加强开放实验平台建设 促进学生创新能力培养

张家栋　房海蓉

【摘要】从创新人才培养的需要出发,阐述了实验室开放的必要性和必然性,构建了适应内容开放的实验教学体系,提出了学科实验室与教学实验室一体化的建设思路,详细论述了建设高水平实践教学平台的一些行之有效的措施,营造了浓郁的创新实践氛围,发挥了实验教学平台在研究型大学创新人才培养中的重要作用。

【关键词】实验室开放;平台建设;能力培养

【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097(2009)07—0132—03

引言

新时期高等教育的首要任务是培养高层次的创新型人才,而学生创新精神和实践能力的培养是高校创新型人才培养的关键[1]。周济部长明确指出:知识来源于实践,能力来自于实践,素质更需要在实践中养成,各种实践教学环节对于培养学生的实践能力和创新能力尤其重要[2],实践教学作为高等教育的重要组成部分,在学生创新精神和实践能力培养方面具有其他教学环节不可替代地独特作用。教育部在“质量工程”中一直强调:高度重视实践环节,提高学生实践能力;根据创新型人才培养需要,加强教学实验室与实习基地的建设,为学生提供必要的实验环境和条件。这就要求各高等院校必须大力推进实践教学内容、方法、手段及实践教学模式的改革与创新,不断加强实验室基础设施建设,建立新的实践教学体系,形成高素质的实验教学队伍,完善高效的实验室运行管理机制,营造浓郁的实践教学氛围,促进高校开放实验平台的建设,为学生创新能力和实践动手能力的培养奠定坚实地基础,从根本上保证创新人才培养的质量。

一 转变观念,明确新时期实验室开放的内容

近年来,学校以实施“质量工程”为契机,围绕建设“国内一流、国际知名”的研究型大学目标,不断优化本科创新人才培养方案,深化人才培养模式和教学模式的改革与创新,对于专业主干课程要求全部采用研究性教学模式,倡导基于问题和课题的探究式的学习方法,学生变被动学习为主动探索,这就要求学校必须提供开放的实验平台,构建多层次的实践教学体系和实践教学内容,体现“以学生为本”的教育理念,以适应学生开展自主学习和探索实践的需要。

学分制的教学管理模式,打破了原来按固定班级排课、上课的模式,实践课程、实践内容、实践时间完全因人而异,没有开放的实验室运行机制就无法保证实践教学的顺利开展。

高校本科生培养规模的扩大,使在校人数迅速增加,而实验面积和实验设备相对不足,这将严重影响和制约学生实践动手能力的培养和实验教学质量的提高,通过实验室开放可以最大限度地利用实验室资源,提高实验设备的使用效率。

所有的这些都要求学校必须加快进行开放实验平台的建设,发挥实验室在高校育人过程中的重要作用。因此实验室开放如果仅局限于现有的时间开放和管理开放,已经无法满足当前拔尖型创新人才培养的需要,因此应重点进行实验室建设开放和实践教学内容的开放。

二 系统设计,构建开放的实验教学体系

开放的实验教学体系是开放实验平台建设的核心内容。全校实验教学体系根据培养方案的总体框架和“宽口径、厚基础、重个性、强能力、求创新”的总体目标要求,既考虑学生在校期间应获得的知识结构与框架,又考虑学生各种能力、素质的培养和个性的发展;既考虑第一课堂的人才培养,又考虑第二课堂的补充作用,从创新人才培养方案制定入手,以新的教育理念和教学观念为统领,构建了基于通识教育、学科门类教育和自主教育三个层次的纵向多层次,横向多模块的全学程实践教学体系,体现了开放式的实验教学模式。

