物理實驗大平臺建設實踐與思考

楊新建，黃柳賓，王殿生

（中國石油大學（華東），山東 青島 266555）

近年來，國家提出建設創(chuàng)新型國家、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育理念，物理實驗課程由于在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力上的突出作用而得到了重視［1］。大學物理實驗室的功能結構體系、管理運行機制及相應的實驗課程體系，體現了人才培養(yǎng)模式，決定了人才培養(yǎng)的質量。不斷改革實驗室建設模式，科學設計實驗室管理運行機制，是高校人才質量工程建設的內在要求。

進入新世紀以來，中國石油大學（華東）原物理學院（現為理學院）在教學、科研、人才培養(yǎng)等各個方面都取得了很大的發(fā)展，學院的發(fā)展目標從“教學型”學院定位到“教學科研型”學院。但是，學院物理實驗室的建設模式仍以課程教學為主，在學院范圍內，以系為單位，按課程專業(yè)設置實驗室。同時又按不同階段人才培養(yǎng)的要求，劃分為本科生、研究生教學實驗室和科研實驗室。實驗室的管理機制是各個小單位實驗室的規(guī)劃、建設、管理和使用等各權合一的“小而全”分散管理。在新形勢下，舊的實驗室建設模式與管理機制已經不能適應學院發(fā)展的要求，需要通過改革建設模式與管理運行機制，豐富實驗室功能，提高實驗室建設和運行水平，從而使實驗室的規(guī)模、結構、質量、效益與學院發(fā)展目標相協調。為此，學院適時提出了“物理實驗大平臺建設”項目的實踐與探索。

1 物理實驗大平臺建設的內涵與整體思路

物理實驗大平臺建設的內涵是改革現有的實驗室建設和管理運行模式，使物理實驗室更好的支撐學院教學和科研的發(fā)展。

物理實驗大平臺建設的整體思路是“整體規(guī)劃、統一建設、集中管理、資源共享、促進創(chuàng)新”。在此思路指導下，打破過去以系為單位、按課程、專業(yè)設置實驗室的建制模式，構建以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標的基礎教學實驗平臺和學科專業(yè)實驗平臺。現有實驗室由于依附于不同的系和專業(yè)，在系和專業(yè)內部，根據課程設置進行規(guī)劃和建設，日常使用和維護是封閉式的，造成不同系、不同專業(yè)之間相同儀器設備的重復購置，又缺乏便捷有效的互通有無機制，從而在學院內部形成硬件資源壁壘。物理實驗大平臺建設，首當其沖就是要解決在學院內部，對于一切實驗室資源實行整合，包括規(guī)劃、建設、管理和使用。其次，搭建能夠體現和保障實驗室功能最大化的模塊平臺。實驗室資源能否通過改革形成整合、整合之后能否在教科研實踐中呈現出前所未有的優(yōu)越性，關鍵之一就是實驗室資源空間地點的搭建是否合理、是否適應學院人才培養(yǎng)和科研發(fā)展的需要。物理實驗大平臺的搭建，具體包括基礎教學實驗平臺和學科專業(yè)實驗平臺兩部分，各分平臺由具備相應功能的若干實驗室構成。其中基礎教學實驗平臺以實驗教學為中心，按照基礎實驗課程群，整體規(guī)劃和建設本科生教學實驗室，根據實驗教學需要組建實驗教學課程模塊，實現實驗資源的優(yōu)化配置與共享；學科專業(yè)實驗平臺，以學科建設為中心，按照教學與科研結合、學科之間滲透、專業(yè)之間交叉，整體規(guī)劃和建設本科生和研究生的學科專業(yè)實驗室，根據專業(yè)教學和學科建設需要組建專業(yè)教學和科研實驗室模塊，實現實驗資源的優(yōu)化配置與共享。第三，物理實驗大平臺的順利運行，必須賦予先進的實驗室運行管理模式。由學科、專業(yè)和課程建設負責人組成實驗室建設委員會，負責實驗室的整體規(guī)劃；各實驗室模塊的建設由相關的學科、專業(yè)和課程負責；成立以實驗技術人員為主獨立單位，負責實驗室的日常運行管理和維護；實驗室的使用采取開放共享的方式。

