潘太軍, 賀云翔, 汪 濤, 胡 靜

(常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常州 213164)

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建立開放式專業(yè)實驗室 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力

潘太軍, 賀云翔, 汪 濤, 胡 靜

(常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常州 213164)

專業(yè)實驗室是高校實驗室重要組成部分，在提高專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)等方面起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)以建設(shè)腐蝕與防護(hù)專業(yè)實驗室為案例，探討開放式專業(yè)實驗室建設(shè)并進(jìn)行相應(yīng)實踐分析，闡述了開放式專業(yè)實驗室在實踐教學(xué)過程中針對不同實際情況所采取的分層次開放模式，提出基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)式、專業(yè)實驗分散式、創(chuàng)新項目自由式開放及適度對外開放，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新和實驗室與企業(yè)雙贏，并論述了實驗室建設(shè)中所面臨的專職實驗技術(shù)隊伍建立與完善以及信息化管理實驗室開放平臺等關(guān)鍵問題及其解決方案和途徑。

腐蝕與防護(hù)； 專業(yè)實驗室； 開放模式； 管理系統(tǒng)

0 引 言

專業(yè)實驗室是高等教育階段高校實驗室重要組成部分，在提高專業(yè)實驗教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)等方面起著舉足輕重的作用。專業(yè)實驗室的建設(shè)、管理和實際運作水平不僅是高等教育辦學(xué)實力的重要標(biāo)志，而且也是高校教學(xué)水平、科研水平和管理水平的重要體現(xiàn)。開放式專業(yè)實驗室正逐步成為各高校新興實驗室建設(shè)熱點[1-3]；通過對專業(yè)實驗室的開放，有利于學(xué)生的創(chuàng)新開發(fā)能力和工程實踐能力的培養(yǎng)，從而更有效地提高人才培養(yǎng)的效率[4]。

1 專業(yè)實驗室現(xiàn)狀

腐蝕與防護(hù)是目前常州大學(xué)金屬材料工程專業(yè)的主要研究方向之一。由于腐蝕與防護(hù)是一門涉及電化學(xué)、高分子材料、無機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料、表面處理等學(xué)科的綜合性與實用性都很強(qiáng)的交叉應(yīng)用學(xué)科[5]，該研究領(lǐng)域要求學(xué)生的知識面廣，動手能力強(qiáng)。在教學(xué)過程中強(qiáng)化學(xué)生對金屬腐蝕原理及各種防護(hù)方法理論基礎(chǔ)知識理解的同時，充分發(fā)揮實踐教學(xué)的作用，在培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力方面就顯得格外重要。在專業(yè)實驗室建設(shè)的大背景、大前提下，腐蝕與防護(hù)研究所的建設(shè)依然存在著一些問題，有待解決和完善[6-7]。

(1) 專業(yè)實驗室建設(shè)與實驗教學(xué)體系不相適應(yīng)。工科學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)與不斷地接受實驗技能培訓(xùn)是分不開的，通過實踐才能培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)新性思維[8]。然而在傳統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)教學(xué)中，理論教學(xué)往往凌駕于實驗教學(xué)之上，絕大部分專業(yè)實驗皆嚴(yán)重依附于理論教學(xué)的進(jìn)度，造成學(xué)生在實驗過程中常常處于被動狀態(tài)，很難激起學(xué)習(xí)興趣。此外，已設(shè)立的實驗課程內(nèi)容以基礎(chǔ)性驗證實驗為主，缺乏相應(yīng)的綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗。這種實驗教學(xué)體系易割裂各個實驗間的整體性、系統(tǒng)性和有機(jī)關(guān)聯(lián)性，造成學(xué)生實驗知識面狹窄、實驗效果不理想，極大限制了學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，也不利于學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)，特別不利于開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維和實踐能力。

