地方普通工科高校實驗室基于CDIO開放模式研究

梁海安 楊澤平 薛凱喜 查文華 程新俊

[摘 要] 地方工科高校實驗室的開放模式，是高校踐行教育改革考慮的重要問題之一。基于地方工科高校實驗室承擔的任務及目標特點，對我國地方高校當前開放實驗室管理模式及實驗教學特點進行分析和歸納，將CDIO工科教育理念與地方工科高校開放實驗室的一體化教學體系相結合，對地方工科高校實驗室開放對策及模式進行探討。認為可根據地方工科高校的實際，從實驗室開放時間、實驗室開放設備資源、實驗內容開放等方面分層次、有側重地構建地方工科高校實驗室管理模式。可為地方工科高校的實驗室開放管理提供借鑒。

[關鍵詞] CDIO工科教育;開放實驗室;實驗室管理;地方高校

[基金項目] 2017年度東華理工大學校教改項目“地方高校基于CDIO工科教育的土木工程實驗室開放模式與管理機制改革研究”（DHJG-07-24）;2020年度江西省高校實驗室設備及管理項目“省部共建地方高校土木類實驗室基于‘核軍工精神的創新文化體系創建研究”（Y20JXS0003）

[作者簡介] 梁海安（1980—），男，廣東臺山人，工學博士，東華理工大學土木與建筑工程學院副教授，土木工程試驗教學中心主任，主要從事實驗室管理研究。

[中圖分類號] G642? ? ?[文獻標識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）22-0021-04? ? ?[收稿日期] 2021-01-22

一、引言

實驗室教學作為大學教育的重要組成部分，是工科高校實驗教學的重要場所。建立科學、合理的本科開放實驗室管理模式，合理、高效利用有限的實驗教學資源，保障實踐教學正常運行，既是高校教育教學改革的著重點，也是培養知識、能力、素質協調發展的本科應用型人才的必然要求。與“985”“211”高校相比，雖然許多地方工科高校也投入了很多實驗設施、經費，但在資源有限、實驗學時有限、專職實驗人員短缺的情況下，如何保證實踐教學不縮水，進行切實有效的開放模式改革，建立適合地方工科高校情況、切實可行的實驗室開放模式，是提高地方工科高校學生培養高素質創新人才的重要課題。將CDIO工程教育“實踐中學習”和“基于項目教育和學習”理念與本科開放實驗室的一體化教學體系相結合，是地方工科大學開放實驗室管理模式的一種創新型實踐探索和改革，有利于提高學生工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面的素質。

二、地方工科高校實驗室開放模式及特點

與科研型重點實驗室、重點大學研究實驗室肩負的任務顯著不同，地方高校實驗室多以承擔本科及研究生實驗教學為主，兼顧科研及學生創新創業培養。國內中山大學，南京大學、清華大學等部分高校院系根據專業特點，開展了開放實驗室模式的探索。由于此類高校實驗室經費、基礎硬件、師資條件較普通地方高校有較大優勢，其開放模式難以在地方工科院校推廣。針對普通地方高校的實驗室開放模式，陳華絮[1]等采用必修實驗型、設計性綜合型實驗型、課程設計、畢業設計型、教師科學研究型、學生科技活動型、基本技能訓練型六種類型。柴鈺[2]根據開放實驗室的自主管理方式，將開放實驗室模式劃分為各項規章制度為依據的日常管理的仿公司制和以技術培訓為基礎的師徒制兩類，并配以經費支持。趙明富[3]等認為開放性實驗室模式可以分導師制度開放式和時間段開放式兩種基本形式。吳青鳳等[4]根據不同層次教學特點將實驗室開放模式分為教學計劃內實驗項目模式、自擬綜合性設計性實驗項目、學生參與教師科研項目模式、學生參與科技活動開放模式四種類型。王斌[5]等根據地方高校實驗室的實驗內容，將實驗室開放模式分為技能訓練型、科學研究型、畢業設計（論文）型三類。王貴才[6]等對高校實驗室開放模式劃分為科學研究模式、自主學習模式和創新素質培養模式、職業技能培養模式四類。強根榮[7]等針對學校實際情況以及不同的實驗教學要求將實驗室的開放模式分為基礎規范性實驗的開放、綜合設計性實驗的開放、研究探索性實驗的開放三種。上述實驗室開放模式分類方式各異，對地方工科院校實驗室而言，開放模式應契合實驗室任務目標定位，結合行業特點，因地制宜，發揮實驗室優勢，根據實驗課程訓練目標，不宜將開放模式過分細化。根據地方高校具體的實踐操作層面分類，可以將實驗室開放模式分為實驗時間的開放模式、實驗室資源的開放模式，實驗內容的開放模式三類。針對使用實驗室的學生而言，就是開放實驗室管理模式，對不同類型的學生和實驗內容，回答“什么時候可以使用實驗室”“可以用實驗室的什么設備和材料”，以及“可開展哪些類型的實驗”三項基本問題。

三、地方工科高校實驗室承擔任務及其目標特點

地方工科高校實驗室與科研性實驗室相比，必須承擔較大數量的本科教學實驗，并承擔本科畢業設計實驗、大學生創新創業實驗及教授科研實驗任務。與教育部直屬重點院校相比，地方高校實驗室任務定位偏重教學實驗，同時必須保證創新性實驗及科研實驗。其定位是在滿足本科專業教學實驗的基礎上，大力推進科研和創新型實驗的開展。目前我國高校實驗項目就有13類之多，陸國棟[8]從學生的認知規律與思維活動特點出發分為三種類型，即基礎規范型、綜合設計型、研究探索型。趙建華[9]根據地方高校開展的實驗內容，根據本科教學實驗的教學功能分為演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗和探索性實驗五類，根據教學實驗對培養學生實驗能力的作用可分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗、創新性實驗四類。對于工科院校教學環境下學生對知識體系的認識和發展規律而言，學生自入學伊始，實踐教育就開始貫穿其本科及研究生階段。從基礎性原理和規律的驗證到以科學規律和原理為指導，對提出實驗假設，進而觀察、測量、記錄、分析、歸納等一系列實驗教學存在必然的客觀實驗教學規律。對于大學新生，實驗室教學需解決的是使學生掌握基本的科學實驗方法，養成基本的科學態度和實驗價值觀，培養學生形成科學嚴密的實驗操作能力;對于已建立起良好實驗習慣，養成基本科學態度，完成專業基礎教育的本科生，實驗室教育的目標是指導和引導學生設計并設施方案，解決學生“如何設計”和“如何實施”實驗的能力以及解決實驗問題的專業素養;對于研究生及開展創新創業課題的本科生，其實驗通常是在不預設結果的前提下，由學生自己提出實驗問題，自行設計實驗方案并開展具體實驗內容，最終通過實驗數據的分析和歸納，給出實驗結論的過程，此類實驗結構具有不確定性，失敗是常有的，也是允許的，主要培養學生工程推理和解決問題能力、實驗中探尋知識實踐能力。地方高校除了承擔上述三種類型的實驗外，通常還需協助和配合擁有科研任務教師的實驗任務，此類實驗與前述第三種類型一致，只是實驗的主體是教師及其科研團隊，實驗經費一般較為充裕。針對高校實驗室所承擔的不同任務，高校實驗室教學應當與之適應，采取有針對性的開放模式，以達到地方高校實驗室的培養目標。