2 物理實驗大平臺功能模塊的搭建

著名物理學家馮端院士指出“實驗可以引人入勝，啟發(fā)學生獨立解決問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維”，點出了實驗在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上的特殊作用。而這種特殊作用的實現，是在具有一定特殊功能的實驗室里完成的。施教者的首要任務就是搭建好這樣的實驗室模塊［2］，形成較為完備的實驗室體系，讓學生從低到高、循序漸進的通過實驗室經歷成長起來。

物理實驗大平臺建設根據不同層次的實驗課程和人才培養(yǎng)階段性需要，提出了實驗室建設的基本思路：建立 “一個中心，兩個平臺，多個模塊”的實驗室體系。“一個中心”即規(guī)劃的中心、管理的中心和使用的中心，“兩個平臺”即基礎教學實驗平臺和學科專業(yè)實驗平臺，“多個模塊”即在實驗大平臺上按需組建若干實驗模塊。改革的核心問題：科學合理地規(guī)劃和建設“一個中心，兩個平臺，多個模塊”實驗室體系。具體來說，在基礎教學與學科專業(yè)兩個平臺框架下，搭建了五個不同的教學、科研實驗室模塊，涵蓋了學院物理學科所有實驗教學任務以及各專業(yè)科研方向的研究項目，使學生按照從實驗基礎、綜合提高、科學研究實踐、創(chuàng)新能力形成這一培養(yǎng)路線獲得全方位的物理實驗訓練，見表1。

表1 物理實驗大平臺邏輯結構示意圖

2.1 基礎實驗教學平臺

基礎實驗教學平臺包含基礎實驗和提高實驗2個教學模塊、12個功能實驗室。其中基礎實驗教學模塊包括大學物理實驗室、普通物理實驗室和演示物理實驗室三個功能實驗室。大學物理實驗是所有工科院校不可或缺的公共基礎課，承載的物理實驗知識、方法和技能是學生進行后續(xù)實踐訓練的基礎，也是畢業(yè)后從事各項科學實踐和工程應用的基礎。提高實驗模塊是基礎性開發(fā)研究實驗，面向本科生創(chuàng)新性研究以及部分研究生選修實驗；由實驗技術人員進行日常管理和維護，部分指導教師、實驗技術人員、有項目的本科生或研究生共同進行實驗項目研究、開發(fā)、建設。通過該模塊，新實驗項目的得以開發(fā)和試做，為基礎實驗課程培育和拓展了后備實驗項目。實驗課程內容根據教學大綱要求及實驗室的開放能力，靈活調整，充分利用實驗室的儀器設備、空間，完成相關課程的教學任務及大學生科技創(chuàng)新項目，滿足學生的求知欲望。

2.2 學科專業(yè)實驗平臺

學科專業(yè)實驗平臺3個模塊分別與我院應用物理、材料物理和光信息技術3個專業(yè)性對應，共包含14個學科專業(yè)實驗室。如果說基礎實驗教學平臺面向全校所有工科專業(yè)，是物理實驗中心的立足之本，那么學科專業(yè)實驗平臺體現的就是物理學本身的科發(fā)展之道，是培養(yǎng)物理類高級專門人才的重要陣地。通過不同專業(yè)實驗室的功能的發(fā)揮，物理專業(yè)學生獲取了專業(yè)知識、專業(yè)技能；教師通過在實驗室中從事教學、科研活動，實現了教學相長、科研水平的提升。

