王京港，張翠平，馮曉慧

（南京理工大學紫金學院 機械工程分院，江蘇 南京 210023）

0 引言

在高素質的應用型專業(yè)人才培養(yǎng)中，實驗實踐教學是高等院校理工學科的關鍵環(huán)節(jié)，通過實驗實踐教學不僅能夠使學生掌握實驗的基本技能，提高實際動手操作能力，而且在實驗過程中能培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識，分析問題、解決問題能力，同時可以培養(yǎng)學生科學求實的精神、嚴謹周密的工作作風和團結協(xié)作的精神，以便引導學生自覺進入探索知識和培養(yǎng)能力的角色[1-3]。課題立足于獨立學院的辦學特征及應用型人才培養(yǎng)目標，探索開放實驗教學模式以及開放實驗教學方法的改革，以期培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，更好的提高實驗教學效果，調(diào)動學生的學習積極性和主動型，提高學生實踐能力，培養(yǎng)適合獨立院校教育培養(yǎng)目標的應用型創(chuàng)新人才。

1 傳統(tǒng)實驗教學模式的不足

目前國內(nèi)許多高校在教學過程中仍存在過分重視理論教學環(huán)節(jié)，而忽視實踐教學環(huán)節(jié)，重視知識傳授，忽視能力培養(yǎng)的傾向[1]。實驗教學大部分是封閉式實驗，學生只能按照教學安排的時間進入實驗室，其他時間實驗室不對學生開放，使實驗教學受理論教學內(nèi)容及教學進程的約束。測控技術與儀器專業(yè)有些課程如“測控電路”、“數(shù)字化測量”、“單片機原理”、“智能儀器設計”、“嵌入式系統(tǒng)設計”等工程實踐性強，實驗教學具有突出的地位，但由于實驗課時有限，實驗內(nèi)容主要以驗證型實驗為主，設計型、綜合型實驗等比例低，科研訓練少，學生自主進行實踐的時間和項目很少，造成許多實驗課教學方式是教師跟著實驗指導書走，而學生跟著實驗指導教師走，不利于學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)實驗教學中存在的主要問題：（1）教學內(nèi)容簡單陳舊，且大多數(shù)是以驗證性實驗為主，缺少綜合性、設計性、研究創(chuàng)新性等實驗項目；（2）教學手段單一，教學方法落后，實驗教學效果不理想。傳統(tǒng)實驗教學方法是按照制定的教學計劃在規(guī)定的學時內(nèi)按照自然班在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗。指導教師花大部分時間詳細講解實驗目的、實驗原理、操作方法和注意事項，學生則根據(jù)實驗指導教師的要求按部就班地完成實驗。整個實驗過程中，學生不需要思考，限制了學生的思維，不利于學生分析問題解決問題能力與創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)；（3）實驗教學成績評定方法單一，缺乏客觀性。傳統(tǒng)實驗考核方式的主要依據(jù)是實驗報告，以實驗結果的準確與否評定實驗成績，忽略了在實驗過程中是否嘗試使用新方法，是否通過學生自己獨立分析解決問題的考核。這種考核方式難以激發(fā)學生的實驗興趣，造成學生對實驗課程不重視，互相抄襲實驗報告，任意修改實驗數(shù)據(jù)等問題。

近年來，各高校都在不斷積極探索和改進實驗教學模式，以尋求最適合本校辦學特色的實驗教學方法。開放式實驗教學能激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，成為應用型本科高校的一種新的實驗教學模式，也是高校實驗教學模式改革的熱點[1-8]。

2 開放實驗教學實驗平臺的搭建

開放式實驗教學，是指高校實驗室在時間、空間、內(nèi)容和教學方法等方面對學生全面開放，讓學生自主選擇實驗項目并進行實驗學習和研究的教學方式，能為學生的主動學習提供一個良好的環(huán)境。實驗室開放教學是一個系統(tǒng)工程，要做到真正的全方位的完全開放，需要較大的各方面的投入，為此，我們根據(jù)學生以及實驗教學的不同的需求建設了兩個開放實驗教學平臺，一是學生基礎實驗開放教學平臺，二是學生科研、實踐創(chuàng)新中心開放實驗平臺，兩個開放實驗平臺相互支撐，對不同層次、不同類型的實驗項目、以及不同需求的學生給予實驗平臺開放支持。

