理工科高校院系實驗室資源共享實踐探究

莊文芹, 謝世朋, 邵文澤

(南京郵電大學 江蘇省圖像處理與圖像通信重點實驗室, 江蘇 南京 210003)

習近平總書記曾多次強調“發展是第一要務,人才是第一資源,創新是第一動力”[1]。在這樣的時代背景下,如何進行“創新”人才培養已成為理工科高校教育改革的重點。從教育改革的角度來說,讓學生積極參與到實踐中,才是提高創新力的關鍵,理工科高等院校則可通過實驗教學,實現創新人才的培養[2]。但當前理工科高校實驗室資源的利用率較低,學科之間關聯度不強,實驗資源封閉,不能夠充分發揮實驗室對人才培養的作用。因此,突破傳統封閉式的實驗室教學模式,建立資源共享的實驗室平臺十分必要。

1 理工科高校院系實驗室資源共享存在的問題

1.1 實驗設備利用率低

實驗室功能重理論操作輕實踐創新。從傳統的實驗室功能來說,理工科高校實驗室屬于科研和教學的輔助設施。通常情況下,理工科的課程教學以驗證性內容居多,因此實驗室也多被用于驗證性實驗教學,而涉及引導學生操作性、創新性的實驗較少,導致實驗室實驗內容固化,學生實踐能力提升受到限制。

實驗室設備未得到充分利用。由于傳統理工科封閉式教學模式的局限性,實驗室能夠被利用的器材、設備相對較少[3]。盡管不少高校引進了先進的實驗器材,但是能夠被充分利用到課程實驗中的卻很少。特別是普通高校,新型實驗設備購置量不足且利用率低,不能順應當前瞬息萬變的科技發展,不利于理工科應用型、創新型人才的培養[4-5]。

1.2 學科之間缺乏交叉性

隨著科技水平的不斷發展,學科之間及專業之間的聯系日益緊密,社會和企業對復合型人才的需求越來越大,這就要求高校打破專業局限性,大力培養復合型人才。但是理工科高校學科劃分較細,不同學科的實驗項目劃分也較細,各實驗項目內容過于具體,彼此之間過于獨立,不同學科的實驗項目交叉性不強。學生在實驗過程中,往往只能掌握本專業的實驗內容,一旦遇到綜合性較強的多學科交叉實驗,往往束手無策[6]。實驗室項目的相互獨立性,在很大程度上限制了工科實驗的拓展,學科之間的實驗項目資源不能共享,學科交流及實驗室開放程度受限。

1.3 實驗室數據信息缺乏規范性

在互聯網和信息化背景下,不少理工科高校校內各實驗室建立了信息共享平臺。然而從校院兩級管理角度看,這些信息并不能完全實現共享。

首先,校內信息共享通道不暢通。校內各院系的實驗室信息在輸入、輸出過程中,往往存在信息不對稱情況,例如實驗項目、實驗時間、實驗人數、班級等信息不能實現及時而充分的共享。

其次,各院系實驗室信息數據缺乏規范性。學校的各院系都有自己的信息數據平臺及信息數據分類標準,還有一些實驗項目信息數據(如一些實驗項目成果)屬于院系秘密,無法共享[7-8]。這就使得實驗室信息數據要么由于分類標準不統一不便共享,要么由于保密需要不能共享。

1.4 實驗室開放時間、師資隊伍、教學方法存在局限性

實驗教學時間固定。實驗室的開放時間一般就是實驗課程或課程設計教學時間,實驗項目、實驗時間、實驗班級和人數都要服從統一安排,要在規定的時間內完成規定的實驗教學任務。在實驗課程教學之外,實驗室是不對學生開放的。實驗室開放時間的限制,不利于實驗室資源的充分利用。

實驗室教學的師資資質過于單一。理工科高校實驗室教學師資隊伍主要由專業授課教師組成,師資資質過于單一,不利于學生創新能力的提高[9]。

缺乏多樣化的實驗教學方法。由于實驗室教學在操作、驗證、空間、設備方面的局限性,一些多樣化的教學方法不能完全引入,使實驗室教學借助現代教學手段的可能性受到限制。

2 理工科高校院系實驗室資源共享平臺的實現

2.1 利用和拓展實驗設備各項服務功能

實現實驗室各項設備的充分利用。理工科實驗室的實驗設備分為常用的教學實驗設備和科研實驗設備,其中部分科研實驗設備應該投入到實驗室教學中,一些大型、先進的實驗設備,也可以恰當地運用到實驗課程教學中,從而促進實驗室各項設備的充分利用[10]。

定期購置和維護實驗設備。為了確保理工科高校各項實驗室課程、實驗研發的正常進行,必須對現有的實驗室設備進行定期的維修和保養,同時,要與時俱進地積極引進先進的實驗器材和設備,為高校教學和科研活動提供資源保障。

