多元化的實驗室開放模式助推實驗教學(xué)改革

賈博軒 徐輝 官兵

摘要：實驗教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思辨能力和實踐操作技能。而適當(dāng)?shù)母母锟梢员苊鈧鹘y(tǒng)實驗教學(xué)的若干弊端，從而更好地完成對學(xué)生的培養(yǎng)。要以培養(yǎng)學(xué)生為主體，把培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的研究型人才放在首位，因此，文章就以往實驗教學(xué)存在的不足提出一種多元化的實驗室開放模式，并且針對所在學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)推廣此項實驗室開放模式，從而提高實驗教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)實驗教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);實驗室開放;物聯(lián)網(wǎng)工程

一、引言

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是國家新興專業(yè)，我院該專業(yè)本科人才的培養(yǎng)主要以面向工程實用為主。因此，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力至關(guān)重要，建立完善的物聯(lián)網(wǎng)實驗室可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。如何科學(xué)地、最大限度地利用現(xiàn)有的實驗室空間和資源來增強(qiáng)學(xué)生的實踐能力、動手能力，擴(kuò)大學(xué)生的受益面，提高任課教師、實驗教師從事實踐教學(xué)的積極性，是當(dāng)前我院相關(guān)專業(yè)建設(shè)中遇到的重要課題。

針對我院傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)工程實驗教學(xué)的不足，結(jié)合我院現(xiàn)有的實際情況，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力這一目標(biāo)，我們逐漸探索出了一種多元化的實驗室開放模式，并將其應(yīng)用于實驗教學(xué)中。此模式調(diào)動了教師的工作熱情，提升了設(shè)備的利用率，增加了學(xué)生的動手機(jī)會，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。

二、我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的不足

（一）實驗學(xué)時較少

由于實驗學(xué)時的不足，任課教師上課時多數(shù)時間以介紹為主。例如傳感器原理與應(yīng)用這門課，教師要介紹各個傳感器模塊的功能以及使用方法，因此占用時間較多，這樣一來，學(xué)生實際動手操作的時間非常少，影響學(xué)生上課的積極性。

（二）實驗內(nèi)容的設(shè)計缺乏探索性

大部分實驗大綱僅要求學(xué)生對課程中的基本概念和基本理論進(jìn)行驗證，從而導(dǎo)致學(xué)生的自主創(chuàng)新能力沒有充分發(fā)揮。例如，我院物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室實驗箱有很多復(fù)雜的但具有研究意義和實際開發(fā)意義的實驗?zāi)K使用頻率較低，在實驗大綱中涉及較少。

（三）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不斷擴(kuò)大的辦學(xué)規(guī)模沒有與硬件設(shè)施同步發(fā)展

由于學(xué)生人數(shù)不斷增加，實驗課上會出現(xiàn)多人共用一臺計算機(jī)、一個實驗箱的情況，這樣不利于教學(xué)的開展，又降低了學(xué)生的實驗質(zhì)量。

（四）實驗設(shè)備的利用率不高

實驗室只有在上課時開放造成了資源的浪費(fèi)，使實驗設(shè)備在課余時間里無法利用、無法共享，降低了使用效率。

（五）實驗室管理員的專業(yè)技能有待提升

實驗室管理人員只起到管理作用，不具備解決實驗設(shè)備出現(xiàn)的問題的能力，不能適應(yīng)高校教育改革的需要。

三、多元化實驗室開放策略

基于對以上不足的分析，我們探索出了一種既滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的需求，又符合我院實際情況、具有可操作性的多元化實驗室開放模式。實驗室的開放既要做到在時間上、空間上的開放，又要做到在實踐內(nèi)容、操作方式上的開放。在保障全面開放的前提下，具體的開放策略如下：

（一）基礎(chǔ)性實驗室開放

教師需要對實驗儀器的功能與使用方法進(jìn)行介紹，從而占用了大量的實驗學(xué)時，進(jìn)而擠占了學(xué)生的動手時間。為此，在基本實驗學(xué)時外，我們開放了實驗室，學(xué)生可以利用實驗室開放時間做基礎(chǔ)性實驗，這樣教師可以充分利用實驗課堂介紹清楚各個實驗?zāi)K，在保證上課質(zhì)量的同時，把驗證性實驗?zāi)玫綄嶒炇议_放時間去完成，使學(xué)生可以多操作幾遍，強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)動手能力，增加學(xué)生的操作熟練程度。

（二）拓展性實驗室開放

根據(jù)教學(xué)大綱，結(jié)合各門實驗課的特點，綜合我院現(xiàn)有實驗設(shè)備的情況，增開一系列有針對性、探索性的實驗，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。實驗課上，實驗教師布置實驗任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生利用實驗室開放時間進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。例如，我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計課程，都是將課上教學(xué)引導(dǎo)與課下工程實踐相結(jié)合，通過開放實驗室將以往基礎(chǔ)研究進(jìn)行整合和拓展，增強(qiáng)學(xué)生的綜合動手能力。

