xié)作精神。

實驗室不僅對全校師生開放，對外也多次接待來自兄弟院校考察組的調(diào)研訪問。2008年6月，美國紐約州立大學(xué)的赫光生教授來訪理學(xué)院，參觀了固體激光器綜合實驗室，給予了很高的評價，并在長春理工大學(xué)選派優(yōu)秀的研究生到美國州立大學(xué)進行聯(lián)合培養(yǎng)。2009年7月，實驗室與美國海洋光學(xué)集團中國分公司建立了聯(lián)合實驗室，以“相互學(xué)習(xí)、優(yōu)勢互補、共同提高”為基本原則，利用企業(yè)的先進設(shè)備優(yōu)勢和學(xué)校人員優(yōu)勢，建立共享的研發(fā)平臺。

“理工融合”是高等理工科教育中的一個新的、重要的課題，而理工類高校中的理科生專業(yè)實驗教學(xué)尤其重要，實驗教育對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力具有特殊作用。根據(jù)科技發(fā)展和社會進步的需要，為了培養(yǎng)融知識、能力、素質(zhì)為一體的理工融合型創(chuàng)新人才，長春理工大學(xué)對原有的實驗教學(xué)模式進行了整合，建立了綜合的、開放的、集產(chǎn)學(xué)研為一體的創(chuàng)新專業(yè)實驗平臺。汲取歷史的經(jīng)驗和教訓(xùn)，長春理工大學(xué)科學(xué)地對專業(yè)理論教學(xué)和實驗教學(xué)進行定位，認識和處理好二者之間的關(guān)系，促進理工互動和理工融合，向培養(yǎng)具有理科基礎(chǔ)和技術(shù)應(yīng)用能力的復(fù)合新型人才的培養(yǎng)目標邁進了一步。

［1］ 韓玉芬.創(chuàng)新實驗——理工融合的實踐教育模式［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2004，6（2）：75-80.

［2］ 王葵如.亦理亦工專業(yè)試點改革的研究與實踐［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2004，6（1）：65-67.

［3］肖井華.“理工融合”的物理實驗課程改革［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2003，5（4）：59-62.

［4］ 羅意平，潘迪夫.專業(yè)實驗教學(xué)改革的研究與實踐［J］.實驗室研究與探索，2002，21（3）：16-18.

Construction and Exploration on Experimental Teaching Platform in University of Science and Technology

LI Shuang，DING Yun-feng

In accordance with the education model of“combining science with engineering”，this paper aims at reforming and exploring the professional experiment teaching system for science students in the colleges of science and technology.It analyses the shortcomings of the old experimental teaching system.It is proved by the teaching practice that the application effect of the platform is satisfactory and it has achieved all its prospective constructive goals.

combining science with engineering；professional experimental teaching；independently innovative

G642.423

A

理工融合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實踐（吉林省高等教育教學(xué)研究課題）

李霜（1978-），女，碩士，講師，研究方向為新型光電功能材料、專業(yè)物理實驗教學(xué)。