工程教育背景下實驗室開放模式探討

曹 毅，曹機良，許志忠

(河南工程學院 材料與化學工程系，河南 鄭州 450007)

工程院校實驗室是進行實驗教學、科學研究和社會服務的主要基地，也是衡量高校辦學實力和人才培養(yǎng)質量的重要標志.實驗室開放是提高高校教學和科研水平的必要措施，是實驗室科學管理的必然趨勢，也是充分發(fā)揮實驗室設備資源的重要形式[1-2].

河南工程學院是應用型工程院校，在工程教育背景下，主要培養(yǎng)應用型高素質人才，應高度重視實驗教學環(huán)節(jié).實驗教學在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)和實踐能力的過程中發(fā)揮著重要作用，合適的實驗室開放形式，對提高學生的實踐技能與創(chuàng)新能力，具有重要的意義.

輕化工程實驗室是河南工程學院的重點實驗室，它包括染整工程實驗室、材料加工工程實驗室、包裝與印刷工程實驗室.實驗室的主要任務是輕工、紡織、食品化學類課程的體驗性、驗證性、綜合性情景模擬的教學、科研和社會服務.在教育的改革開放過程中，實驗教學內容得到了極大的豐富.為了適應教學改革的需要，本研究提出了具有工程教育特色的實驗室開放模式，包括時間開放模式、內容開放模式和管理開放模式.

1 時間開放模式

對新成立的工程學院來說，實驗室開放是一種新的實驗室運行模式，也是實驗教學改革的一次嘗試，要突破傳統(tǒng)實驗教學的授課方式，以傳授實驗知識、提高創(chuàng)新能力為立足點，以創(chuàng)新思維、實驗設計為核心，以工程教育為目標，循序漸進地培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和扎實實驗基礎的高素質工程技術人才[3].輕化工程重點實驗室根據自身學科和實驗室的特色，根據實驗教學、科學研究和社會服務的要求，采取了靈活的實驗室時間開放模式.

由于實驗室開放不能與正常的教學和實驗活動沖突，所以只能利用課余時間,具體包括星期一至星期五課外活動時間和星期六、星期天全天.另外，考慮到某些教師的科研項目需要和一些學生的學習興趣，本實驗室在暑假和寒假期間也有特別開放時間，具體根據情況需要，由相關教師或學生提出申請而定.由此可見，除了平時的正常教學和實驗活動外，學生均可以選擇進入開放實驗室，有著充分的自主性和靈活性.

2 內容開放模式

2．1 對輔助實驗教學內容開放

為了加強學生對所學知識的進一步掌握和理解，輕化工程實驗室在實驗教學計劃范圍外，開放性地讓學生選擇與實驗教學內容相關的項目，主要包括以下實驗內容.

2．1．1 教學內容的擴展

由于受正常的實驗教學計劃課時所限，許多實驗項目不能在規(guī)定的學時內完成，這樣學生就可以利用實驗室開放時間，繼續(xù)完成更多延續(xù)和提高的實驗內容.在計劃實驗教學項目的基礎上，教師可圍繞該實驗項目，設定多個相關聯(lián)的實驗項目作為教學內容的補充和擴展，供感興趣的學生選擇.如在過氧化氫漂白工藝必修實驗項目的基礎上，設定了其他氧化劑的漂白工藝、過硫酸鹽漂白工藝、還原漂白工藝等任選實驗項目.學生如果選擇了高錳酸鉀漂白工藝項目，可進行一個學期的研究.在實驗過程中，學生可自行完成實驗過程，認真觀察并記錄實驗結果.這樣,調動和激發(fā)了學生學習的主動性和積極性，使學生獨立思考、自主發(fā)揮，有了自主學習的時間和空間.

2．1．2 生產模擬實驗

生產模擬實驗是結合生產實際，進行的生產實際、工業(yè)運行環(huán)境模擬實驗教學，每個實驗項目都是一個完整的生產工藝過程，由原料至成品的加工過程.由學生向老師申請，虛擬成立了“博大印染有限公司”，將工程理念滲透到訓練中，引入質量、成本、市場等概念，把質量意識、成本意識、團隊意識等工程意識培養(yǎng)滲透到各個環(huán)節(jié)中.學生自己動手完成了工程技術訓練項目，直接獲得了對現(xiàn)代工業(yè)生產方式和生產工藝過程的基本認識，接受了生產工藝技術組織管理能力的基礎訓練，增強了工程實踐能力，提高了綜合素質.

