面向機械專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗室開放教學(xué)模式研究

宋義林　劉新力　彭景云

[摘要]面向21世紀的高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)，強調(diào)學(xué)校要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。實驗室開放教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效手段。結(jié)合機械專業(yè)教學(xué)實際，對實驗室開放教學(xué)模式進行探討。

[關(guān)鍵詞]機械專業(yè) 創(chuàng)新能力培養(yǎng) 實驗室開放教學(xué)

中圖分類號：G71文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510133－01

面向21世紀的高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)，強調(diào)學(xué)校要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，要提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。實驗室是高校實施素質(zhì)教育和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基地，實驗教學(xué)是本科教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。為了有效地利用實驗室資源，加強實驗教學(xué)工作，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，結(jié)合我校部分院系的先進經(jīng)驗和機械專業(yè)本科實踐、實驗教學(xué)中的具體情況，我們進行了實驗室開放模式的探索和嘗試。

一、實驗室開放的必要性

教育部在“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程實施方案”中指出，大學(xué)生的實踐能力不強，創(chuàng)新精神薄弱是當前人才培養(yǎng)質(zhì)量中最突出的問題。實驗教學(xué)是機械類本科教學(xué)的重要組成部分，其核心就是加強學(xué)生實踐動手能力和實際解決問題能力的培養(yǎng)，促進學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握和深化理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)質(zhì)量的提高，對于改善本科教學(xué)中重知識輕技能、學(xué)生技術(shù)素質(zhì)差、動手能力弱等問題，提高學(xué)生步入工作崗位后的適應(yīng)能力，有著十分重要的作用。相對于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，實驗室開放教學(xué)不僅能夠滿足學(xué)分制教學(xué)的需要，還可最大限度地利用實驗室的場地、設(shè)備和師資資源，為學(xué)生提供自主發(fā)展和實踐鍛煉的環(huán)境，給學(xué)生創(chuàng)造自由選擇項目、參與實踐、創(chuàng)新的機會和條件。這樣，就可調(diào)動學(xué)生參加科學(xué)實踐和創(chuàng)新活動的積極性、主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新觀念和意識，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、實踐動手能力和創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。因此，全面深入地推進實驗室開放教學(xué)模式改革刻不容緩。

二、實驗室開放的內(nèi)容

為了適應(yīng)我校學(xué)分制教學(xué)的需要，充分利用現(xiàn)有的實驗室資源，鼓勵學(xué)生爭取優(yōu)秀，發(fā)展特長，開拓創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生在知識，能力，素質(zhì)諸方面協(xié)調(diào)發(fā)展，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，我們在實驗教學(xué)的體系及內(nèi)容方面做了大量的探索和嘗試，重點是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

（一）改革實驗教學(xué)體系，循序漸進，分階段開設(shè)開放實驗

在實踐教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，明確學(xué)生不同階段應(yīng)掌握和達到的實驗技能和培養(yǎng)要求，將原來部分含于理論教學(xué)中的實驗課獨立出來，并按照學(xué)生認知的層次，開設(shè)適合不同層次的獨立的開放實驗課程，形成分層次、多模塊、與理論教學(xué)有機結(jié)合又相對獨立的科學(xué)系統(tǒng)的開放實驗教學(xué)體系。

第一層次，專業(yè)基礎(chǔ)實驗層次。針對一、二年級的低年級學(xué)生，以演示和驗證性的實驗為主。例如，對機械原理、材料力學(xué)、金屬材料等專業(yè)基礎(chǔ)實驗，實驗室把應(yīng)做的實驗項目排定好時間，學(xué)生在預(yù)約的時間內(nèi)來實驗室完成這些實驗。同時，實驗室在排定實驗項目之外的時間，向?qū)W生全天開放，學(xué)生可以做與本實驗室相關(guān)而自己又感興趣的實驗項目；學(xué)生還可以利用實驗室的設(shè)備條件，在老師的指導(dǎo)下進行課外科技創(chuàng)新活動。例如，我院開展的以學(xué)生為主體的科技創(chuàng)新活動在黑龍江大學(xué)2008年“金穗杯”大學(xué)生創(chuàng)新活動大賽中，有25項創(chuàng)新成果參加了比賽，全部獲得了獎勵。

