面向機械專業學生創新能力培養的實驗室開放教學模式研究

宋義林　劉新力　彭景云

[摘要]面向21世紀的高素質復合型人才培養，強調學校要培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。實驗室開放教學是提高學生綜合素質、培養創新能力的有效手段。結合機械專業教學實際，對實驗室開放教學模式進行探討。

[關鍵詞]機械專業 創新能力培養 實驗室開放教學

中圖分類號：G71文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510133－01

面向21世紀的高素質復合型人才培養，強調學校要培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，要提高學生的綜合素質。實驗室是高校實施素質教育和創新型人才培養的重要基地，實驗教學是本科教學中的重要環節。為了有效地利用實驗室資源，加強實驗教學工作，充分調動學生的學習主動性和創造性，提高學生的綜合素質，結合我校部分院系的先進經驗和機械專業本科實踐、實驗教學中的具體情況，我們進行了實驗室開放模式的探索和嘗試。

一、實驗室開放的必要性

教育部在“高等學校本科教學質量與教學改革工程實施方案”中指出，大學生的實踐能力不強，創新精神薄弱是當前人才培養質量中最突出的問題。實驗教學是機械類本科教學的重要組成部分，其核心就是加強學生實踐動手能力和實際解決問題能力的培養，促進學生全面、系統地掌握和深化理論知識，培養學生的綜合能力和創新能力。實驗教學質量的提高，對于改善本科教學中重知識輕技能、學生技術素質差、動手能力弱等問題，提高學生步入工作崗位后的適應能力，有著十分重要的作用。相對于傳統的實驗教學模式，實驗室開放教學不僅能夠滿足學分制教學的需要，還可最大限度地利用實驗室的場地、設備和師資資源，為學生提供自主發展和實踐鍛煉的環境，給學生創造自由選擇項目、參與實踐、創新的機會和條件。這樣，就可調動學生參加科學實踐和創新活動的積極性、主動性，激發學生的創新觀念和意識，全面培養學生的創新性思維、實踐動手能力和創新能力，有利于學生綜合素質的全面提高。因此，全面深入地推進實驗室開放教學模式改革刻不容緩。

二、實驗室開放的內容

為了適應我校學分制教學的需要，充分利用現有的實驗室資源，鼓勵學生爭取優秀，發展特長，開拓創新，引導學生在知識，能力，素質諸方面協調發展，提高學生的綜合素質，我們在實驗教學的體系及內容方面做了大量的探索和嘗試，重點是培養學生的實踐能力和創新能力。

（一）改革實驗教學體系，循序漸進，分階段開設開放實驗

在實踐教學中，根據專業人才培養目標，明確學生不同階段應掌握和達到的實驗技能和培養要求，將原來部分含于理論教學中的實驗課獨立出來，并按照學生認知的層次，開設適合不同層次的獨立的開放實驗課程，形成分層次、多模塊、與理論教學有機結合又相對獨立的科學系統的開放實驗教學體系。

第一層次，專業基礎實驗層次。針對一、二年級的低年級學生，以演示和驗證性的實驗為主。例如，對機械原理、材料力學、金屬材料等專業基礎實驗，實驗室把應做的實驗項目排定好時間，學生在預約的時間內來實驗室完成這些實驗。同時，實驗室在排定實驗項目之外的時間，向學生全天開放，學生可以做與本實驗室相關而自己又感興趣的實驗項目；學生還可以利用實驗室的設備條件，在老師的指導下進行課外科技創新活動。例如，我院開展的以學生為主體的科技創新活動在黑龍江大學2008年“金穗杯”大學生創新活動大賽中，有25項創新成果參加了比賽，全部獲得了獎勵。

這一層次的重點是通過實驗培養學生的專業興趣，在實驗中提高學生動手操作的能力，鼓勵學生多提問題，引導學生多思考、多設計、多動手，提倡小設計、小制作、小發明。

第二層次，綜合性、設計性實驗。主要針對三年級學生，以專業基礎實驗為起點，逐步進入綜合性、設計性實驗。將幾門課程的實驗融合在一起，給出實驗的目的和必要的提示，但與基礎實驗不同的是不給出實驗的具體步驟，而是以學生自主設計實驗為主，指導教師只起輔助作用。這就要求實驗前學生要充分發揮自主學習的能力，通過查閱文獻資料給出詳細的預習報告，并自主設計出實驗方案。實驗方案經指導教師檢查合格后，學生就可開始做實驗。由于實驗的原理、方案、步驟以及所需要的儀器設備由學生自己選擇、確定，實驗又是在老師的指導下獨立完成。因此，通過自身主導的實驗過程，學生切身體驗到科學實驗和過程創新的歷程，增強了創新意識和獨立解決問題的能力，初步養成了科學、規范的研究習慣，對學生自身研究能力的提高起到了很好的作用。例如，我院機械專業開展的機構創新開放實驗項目，就是由學生根據實驗室條件獨立選題、獨立設計、獨立開展實驗創新研究。