已開設的生產模擬實驗有：增白棉織物的生產加工模擬和染色棉織物的生產加工模擬.學生通過這兩個生產加工模擬可獲得從坯布到成品系統(tǒng)的生產加工知識，包括生產計劃編制→生產任務下達→樣品實驗室仿制→樣品試生產→成品生產加工.在生產模擬實驗前，由學生提出實驗項目申請，領取任務書，設計加工方案，仿制小樣，試制中樣，成品加工，提交總結報告和實物樣品.

輕化工程實驗室將生產模擬實驗作為近期實驗室開放的重點，通過對參加生產模擬實驗學生的調查得知，學生感覺收獲頗豐.同時,此舉也得到了企業(yè)的認可，某公司點名力邀參加過生產模擬實驗的學生到該單位工作.

2．2 對研究項目內容開放

利用實驗室開放，學生參與教師的科研項目或者自己選擇感興趣的問題，邊學習，邊研究，深刻領會了科學研究的途徑和方法.這不僅培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，也有效地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和科研意識，促進了學生科研能力和創(chuàng)新能力的全面提高.

2．2．1 學生參加教師科研項目

在實驗教學內容開放中，讓學生參加到教師的科研項目中來，作為教師科研工作的助手.在實驗室開放的準備時間，教師發(fā)布科研項目題目，吸收部分優(yōu)秀學生進入實驗室參與教師的科研活動.指導教師可引導學生學會用多種方法思考問題，用專業(yè)知識分析和解決問題，使學生在親身體驗成功和失敗、發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造中初步學會研究的一般方法.這種形式對于培養(yǎng)學生形成積極的學習態(tài)度和良好的學習策略，對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，有重要的意義.參與實驗室開放的同學不僅通過參與教師的科研了解到學科的發(fā)展現(xiàn)狀、接觸到學科的熱點問題，還可以從指導教師身上學到做人、做事、做學問的道理,對自身的成長大有裨益.學生在實踐中發(fā)揮自主創(chuàng)造性，提高了分析問題和解決問題的能力,這樣既利于人才的培養(yǎng)，又利于科研的開展，對教師的工作也有一定促進作用.輕化工程實驗室每學期開放的科研項目有大約二十個，參加的學生約九十人.

2．2．2 學生自選探究項目

學生利用實驗室開放，對自己感興趣的問題進行探究，進入實驗室進行科研和創(chuàng)新活動.這種方法貫徹了因材施教的原則，使一部分有興趣、有潛質的學生有一個發(fā)展的余地，給他們一個選擇自我發(fā)展方向的機會和體現(xiàn)自身特點的空間，進而發(fā)掘自身的潛能.這種項目由學生自己提出來，在教師的指導下，學生按要求獨立查閱文獻資料，設計實驗方案，由老師審核同意后，自主進行實驗.學生通過對實驗結果的分析得出結論，從而達到自我提高的目的.模擬科學研究的基本過程，可以使學生受到研究過程的全程的訓練.如學生自選了B型活性染料羊毛染色性能研究并對該項目進行了一個學期的探究，使自己的專業(yè)素養(yǎng)得到了有效的提升.

2．3 對校園文化活動開放

輕化工程實驗室積極參與校園文化活動.在學院開展的“立德樹人、成長成才”主題教育活動中，著力培養(yǎng)學生奮發(fā)向上、勇于創(chuàng)新的探索精神，營造“勤奮學習、善于創(chuàng)造、自覺實踐、奮發(fā)成才”的良好風氣，指導學生結合自己的專業(yè)，利用實驗室開放，積極設計和制作健康向上的藝術作品.學生制作了雙龍戲珠青花瓷印花工藝品和環(huán)保購物袋等作品，參加了“河南工程學院第二屆科技文化藝術節(jié)”和“大學生創(chuàng)新成果展示”活動.這樣的活動使學生的專業(yè)素質和文化修養(yǎng)得以提高，創(chuàng)新意識得以進一步增強.

2．4 對社會服務開放

輕化工程實驗室積極發(fā)揮輻射作用，面向地方，服務社會，承擔著鄭州市職業(yè)技能鑒定印染試驗工、化纖聚合工和印刷制板工的實操考核、培訓和取證工作.同時,實驗室與西安工程科技大學、鄭州大學聯(lián)合培養(yǎng)學生，開展高水平合作研究，促進了院校之間的交流，同時帶來了許多新思想和新方法，增強了實驗室的活力.

