創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實驗室開放體系探索與實踐

李 坤, 史永宏

(中國石油大學(華東) 信息技術(shù)實驗教學中心， 山東 青島 266580)

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創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實驗室開放體系探索與實踐

李 坤, 史永宏

(中國石油大學(華東) 信息技術(shù)實驗教學中心， 山東 青島 266580)

推進實驗室開放，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當前高等教育改革的熱點。結(jié)合校級信息技術(shù)實驗教學示范中心的建設，完善實驗教學體系實現(xiàn)資源整合，創(chuàng)新實驗教學和管理模式，采取多種途徑全面推進實驗室開放，引導學生進入實驗室動手實踐，系統(tǒng)化培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，取得了良好的運行效果。

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)； 實驗室開放； 資源整合； 科技創(chuàng)新

0 引 言

加強素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是高等教育改革的一項重要任務。實驗室作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要課堂，應該為學生營造一個培養(yǎng)專業(yè)興趣、實現(xiàn)創(chuàng)新思想的良好環(huán)境。《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020 年)》，對我國科技基礎設施的建設做出了明確部署，要求加強科技基礎條件平臺建設，建立共享機制，將實現(xiàn)科技資源共享列為國家科技創(chuàng)新體系基礎建設的重要內(nèi)容[1-2]。中國石油大學(華東)“十二五”規(guī)劃也明確指出：“完善實踐教學體系，統(tǒng)籌校內(nèi)外實踐教學資源，推動實驗教學資源共享平臺建設和實驗室開放，推廣實驗中心示范效應”。為進一步深化實驗教學改革，推進優(yōu)質(zhì)實驗資源開放共享，提升學生的創(chuàng)新實踐能力，信息技術(shù)實驗教學中心堅持“以學生為中心、以教師為主導”，完善實驗教學體系，改革實驗室管理體制和教學模式，全面實施實驗室開放，取得了良好的運行效果，并于2011年獲批建設校級實驗示范中心，目前已建設完成通過驗收。

實驗室開放是指各類教學實驗室在完成日常教學、科研任務的前提下，利用現(xiàn)有師資、儀器設備、環(huán)境條件等資源對學生進行開放，供學生進行實驗學習和科學研究之用，包括時間、空間的開放及實驗內(nèi)容的開放[3-4]。如何有效推進實驗室開放培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是實驗教學改革的重要內(nèi)容。我校信息技術(shù)實驗教學中心面向?qū)嶒炇议_放，強化學生科技創(chuàng)新發(fā)展思路，主抓頂層設計，實施實驗資源整合，優(yōu)化實驗室開放環(huán)境，系統(tǒng)化培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[5]。

1 完善實驗教學體系

實施實驗室開放是推進學校實驗教學改革，促進實驗室規(guī)范化管理的重要組成部分，而實驗室開放的首要任務是實驗教學體系建設，體系建設的核心內(nèi)容是創(chuàng)新，最終目的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力和解決問題的能力。實驗教學體系構(gòu)建要突破實驗教學依附于理論教學的教學現(xiàn)狀，依據(jù)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)規(guī)律和實驗課程之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，從知識結(jié)構(gòu)、實踐能力、創(chuàng)新實踐等方面出發(fā)，創(chuàng)新設計實驗課程與教學模式，實現(xiàn)系統(tǒng)訓練與探索研究的有機結(jié)合[6]。

1.1 設計創(chuàng)新實驗課程

中心組織有豐富教學和工程實踐經(jīng)驗的教師形成核心實驗教學團隊，負責實驗教材編寫，完善實驗教學內(nèi)容，注重傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合，與科研、工程項目和社會應用實踐密切聯(lián)系，融入科技創(chuàng)新和實驗教學改革成果，實現(xiàn)開放實驗項目的不斷更新，解決了實驗項目和內(nèi)容陳舊的關(guān)鍵問題[7-8]。

