華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 高云 宗望遠(yuǎn) 黎煊 龍長(zhǎng)江 童宇

談農(nóng)業(yè)院校工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的特色與實(shí)踐

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 高云 宗望遠(yuǎn) 黎煊 龍長(zhǎng)江 童宇

不同于普通高等院校的工科專業(yè)，農(nóng)業(yè)院校中的工科專業(yè)有其獨(dú)特的學(xué)科背景和實(shí)施難度。本文探討了農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)進(jìn)行開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的特色和實(shí)踐方法。

農(nóng)業(yè)院校；工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室；特色；實(shí)踐

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)一直以來(lái)成為工科高等教育實(shí)施的重要話題[1]。提高農(nóng)業(yè)院校內(nèi)工科學(xué)生創(chuàng)新能力相比工科或綜合性院校來(lái)說(shuō)，更有其獨(dú)特的學(xué)科背景和實(shí)施難度。從學(xué)科背景來(lái)看，農(nóng)業(yè)院校的各工科專業(yè)有其與農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合的學(xué)科方向。如農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、食品工程、生物工程、畜牧工程等，由于這些專業(yè)與相關(guān)的農(nóng)業(yè)方向有著根本性的聯(lián)系，其工學(xué)技術(shù)的實(shí)施對(duì)象都為農(nóng)作物或是農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程，使得這些專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)過(guò)程中，離不開(kāi)農(nóng)業(yè)知識(shí)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)，加大了培養(yǎng)過(guò)程的復(fù)雜程度和實(shí)施難度。

為了有針對(duì)性地提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，近年國(guó)內(nèi)高校紛紛探索性地建設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)新能力[2-3]。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室被認(rèn)為是提高工科學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的大門，不僅僅讓學(xué)生有一個(gè)方便的學(xué)習(xí)環(huán)境，還包括實(shí)驗(yàn)資源的共享，動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，其更重要的是創(chuàng)造性思維的萌發(fā)，學(xué)術(shù)思想的碰撞，團(tuán)隊(duì)間的合作，這個(gè)過(guò)程將在校年輕大學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐潛能發(fā)揮至極大的程度。

1 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室較傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的突破之處

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室相比存在較大的突破，歸納起來(lái)有以下5個(gè)方面。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的突破

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室課程一般依附于理論課程，上課時(shí)間和上課內(nèi)容往往由教學(xué)大綱規(guī)定，與理論課內(nèi)容和進(jìn)度密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程由實(shí)驗(yàn)室教師和理論科教師共同管理和指導(dǎo)，教師起著實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)地位。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容則由學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自行制定，其中以學(xué)生的思維為主。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，問(wèn)題的解決，實(shí)現(xiàn)的方法全部由學(xué)生自主完成，教師只起輔導(dǎo)作用。在學(xué)生碰到難題時(shí)教師給予適當(dāng)?shù)膯l(fā)和幫助，實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)者是學(xué)生。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備的配備

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備按所授課程配置，采取多套重復(fù)實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備的配備方式，所備材料和設(shè)備允許進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有限[4-5]。而對(duì)于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，大部分開(kāi)放實(shí)驗(yàn)會(huì)有一個(gè)主要的研究方向，至于學(xué)生具體做什么實(shí)驗(yàn)很難預(yù)料，只能配備該研究方向的常用材料以及儀器設(shè)備。有些實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不具備的實(shí)驗(yàn)材料和儀器還需要等實(shí)驗(yàn)方案確定后才能臨時(shí)購(gòu)買。有時(shí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)材料或儀器不一定有成品可供購(gòu)買，需要自行制作，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)往往還需配備一些能夠“制造”材料或儀器的工具。

1.3 管理方式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間由學(xué)校統(tǒng)一安排，實(shí)驗(yàn)室只在實(shí)驗(yàn)課時(shí)才對(duì)學(xué)生開(kāi)放，實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)材料和儀器通常由實(shí)驗(yàn)教師管理[6]。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生自行決定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，大部分時(shí)間實(shí)驗(yàn)室是全天開(kāi)放的，教師只對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和儀器進(jìn)行常規(guī)檢查和必要的補(bǔ)充。出于保障學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全考慮，一般高校仍需分派出專門的教師對(duì)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天值守。

1.4 教師工作量的增加

從表面上看，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)指導(dǎo)教師所做的工作占次要地位，工作量看似不大，實(shí)則不然。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由學(xué)生自行確定，教師事先很難預(yù)測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且越是創(chuàng)新思維活躍的學(xué)生，其想法越是超出常規(guī)實(shí)驗(yàn)范疇。教師如想起到真正的幫助和啟發(fā)作用，必須與時(shí)俱進(jìn)，緊跟學(xué)生的步伐，學(xué)習(xí)新知識(shí)，接受新思想。對(duì)教師素質(zhì)的要求比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加苛刻，甚至要求教師的創(chuàng)新能力也達(dá)到一定水平。同時(shí)教師在與學(xué)生的互動(dòng)過(guò)程中，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，這就要求教師在學(xué)生拿出實(shí)驗(yàn)方案的同時(shí)，查找和閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)學(xué)生將要進(jìn)行的內(nèi)容有比較深刻的了解。由于放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不盡相同，如果需要對(duì)多個(gè)不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目同時(shí)給予幫助時(shí)，將會(huì)耗費(fèi)教師大量的時(shí)間和精力。