(2) 對實驗教學(xué)重視不夠。傳統(tǒng)的教學(xué)思維存在較為嚴(yán)重的重理論輕實驗的思想，造成實驗室教師在職稱評定、待遇等方面往往處于不利的角色。一些專任教師片面強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的重要性，對實踐教學(xué)不夠重視，甚至有可能直接忽略了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，未將實踐教學(xué)擺放在和理論教學(xué)同等重要的位置，而且在實驗教學(xué)改革意識、現(xiàn)代實驗技術(shù)的運用能力等方面不能跟上專業(yè)實驗室建設(shè)的需要，造成專業(yè)實驗建設(shè)模式多年來無變化。

(3) 實驗室資源配置不合理。各實驗室之間缺乏協(xié)調(diào)性，一方面教學(xué)和科研急需添置儀器設(shè)備，而另一方面許多大型實驗儀器設(shè)備分散閑置，不能形成科研整體優(yōu)勢。實驗室設(shè)備維護(hù)不合理，老化嚴(yán)重，設(shè)備自動化程度較低，與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的時代要求不相符。此外，腐蝕與防護(hù)研究所目前僅對金屬材料專業(yè)學(xué)生開放，沒有面向整個材料、石化專業(yè)的學(xué)生，不能滿足學(xué)生綜合能力的發(fā)展要求，實驗室難以成為各學(xué)科、科研思想交匯滲透的場所，不利于交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的形成和發(fā)展，不能有效發(fā)揮專業(yè)實驗室促進(jìn)教學(xué)科研水平提高的有利優(yōu)勢，不利于實驗資源共享和實驗室儀器設(shè)備利用率的提高。

2 開放式腐蝕與防護(hù)專業(yè)實驗室的建設(shè)

常州大學(xué)腐蝕與防護(hù)研究所始建于2010年，主要針對石油、化工、煤炭、海洋開發(fā)、交通、環(huán)境保護(hù)、航空航天等行業(yè)的腐蝕與防護(hù)問題，其重點研究方向為表面技術(shù)在裝備腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用。腐蝕與防護(hù)研究所從創(chuàng)建開始經(jīng)過不斷的完善和發(fā)展，目前承擔(dān)著多項國家級和省部級科研基金項目，在教學(xué)和科研工作中發(fā)揮著巨大的作用，同時還承擔(dān)著大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基金等學(xué)生創(chuàng)新性項目的實驗工作，為材料學(xué)院創(chuàng)新人才輸出及常州大學(xué)素質(zhì)教育實施提供了至關(guān)重要的保障。因此為了進(jìn)一步完善和發(fā)展專業(yè)實驗室，更好地解決專業(yè)實驗室在發(fā)展過程中存在的上述問題。

2.1 采用分層次開放模式

開放式專業(yè)實驗室正逐漸成為高校實驗室建設(shè)的熱點，也是新形勢下實驗室建設(shè)的重要發(fā)展方向。在專業(yè)實驗室開放建設(shè)過程中，要始終堅持以學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)為建設(shè)之根本，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和思維創(chuàng)新能力。由于設(shè)立的專業(yè)實驗性質(zhì)、種類不同，師生對專業(yè)實驗室的需求存在差異，因此開放模式也不盡相同，在實踐教學(xué)過程中可采取分層次的開放模式。

(1) 基礎(chǔ)實驗項目的指導(dǎo)式開放?；A(chǔ)實驗項目主要面向剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生，其目的在于提高學(xué)生實驗基本技能，以演示性和基礎(chǔ)性實驗為主，如試樣的拋光、金相觀察等。由于學(xué)生個體之間實驗基礎(chǔ)和實驗?zāi)芰⒉畈积R，因此基礎(chǔ)性實驗項目采取指導(dǎo)式開放模式。實踐過程中在實驗教師的指導(dǎo)下，著重培養(yǎng)學(xué)生對基本實驗方法和理論的掌握以及實驗儀器的使用，逐漸熟悉實踐教學(xué)的主要過程與基本方法。同時也應(yīng)該注重加強(qiáng)對學(xué)生實驗技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力，為此專業(yè)實驗室允許學(xué)生在閑暇時間內(nèi)進(jìn)行實驗技能的培訓(xùn)，盡快彌補實驗?zāi)芰η啡钡牟蛔?，為以后?chuàng)新精神和工程實際能力的培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。