學校2013版本科教學計劃中明確指出：為培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，要求學生必須在自主發(fā)展計劃中至少取得2個科技創(chuàng)新學分。信息技術(shù)實驗教學中心圍繞實驗室開放，設立《計算機技術(shù)綜合實驗》創(chuàng)新實驗公選課程，面向全校二、三年級學生開設，通過后獲得一個創(chuàng)新實驗學分。實驗內(nèi)容分25個大類模塊，每個模塊不少于4個實驗項目，一般每個實驗項目需要4～8學時完成。課內(nèi)學時主要完成項目啟動、指導和考核等，做實驗的時間需要學生在業(yè)余時間自主安排，充分利用實驗室的開放條件。課程考核采取報告和答辯方式完成。

此創(chuàng)新課程以培育學生興趣為入口、創(chuàng)新設計為過程、學科賽事為牽引，具有知識性、趣味性和實用性的明顯特征，在實驗室開放的基礎上強化了對學生自主學習意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 創(chuàng)新實驗教學模式

首先，信息技術(shù)實驗教學中心強化學生實驗與教師科研項目的結(jié)合，通過將科研項目引入實驗內(nèi)容，構(gòu)建開放型項目教學模式，讓學生參與項目實際開發(fā)，解決實際問題來完成實驗過程[9-12]。目的是將傳統(tǒng)的課內(nèi)實驗教學拓展到課堂外的第二課堂，不受課堂時間及地點限制，但圍繞著培養(yǎng)目標以完成項目任務的形式開展實驗學習，鼓勵創(chuàng)新性、發(fā)散性思維。該模式實現(xiàn)實驗教學的“教、學、做”一體化，教師的教、學生的學和做都圍繞著一個目標，在項目任務驅(qū)動下，進行主動探索和協(xié)作學習，發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)新精神，完成既定任務。在整個實驗過程中，以學生為中心，教師起組織、引導、激勵和促進作用[10]，因為開放型項目教學大多數(shù)是在學生的業(yè)余時間中完成，好的實驗環(huán)境就顯得尤為重要，而實驗室的開放可以滿足學生課外學習的需要。

其次，借助先進的云計算技術(shù)，構(gòu)建虛擬實驗室，并根據(jù)課程創(chuàng)新實驗需求，提供開放式實踐環(huán)境預約與部署；同時利用瘦客戶端技術(shù)，將學生實踐地點從實驗室擴展到有網(wǎng)絡連接的教室、宿舍、家庭等，實踐時間也從實驗室工作時段擴展至7×24(1周7 d，每天24 h)，讓學生有充分的機會參與實踐[7]。

2 實驗室開放探索

實驗室開放是一個涉及面比較廣的項目，不是簡單的時間和空間開放的問題，而是一項系統(tǒng)工程，涉及實驗室資源的配置、實驗隊伍建設和科學規(guī)范的管理制度建設等。信息技術(shù)實驗教學中心按照“中國石油大學(華東)關(guān)于實驗室開放的規(guī)定”，結(jié)合自身實際，制定了詳細開放實施細則和實驗室開放管理體系。

2.1 資源整合共享

以校級實驗示范中心建設為契機，將院系的實驗室進行整合，推進實驗資源共享，形成了一條“中心化”實驗平臺建設與管理的模式，破除過去設在各專業(yè)實驗室之間的資源共享壁壘，建立了共用開放型實驗室[13]。同時，根據(jù)學校“有利于系統(tǒng)的學科建設，有利于實驗資源共享”的指導原則，學院實施機構(gòu)改革，對各專業(yè)實驗室進行功能布局調(diào)整，以實驗室全面開放為宗旨，構(gòu)建開放實驗室整體框架，將中心建設與學科建設、學生創(chuàng)新培養(yǎng)有機結(jié)合起來，促進了學生專業(yè)業(yè)務水平的提高及應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實驗室功能布局見圖1。

為了更好地讓學生了解各實驗室的功能和具體開放情況，信息技術(shù)實驗教學中心于2010年自主研發(fā)完成了實驗室開放預約管理系統(tǒng)的建設，方便實驗室對人力資源和設備資源的調(diào)配，加強開放過程中的各項管理。同時利用校園網(wǎng)絡及時發(fā)布實驗室開放的具體信息，采取多種途徑，廣泛宣傳，讓學生更多地了解實驗室開放的信息，從而激發(fā)學生更早更快地走進實驗室，開展創(chuàng)新實驗項目的實踐學習，促進實驗室的開放工作，也大大提高了學生的預約效率和設備利用率。