在上述功能實驗室模塊支撐下，學院開設的各項實驗課程教學沒有受到平臺建設變化帶來的不利影響，順利實現過渡；各類實驗室學習經催生了大學生創(chuàng)新意識，提高了他們的動手能力和參與創(chuàng)新積極性。近年來，學院大學生科技活動蓬勃發(fā)展，在挑戰(zhàn)杯、拓撲杯、國家級大學生創(chuàng)新性實驗計劃等科技活動中成果斐然。實踐表明，物理實驗大平臺功能模塊的搭建，符合學院人才培養(yǎng)和學科發(fā)展的需要，可以滿足不同層次學生及教職工對實驗室資源的需求，體現了資源的整合和統一使用。

3 物理實驗大平臺開放管理運行模式

實驗室開放運行管理是現代實驗室發(fā)展的方向［3－5］。傳統實驗室運行模式是緊隨課程教學，在規(guī)定的時間段內接納教師和學生來實驗室上課、做實驗。這種運行管理模式是實驗室完全依附于課程教學的歷史造成的，上課時間之外實驗室不開放，實驗資源閑置，學生和教職工不易在課程之外接近實驗室，束縛了學生通過實驗解決問題的主動性和創(chuàng)造性，不利于創(chuàng)新精神和實踐動手能力的培養(yǎng)和提高，同時現有的實驗教學資源也得不到充分的利用。創(chuàng)造一個寬松、便利、充分調動學生學習積極性、充分發(fā)揮個人潛能的開放實驗環(huán)境，對于加強學生的能力培養(yǎng)有著十分積極的作用。在原有大學物理實驗開放運行和創(chuàng)新物理實驗室多年管理運行實踐的基礎上，物理實驗大平臺全面采用開放管理運行模式。

首先，實驗室開放運行是指對所有人的開放，包括各層次學生和教師，只要是懷有想法并希望通過實驗室資源實現自己的想法的人，都可以很方便的走進實驗室，利用實驗室達到鍛煉和提高的目的。其次，實驗室開放運行離不開一定的物質技術條件支撐。要充分利用信息技術和校園網絡資源，借鑒物聯網部分理念，把實驗室所有資源掛到網上，包括實驗室分布、設備資料、預約系統等，方便學習者瀏覽，并根據不同需要實現設備儀器的組合預約。最后，實驗室開放運行必須逐步完善人員隊伍建設。實驗室建設和開放運行管理，應實現人員配備的多樣化。日常管理以實驗技術人員為主，實驗項目開發(fā)、大型儀器設備引進、學生培養(yǎng)等工作就應充分調動廣大教職工參與進來，必要時可以讓高年級學生或研究生參與實驗室運行管理。只有人員配備充分，才能保障實驗室開放時間和開放時段實驗室維護。

3 結 論

在學校創(chuàng)新資助計劃支持下，借助我校新校區(qū)建設形式，結合學院教學與科研發(fā)展及大學生各類實驗創(chuàng)新活動，初步搭建的物理實驗大平臺，保障了實驗教學任務的順利實施，激發(fā)了廣大師生利用實驗資源的積極性，開創(chuàng)了我院物理實驗室發(fā)展新篇章。物理實驗大平臺建設是一項長期的、發(fā)展中的工作，建設和實踐過程中會不斷涌現出各種問題，需要建設者們理順多方面的關系，平衡各方面的利益，真正做到把人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新放在首位。

［1］李幼真，徐富新.物理實驗教學中的若干問題及創(chuàng)新平臺建設的思考及實踐［J］.大學物理實驗，2011，24（5）：102－104.

［2］冷雪松，王艷東，徐崇.改革物理實驗教學注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.大學物理實驗，2008，（21）：102－104.

［3］何軍鋒，姚軍財，潘宏利，譚毅.基于實驗中心的物理實驗模塊化管理研究與實踐［J］.實驗技術與管理，2011，28（10）：112－114.

［4］王曉蘭，關宏斌.實驗室開放運行模式與實踐［J］.實驗室研究與探索，2009，28（7）：158－160.

［5］賴天華.加大實驗室開放力度，提高學生實踐能力和創(chuàng)造能力［J］.實驗室研究與探索，2008，27（5）：134－136.