(2) 專業(yè)實驗項目的分散式開放。專業(yè)實驗項目面向的學(xué)生已掌握一定的實驗技能和方法，具備獨立完成實驗的能力，因此專業(yè)實驗項目可采用分散式開放模式。專業(yè)實驗項目是一個鞏固專業(yè)知識以及實驗技能的綜合過程，具有實驗技能綜合性、實驗操作獨立性、實驗過程可思考性等特點[9]，如電化學(xué)基礎(chǔ)實驗，表面工程前處理實驗，腐蝕電位測量實驗等。學(xué)生根據(jù)實驗的具體要求以及實驗室的條件寫出詳細(xì)的實驗?zāi)康?、方法和步驟后提出申請。經(jīng)實驗教師審查認(rèn)為合理可行后，學(xué)生可獨立在實驗室完成專業(yè)實驗，實驗教師僅做個別的啟發(fā)式和引導(dǎo)式輔導(dǎo)。分散式開放專業(yè)實驗室側(cè)重點在于提高學(xué)生運用實驗技能分析解決問題，促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)的研究思維方式，培養(yǎng)學(xué)生初步科研能力和創(chuàng)新精神，進(jìn)一步提高學(xué)生的實驗技能和動手能力。

(3) 創(chuàng)新項目的自由式開放。對于高年級的學(xué)生，經(jīng)過長時間的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了大量理論知識和實驗技能，基礎(chǔ)性和專業(yè)實驗已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀，設(shè)計性、綜合性強(qiáng)的實驗項目成為新的需求[10]，專業(yè)實驗室對這類的實驗項目采取自由式開放模式。創(chuàng)新項目是以專業(yè)實驗室實驗條件為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展前沿方向，檢驗學(xué)生運用理論知識和實驗基本技能解決實際問題的最佳方式之一，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力、思維創(chuàng)新能力、工程實踐能力以及嚴(yán)謹(jǐn)而且細(xì)致的科研作風(fēng)。譬如腐蝕與防護(hù)研究所設(shè)立的導(dǎo)電聚合物涂層對不銹鋼、銅等金屬的防護(hù)性能研究等課題，學(xué)生可自由進(jìn)入實驗室進(jìn)行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計實驗方案、開展實驗并處理實驗數(shù)據(jù)等實踐，通過這些實踐可有效提高學(xué)生對學(xué)科發(fā)展方向和科學(xué)研究的認(rèn)識。對于興趣廣泛、學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀且具有一定科研能力的學(xué)生，專業(yè)實驗室為其參加的校內(nèi)外創(chuàng)新科技大賽、發(fā)明比賽以及申請創(chuàng)新課題等提供有利場所。專業(yè)實驗室同時也將教師的科研項目向?qū)W生開放[11]，積極吸引學(xué)生參與到科研項目中來，讓學(xué)生較早接觸科研項目，從中體會科學(xué)研究工作的內(nèi)涵，掌握科學(xué)研究的一般方法，從而培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)。

(4) 適度對外開放。專業(yè)實驗室不僅是理論知識驗證和科技創(chuàng)新的重要場所，也是服務(wù)社會、服務(wù)生產(chǎn)的窗口，所以專業(yè)實驗室可適度對外開放。充分利用自身資源為企業(yè)舉辦專業(yè)技能培訓(xùn)，與生產(chǎn)、科研部門建立橫向聯(lián)系，合作科研項目，開發(fā)新產(chǎn)品等等。將更多的科研成果應(yīng)用于生產(chǎn)，為企業(yè)技術(shù)改造和科技創(chuàng)新提供技術(shù)支持。專業(yè)實驗室在適度對外開放的過程中分充分利用社會和企業(yè)的教育資源，大力開發(fā)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的實踐教學(xué)基地，從而使學(xué)生基本實踐能力與操作技能、專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力、綜合實踐能力與創(chuàng)新能力得到有機(jī)的結(jié)合。在不斷的對外開放中，專業(yè)實驗室與企業(yè)共同發(fā)展實現(xiàn)雙贏，同時也給學(xué)生和教師更多開闊眼界的機(jī)遇。

