地方普通工科高校实验室基于CDIO开放模式研究

梁海安 杨泽平 薛凯喜 查文华 程新俊

[摘 要] 地方工科高校实验室的开放模式，是高校践行教育改革考虑的重要问题之一。基于地方工科高校实验室承担的任务及目标特点，对我国地方高校当前开放实验室管理模式及实验教学特点进行分析和归纳，将CDIO工科教育理念与地方工科高校开放实验室的一体化教学体系相结合，对地方工科高校实验室开放对策及模式进行探讨。认为可根据地方工科高校的实际，从实验室开放时间、实验室开放设备资源、实验内容开放等方面分层次、有侧重地构建地方工科高校实验室管理模式。可为地方工科高校的实验室开放管理提供借鉴。

[关键词] CDIO工科教育;开放实验室;实验室管理;地方高校

[基金项目] 2017年度东华理工大学校教改项目“地方高校基于CDIO工科教育的土木工程实验室开放模式与管理机制改革研究”（DHJG-07-24）;2020年度江西省高校实验室设备及管理项目“省部共建地方高校土木类实验室基于‘核军工精神的创新文化体系创建研究”（Y20JXS0003）

[作者简介] 梁海安（1980—），男，广东台山人，工学博士，东华理工大学土木与建筑工程学院副教授，土木工程试验教学中心主任，主要从事实验室管理研究。

[中图分类号] G642     [文献标识码] A     [文章编号] 1674-9324（2021）22-0021-04     [收稿日期] 2021-01-22

一、引言

实验室教学作为大学教育的重要组成部分，是工科高校实验教学的重要场所。建立科学、合理的本科开放实验室管理模式，合理、高效利用有限的实验教学资源，保障实践教学正常运行，既是高校教育教学改革的着重点，也是培养知识、能力、素质协调发展的本科应用型人才的必然要求。与“985”“211”高校相比，虽然许多地方工科高校也投入了很多实验设施、经费，但在资源有限、实验学时有限、专职实验人员短缺的情况下，如何保证实践教学不缩水，进行切实有效的开放模式改革，建立适合地方工科高校情况、切实可行的实验室开放模式，是提高地方工科高校学生培养高素质创新人才的重要课题。将CDIO工程教育“实践中学习”和“基于项目教育和学习”理念与本科开放实验室的一体化教学体系相结合，是地方工科大学开放实验室管理模式的一种创新型实践探索和改革，有利于提高学生工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面的素质。

二、地方工科高校实验室开放模式及特点

与科研型重点实验室、重点大学研究实验室肩负的任务显著不同，地方高校实验室多以承担本科及研究生实验教学为主，兼顾科研及学生创新创业培养。国内中山大学，南京大学、清华大学等部分高校院系根据专业特点，开展了开放实验室模式的探索。由于此类高校实验室经费、基础硬件、师资条件较普通地方高校有较大优势，其开放模式难以在地方工科院校推广。针对普通地方高校的实验室开放模式，陈华絮[1]等采用必修实验型、设计性综合型实验型、课程设计、毕业设计型、教师科学研究型、学生科技活动型、基本技能训练型六种类型。柴钰[2]根据开放实验室的自主管理方式，将开放实验室模式划分为各项规章制度为依据的日常管理的仿公司制和以技术培训为基础的师徒制两类，并配以经费支持。赵明富[3]等认为开放性实验室模式可以分导师制度开放式和时间段开放式两种基本形式。吴青凤等[4]根据不同层次教学特点将实验室开放模式分为教学计划内实验项目模式、自拟综合性设计性实验项目、学生参与教师科研项目模式、学生参与科技活动开放模式四种类型。王斌[5]等根据地方高校实验室的实验内容，将实验室开放模式分为技能训练型、科学研究型、毕业设计（论文）型三类。王贵才[6]等对高校实验室开放模式划分为科学研究模式、自主学习模式和创新素质培养模式、职业技能培养模式四类。强根荣[7]等针对学校实际情况以及不同的实验教学要求将实验室的开放模式分为基础规范性实验的开放、综合设计性实验的开放、研究探索性实验的开放三种。上述实验室开放模式分类方式各异，对地方工科院校实验室而言，开放模式应契合实验室任务目标定位，结合行业特点，因地制宜，发挥实验室优势，根据实验课程训练目标，不宜将开放模式过分细化。根据地方高校具体的实践操作层面分类，可以将实验室开放模式分为实验时间的开放模式、实验室资源的开放模式，实验内容的开放模式三类。针对使用实验室的学生而言，就是开放实验室管理模式，对不同类型的学生和实验内容，回答“什么时候可以使用实验室”“可以用实验室的什么设备和材料”，以及“可开展哪些类型的实验”三项基本问题。

三、地方工科高校实验室承担任务及其目标特点

地方工科高校实验室与科研性实验室相比，必须承担较大数量的本科教学实验，并承担本科毕业设计实验、大学生创新创业实验及教授科研实验任务。与教育部直属重点院校相比，地方高校实验室任务定位偏重教学实验，同时必须保证创新性实验及科研实验。其定位是在满足本科专业教学实验的基础上，大力推进科研和创新型实验的开展。目前我国高校实验项目就有13类之多，陆国栋[8]从学生的认知规律与思维活动特点出发分为三种类型，即基础规范型、综合设计型、研究探索型。赵建华[9]根据地方高校开展的实验内容，根据本科教学实验的教学功能分为演示性实验、验证性实验、综合性实验、设计性实验和探索性实验五类，根据教学实验对培养学生实验能力的作用可分为基础性实验、综合性实验、设计性实验、创新性实验四类。对于工科院校教学环境下学生对知识体系的认识和发展规律而言，学生自入学伊始，实践教育就开始贯穿其本科及研究生阶段。从基础性原理和规律的验证到以科学规律和原理为指导，对提出实验假设，进而观察、测量、记录、分析、归纳等一系列实验教学存在必然的客观实验教学规律。对于大学新生，实验室教学需解决的是使学生掌握基本的科学实验方法，养成基本的科学态度和实验价值观，培养学生形成科学严密的实验操作能力;对于已建立起良好实验习惯，养成基本科学态度，完成专业基础教育的本科生，实验室教育的目標是指导和引导学生设计并设施方案，解决学生“如何设计”和“如何实施”实验的能力以及解决实验问题的专业素养;对于研究生及开展创新创业课题的本科生，其实验通常是在不预设结果的前提下，由学生自己提出实验问题，自行设计实验方案并开展具体实验内容，最终通过实验数据的分析和归纳，给出实验结论的过程，此类实验结构具有不确定性，失败是常有的，也是允许的，主要培养学生工程推理和解决问题能力、实验中探寻知识实践能力。地方高校除了承担上述三种类型的实验外，通常还需协助和配合拥有科研任务教师的实验任务，此类实验与前述第三种类型一致，只是实验的主体是教师及其科研团队，实验经费一般较为充裕。针对高校实验室所承担的不同任务，高校实验室教学应当与之适应，采取有针对性的开放模式，以达到地方高校实验室的培养目标。