充分發揮校外實習基地作用。在確保理工科高校日常實驗室教學基礎之上,還應積極推廣校外實習,充分利用實習單位的儀器設備資源,并讓學生實際參與公司項目,例如將信息工程相關專業的模式識別、信號與信息處理、計算機等專業課程內容與大數據處理、深度學習、人工智能等社會實踐聯系起來的實驗項目。校企雙方應建立可持續發展的互動合作機制,在資源共享的原則下共同培養學生的實驗操作能力和社會實踐能力。

2.2 整合多學科工程實踐

挖掘學科間的關聯“點”。對于理工科高校來說,各學科之間存在著或多或少的聯系,這些學科間的關聯“點”將實驗室資源緊密地聯系在一起。實驗室資源共享建設中,有必要整合多學科實驗教學資源,完善相關實驗信息。例如,可以將工業技術和電子技術等關聯起來,形成“實驗+平臺”的教學模式,將教學課程、科研實訓、創新實驗和畢業設計等環節聯系起來,既可充分利用實驗室資源,又有利于培養集專業型、應用型、創新型為一體的理工科人才。

積極吸納社會資源。理工科高校大多開展了“校企合作”的教學模式,適應社會企業的人才需求,培養社會緊缺和企業需要的應用型人才[11-12]。在實驗室資源共享建設中,還應將學科實驗與企業實訓結合。以通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術等專業為例,在確保基礎實驗課程的基礎上,引進大數據處理、人工智能、人臉識別、區塊鏈等熱門的工程實驗項目,將社會實訓作為開放實驗,構建“前校后廠”的工學交替的教學模式,實現多學科相互滲透及實驗室資源的共享與開放。需要注意的是,在建立“前校后廠”實訓基地的同時,要引進國際先進實驗設施,以產業需求為導向,立足于科研創新,還要進一步補充和優化工程實驗教學教師隊伍。

2.3 建立實驗室信息資源共享庫

完善實驗室信息資源共享渠道。理工科高校內部實驗室信息共享系統,應強調實驗室信息資源的信息化、智能化與網絡化。信息化是指完善各個院系的專業信息,確保信息數據的完整性和時效性,對信息內容進行及時的動態調整；智能化是指對學生、教師的身份進行智能認證,根據不同的用戶類別,開放相應的實驗室信息資源,并提供網絡信息預約服務,使每一位用戶都能實時共享實驗信息[13-14]；網絡化則是從校企合作方面入手,將實驗室的各項資源,劃分成不同的區域,形成“學校+企業”“投入+研發”“開發+共享”等網絡化模塊,再對每個模塊進行細分,對標到實驗項目、實驗對象、實驗成果的各個方面,在不同的板塊實現實驗室資源共享。

規范實驗室信息資源共享制度。應結合實驗項目,將功能相同的實驗室或實訓項目整合為一個實驗體系,這樣不僅可以節約實驗資源,而且有利于實驗設備的充分利用。優化實驗管理隊伍,組建實驗教學團隊,針對各項實驗教學活動進行技術人員分配,確保各項實驗教學、實訓項目的進行。建立健全實驗教學管理體制和激勵機制,在鼓勵、引導科技研發的同時,鼓勵、引導科研成果信息上傳,動態更新實驗室信息。

2.4 實驗室及其服務對象開放和教學手段

開放性實驗室。重視對理工科學生操作能力的培養,可從向學生開放實驗室做起,在滿足日常實驗課程教學需求的前提下,鼓勵學生參與實驗室的開放活動,并由學校組織一些聯系社會的實驗項目,讓學生在課余時間利用實驗室資源進行項目研究[15]。還可在校園網上開放實驗項目預約服務,讓學生自由選擇和參加感興趣的實驗項目,當然這要以實驗室的完全開放為前提。與此同時,對于完全開放的實驗室,必須要有確保實驗場所安全的明確規范。

實驗室服務對象的開放。為使學生和教師能夠共享實驗室資源,應將實驗室資源的使用劃分為實驗教學、科技實訓、畢業設計等幾個部分。教師可以利用實驗室完成教學任務,學生可以利用實驗室進行實踐培訓和畢業設計。與此同時,也不能忽視“校企合作”中企業對學校實驗室資源的共享,要利用這些資源為企業進行技術研發提供實驗場所,為企業選拔和培養儲備人才。

多樣化的實驗室教學手段。在高校教育改革背景下,實驗室教學也要立足于改革,可利用虛實結合、多層次網絡互動等現代化教學手段,提高學生的學習興趣。

3 結語

理工科高校實驗室資源共享要立足于時代發展,立足于產業發展實際,在完善實驗室資源共享建設的同時,將培養應用型、創新型人才作為實驗教學的重點。在理工科高校實驗室資源共享對象方面,要注意“校企合作”的重要性,在保證高校日常實驗教學、科研的前提下,建立以產業發展為導向的高校實訓基地,使理工科高校實驗室成為“產—學—研”資源共享體系的一部分,充分發揮其在教育、科研實踐和社會服務等方面的作用。