1 基于实验教学的内容开放

传统的实验教学内容陈旧,验证性实验多,设计性、综合性实验少,缺乏对学生的系统科研训练。同时实验教学形式单一,学生难以自主参与实验设计,实验教学缺乏探索性和启发性,客观上压抑了学生对科学实验的兴趣,束缚了学生的创造力和想象力,影响了学生创新实践能力的培养。在新的实践体系中,对课程实验、课程设计和毕业设计等内容都进行了优化设计和创新,为学生提供了内容广泛、自主性强的实践内容,学生可以根据自己的时间和修课计划灵活安排实验内容、设计实验方案、选择仪器设备,在教师辅助指导下进行实验、测试、处理和数据分析,变过去教师完全主导实验为现在的学生自主实验,避免照葫芦画瓢式的模仿实践,充分调动了学生的积极性,发挥了学生的创造潜力。

2 基于自主实验的内容开放

以大学生创新性实验计划项目和学科竞赛项目为载体,构建了系统的学生科研训练体系,实现了自主实验的内容全开放。学生是实验的主体,学生针对学习和生活中的理论问题、实际问题以及其他感兴趣的科研项目,通过申请大学生创新性计划项目,参加与专业相关的科技竞赛项目等方式进行自主实验,学校不仅会为学生配备导师,给予经费资助,而且要求所有实验室为这部分学生提供开放的实践环境。学生在项目研究实践过程中,不仅接受提出问题、设计实验、动手实践、观察和记录实验现象、严密分析实验结果、得出科学结论等系统训练,还可以接触并参与到教师的科研课题中,了解本专业领域的工程实际及学术前沿,从而很好的培养了学生严谨的科学素养和探究新事物的兴趣,使学生获得了科学研究的基本技能,强化了学生的综合实践能力培养。

三 学科引领,提高实验室建设水平

为了达到各类实验室利用有限资源更好地为教学、科研服务的目的,实验室的开放运行已成必然趋势,实现科研实验室和教学实验室一体化的开放建设,是实验室开放走向良性循环、促进实践教学水平提高的重要保证。

1 学科实验室与教学实验室一体化建设

依托学科优势,整合优质办学资源,实现学科实验室与教学实验室一体化的建设是构建高水平实践教学平台的重要举措。学校依托1个国家重点实验室、8个省部级重点实验室,已经建设了“土木工程实验中心”、“电工电子实验中心”2个国家实验教学示范中心和“机械工程实验中心”北京市实验教学示范中心,并且已经向全校学生全面开放。

2自主研制高水平的实验平台

加强科研成果转化,促进实验平台自主研发是提升实验设备水平和实验开放层次的重要手段。学校依托通信与信息系统、交通运输规划与管理、桥梁与隧道工程、载运工具运用工程等国家级重点学科,研制了一批科研教学兼顾、独具轨道交通特色的实验系统,为学生开设专业综合实验和自主创新实验提供了根本保证。利用“轨道交通专用数字移动通信网”、“青藏铁路GSM-R系统”等最先进的研究成果,完善了光纤通信实验平台、现代通信网络实验平台和无线通信实验平台;依托隧道与地下工程试验研究中心以及我国唯一的地下双层隧道综合试验室,开发了地下工程与轨道实验平台、流体-固体耦合隧道结构加载实验系统、盾构掘进模拟实验系统;首创了基于网络控制的动车组特色实验系统,开发了一批模拟动车组牵引与制动、动车组装备、信息显示等内容新颖、技术先进的动车组实验教学仪器;依托交通运输智能技术与系统实验室和交通运输系统模拟实验室的科研成果,成功开发了5个实验教学系统,其中 “铁路运输生产模拟实验教学系统”为国内首创,现已在多所高校推广使用。这些实验系统解决了学生不能到现场亲自操作的问题,提升了本科生实验教学的水平,为学生实验提供了良好的环境。