第三層次，工程實踐實驗層次。主要針對高年級學生即將步入工作崗位和個性化發展的需要，開設一些與工程實際相結合的選修綜合性實驗項目，鼓勵學生發展特長、開拓創新。在這一層次，學生可根據自己所選修的理論課模塊和專業方向，結合自己的特長、愛好和就業方向，選作或設計實驗項目，重點是提高學生走向工作崗位的實戰能力。由于這一時期學生提出的實驗要求往往與工程實際結合緊密，如數控編程、數控機床操作、液壓控制等，因此要強調指導教師的指導能力，注重學生實際能力的提高。通過這一層次的開放實驗項目，促使學生理論與實際相結合，引導學生在知識、能力、素質諸方面協調發展。

（二）充分利用相關學科的教學資源，拓展學生知識面

隨著新技術的不斷出現，尤其是計算機技術、信息技術在制造業中的廣泛應用，目前的機械工程學科正在迅速發展成為一個集機械、電力電子、信息、材料、計算機、控制等多學科融合的一個學科體系。如何能讓學生在有限的時間里盡可能多地了解相關學科的知識、改善學生的知識結構和思維方式、提高學生的整體素質是機械專業本科教學所面臨的新的課題。顯然，單純地增加課程是很難達到目的的。因此，生動直觀的開放性實驗為我們帶來了新的思路。

在實際的實驗教學中，為滿足經濟社會和市場對機械專業復合型人才的要求，我們注意為學生開設針對性強、內容豐富的開放性實驗。比如，為提高學生機電融合和測控技術方面的應用能力，我們開設單片機和PLC方面的開放實驗項目；為擴大學生在機電一體化技術方面的視野，我們開設生物醫學工程與電子醫療儀器方面的開放性實驗項目；為促進學生在數控技術、先進制造技術方面的應用能力，我們開放數控加工設備，組織專任

老師為學生輔導，滿足學生設備操作方面的要求。通過這些開放性實驗的開展，有力促進了我院基于機械、電氣、電子等相關學科高度融合的大機電本科教學平臺的建設，提高了本科實驗教學的效果。同時，拓寬了學生的知識結構，加深了學生對機械及相近學科各個領域相互滲透的理解，建立了學生“大制造”和“大工程”的意識，提高了學生的綜合素質，也為學生成為復合型、創新型人才奠定了良好基礎。

三、制定激勵政策，建立良性循環的開放機制

為了調動學生的積極性，鼓勵學生進入開放實驗室，結合我校學分制教學的實際，制訂了對學生的激勵政策：

第一、實行學分獎勵。對固定設置的獨立開放項目，設定一定的學分，學生完成項目后即可得到相應的學分；對學生自主設計的實驗項目、科技創新，根據其復雜程度、技術含量和完成情況，給予創新學分。

第二、鼓勵學生依托實驗室，自主選題進行科研立項。組織學生申請學校每學期的學生科研項目，結題后組織專家對項目進行評比，設立專門的開放資金，對優秀項目進行獎勵。

第三、依托開放實驗室，成立創新團隊。以5-10人組成小組，分工合作，以老帶新，使低年級同學盡快培養出專業興趣和實踐動手能力。

第四、發現人才，提早進入教師的研究項目。在開放性實驗中表現突出、創新能力較強的學生，根據學生意愿推薦到相關教師的研究項目中，為學生進入研究性學習、開展實驗創新研究提供有利的環境和條件。

四、結語

高校的實驗室開放是一項長期而復雜的系統工作，也是培養面向21世紀高素質創新型人才的重要途徑。只有重視并做好實驗室開放工作，才能充分發揮實驗室在培養具有創新精神和實踐能力的人才方面的重要作用，調動學生自主學習的積極性，提高實驗教學水平，培養出適應經濟社會發展和市場需要的高素質復合型人才。

2007年黑龍江大學新世紀教育教學改革工程項目資助（項目編號：07CC139）

參考文獻：

[1]朱秀民，搞好實驗室開放培養創新人才[J].實驗室科學，2007（6）.

[2]陳寧寧,高校工科實驗室的開放與實驗教學模式的改革[J].實驗技術與管理，2006(4).

[3]白雪峰、李沛,關于專業實驗室開放的探討[J].實驗室研究與探索，2006(7).

作者簡介：

宋義林，男，漢族，山東省榮成市人，黑龍江大學機電工程學院副院長，教授，日本金澤大學創成系統科學專業博士畢業，2007年度國家人事部高層次留學人才回國工作資助受資助者，主要從事機械專業教學和研究工作。