這一層次的重點是通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，在實驗中提高學(xué)生動手操作的能力，鼓勵學(xué)生多提問題，引導(dǎo)學(xué)生多思考、多設(shè)計、多動手，提倡小設(shè)計、小制作、小發(fā)明。

第二層次，綜合性、設(shè)計性實驗。主要針對三年級學(xué)生，以專業(yè)基礎(chǔ)實驗為起點，逐步進入綜合性、設(shè)計性實驗。將幾門課程的實驗融合在一起，給出實驗的目的和必要的提示，但與基礎(chǔ)實驗不同的是不給出實驗的具體步驟，而是以學(xué)生自主設(shè)計實驗為主，指導(dǎo)教師只起輔助作用。這就要求實驗前學(xué)生要充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)的能力，通過查閱文獻資料給出詳細的預(yù)習(xí)報告，并自主設(shè)計出實驗方案。實驗方案經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，學(xué)生就可開始做實驗。由于實驗的原理、方案、步驟以及所需要的儀器設(shè)備由學(xué)生自己選擇、確定，實驗又是在老師的指導(dǎo)下獨立完成。因此，通過自身主導(dǎo)的實驗過程，學(xué)生切身體驗到科學(xué)實驗和過程創(chuàng)新的歷程，增強了創(chuàng)新意識和獨立解決問題的能力，初步養(yǎng)成了科學(xué)、規(guī)范的研究習(xí)慣，對學(xué)生自身研究能力的提高起到了很好的作用。例如，我院機械專業(yè)開展的機構(gòu)創(chuàng)新開放實驗項目，就是由學(xué)生根據(jù)實驗室條件獨立選題、獨立設(shè)計、獨立開展實驗創(chuàng)新研究。

第三層次，工程實踐實驗層次。主要針對高年級學(xué)生即將步入工作崗位和個性化發(fā)展的需要，開設(shè)一些與工程實際相結(jié)合的選修綜合性實驗項目，鼓勵學(xué)生發(fā)展特長、開拓創(chuàng)新。在這一層次，學(xué)生可根據(jù)自己所選修的理論課模塊和專業(yè)方向，結(jié)合自己的特長、愛好和就業(yè)方向，選作或設(shè)計實驗項目，重點是提高學(xué)生走向工作崗位的實戰(zhàn)能力。由于這一時期學(xué)生提出的實驗要求往往與工程實際結(jié)合緊密，如數(shù)控編程、數(shù)控機床操作、液壓控制等，因此要強調(diào)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)能力，注重學(xué)生實際能力的提高。通過這一層次的開放實驗項目，促使學(xué)生理論與實際相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在知識、能力、素質(zhì)諸方面協(xié)調(diào)發(fā)展。

（二）充分利用相關(guān)學(xué)科的教學(xué)資源，拓展學(xué)生知識面

隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，尤其是計算機技術(shù)、信息技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，目前的機械工程學(xué)科正在迅速發(fā)展成為一個集機械、電力電子、信息、材料、計算機、控制等多學(xué)科融合的一個學(xué)科體系。如何能讓學(xué)生在有限的時間里盡可能多地了解相關(guān)學(xué)科的知識、改善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和思維方式、提高學(xué)生的整體素質(zhì)是機械專業(yè)本科教學(xué)所面臨的新的課題。顯然，單純地增加課程是很難達到目的的。因此，生動直觀的開放性實驗為我們帶來了新的思路。

