談農業院校工科開放實驗室的特色與實踐

華中農業大學工學院 高云 宗望遠 黎煊 龍長江 童宇

談農業院校工科開放實驗室的特色與實踐

華中農業大學工學院 高云 宗望遠 黎煊 龍長江 童宇

不同于普通高等院校的工科專業，農業院校中的工科專業有其獨特的學科背景和實施難度。本文探討了農業院校工科專業進行開放實驗室建設的特色和實踐方法。

農業院校；工科開放實驗室；特色；實踐

創新能力的培養一直以來成為工科高等教育實施的重要話題[1]。提高農業院校內工科學生創新能力相比工科或綜合性院校來說，更有其獨特的學科背景和實施難度。從學科背景來看，農業院校的各工科專業有其與農業緊密結合的學科方向。如農業機械化、農業自動化、食品工程、生物工程、畜牧工程等，由于這些專業與相關的農業方向有著根本性的聯系，其工學技術的實施對象都為農作物或是農產品加工過程，使得這些專業學生在培養過程中，離不開農業知識和農業技術的學習，加大了培養過程的復雜程度和實施難度。

為了有針對性地提高學生的創新實踐能力，近年國內高校紛紛探索性地建設開放實驗室，以提高學生的學習自主性和創新能力[2-3]。開放實驗室被認為是提高工科學生創新能力的有效途徑。開放實驗室的大門，不僅僅讓學生有一個方便的學習環境，還包括實驗資源的共享，動手實踐的機會，其更重要的是創造性思維的萌發，學術思想的碰撞，團隊間的合作，這個過程將在校年輕大學生的創新和實踐潛能發揮至極大的程度。

1 開放實驗室較傳統的實驗室的突破之處

開放實驗室與傳統的實驗室相比存在較大的突破，歸納起來有以下5個方面。

1.1 實驗內容的突破

傳統的實驗室課程一般依附于理論課程，上課時間和上課內容往往由教學大綱規定，與理論課內容和進度密切相關。實驗過程由實驗室教師和理論科教師共同管理和指導，教師起著實驗的主導地位。開放實驗室內學生的實驗內容則由學生在教師的指導下自行制定，其中以學生的思維為主。實驗方案的設計，問題的解決，實現的方法全部由學生自主完成，教師只起輔導作用。在學生碰到難題時教師給予適當的啟發和幫助，實驗的主導者是學生。

1.2 實驗材料和設備的配備

傳統的實驗室中的實驗材料和設備按所授課程配置，采取多套重復實驗材料和設備的配備方式，所備材料和設備允許進行的實驗項目有限[4-5]。而對于開放實驗室，大部分開放實驗會有一個主要的研究方向，至于學生具體做什么實驗很難預料，只能配備該研究方向的常用材料以及儀器設備。有些實驗室內不具備的實驗材料和儀器還需要等實驗方案確定后才能臨時購買。有時學生的實驗材料或儀器不一定有成品可供購買，需要自行制作，實驗室內往往還需配備一些能夠“制造”材料或儀器的工具。

1.3 管理方式的轉變

傳統實驗室中實驗課的時間由學校統一安排，實驗室只在實驗課時才對學生開放，實驗室的開放時間和實驗室內的實驗材料和儀器通常由實驗教師管理[6]。開放實驗室中，學生自行決定進行實驗的時間，大部分時間實驗室是全天開放的，教師只對實驗材料和儀器進行常規檢查和必要的補充。出于保障學生實驗過程的安全考慮，一般高校仍需分派出專門的教師對開放實驗室實行全天值守。

1.4 教師工作量的增加

從表面上看，開放實驗室內指導教師所做的工作占次要地位，工作量看似不大，實則不然。開放實驗室內學生的實驗內容由學生自行確定，教師事先很難預測學生的實驗內容，而且越是創新思維活躍的學生，其想法越是超出常規實驗范疇。教師如想起到真正的幫助和啟發作用，必須與時俱進，緊跟學生的步伐，學習新知識，接受新思想。對教師素質的要求比傳統的實驗教學更加苛刻，甚至要求教師的創新能力也達到一定水平。同時教師在與學生的互動過程中，必須對實驗內容有一個大概的認識，這就要求教師在學生拿出實驗方案的同時，查找和閱讀大量的相關文獻，對學生將要進行的內容有比較深刻的了解。由于放實驗室的學生進行實驗項目不盡相同，如果需要對多個不同內容的實驗項目同時給予幫助時，將會耗費教師大量的時間和精力。

