吉大儀電216+開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐

千承輝, 辛 毅 , 劉冬宇

(1. 吉林大學(xué) 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院， 吉林 長春 130061；2. 吉林大學(xué) 教務(wù)處， 吉林 長春 130061)

中國高等學(xué)校在校生數(shù)已達(dá)到2 700萬人,人數(shù)位居全球第一。國家對教育的投入巨大,但國家所需要的創(chuàng)新型人才相對缺少。迎接第四次工業(yè)革命的道路中,創(chuàng)新已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力量[1-3]。創(chuàng)新能力來自好奇心與想象力,創(chuàng)新教育是培養(yǎng)學(xué)生自主探究、自主學(xué)習(xí)的能力,已成為高等院校的培養(yǎng)目標(biāo)[4]。

吉林大學(xué)以構(gòu)建學(xué)科綜合環(huán)境、創(chuàng)新環(huán)境、開放環(huán)境為主線,著力培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的“學(xué)術(shù)型、卓越應(yīng)用型、管理型、國際型、創(chuàng)業(yè)型”等5種類型拔尖創(chuàng)新人才[5-7]。

在大學(xué)中,教室是理論課程平臺(tái),是傳授知識的殿堂；實(shí)驗(yàn)室是實(shí)踐課程平臺(tái),是實(shí)踐創(chuàng)新能力的搖籃。為了提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力,我國很多高校建設(shè)了開放實(shí)驗(yàn)室,圍繞自身硬件環(huán)境、學(xué)術(shù)氛圍、科研體系和學(xué)術(shù)理念等因素,形成自己的特色,為提高大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力而各自探索其發(fā)展模式[8-12]。

1 開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)

1.1 開放實(shí)驗(yàn)室意義

開放實(shí)驗(yàn)室的開放是環(huán)境、設(shè)備，還是理念的開放？如何營造實(shí)驗(yàn)室文化,怎么實(shí)現(xiàn)知識與精神的傳承？都是建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室中所需要思考的問題,也是開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目標(biāo)與意義。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)本科生的科學(xué)素養(yǎng),即培養(yǎng)基礎(chǔ)知識的理解能力、發(fā)現(xiàn)與分析問題的能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)能力、科學(xué)論證的能力?？蒲兴仞B(yǎng)需較長時(shí)間的個(gè)性化培養(yǎng)和科研訓(xùn)練的基礎(chǔ)上才能養(yǎng)成。

培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的場地除理論課堂的教室之外,最好的選擇就是開放實(shí)驗(yàn)室。它有專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,開放的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,只要配套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾眢w系,依托課程體系與項(xiàng)目支撐體系,實(shí)現(xiàn)科研反輔教學(xué)的運(yùn)營模式,實(shí)驗(yàn)室就會(huì)發(fā)揮它的特長,成為培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)的寶地。

2 開放實(shí)驗(yàn)室管理體系的構(gòu)建

吉大儀電216+開放實(shí)驗(yàn)室成立于2006年,其中“+”的含義為“家的溫馨”和“無限的可能”。從學(xué)生的本科實(shí)驗(yàn)室、自習(xí)室、討論室、興趣引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室到開放實(shí)驗(yàn)室,逐漸形成開放實(shí)驗(yàn)室文化。實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了文化建設(shè)、實(shí)踐培訓(xùn)、學(xué)科競賽等環(huán)節(jié),開放實(shí)驗(yàn)室成為學(xué)院及學(xué)校重要的實(shí)踐培訓(xùn)基地,2017年首批成為我校雙創(chuàng)實(shí)踐基地。

2.1 探究性思維的引導(dǎo)

新生對專業(yè)認(rèn)知不清晰,學(xué)術(shù)引導(dǎo)尤為關(guān)鍵,若只是以課程為引導(dǎo)效果不佳。充分利用新生見面會(huì)引導(dǎo)講座、優(yōu)秀作品展、學(xué)長見面會(huì)等環(huán)節(jié),讓學(xué)生更快融入大學(xué)生活,幫助學(xué)生從書本式教育轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W(xué)習(xí),了解本專業(yè)培養(yǎng)方案,激發(fā)學(xué)生探索的興趣,吸引學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。