2.1 學生基礎實驗開放教學平臺

立足于本科學生實驗教學，針對相關專業(yè)課程中的基礎實驗的實踐教學環(huán)節(jié)，建成測試與控制實驗室、過程控制綜合實驗室、傳感器綜合實驗室、儀器儀表綜合實驗室、單片機與嵌入式開發(fā)實驗室。上述各實驗室統(tǒng)一納入基礎實驗開放教學平臺的管理中來，教學平臺各實驗室采取定期開放和預約開放的形式開展實驗教學活動。該基礎實驗教學平臺主要針對各專業(yè)課程中基礎型實驗、綜合型、設計型等實驗進行開放，滿足學生相關專業(yè)課程中的實驗項目的開放實驗實踐教學要求。

2.2 學生科創(chuàng)中心開放實驗平臺

學生科研、實踐創(chuàng)新平臺是課堂教學的延伸，是理論與實踐、知識與能力的融合，能全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。構建開放實驗教學的學生科創(chuàng)平臺，建立實驗、科研、創(chuàng)新開發(fā)于一體的實驗室或工作室，使學生有從事科技創(chuàng)新的場所，使自己從科學知識型向科學創(chuàng)新型轉換。建立了一個全方位開放的測控產(chǎn)學研實驗實踐中心，主要面向大學生科技創(chuàng)新項目、大學生科技競賽、畢業(yè)設計課題，第二課堂課題，校企合作課題等實踐項目的開展，以鼓勵和支持學生充分利用實驗室的相關設備資源參加各類大學生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動以及科技競賽活動。創(chuàng)新實踐平臺全天候開放，在時間和空間上全面開放給學生，使得學生在課余時間有開展實踐的場所。該實驗中心按照工程實際的需要配備各種設施及相關的儀器設備，滿足設計、開發(fā)、制作、生產(chǎn)的需求，滿足學生對能力提升、科學創(chuàng)新能力提升的開放實驗需求，如圖1所示。

圖1 學生科研、實踐創(chuàng)新實驗室

3 開放實驗教學模式的實施

構建以應用型人才培養(yǎng)為核心的實驗教學體系，根據(jù)實際的不同實驗教學要求，按照專業(yè)課程不同的實驗功能和教學目標，更新相關實驗內(nèi)容，開設基礎理論與操作型實驗、綜合型、設計型實驗、創(chuàng)新型實驗三個層次的實驗教學體系，把實驗教學作為學生應用技術能力和實踐綜合能力培養(yǎng)的課程體系來建設。

3.1 針對不同的開放實驗平臺，提供不同的開放模式

基礎實驗開放教學平臺下所屬實驗室提供預約開放登記制度和定期開放制度。實驗室管理教師在每學期會提前給出各實驗室可以提供開放的時間段，學生可以根據(jù)各自的課程進展以及課余時間進行網(wǎng)上預約，實驗室管理老師根據(jù)學生的預約情況進行實驗安排和實驗設備的準備，每位學生必須至少完成該課程實驗教學大綱規(guī)定的學時。同時，為了更好的吸引學生進入實驗室進行自主項目的開發(fā)設計，基礎實驗開放教學平臺下的所屬實驗室每周提供固定的開放時間，開放給學生，給學生提供動手實踐的場所。學生科研、創(chuàng)新中心開放實驗平臺采取全方位的開放，在時間和空間上全面開放給學生，使得學生在課余時間有開展實踐的場所。

3.2 開放實驗教學內(nèi)容建設和教學方式改革

實驗內(nèi)容和教學方法的開放，是開放實驗教學的本質要求[4]。要打破原有的實驗實踐教學從屬，依附于理論教學的傳統(tǒng)實驗教學模式，改變實驗內(nèi)容零散、重復的現(xiàn)狀、優(yōu)化實驗課程體系結構。根據(jù)專業(yè)課程需求和社會應用需求，不斷改革和創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容，融入科技創(chuàng)新和科研項目，更新實驗大綱和實驗內(nèi)容，構建實踐環(huán)節(jié)各實驗的三層次實驗項目即基礎型實驗項目、應用型、綜合型實驗項目、創(chuàng)新型、研究型實驗項目。改變傳統(tǒng)的實驗指導書，傳統(tǒng)實驗指導書大多是指導式，對學生在實驗過程中每一步的操作都有詳細的描述，使得學生只知道按照指導書接接線、拔拔線，對實驗原理、實驗方法都缺少認知，不能真正體現(xiàn)學生的動手實踐能力，主體作用。改設實驗任務書、項目任務書，通過布置實驗任務，讓學生結合理論課程內(nèi)容，查找資料，認知原理、搭建電路、進行調(diào)試，得出結果，提高學生的文獻檢索能力，獨立思考問題、解決問題能力，動手實踐能力以及團隊合作能力等。課題組對測控專業(yè)“測控電路”、“數(shù)字化測量”、“單片機原理”、“智能儀器設計”、“嵌入式系統(tǒng)設計”等課程的實驗進行了開放實驗教學內(nèi)容的建設調(diào)整，構建了三層次實驗項目，取得了較好的實驗效果，受到學生的歡迎。教學方法上，要適應開放實驗項目的需求，發(fā)揮學生的主體作用，教師轉變角色，教師在實驗過程中成為真正的引導者，啟發(fā)學生進行思考，與學生一起探討、解決實驗過程中出現(xiàn)的實際問題，在學生實驗的過程中發(fā)揮引導、督查作用。

