多元化的實驗室開放模式助推實驗教學改革

賈博軒 徐輝 官兵

摘要：實驗教學的目的是為了培養學生的科學思辨能力和實踐操作技能。而適當的改革可以避免傳統實驗教學的若干弊端，從而更好地完成對學生的培養。要以培養學生為主體，把培養具有創新意識、創新精神的研究型人才放在首位，因此，文章就以往實驗教學存在的不足提出一種多元化的實驗室開放模式，并且針對所在學院的物聯網工程專業推廣此項實驗室開放模式，從而提高實驗教學質量，促進實驗教學改革。

關鍵詞：實驗教學;實驗室開放;物聯網工程

一、引言

物聯網工程專業是國家新興專業，我院該專業本科人才的培養主要以面向工程實用為主。因此，培養物聯網工程專業學生的實踐動手能力至關重要，建立完善的物聯網實驗室可以很好地激發學生的學習興趣和學習熱情。如何科學地、最大限度地利用現有的實驗室空間和資源來增強學生的實踐能力、動手能力，擴大學生的受益面，提高任課教師、實驗教師從事實踐教學的積極性，是當前我院相關專業建設中遇到的重要課題。

針對我院傳統物聯網工程實驗教學的不足，結合我院現有的實際情況，圍繞培養學生的實踐和創新能力這一目標，我們逐漸探索出了一種多元化的實驗室開放模式，并將其應用于實驗教學中。此模式調動了教師的工作熱情，提升了設備的利用率，增加了學生的動手機會，為培養具有創新意識和創新能力的高素質應用型人才奠定了基礎。

二、我院物聯網工程專業傳統實驗教學模式的不足

（一）實驗學時較少

由于實驗學時的不足，任課教師上課時多數時間以介紹為主。例如傳感器原理與應用這門課，教師要介紹各個傳感器模塊的功能以及使用方法，因此占用時間較多，這樣一來，學生實際動手操作的時間非常少，影響學生上課的積極性。

（二）實驗內容的設計缺乏探索性

大部分實驗大綱僅要求學生對課程中的基本概念和基本理論進行驗證，從而導致學生的自主創新能力沒有充分發揮。例如，我院物聯網工程實驗室實驗箱有很多復雜的但具有研究意義和實際開發意義的實驗模塊使用頻率較低，在實驗大綱中涉及較少。

（三）物聯網工程專業不斷擴大的辦學規模沒有與硬件設施同步發展

由于學生人數不斷增加，實驗課上會出現多人共用一臺計算機、一個實驗箱的情況，這樣不利于教學的開展，又降低了學生的實驗質量。

（四）實驗設備的利用率不高

實驗室只有在上課時開放造成了資源的浪費，使實驗設備在課余時間里無法利用、無法共享，降低了使用效率。

（五）實驗室管理員的專業技能有待提升

實驗室管理人員只起到管理作用，不具備解決實驗設備出現的問題的能力，不能適應高校教育改革的需要。

三、多元化實驗室開放策略

基于對以上不足的分析，我們探索出了一種既滿足培養學生創新能力的需求，又符合我院實際情況、具有可操作性的多元化實驗室開放模式。實驗室的開放既要做到在時間上、空間上的開放，又要做到在實踐內容、操作方式上的開放。在保障全面開放的前提下，具體的開放策略如下：

（一）基礎性實驗室開放

教師需要對實驗儀器的功能與使用方法進行介紹，從而占用了大量的實驗學時，進而擠占了學生的動手時間。為此，在基本實驗學時外，我們開放了實驗室，學生可以利用實驗室開放時間做基礎性實驗，這樣教師可以充分利用實驗課堂介紹清楚各個實驗模塊，在保證上課質量的同時，把驗證性實驗拿到實驗室開放時間去完成，使學生可以多操作幾遍，強化學生的基礎動手能力，增加學生的操作熟練程度。

（二）拓展性實驗室開放

根據教學大綱，結合各門實驗課的特點，綜合我院現有實驗設備的情況，增開一系列有針對性、探索性的實驗，進行啟發式教學。實驗課上，實驗教師布置實驗任務，引導學生利用實驗室開放時間進行詳細設計。例如，我院物聯網工程專業開設的嵌入式系統綜合課程設計、物聯網應用系統綜合課程設計課程，都是將課上教學引導與課下工程實踐相結合，通過開放實驗室將以往基礎研究進行整合和拓展，增強學生的綜合動手能力。