2.2 建立和完善創(chuàng)新型實驗技術(shù)隊伍

教師的素質(zhì)直接影響到人才培養(yǎng)的質(zhì)量，開放式專業(yè)實驗室對實驗教師本身也提出了更高的要求。實驗教師所面對的是學(xué)生在實驗過程中提出的動態(tài)問題，為解決這些動態(tài)問題，實驗教師需要具備扎實的理

論功底和面對新問題所具備的靈活應(yīng)變能力。因此，實驗室技術(shù)管理指導(dǎo)隊伍建設(shè)成為開放式專業(yè)實驗室建設(shè)的關(guān)鍵。

實驗技術(shù)隊伍要不斷更新觀念，以全面提高教師的整體素質(zhì)為核心，培養(yǎng)造就一支具有較高理論素質(zhì)、較強(qiáng)動手能力、既熟悉實驗設(shè)備性能，又能熟練操作這些實驗設(shè)備、能適應(yīng)學(xué)科和專業(yè)發(fā)展需要、具備實施培養(yǎng)具有顯著工程實踐能力的創(chuàng)新人才的高素質(zhì)實驗隊伍。對實驗教師定期進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)也成為必要，以提高其理論水平和業(yè)務(wù)水平。此外也鼓勵具有豐富理論水平的理論教師參與到實踐教學(xué)[12]，允許其根據(jù)自身理論課程設(shè)計相關(guān)專業(yè)實驗，鼓勵多學(xué)科交叉融合，打破傳統(tǒng)的過于簡單化或程式化的驗證實驗和演示實驗的實驗?zāi)Ｊ?。讓專業(yè)實驗室更好的為學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力培養(yǎng)服務(wù)。

2.3 建立信息化開放平臺

信息化專業(yè)實驗室開放平臺是專業(yè)實驗室開放建設(shè)中最有效的方式，可較好地解決實驗室的開放時間、實驗課程、實驗項目和實驗研究課題相互沖突問題，能夠提高專業(yè)實驗室的工作效率和設(shè)備利用率，實現(xiàn)資源共享、發(fā)揮專業(yè)實驗室作用滿足不同層次學(xué)生實踐教學(xué)需求、保證實驗室內(nèi)部安全減少不必要的器材損耗、提高實驗教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊協(xié)作精神。

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為信息化專業(yè)實驗室開放平臺的建立提供了有力保障[13-15]，信息化專業(yè)實驗室開放平臺除了一般信息管理系統(tǒng)基本功能外，還具備門禁[16]系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及實驗設(shè)備控制系統(tǒng)等功能。其中門禁系統(tǒng)負(fù)責(zé)對進(jìn)出實驗室的人員進(jìn)行身份識別以及進(jìn)出情況的記錄；監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對實驗室的活動情況進(jìn)行監(jiān)控；實驗設(shè)備控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)為使用者提供指定的實驗設(shè)備。所有這些系統(tǒng)整合在一起，就構(gòu)成了全新的高校信息化專業(yè)實驗室開放平臺。

圖1為信息化腐蝕與防護(hù)研究所專業(yè)實驗室開放平臺流程圖。如圖所示，實驗開始前學(xué)生和教師等校內(nèi)用戶可根據(jù)自己的實際情況，在網(wǎng)上預(yù)約實驗時間和實驗項目，校外用戶亦可通過有償?shù)姆绞较驅(qū)I(yè)實驗室申請使用權(quán)限。這樣不僅能夠提高實驗儀器的安全保障，且能夠使設(shè)備資源得到充分利用；管理員可根據(jù)申請人的實驗技能水平將實驗室使用權(quán)限下放；門禁系統(tǒng)對申請人身份合法性進(jìn)行確認(rèn)后，設(shè)備管理系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備使用情況分配申請者需要使用的儀器設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)會全程監(jiān)控實驗進(jìn)程以及實驗設(shè)備使用情況。從而達(dá)到專業(yè)實驗室開放式管理的目的，提高實驗室利用率的同時，又充分維護(hù)實驗室的安全。