3.3 改進實驗成績考核制度

實驗成績考核指標，除了實驗報告和考勤登記外，還應包括實際操作能力、分析問題和解決問題能力，使實驗成績更能科學的反映學生的真實水平。針對不同性質的實驗項目（如基礎驗證性實驗、綜合設計性實驗、研究性實驗，科研課題的實驗等）建立相應的評價標準，從而既能有效考核學生的實踐動手能力，又能在一定的程度上激發(fā)學生積極主動的參與到實驗教學的活動中來，更加注重實驗實踐過程中間環(huán)節(jié)的考核。

3.4 建立完整的開放實驗室管理制度

在學院原有的實驗室管理規(guī)章制度下，進一步建立完整的開放實驗室管理制度，使開放實驗教學工作能夠落到實處，順利開展。利用信息化資源建立規(guī)范的實驗室管理人員崗位工作日志，開放實驗開展工作日志，實驗儀器及設備使用登記日志、開放安全規(guī)則等日常管理規(guī)范，從而增強師生的責任意識。建立服務型的師資管理隊伍，結合現(xiàn)代實驗教學信息化管理，完善開放式資源共享的實驗設備與實驗室環(huán)境。與此同時，實驗室開放學生輔助負責制，選拔優(yōu)秀的專業(yè)學生進入實驗室并給予實驗室輔助管理的相關工作，讓學生參與開放實驗教學的日常管理和指導工作，包括實驗室器材的使用記錄、設備的維護管理、學生的開放管理等，既能提高學生的綜合能力和科學素質，又能服務幫助其他學生，實踐證明是一種有效的開放實驗室實驗教學管理方式。

4 開放實驗教學實施結果

開放式實驗教學的開展，有效地促進了實驗教學改革的深入，通過建立的兩個開放實驗教學平臺，提高了實驗室和實驗儀器設備的利用率，同時也有效的將專業(yè)教師融入到實驗教學與管理中來，符合獨立院校應用型人才培養(yǎng)的方向，符合我校大力推進教學改革及應用型人才培養(yǎng)目標的實踐教學體系和創(chuàng)新教學體系的方向，促進了專業(yè)實踐課程教學質量的提升。

將學生基礎實驗教學、科研項目、競賽活動、課程設計、畢業(yè)設計等各個環(huán)節(jié)通過開放實驗教學平臺有效融合到一起，充分調(diào)動和提高了學生學習的積極性，參與的學生從大一新生到大四學生，覆蓋了專業(yè)內(nèi)各個年級的學生，全面有效利用了各專業(yè)實驗室資源。依托開放實驗教學，學生參加中國教育機器人大賽、西門子自動化杯大學生科技競賽、江蘇省交通應用技術大賽等各類競賽獲得特等獎、一等獎、二等獎等多項；畢業(yè)設計課題制作實物率達85%以上，同時學生積極申報校級大學生創(chuàng)新項目多項；申報江蘇省大學生實踐創(chuàng)新項目多項；同時還參與教師企業(yè)課題如氣體檢測控制器、機車用頻率信號轉換器、工業(yè)用多路繼電器控制器等多項企業(yè)課題的開發(fā)與設計工作。通過開放實驗教學使學生增加了對實驗實踐課程的學習興趣，提高了學生的實踐動手能力、分析問題、解決問題的能力，從而培養(yǎng)更多的優(yōu)秀的應用型人才，增強了就業(yè)核心競爭力。

5 結語

實驗室是高等院校培養(yǎng)高素質、應用型、創(chuàng)新型人才的重要的基地，是理論教學與實踐教學相結合的主要載體，是衡量高等院校人才培養(yǎng)質量和辦學實力的重要標志。開放實驗教學模式對促進課堂教學改革，提高實踐教學環(huán)節(jié)質量有著積極的意義，是對傳統(tǒng)實驗教學的一種創(chuàng)新，是應用型本科高校提升辦學質量、提升學生就業(yè)競爭力的有效教學模式。實踐表明開放實驗教學使學生走進實驗室進行動手實踐，從而對實驗室和實驗教學的認識得到進一步提高，更加主動地參與實驗，進一步思考實驗的目的和意義，提高學生的動手實踐能力、分析問題、解決問題的能力，從而培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。