2017年學(xué)院在新生報(bào)到當(dāng)天利用本科生自主研發(fā)的機(jī)器人作為導(dǎo)引志愿者,不僅解決了無紙化辦公,也讓新生對自己的專業(yè)產(chǎn)生了興趣。興趣式引導(dǎo)成為開放實(shí)驗(yàn)室吸引學(xué)生的第一堂實(shí)踐課,通過引導(dǎo),改變學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室的觀點(diǎn),讓學(xué)生主動(dòng)踏入開放實(shí)驗(yàn)室。

2.2 課程體系的支持

開放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐培訓(xùn)需依托課程體系的支撐。學(xué)院的本科生培養(yǎng)方案中加入專業(yè)拓展課與專業(yè)實(shí)踐課,支撐培養(yǎng)本科生科學(xué)素養(yǎng)的課程體系如圖1所示,其中專業(yè)拓展課要求至少選3學(xué)分,文獻(xiàn)閱讀與論文撰寫是1學(xué)分,其他都是0.5學(xué)分。

圖1 科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)課程體系

課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐包含工程訓(xùn)練、可編程器件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐、電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐、信號分析與處理實(shí)踐、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐。

（1）巖性較純的低電阻率油層。該類油層巖性多為粉砂巖。測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為：自然電位負(fù)異常較大，自然伽馬中低值，微電極中等值正差異，電阻率在巖性較純處明顯降低，其電阻率為0.8～1.5 Ω·m，聲波時(shí)差為290～305μs／m，含油飽和度為35%～45%，含油豐度一般較低，試油初期多為油水同出，且以出油為主，開采末期含水量普遍較高，以出水為主。該類油層主要分布在純上54、6砂組。

本科生培養(yǎng)方案中有8學(xué)分的課外實(shí)踐分?jǐn)?shù),培養(yǎng)方案如圖2所示。提高學(xué)生的科研素養(yǎng),要求每位學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,圍繞此科研項(xiàng)目完成調(diào)研報(bào)告、中外文學(xué)術(shù)論文。通過開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的探究性實(shí)驗(yàn)以及學(xué)科競賽,提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

圖2 課外實(shí)踐項(xiàng)目

3 學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)和實(shí)施方案

實(shí)踐類課程的培養(yǎng)理念是以培育本科生科學(xué)素養(yǎng)和提高創(chuàng)新實(shí)踐能力為核心,創(chuàng)建教學(xué)科研深度融合的支撐體系。注重以學(xué)生為本,教師為指導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力,使學(xué)生具有較大的自主性。通過激發(fā)興趣、平臺(tái)交流、參加競賽、實(shí)踐創(chuàng)新等環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

在實(shí)踐類課程之外,定期舉辦名師講座,建設(shè)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)實(shí)施實(shí)踐培訓(xùn),每學(xué)年總結(jié)并完善科研素養(yǎng)培養(yǎng)體系,通過培訓(xùn)與考核的融合,加強(qiáng)競爭意識,培養(yǎng)拔尖人才。

實(shí)踐能力的培訓(xùn)引入質(zhì)量管理認(rèn)證ISO質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn),從最基礎(chǔ)的工藝設(shè)計(jì)開始,到系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),讓學(xué)生的作品不只是實(shí)驗(yàn)品,而是與時(shí)代接軌、順應(yīng)市場。以小組合作模式參加各種比賽和實(shí)踐項(xiàng)目,包括電子類競賽、數(shù)學(xué)建模競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等。在各類比賽中發(fā)揮指導(dǎo)老師的優(yōu)勢,跟蹤學(xué)生項(xiàng)目從申請到結(jié)題,提高項(xiàng)目質(zhì)量。在結(jié)題項(xiàng)目或競賽結(jié)束時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生寫文章發(fā)表到核心期刊中,并每年征集論文匯總成學(xué)院論文集,提高學(xué)生科研論文撰寫能力。

開放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)是對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),通過四年的實(shí)踐培訓(xùn)配合理論課程,使學(xué)生掌握探究問題、分析問題、總結(jié)問題等能力。學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)歷如下培訓(xùn)過程：