圖1 信息化專業(yè)實驗室開放平臺流程圖

3 結(jié) 語

專業(yè)實驗室的開放是實施素質(zhì)教育, 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實踐能力的重要途徑，也是順應(yīng)高校實驗室建設(shè)改革的必然趨勢。腐蝕與防護(hù)研究所結(jié)合學(xué)科實驗教學(xué)體系、內(nèi)容、方法、手段等構(gòu)建分層次科學(xué)合理的開放模式，推動培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程實踐能力, 全面提高教學(xué)質(zhì)量和實施素質(zhì)教育的教育目的。開放式專業(yè)實驗室建設(shè)是一項系統(tǒng)工程,還涉及實驗室資源的配置、實驗隊伍建設(shè)、科學(xué)規(guī)范的管理制度建設(shè)等,建設(shè)專職的實驗技術(shù)隊伍和信息化專業(yè)實驗室開放平臺是實驗室開放的必要保障。在高素質(zhì)腐蝕與防護(hù)人才需求激增的形勢下，如何發(fā)揮開放式專業(yè)實驗室的職能，培養(yǎng)合格的具有顯著工程實踐

能力的創(chuàng)新人才，教學(xué)改革和實驗室建設(shè)任重道遠(yuǎn)。

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把促進(jìn)公平作為國家基本教育政策。教育公平是社會公平的重要基礎(chǔ)。教育公平的關(guān)鍵是機(jī)會公平，基本要求是保障公民依法享有受教育的權(quán)利，重點是促進(jìn)義務(wù)教育均衡發(fā)展和扶持困難群體，根本措施是合理配置教育資源，向農(nóng)村地區(qū)、邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)和民族地區(qū)傾斜，加快縮小教育差距。教育公平的主要責(zé)任在政府，全社會要共同促進(jìn)教育公平。

——摘自《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》

Set-up Specialized Laboratory to Cultivate Student’s Innovation and Practice Ability

PANTai-jun,HEYun-xiang，WANGTao,HUJing

(School of Material Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China)

In view of the present problems of college laboratory construction that theory teaching outweighs experiment teaching, the experimental classes focus on basic verification and lack of comprehensive operation, laboratory resource allocation is in lack of coordination, the experiment teaching reform consciousness and modern experimental technique applying ability of the experiment technical group cannot keep up with the need of specialized laboratory construction, etc., this paper takes the establishment of corrosion and protection specialized laboratory as an example, the open construction of specialized laboratory are practically discussed and analyzed. This paper also provides some open models at different levels for different practicable laboratory conditions during the elaborated practical teaching process. It contains instructive model for basic experiment, distributed model for professional experiment, free model for innovative program which should properly open up towards enterprises, encourage students’ innovation, and it achieves win-win of laboratory and enterprise. Finally, these practical problems such as the establishment and improvement of professional experimental teams and the informatization opening platform of laboratory management and so on, are regarded as key issues, and corresponding approaches are given for the construction of specialized laboratory. Actual practice indicates that these countermeasures are effective in improvement of quality of scientific research and cultivation of students’ innovative spirit and practical ability.

corrosion and protection; specialized laboratory; opening model; management system

2014-07-22

潘太軍(1977-)，男，江蘇泰州人，博士，教授，研究方向主要從事金屬腐蝕與防護(hù)理論教學(xué)和實踐教學(xué)研究。

Tel. ：0519-86330095；E-mail：tjpan2005@gmail.com

G 482

A

1006-7167(2015)05-0238-04