1.5 投入經(jīng)費(fèi)和“產(chǎn)出效率”的提高

從經(jīng)費(fèi)投入來(lái)看，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)重復(fù)性低，其實(shí)際的實(shí)驗(yàn)消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是從“產(chǎn)出效率”來(lái)看，經(jīng)過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目培訓(xùn)的學(xué)生，大部分會(huì)在創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力方面優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中學(xué)習(xí)的學(xué)生。這個(gè)過(guò)程不僅改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，更改變了學(xué)生的工作方式和思維方式。經(jīng)過(guò)1～2次的培訓(xùn)，這個(gè)效果在學(xué)生畢業(yè)找工作時(shí)更有著明顯的體現(xiàn)。經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的學(xué)生，一般會(huì)在工作面試時(shí)變得成熟、自信、大方、有的放矢，很容易獲得用人單位的青睞。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的投入產(chǎn)出比高，對(duì)提高學(xué)生素質(zhì)有著深遠(yuǎn)的影響。

由上述不同點(diǎn)可以看出，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)展和實(shí)施比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室投入大，管理和教學(xué)任務(wù)重，目前很難在高校中大面積推廣，因此學(xué)生的受益面十分有限，但其教學(xué)手段確實(shí)在提高工科學(xué)生的創(chuàng)新能力方面起到了不可替代的作用。有效地降低開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)門檻，盡可能地?cái)U(kuò)大受益面，使所有學(xué)生都有機(jī)會(huì)和條件得到鍛煉，是當(dāng)前開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要目的。

2 農(nóng)業(yè)院校中有效地運(yùn)行工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

相對(duì)于工科院校，在農(nóng)業(yè)院校中有效地實(shí)施和運(yùn)行工科專業(yè)的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該具有特殊性和針對(duì)性。

2.1 背景知識(shí)的延展性

農(nóng)業(yè)院校中工科專業(yè)一般有會(huì)相應(yīng)的農(nóng)科背景，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品工程、畜牧工程、生物工程。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多數(shù)與教師或?qū)W生的相關(guān)農(nóng)業(yè)背景有關(guān)，如筆者指導(dǎo)學(xué)生在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括有土壤水分測(cè)量小車、蘋果自動(dòng)分級(jí)機(jī)等。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施需要指導(dǎo)教師既具備工科的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又具備農(nóng)科的專業(yè)知識(shí)。

2.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的延展性

農(nóng)業(yè)院校的工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室中，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可能需要模擬大田、溫棚、畜禽舍、糧倉(cāng)等環(huán)境，或是最終直接到相應(yīng)農(nóng)業(yè)場(chǎng)所地點(diǎn)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所需要有一定的延展性。

2.3 實(shí)驗(yàn)難度的控制

與工業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同的是，工科與農(nóng)科相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施對(duì)象往往是動(dòng)、植物，具有不統(tǒng)一性和非標(biāo)性，實(shí)施場(chǎng)所多為農(nóng)田、畜禽舍、溫室等農(nóng)業(yè)場(chǎng)所，條件惡劣，實(shí)施難度往往比工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目要大得多。教師和學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，既要估計(jì)實(shí)驗(yàn)的難度，又要預(yù)估實(shí)驗(yàn)的可行性，以保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

2.4 學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣的拓展

農(nóng)業(yè)院校的工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室有效實(shí)施的前提是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而提高學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的興趣，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)初期的科研背景的培養(yǎng)。筆者發(fā)現(xiàn)較早地參與教師相關(guān)課題的學(xué)生容易獲得相應(yīng)的專業(yè)背景知識(shí)，并較能在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段打開(kāi)思路、提出想法，為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供了良好的開(kāi)端。

2.5 化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)方案確定后，在具體的實(shí)施過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些環(huán)節(jié)是學(xué)生在以往的課程學(xué)習(xí)中沒(méi)有涉及到的知識(shí)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)觀念轉(zhuǎn)化過(guò)程，將以往的被動(dòng)學(xué)習(xí)觀念轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)的觀念。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要解決的問(wèn)題，主動(dòng)找尋學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，讓學(xué)生養(yǎng)成新的主動(dòng)探究式的學(xué)習(xí)習(xí)慣，才是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的主要目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室無(wú)疑是培養(yǎng)農(nóng)業(yè)院校的工科創(chuàng)新型人才的有效途徑。筆者作為一名農(nóng)業(yè)院校的農(nóng)業(yè)工程系的教師有幸參與了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)全過(guò)程，在多年教學(xué)實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，深刻認(rèn)識(shí)到有效推廣和擴(kuò)展農(nóng)業(yè)院校的工科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室將是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的工作。

[1]王峰，魚靜．高校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30(3):320-322，368.

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[5]張?jiān)破剑畤?guó)外大學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理及其對(duì)國(guó)內(nèi)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的啟示[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27(3):149-151.

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