2.2 完善規(guī)章制度

信息技術(shù)實驗教學中心在完成課內(nèi)實驗的基礎上，以實驗室開放為契機，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，鼓勵和支持學生參加各類學科競賽和課外科技活動，逐步構(gòu)建起“廣參與、全覆蓋、立體式”大學生科技活動模式。為規(guī)范實驗室創(chuàng)新開放管理，制定了“大學生科技創(chuàng)新實驗室申請使用辦法”、“大學生科技創(chuàng)新實驗室規(guī)章制度”、“開放實驗室安全管理辦法”等；為方便實驗儀器設備管理，制定了“實驗設備管理原則”、“實驗設備使用規(guī)定”等。在日常管理上，目前通過實驗室教師值班和研究生助管相結(jié)合的方式延長開放時間，同時還制定了“開放實驗安全衛(wèi)生制度”、“實驗室管理人員職責”等，確保全開放式實驗室管理模式正常運行，為學生提供優(yōu)質(zhì)實驗室資源與設備。

圖1 開放實驗室功能布局

2.3 建立考評及激勵機制

為提高實驗室開放實驗教學質(zhì)量，實驗中心在全體實驗教師中開展了“加強學習，增強創(chuàng)新和服務意識，構(gòu)建創(chuàng)新型、服務型實驗中心”、“爭做實踐教學能手”等活動，為實驗室開放營造了良好的軟環(huán)境。在實驗室開放考評機制上，從單純的機時數(shù)量向開放資源數(shù)量、實驗室利用率轉(zhuǎn)變，將實驗室的開放課時數(shù)、參與開放實驗的學生人數(shù)、開出的創(chuàng)新型實驗項目數(shù)、指導的創(chuàng)新大賽獲獎情況作客觀統(tǒng)計，并與實驗教師業(yè)績考核掛鉤，激發(fā)實驗教師研究開發(fā)實驗項目的積極性。對于學生的考核，中心制定了一套詳細的評分體系[14-15]，包括實驗設計合理性、開放實驗出勤率、實驗操作完整性、實驗報告撰寫規(guī)范性等，經(jīng)答辯考核合格后學生可以獲得相應創(chuàng)新學分，優(yōu)秀成果推薦國家或校級創(chuàng)新實驗項目立項，并給予一定的補貼和獎勵，為開放實踐教學創(chuàng)立了良好的運行機制。

2.4 注重校企合作

中心堅持走出去，引進來的發(fā)展戰(zhàn)略，追蹤日新月異的信息科技發(fā)展，近年來與國際、國內(nèi)知名IT公司合作共建多個聯(lián)合實驗室，其中有Altera EDA SOPC 聯(lián)合實驗室、IBM軟件工程開發(fā)實驗室、Cisco網(wǎng)絡技術(shù)學院、“ORACLE Academy”聯(lián)合實驗室、VM ware虛擬化技術(shù)與云計算聯(lián)合實驗室等，獲得了價值3 000多萬元的軟件開發(fā)環(huán)境和實驗設備。借助外部資源和資金技術(shù)支持，把最新的先進技術(shù)帶到實驗室，引入實驗教學并無償對學生開放。同時，鼓勵實驗教師繼續(xù)深造或參加相關(guān)技術(shù)培訓，提升實驗室開放軟實力。

此外，中心還以國際知名IT資質(zhì)認證為依托，為學生和地方提供IT認證培訓和考試服務，使學生能夠獲得與社會緊密結(jié)合的技術(shù)與技能。實驗教學中心于2009年獲批商務部、山東省、青島市“軟件服務外包人才重點培訓機構(gòu)”，為周邊兄弟院校和社會提供相關(guān)專業(yè)的實習實訓和認證培訓，受到學生和地方政府及用人單位的認可和贊譽，其技術(shù)輻射作用日益顯現(xiàn)。