(1) 帶著探究性目標(biāo)調(diào)研。發(fā)現(xiàn)問題、提出問題或在老師的科研拋磚引玉中引出探究性目標(biāo),經(jīng)過老師引導(dǎo)、文獻(xiàn)閱讀課程的指引下,通過市場調(diào)研,閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn)總結(jié)出一份“調(diào)研報(bào)告”,并獲得相應(yīng)學(xué)分；

(2) 團(tuán)隊(duì)建設(shè)與方案設(shè)計(jì)。組成3人為1組的團(tuán)隊(duì),在調(diào)研報(bào)告基礎(chǔ)上擬定大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目題目,提出項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新點(diǎn)、難點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)與進(jìn)度安排；

(3) 申請立項(xiàng)及答辯。通過撰寫申請書,立項(xiàng)、中期、結(jié)題答辯,提高文字書寫能力與表達(dá)能力；

(4) 完成實(shí)踐項(xiàng)目。在項(xiàng)目中通過方案設(shè)計(jì)、仿真測試、搭建電路、編寫程序、測試作品和優(yōu)化作品,提高本專業(yè)的動(dòng)手實(shí)踐能力；

(5) 項(xiàng)目總結(jié)。項(xiàng)目通過測試后,撰寫中文文章,申請專利,提高總結(jié)問題的能力；

(6) 參加競賽。學(xué)科競賽是一次實(shí)踐能力的檢驗(yàn),通過賽前培訓(xùn),加深實(shí)踐能力,團(tuán)隊(duì)合作式競賽提高團(tuán)結(jié)力。

4 開放實(shí)驗(yàn)室文化建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室開展自己獨(dú)有的開放實(shí)驗(yàn)室文化建設(shè),倡導(dǎo)“實(shí)驗(yàn)室是我的家”的主題,通過在開放實(shí)驗(yàn)室中舉辦一些體育競賽等文化活動(dòng),活躍高年級學(xué)生與低年級學(xué)生互動(dòng),采用“3加1”模式,即低年級的1位同學(xué)加入高年級3位學(xué)生的團(tuán)隊(duì)中,協(xié)助競賽準(zhǔn)備,高年級學(xué)生獲得助手,低年級學(xué)生獲得知識,不僅實(shí)現(xiàn)知識的傳遞,也加強(qiáng)高低年級學(xué)生之間的聯(lián)絡(luò)和友誼。

實(shí)驗(yàn)室教師關(guān)心學(xué)生的心理活動(dòng),以家長的心態(tài)關(guān)心每位學(xué)生,教導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)成自己的家,愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,與實(shí)驗(yàn)室成員互相團(tuán)結(jié)協(xié)作。經(jīng)過時(shí)間的洗禮學(xué)生會(huì)把老師看成親人。實(shí)驗(yàn)室的氣氛融洽,學(xué)生愿意進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，舍不得離開實(shí)驗(yàn)室。

開放實(shí)驗(yàn)室注重文化建設(shè),組織各類培訓(xùn)和活動(dòng),營造出濃厚的學(xué)習(xí)氛圍,激發(fā)出進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望,使學(xué)生動(dòng)手能力、科研能力、溝通能力、撰寫能力得到提高。常年的朝夕相處,實(shí)驗(yàn)室人員和學(xué)生也成為知心的朋友。

5 開放實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)實(shí)效

儀電開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提高了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量,彌補(bǔ)了課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。發(fā)揮投資效益,實(shí)現(xiàn)資源共享,有利于提高設(shè)備利用率,提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

2018屆畢業(yè)生中,共39名學(xué)生加入開放實(shí)驗(yàn)室,占年級總?cè)藬?shù)的17%。他們從大一開始到畢業(yè),經(jīng)過一系列培訓(xùn)、競賽和科研,取得了令人滿意的成績。在2018年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中6人獲得國家一等獎(jiǎng),12人獲得國家二等獎(jiǎng)。全部成員都參與國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,其中15人獲得優(yōu)秀結(jié)題。這39名學(xué)生中有30人獲得免試推薦研究生資格。

儀電216+開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與實(shí)踐表明,好的培養(yǎng)模式與文化建設(shè)對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力有積極的推動(dòng)作用,且可以帶動(dòng)全院學(xué)生的實(shí)踐能力的提高,在科技創(chuàng)新路上走出一大步。