實驗室多功能使用策略的探索與實踐
——以西安航空學院光電信息實驗教學中心為例

鐘志軍，丁 琦

(西安航空學院 理學院，西安 710077)

0 引言

《華盛頓協(xié)議》是工程教育專業(yè)認證中具有代表性的國際互認體系，2016年我國正式成為了該協(xié)議的成員，標志著我國工程教育專業(yè)認證體系得到了國際的認可[1]。工程教育與國際化接軌對我國工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)工作提出了更高的要求。在加入《華盛頓協(xié)議》的同時，教育部逐步啟動了高等學校工程教育專業(yè)認證工作[2]，其主旨是推進高校深化教育教學改革，提高辦學質量，突出專業(yè)特色，為工程技術人才提供專業(yè)教育和從業(yè)質量保障[3-4]。工程教育專業(yè)認證是以工程教育專業(yè)培養(yǎng)目標與人才要求為導向，以課程體系作為支撐，以人才培養(yǎng)成果作為反饋的閉環(huán)人才培養(yǎng)模式[5]。

西安航空學院于2018年全面啟動工程教育專業(yè)認證工作，重新梳理已設置專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，凝練人才培養(yǎng)特色。學院按照工程教育專業(yè)認證的標準對新設置的光電科學信息與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案進行了重新梳理，修訂了人才培養(yǎng)目標、課程體系以及實驗實訓等實踐教學環(huán)節(jié)。

工程教育專業(yè)認證要求實踐教學環(huán)節(jié)能夠為相關專業(yè)人才培養(yǎng)提供工程訓練的教育方式[6]。近兩年來，西安航空學院通過調研，制訂了符合工程教育專業(yè)認證的新的人才培養(yǎng)方案，并籌建了光電信息實驗教學中心(簡稱中心)。中心以工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案為目標，以工程教育專業(yè)認證為標準規(guī)劃實驗室建設，以開放式實驗設備采購為主體，提高所開設實驗項目的綜合性和探究性，滿足工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)要求。中心在建設過程中存在一些需要解決的問題。

第一，實驗室用房不足。對于新建本科院校而言，基礎建設尚未結束，實驗室用房不足是普遍存在的問題[7]。

第二，在新建本科院校中普遍存在著實驗設備的采購和使用與專業(yè)實驗教學、人才培養(yǎng)相脫節(jié)的情況并直接導致出現(xiàn)實驗設備利用率不高[8-9]等問題。

針對上述存在問題，本文通過光電信息實驗教學中心等相關實驗室建設的實踐探索，提出了實驗室建設與專業(yè)實驗教學緊密結合的實驗室多功能使用策略，可以作為新建本科院校實驗室建設的可借鑒案例。

1 實驗室建設背景

西安航空學院光電科學信息與工程專業(yè)是于2016年申報、2017年獲批備案、2018年秋季開始招生的新專業(yè)，招生人數(shù)為每年40人。學院通過相關調研獲悉，目前光電產業(yè)可以劃分為傳統(tǒng)光學、激光、光電顯示、LED/OLED產業(yè)、紅外、光通信、光伏、光電檢測、光存儲九個主要領域。結合學校自身發(fā)展特點以及理學院和其他院系現(xiàn)有實驗教學資源現(xiàn)狀，學院將專業(yè)的發(fā)展方向設置為光通信和光電檢測，目標是培養(yǎng)高素質應用型工程技術(管理)人才，使其具有較強的研究、設計、開發(fā)、集成及應用光電子器件的工程實踐能力和良好的創(chuàng)新精神，能在光通信工程與技術、光電信號檢測與處理、光電子器件開發(fā)等領域從事研究、設計、開發(fā)、制造、應用、維護和管理等工作。

為了確保專業(yè)實驗教學的正常開展，學院在原有大學生物理創(chuàng)新實驗室和光學實驗室的基礎上進行了實驗室的改造和擴建，成立了光電信息實驗教學中心，中心擬建設工程光學實驗室、光電子技術實驗室、激光技術實驗室、光電檢測綜合實驗室、近代/創(chuàng)新綜合物理實驗室五個實驗室。第一期建設完成有工程光學實驗室、激光技術實驗室、光電檢測綜合實驗室，建設周期為一年，總投入建設與設備購置費用260余萬元。新建實驗室已于2018年9月新生入學前投入使用，確保了專業(yè)實驗教學的正常運行。