四 建立机制,营造开放实验氛围

1 开设实验室功能介绍的选修课程

为了全面构建与学校“国内一流、国际知名”研究型大学的目标要求相适应的本科创新人才培养体系,深化人才培养模式改革,促进开放实验平台建设的实施效果,学校开设了《主要实验室功能介绍》选修实验课程,学生通过该课程可以了解学校各实验室的功能、科研方向和开放情况,为以后学生进行开放实验奠定基础。课程内容主要包括实验室功能概述、实验室近年来科学研究与承接工程项目等工作情况、实验室研究方向的国内外研究概况及研究成果、与学生互动内容、典型实验过程演示或展示项目列表。为了进一步满足学生的需求,在以后的实验室开放建设中,将提供套餐式课程供学生自由选择,切实做好人才培养模式的改革工作和实验室开放工作。

2 完善实验室开放管理办法

建立完善的规章制度和管理办法是开放实验室良性运转的重要保障,学校组织制订了《实验室(中心)开放管理实施办法》,对设备的使用及实验室开放等做出了明确规定,并依据实验室主要服务功能对实验室开放模式进行了分层次的设计和实践。现有国家级实验教学示范中心、北京市实验教学示范中心以及学校其他教学实验室面向本科生全面开放,国家重点实验室、国家工程研究中心等国家级实验平台,教育部重点实验室、教育部工程研究中心等省部级实验平台,以及校内其他科研实验室,在导师指导下面向参加大学生创新性实验计划项目的本科生开放。明确学校所有实验室都具有人才培养的责任和任务,要求学校所有实验室都要以不同形式为本科生开放。

为了充分利用实验室资源为教学服务,同时给学生以自主学习的空间,教学为主的实验室实行星期一至星期日早8:00时至晚10:00时向学生开放,其他实验室在规定时间开放。学生通过网上预约或到实验室登记预约,可以在开放时间内到开放的实验室进行相应的实验学习和项目实践,打破原来按班排课、固定时间上课的管理模式, 实现了管理开放。避免了学生集中上课时间实验室空闲、下午晚上实验室拥挤的问题,大大提高了实验室的利用率。

3 打造一支适应开放模式下的高水平实验室人员队伍。

开放实验室实验内容的改变以及设备的开放使用,对实验室技术人员的素质要求进一步提高,因此学校不断采取措施建设高水平的实验教学队伍。通过对现有实验技术人员培训、选派年轻优秀实验人员到国内外交流学习、专兼结合、面向校内外公开招聘引进高水平的工程技术人员以及制定完善的激励政策等措施,打造一支适应当前实践教学需要的高水平实验队伍,为学生的开放实验奠定基础。

四 结束语

加强学校开放实验平台建设不仅是提高实验室和仪器设备利用率的重要举措,更是培养学生创新能力和动手实践能力的有效途径和推进学校实验教学改革的重要手段。开放实验平台的建设是一项复杂的系统工程,不是一朝一夕可以完成的,需要在实际工作过程中不断探索研究,与时俱进,坚持不懈和不断创新,我校将在已有建设基础上总结经验,继续加大投入,提高开放实验平台建设水平,切实发挥研究型大学实践教学优势,为国家建设培养创新人才。

参考文献

[1]屈波,房海蓉.构建做学融合的科研训练体系,形成创新实践的长效机制.中国大学教学,2009,(1):82-84.

[2]周济.实施“质量工程”,贯彻“2号文件”,全面提高高等教育质量[J].中国大学教学,2007,(3):4-8.

[3]叶民.借“质量工程”契机推进实验教学模式的改革与创新[J].中国高等教育,2007,10(5):32-34.

[4]朱秀民.搞好实验室开放,培养创新人才[J].实验室科学,2007,(3):109-110.

[5]张雅君,周宇.建立实验室开放平台培养学生的创新精神与实践能力[J].实验技术与管理,2008,(2):23-25.

[6]宋象军,汪春华,等.营造实验室开放环境,引导学生自主实验[J].实验技术与管理,2008,(1):23-25.

[7]杨玉强,王立志,等.综合大学实验室开放的实践与探索[J].实验技术与管理,2008,(1):23-25.