3 實驗室開放的管理模式

通過對實驗室開放工作的探索與實施，體會到了實驗室開放工作的重點是實驗教學，體現(xiàn)在注重學生工程素質的培養(yǎng)上.為了促進實驗室的規(guī)范化管理,在實驗室開放的管理模式上，主要采取以下措施.

3．1 教師參與管理

教師積極參與是實驗室開放的前提，只有調動教師積極參與，實驗室開放才能真正有效地進行.教師積極準備實驗室開放項目以備學生選擇，填寫“河南工程學院開放實驗項目申報表”報系、教務處審批后開始實施.學生可以在教師的指導下根據自己的特長，利用課余時間參加實驗教學和科研活動，提高自己的動手能力、分析問題與解決問題的能力，為今后的工作打下良好基礎.

3．2 引導學生積極參與

學生的積極參與是實驗室開放的主體.實驗室開放由學生自愿報名，根據自己的興趣選擇要參加的實驗項目，并填寫“河南工程學院學生進入開放實驗室申請表”交至實驗中心備案即可實施.在動員學生參加實驗室開放時，學生的積極性很高，在自愿選擇實驗項目時，有的學生既選擇了教學輔助項目又選擇了科研項目.由于是利用業(yè)余時間進行開放實驗，選擇太多可能完成不了任務，并且實驗設備也可能產生使用沖突.這就需要教師引導學生進行取舍，要達到既能有效利用實驗設備，又不造成爭設備、爭地點的混亂狀況，這需要教師的精心組織與合理調度.

3．3 規(guī)范實驗室管理

實驗室規(guī)范化管理是實驗室開放的保障.實驗室開放的大部分時間是由學生自行觀察和實驗，實驗中常接觸水、電、火、易燃易爆或具腐蝕性毒性的藥品，保證安全尤為重要.輕化工程實驗室除日常管理規(guī)定外，又補充了系實驗室開放管理規(guī)定, 加強了實驗室技術人員的安全意識，提高了管理人員的責任感.同時，在實驗前組織學生認真學習實驗室管理規(guī)章制度，對進入實驗室的學生進行必要的安全教育，提高學生的安全防范意識，有效地保障了財產與人身的安全.認真落實實驗室開放的安全責任制，才能減少實驗室潛在的安全隱患，保障實驗室開放的教學效果和質量.

3．4 加強教學效果的考核

教學效果的考核是實驗室開放持續(xù)發(fā)展的關鍵.開放實驗教學在對學生成績進行評價時一定要公平合理，進行科學評價.如何制定考查學生創(chuàng)新能力的評分體系是值得研究的課題.實驗室開放教學效果的考核，不是對規(guī)定實驗內容掌握程度的考試考核，而是對不同的開放類型采用靈活的能力考核方式，著重考查學生的實驗動手能力及對實驗數據的處理分析能力.在學院實驗室開放的管理規(guī)定中，雖然規(guī)定“選做開放實驗的學生，應按實驗室確定的實驗時間、地點，按時參加實驗，對學生的要求和公選課的管理要求一致”，但沒有明確將開放實驗室管理納入學生實驗教學環(huán)節(jié)，學生參加開放實驗室實驗項目的考核成績還不能以學分的形式計入總學分，等同與公選課的學分.由于激勵機制不到位和學生個人認識等因素的限制，也有一些學生沒能從頭至尾長期地堅持下來，存在著半途而廢的情況.建議學院繼續(xù)完善實驗室開放管理規(guī)定，設置創(chuàng)新學分，設立實驗室開放專項基金給予一定的消耗材料的經費支持，提高學生參與實驗室開放的積極性，使實驗室開放能夠長久持續(xù)發(fā)展.

4 結束語

實驗室開放是一項長期復雜的系統(tǒng)工程，是提高實驗教學質量的重要手段.在組織和實施的過程中還會不斷發(fā)現(xiàn)問題，這都需要認真總結改進，爭取取得實驗室開放的最優(yōu)效果.只有繼續(xù)完善實驗開放模式，才能使實驗室開放得到可持續(xù)的發(fā)展.

參考文獻:

[1] 王會文. 實驗室開放的研究與探討[J]. 實驗室科學, 2009(4):138-139.

[2] 劉海燕, 孫紅梅, 王廣慧. 應用型本科高校實驗教學體系的研究與探索[J]. 長春工業(yè)大學學報, 2009(3):72-73.

[3] 沙力爭, 趙會芳. 輕工學科群綜合人才培養(yǎng)的專業(yè)實驗模式[J]. 教育理論與實踐, 2008(11):53-55.