2 實驗室多功能使用策略

實驗室一期工程建設嚴格遵循以工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案為建設目標，以課程需求為實驗設備采購標準。根據(jù)2018級、2019級學生培養(yǎng)計劃中專業(yè)課程安排情況，已建成的實驗室可以保障實驗教學任務的順利進行，實現(xiàn)了在實驗室用房緊張的情況下實驗室的多功能使用，避免產生實驗室用房及實驗設備利用率不高等問題。

2.1 基于工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)的實驗室建設

實驗室建設及實驗設備采購應以工程教育人才培養(yǎng)目標和專業(yè)課程設置為依據(jù)。光電信息實驗教學中心規(guī)劃的五個實驗室可以劃分為基礎實驗類和專業(yè)特色實驗室兩類，其中基礎實驗室側重學生光電科學基本素質的培養(yǎng)，支撐學科與技術基礎教育相關課程；專業(yè)特色實驗室側重學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，支撐專業(yè)教育課程。工程光學實驗室、光電子技術實驗室、近代/激光技術實驗室被規(guī)劃為基礎實驗類；光電檢測綜合實驗室、創(chuàng)新綜合物理實驗室為專業(yè)特色實驗類。

根據(jù)工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案，所開設的課程與相關實驗室對應。2019版工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案中所開設課程與所屬實驗室對照表如表1所示。

表1 開設課程與實驗室對照表

為避免實驗室的重復建設，表1中未列出普通物理實驗和電工電子課程實驗，這兩類實驗根據(jù)歸屬分別安排在大學物理實驗中心和電氣學院電工電子實驗室開設。

2.2 實驗設備采購策略

根據(jù)實驗室的課程分配進行相應的實驗設備采購。光學實驗與其他工科類實驗不同，非驗證性實驗可以通過光學平臺自由組合搭建，所以綜合類型實驗設備都采取以組合式綜合平臺為采購標準，這樣可以兼顧課程實訓、畢業(yè)設計、創(chuàng)新類課程。近代/激光技術實驗室和光電檢測綜合實驗室的部分采購設備列表表述了基礎實驗類和專業(yè)特色實驗類不同的采購項目，如表2和表3所示。

表2 近代/激光技術實驗室部分采購設備

表3 光電檢測綜合實驗室部分采購設備

考慮到課程的增設和變更，從表2和表3中可以明顯看出設備采購的區(qū)別，即光電檢測綜合實驗室采購的全部是綜合類型的實驗設備，可以通過靈活配件采購的方式，補充和調整實驗項目，從而保證實驗項目的更新和課程的增設變更。

2.3 實驗室按功能規(guī)劃

首先必須克服實驗室用房不足的困難。因此，在設計時采取功能相近的實驗室相互連接，并在設計裝修時采取了打通相鄰實驗室的隔墻，增設兩道玻璃活動隔墻調整實驗室功能，最終達到實驗室的多功能使用。近代/激光技術實驗室、光電子技術實驗室和光電檢測綜合實驗室多功能使用的示意圖如圖1所示。

圖1實驗室多功能使用的示意圖

圖1中光電子技術實驗室是通過玻璃活動隔墻分割而成，并且實驗設備為近代/激光技術實驗室與光電檢測綜合實驗室的部分實驗設備，根據(jù)使用需求擺放而成，從而達到實驗室的多功能使用。

3 結語

西安航空學院光電信息實驗教學中心新建實驗室在建設過程中遵循了工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)目標，根據(jù)專業(yè)課程特色設置實驗室；根據(jù)所開設課程進行相應的實驗設備的采購；根據(jù)實驗室功能的相近程度采取多功能使用策略。其中實驗室多功能使用策略可以有效解決實驗室用房不足的問題，采購設備的可擴展性和綜合性可以保證實驗項目的更新和課程的調整增設，這也是新建實驗室最鮮明的特色。光電信息實驗教學中心新建實驗室的建設依據(jù)學校、二級學院自身情況規(guī)劃建設的思路，為今后學院二期實驗室建設工程提供了經(jīng)驗。據(jù)筆者文獻查新和走訪有關高校調研，西安航空學院光電信息實驗教學中心新建實驗室尚未發(fā)現(xiàn)其他新建本科院校有相同的建設模式，因此，新建實驗室多功能使用策略可以為其他同類型本科院校的實驗室建設提供可借鑒的有益經(jīng)驗。