2.5 加強引導

為擴大學生的受益比例，學校和學院采取多種途徑引導、鼓勵學生參與實驗室開放。① 成立科技協(xié)會和興趣小組。一個優(yōu)秀的學生科技協(xié)會，往往是一批創(chuàng)新人才誕生的搖籃[11]，依托科技協(xié)會開展招收新會員、技術(shù)培訓、協(xié)助教師科研、學科競賽等活動，以協(xié)會形式輻射創(chuàng)新教育受益面。② 鼓勵學生根據(jù)興趣自主申報創(chuàng)新課題，實驗室為他們配備指導教師，提供必要指導和環(huán)境支持，提高學生通過興趣驅(qū)動進入實驗室的比例。③ 學校、院系定期開展學術(shù)報告或前沿性研究專題講座來彌補學生的一些專業(yè)知識，激發(fā)學生的研究興趣，并加強對學生基本操作技能和實踐能力的培訓，為學生進入實驗室做準備。

3 開放成效

近年來，信息技術(shù)實驗教學中心經(jīng)過不斷的實驗教學改革，實驗教學體系不斷完善，創(chuàng)新實驗課程設置趨于合理，堅持推進實驗室開放工作，效果明顯。在實驗室全面開放的基礎上，大力支持學生學生參與“挑戰(zhàn)杯”、“飛思卡爾”全國大學生智能車競賽、思科網(wǎng)絡技術(shù)大賽、博創(chuàng)杯全國嵌入式大賽、Altera亞洲創(chuàng)新大賽、齊魯軟件設計大賽以及國家級、校級、院級大學生創(chuàng)新實驗計劃等項目，重點推廣“廣參與、全覆蓋、立體式”大學生科技活動模式，提升學生受益面。 實驗教師共承擔省級、校級教改55項，發(fā)表教學論文30多篇，出版教材15部、實驗實習教材3部，校內(nèi)試用、實習教材8部，電子教案79部。每年進入實驗教學中心從事科技創(chuàng)新和開放實驗的學生超過了500人，大學生科技創(chuàng)新活動結(jié)出了累累碩果。5年來共獲得國家級大學生科技競賽獎勵24項，省部級獎勵103項，指導國家級大學生創(chuàng)新實驗計劃12項，獲實用新型專利2項。信息技術(shù)實驗教學中心已經(jīng)成為學生創(chuàng)新實驗和學科競賽的活動基地，學生動手實踐能力和創(chuàng)新能力得到大幅提高，整體就業(yè)水平一直保持良好勢頭。

4 結(jié) 語

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是一項系統(tǒng)工程，離不開實驗室的開放實踐。我校信息技術(shù)實驗教學中心從完善實驗教學體系著手，創(chuàng)新實驗教學和管理模式，采取多種途徑全面推進實驗室開放，引導學生進入實驗室動手實踐，極大地提高實驗室和設備的利用率，實現(xiàn)了實驗教學資源共享，更重要的是提高了學生的創(chuàng)新科研能力。

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Exploration and Practice of a New Form of Opening Laboratory for Training Creative Talents

LIKun,SHIYong-hong

(Experimental Teaching Center of Information Technology, China Univerity of Petroleum, Qingdao 266580, China)

Constructing opening laboratory and cultivating innovative talents are the hotspots of current higher education reform. Combining with the construction of Experimental Teaching Center of Information Technology, we perfected experimental teaching system to realize the integration of resources, innovated experimental teaching and management mode, and adopted a variety of ways to promote laboratory opening and lead students into the laboratory. These measures systematic cultivated innovative talents and achieved good results.

creative talents training; laboratory opening; resources integration; technology innovation

2014-03-18

山東省教學改革項目(2012148)；中國石油大學(華東)實驗改革重點項目(SY-A201208)

李 坤(1980-)，男，河南沈丘人，碩士，實驗師，研究方向：計算機輔助教育，數(shù)據(jù)庫應用等。

Tel.：0532-86981370，13805462046； E-mail：likun@upc.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2015)01-0258-04