（三）創新性實驗室開放

我院物聯網工程實驗室配設的實驗箱有：物聯網智能云控制平臺、嵌入式綜合教學科研平臺等。這些實驗箱中有一些模塊在以往的教學中并沒有涉及到，例如NFC通信模塊、GPS模塊等。這些模塊可開發性高，所實現的功能又很實用。學生可以根據自己的興趣在實驗室開放時間進行創新性自主研發，主動地運用所學專業知識解決實際問題，從而深入掌握實踐知識要點，增強獨立解決困難的信心，提高靈活運用知識的能力。此外，在實踐中學生可以組成興趣小組、協會等，共同探索實踐，這也培養了學生的團隊協作精神。教師從知識的傳授者變為實踐的指導者，根據學生不同的情況給予有針對性的幫助。學生從被動的接收者變為主動的實踐者，真正地參與到實際研發中去。同時，我們鼓勵教師在創新性實驗室開放時間進行科研，提倡教師帶領本科生、研究生在實驗室進行科研實踐，從而培養學生的科研精神，形成嚴謹的科研態度。例如，我院物聯網工程專業教師每周一次帶領學生在實驗室開放時間開設研究生討論班進行學習。

（四）能力培養性實驗室開放

針對綜合能力比較強的學生，定期聘請專業互聯網公司中具有開發經驗的工程師在實驗室開放時間對其進行培訓，開展課堂外專業技術講座，使學生與現代科技實時接軌，這對于學生未來就業和事業發展大有裨益。例如，我們給學生開展了《機器人講座》、遠程醫療與監護系統培訓等活動。同時，利用實驗室開放時間定期給實驗室管理人員進行培訓，使其更多地掌握前沿科學知識，提升綜合應用能力、指導能力和專業水平。例如，我們組織實驗室管理人員參加了物聯網智能云控制平臺、嵌入式綜合教學科研平臺的使用和維修方法培訓、大屏幕實訓系統演示培訓等。

四、實驗室管理制度

在進行實驗室開放建設中，一定要加強各方面的管理，并且建立健全的、與學院相匹配的實驗室開放管理制度，包括《實驗室教師值班制度》《儀器設備使用、借用制度》等。同時嚴格要求學生執行《實驗室開放管理條例》《實驗室安全準人制度》等，從而使實驗室開放工作有依有據、有條不紊地開展。另外，要不斷改善實驗室條件，對儀器設備定期更新換代，打好創新人才培養的物質基礎。

五、未來展望

高校實驗室在信息化建設方面還不夠完善，我們計劃在本文所提出的實驗室開放模式的基礎上進行信息化升級，建立“實驗室開放信息管理平臺”。例如，實驗教師可以利用校園網在“平臺”上發布實驗室開放信息，實時提供實驗室的開放情況和實驗設備使用情況的信息，以方便學生查詢;學生從“平臺”上得到相關實驗室的開放信息后，結合自身條件，優化時間安排，合理推進實驗進度。同時“平臺”可實現交叉學科的實驗室預約，優化資源配置，實現優勢互補，為培養復合型人才提供條件。同時，我們也會進一步分析我院師生在試用期間所提出的有關實驗室開放管理模式的反饋意見，結合教學實踐中提出的新問題、新設想，進一步優化升級這一開放管理模式。

六、結語

在本文中，我們總結了傳統物聯網工程專業實驗教學中的若干不足，并結合我院現有條件，創新性地提出了多元化的實驗室開放模式，并將其運用于教學實踐。此模式提供了充裕的學習環境，給予了學生更多實踐動手的機會，有效地激發了學生的創新意識，調動了科研興趣，提升了團隊協作能力，發揮了學生的主觀能動性，對學生的綜合能力培養起到積極的促進作用，同時實踐教學工作也取得新的進展，為實驗教學改革奠定了堅實的基礎。未來如果可以借助計算機、傳感器等一系列多方位的智能化、科技化的手段，將其應用于開放實驗室的預約、管理、學習等模塊中，將更有效地提升實驗室開放的綜合質量，這也將是我們下一步工作的主要方向。