在實際的實驗教學(xué)中，為滿足經(jīng)濟社會和市場對機械專業(yè)復(fù)合型人才的要求，我們注意為學(xué)生開設(shè)針對性強、內(nèi)容豐富的開放性實驗。比如，為提高學(xué)生機電融合和測控技術(shù)方面的應(yīng)用能力，我們開設(shè)單片機和PLC方面的開放實驗項目；為擴大學(xué)生在機電一體化技術(shù)方面的視野，我們開設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程與電子醫(yī)療儀器方面的開放性實驗項目；為促進學(xué)生在數(shù)控技術(shù)、先進制造技術(shù)方面的應(yīng)用能力，我們開放數(shù)控加工設(shè)備，組織專任

老師為學(xué)生輔導(dǎo)，滿足學(xué)生設(shè)備操作方面的要求。通過這些開放性實驗的開展，有力促進了我院基于機械、電氣、電子等相關(guān)學(xué)科高度融合的大機電本科教學(xué)平臺的建設(shè)，提高了本科實驗教學(xué)的效果。同時，拓寬了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，加深了學(xué)生對機械及相近學(xué)科各個領(lǐng)域相互滲透的理解，建立了學(xué)生“大制造”和“大工程”的意識，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，也為學(xué)生成為復(fù)合型、創(chuàng)新型人才奠定了良好基礎(chǔ)。

三、制定激勵政策，建立良性循環(huán)的開放機制

為了調(diào)動學(xué)生的積極性，鼓勵學(xué)生進入開放實驗室，結(jié)合我校學(xué)分制教學(xué)的實際，制訂了對學(xué)生的激勵政策：

第一、實行學(xué)分獎勵。對固定設(shè)置的獨立開放項目，設(shè)定一定的學(xué)分，學(xué)生完成項目后即可得到相應(yīng)的學(xué)分；對學(xué)生自主設(shè)計的實驗項目、科技創(chuàng)新，根據(jù)其復(fù)雜程度、技術(shù)含量和完成情況，給予創(chuàng)新學(xué)分。

第二、鼓勵學(xué)生依托實驗室，自主選題進行科研立項。組織學(xué)生申請學(xué)校每學(xué)期的學(xué)生科研項目，結(jié)題后組織專家對項目進行評比，設(shè)立專門的開放資金，對優(yōu)秀項目進行獎勵。

第三、依托開放實驗室，成立創(chuàng)新團隊。以5-10人組成小組，分工合作，以老帶新，使低年級同學(xué)盡快培養(yǎng)出專業(yè)興趣和實踐動手能力。

第四、發(fā)現(xiàn)人才，提早進入教師的研究項目。在開放性實驗中表現(xiàn)突出、創(chuàng)新能力較強的學(xué)生，根據(jù)學(xué)生意愿推薦到相關(guān)教師的研究項目中，為學(xué)生進入研究性學(xué)習(xí)、開展實驗創(chuàng)新研究提供有利的環(huán)境和條件。

四、結(jié)語

高校的實驗室開放是一項長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工作，也是培養(yǎng)面向21世紀高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要途徑。只有重視并做好實驗室開放工作，才能充分發(fā)揮實驗室在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才方面的重要作用，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高實驗教學(xué)水平，培養(yǎng)出適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展和市場需要的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

2007年黑龍江大學(xué)新世紀教育教學(xué)改革工程項目資助（項目編號：07CC139）

參考文獻：

[1]朱秀民，搞好實驗室開放培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實驗室科學(xué)，2007（6）.

[2]陳寧寧,高校工科實驗室的開放與實驗教學(xué)模式的改革[J].實驗技術(shù)與管理，2006(4).

[3]白雪峰、李沛,關(guān)于專業(yè)實驗室開放的探討[J].實驗室研究與探索，2006(7).

作者簡介：

宋義林，男，漢族，山東省榮成市人，黑龍江大學(xué)機電工程學(xué)院副院長，教授，日本金澤大學(xué)創(chuàng)成系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)博士畢業(yè)，2007年度國家人事部高層次留學(xué)人才回國工作資助受資助者，主要從事機械專業(yè)教學(xué)和研究工作。