1.5 投入經費和“產出效率”的提高

從經費投入來看，開放實驗室的實驗重復性低，其實際的實驗消耗遠遠超過傳統的實驗教學。但是從“產出效率”來看，經過開放實驗室進行實驗項目培訓的學生，大部分會在創新思維和動手能力方面優于傳統實驗室中學習的學生。這個過程不僅改變了學生的學習習慣，更改變了學生的工作方式和思維方式。經過1～2次的培訓，這個效果在學生畢業找工作時更有著明顯的體現。經過培訓的學生，一般會在工作面試時變得成熟、自信、大方、有的放矢，很容易獲得用人單位的青睞。從長遠來看，開放實驗室的投入產出比高，對提高學生素質有著深遠的影響。

由上述不同點可以看出，開放實驗室的開展和實施比傳統實驗室投入大，管理和教學任務重，目前很難在高校中大面積推廣，因此學生的受益面十分有限，但其教學手段確實在提高工科學生的創新能力方面起到了不可替代的作用。有效地降低開放實驗室的建設門檻，盡可能地擴大受益面，使所有學生都有機會和條件得到鍛煉，是當前開放實驗室建設的重要目的。

2 農業院校中有效地運行工科開放實驗室

相對于工科院校，在農業院校中有效地實施和運行工科專業的開放實驗室應該具有特殊性和針對性。

2.1 背景知識的延展性

農業院校中工科專業一般有會相應的農科背景，如農業機械、食品工程、畜牧工程、生物工程。開放實驗室內進行的實驗項目多數與教師或學生的相關農業背景有關，如筆者指導學生在開放實驗室進行的實驗項目包括有土壤水分測量小車、蘋果自動分級機等。實驗項目的實施需要指導教師既具備工科的基礎知識，同時又具備農科的專業知識。

2.2 實驗場所的延展性

農業院校的工科開放實驗室中，有些實驗項目可能需要模擬大田、溫棚、畜禽舍、糧倉等環境，或是最終直接到相應農業場所地點進行。實驗場所需要有一定的延展性。

2.3 實驗難度的控制

與工業相關的實驗項目不同的是，工科與農科相結合的實驗項目實施對象往往是動、植物，具有不統一性和非標性，實施場所多為農田、畜禽舍、溫室等農業場所，條件惡劣，實施難度往往比工業標準項目要大得多。教師和學生在設計實驗方案時，既要估計實驗的難度，又要預估實驗的可行性，以保證實驗的順利進行。

2.4 學生實驗興趣的拓展

農業院校的工科開放實驗室有效實施的前提是學生的學習興趣。而提高學生進行開放性實驗的興趣，需要進行實驗初期的科研背景的培養。筆者發現較早地參與教師相關課題的學生容易獲得相應的專業背景知識，并較能在開放實驗設計階段打開思路、提出想法，為開放實驗的進行提供了良好的開端。

2.5 化被動學習為主動學習

實驗方案確定后，在具體的實施過程中，可能會出現一些環節是學生在以往的課程學習中沒有涉及到的知識點。實驗過程實際上就是一個觀念轉化過程，將以往的被動學習觀念轉化為主動學習的觀念。學生通過實驗過程需要解決的問題，主動找尋學習內容和學習方法。通過實驗的進行，讓學生養成新的主動探究式的學習習慣，才是開放實驗的主要目的。

3 結束語

開放實驗室無疑是培養農業院校的工科創新型人才的有效途徑。筆者作為一名農業院校的農業工程系的教師有幸參與了開放實驗室的建設和實驗指導全過程，在多年教學實踐中積累了一定的經驗，深刻認識到有效推廣和擴展農業院校的工科開放實驗室將是一項任重道遠的工作。

[1]王峰，魚靜．高校開放實驗室與學生創新能力培養[J].實驗室研究與探索，2011，30(3):320-322，368.

[2]林卉，胡召玲，趙長勝，等．高校開放實驗室的建設與管理[J].實驗技術與管理，2010，27(3):152-155.

[3]謝惠波，楊艷，陳麗，等．論開放實驗室建設[J].實驗技術與管理，2011，28(5):178-181.

[4]張新有，袁霞，潘偉．高校專業實驗室開放與實施方案探討[J].實驗科學與技術，2009，12:124-127.

[5]張云平．國外大學實驗室管理及其對國內開放實驗室的啟示[J].實驗技術與管理，2010，27(3):149-151.

[6]周琪鋒．開放實驗室創新模式的探索[J].實驗技術與管理，2008，25(12):176-178.

2016-04-25）