（三）創(chuàng)新性實驗室開放

我院物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室配設(shè)的實驗箱有：物聯(lián)網(wǎng)智能云控制平臺、嵌入式綜合教學(xué)科研平臺等。這些實驗箱中有一些模塊在以往的教學(xué)中并沒有涉及到，例如NFC通信模塊、GPS模塊等。這些模塊可開發(fā)性高，所實現(xiàn)的功能又很實用。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣在實驗室開放時間進(jìn)行創(chuàng)新性自主研發(fā)，主動地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題，從而深入掌握實踐知識要點，增強(qiáng)獨立解決困難的信心，提高靈活運(yùn)用知識的能力。此外，在實踐中學(xué)生可以組成興趣小組、協(xié)會等，共同探索實踐，這也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。教師從知識的傳授者變?yōu)閷嵺`的指導(dǎo)者，根據(jù)學(xué)生不同的情況給予有針對性的幫助。學(xué)生從被動的接收者變?yōu)橹鲃拥膶嵺`者，真正地參與到實際研發(fā)中去。同時，我們鼓勵教師在創(chuàng)新性實驗室開放時間進(jìn)行科研，提倡教師帶領(lǐng)本科生、研究生在實驗室進(jìn)行科研實踐，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研精神，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。例如，我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教師每周一次帶領(lǐng)學(xué)生在實驗室開放時間開設(shè)研究生討論班進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（四）能力培養(yǎng)性實驗室開放

針對綜合能力比較強(qiáng)的學(xué)生，定期聘請專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司中具有開發(fā)經(jīng)驗的工程師在實驗室開放時間對其進(jìn)行培訓(xùn)，開展課堂外專業(yè)技術(shù)講座，使學(xué)生與現(xiàn)代科技實時接軌，這對于學(xué)生未來就業(yè)和事業(yè)發(fā)展大有裨益。例如，我們給學(xué)生開展了《機(jī)器人講座》、遠(yuǎn)程醫(yī)療與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)培訓(xùn)等活動。同時，利用實驗室開放時間定期給實驗室管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其更多地掌握前沿科學(xué)知識，提升綜合應(yīng)用能力、指導(dǎo)能力和專業(yè)水平。例如，我們組織實驗室管理人員參加了物聯(lián)網(wǎng)智能云控制平臺、嵌入式綜合教學(xué)科研平臺的使用和維修方法培訓(xùn)、大屏幕實訓(xùn)系統(tǒng)演示培訓(xùn)等。

四、實驗室管理制度

在進(jìn)行實驗室開放建設(shè)中，一定要加強(qiáng)各方面的管理，并且建立健全的、與學(xué)院相匹配的實驗室開放管理制度，包括《實驗室教師值班制度》《儀器設(shè)備使用、借用制度》等。同時嚴(yán)格要求學(xué)生執(zhí)行《實驗室開放管理條例》《實驗室安全準(zhǔn)人制度》等，從而使實驗室開放工作有依有據(jù)、有條不紊地開展。另外，要不斷改善實驗室條件，對儀器設(shè)備定期更新?lián)Q代，打好創(chuàng)新人才培養(yǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

五、未來展望

高校實驗室在信息化建設(shè)方面還不夠完善，我們計劃在本文所提出的實驗室開放模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息化升級，建立“實驗室開放信息管理平臺”。例如，實驗教師可以利用校園網(wǎng)在“平臺”上發(fā)布實驗室開放信息，實時提供實驗室的開放情況和實驗設(shè)備使用情況的信息，以方便學(xué)生查詢;學(xué)生從“平臺”上得到相關(guān)實驗室的開放信息后，結(jié)合自身條件，優(yōu)化時間安排，合理推進(jìn)實驗進(jìn)度。同時“平臺”可實現(xiàn)交叉學(xué)科的實驗室預(yù)約，優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，為培養(yǎng)復(fù)合型人才提供條件。同時，我們也會進(jìn)一步分析我院師生在試用期間所提出的有關(guān)實驗室開放管理模式的反饋意見，結(jié)合教學(xué)實踐中提出的新問題、新設(shè)想，進(jìn)一步優(yōu)化升級這一開放管理模式。

六、結(jié)語

在本文中，我們總結(jié)了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學(xué)中的若干不足，并結(jié)合我院現(xiàn)有條件，創(chuàng)新性地提出了多元化的實驗室開放模式，并將其運(yùn)用于教學(xué)實踐。此模式提供了充裕的學(xué)習(xí)環(huán)境，給予了學(xué)生更多實踐動手的機(jī)會，有效地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，調(diào)動了科研興趣，提升了團(tuán)隊協(xié)作能力，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，對學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)起到積極的促進(jìn)作用，同時實踐教學(xué)工作也取得新的進(jìn)展，為實驗教學(xué)改革奠定了堅實的基礎(chǔ)。未來如果可以借助計算機(jī)、傳感器等一系列多方位的智能化、科技化的手段，將其應(yīng)用于開放實驗室的預(yù)約、管理、學(xué)習(xí)等模塊中，將更有效地提升實驗室開放的綜合質(zhì)量，這也將是我們下一步工作的主要方向。