CDIO模式下高校開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的思考

謝奇愛

摘要：針對當(dāng)前CDIO模式下高校實(shí)驗(yàn)室開放管理工作中存在的一些問題，探索和建立具有CDIO理念的科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)室開放管理方法和運(yùn)行機(jī)制，以期推進(jìn)CDIO模式下的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理工作。

關(guān)鍵詞：CDIO;開放實(shí)驗(yàn)室;運(yùn)行機(jī)制;管理

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0168-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Reflections on the Construction and Management of Open Laboratories in Colleges and Universities under the CDIO Model

XIE Qi-ai

（Hefei university， Hefei 230601， China）

ABSTRACT： In view of some problems existing in the open management of university laboratories under the current CDIO mode， this paper explores and establishes a scientific and effective open management method and operation mechanism of laboratories with the concept of CDIO in order to promote the construction and management of laboratories under the CDIO mode.

Key words： CDIO; Open laboratory; Operation mechanism; Management

1引言

CDIO是自2000年起到2004年，麻省理工學(xué)院及瑞典皇家工程學(xué)院在內(nèi)的4所大學(xué)共同研究創(chuàng)立的一種工程教育模式。其中CDIO分別是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）及運(yùn)作（Operate）的含義。[1]該模式從能力培養(yǎng)方案、全面實(shí)施過程和檢驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行了闡述，是歐美國家20多年來工程教育大改革理念的繼承和發(fā)展，為高校新一輪工程教育認(rèn)證背景下培養(yǎng)工程實(shí)踐創(chuàng)新人才提供了新的指南。

而高校新一輪工程教育認(rèn)證背景下培養(yǎng)工程實(shí)踐創(chuàng)新人才的有效途徑則是實(shí)施實(shí)驗(yàn)室開放。實(shí)施實(shí)驗(yàn)室開放不僅能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，還對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力以及對專業(yè)素養(yǎng)的提升有著重要的作用。因此，當(dāng)CDIO教育模式一經(jīng)創(chuàng)立，并納入人才培養(yǎng)方案的同時，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理也應(yīng)當(dāng)跟緊CDIO教育模式的步伐，向其傾斜。如何充分利用實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源，探索和建立具有CDIO理念的科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行機(jī)制和管理方法是當(dāng)下要考慮和解決的實(shí)際問題。

2面臨的挑戰(zhàn)

在CDIO工程教育模式下，CDIO教育模式側(cè)重于實(shí)驗(yàn)室逐步向工程教育模式傾斜的同時是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

2.1實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中還存在一些共性問題

雖然各高校中實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行都是有一定的成績，但同時也存在一些共性問題。比如：部分設(shè)備利用率不高;設(shè)備維護(hù)困難，軟硬件資源跟不上;學(xué)科競賽和科研項(xiàng)目的小眾性;雖然增加了自主學(xué)習(xí)學(xué)分，但學(xué)生進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室的自主性和參與度不高;老師對學(xué)生自主學(xué)習(xí)成效無法正確把控;實(shí)驗(yàn)室開放效果相對比較差;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)生人員流動頻繁;實(shí)驗(yàn)教師師資力量較單薄等問題。在原有教育模式下由于時間性和歷史性的原因，可能對整體教學(xué)質(zhì)量沒有什么影響，但面對CDIO教育模式和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力等方面都有著嚴(yán)重的影響。

2.2 CDIO教育模式著重工程實(shí)踐性

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)大多以實(shí)踐性為指①導(dǎo)方針，沒有工程性的融入。比如課程體系教學(xué)與產(chǎn)業(yè)需求雖聯(lián)系緊密，但在教學(xué)實(shí)踐中并沒有遵行工程化原則、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也是以課程為導(dǎo)向這一建設(shè)模式，同一專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置之間基本沒有關(guān)聯(lián)遞進(jìn)性等。而CDIO教育模式強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中工程性和實(shí)踐性要有機(jī)地結(jié)合起來。學(xué)生不但要有實(shí)踐機(jī)會，更要培養(yǎng)他們的工程意識，要在實(shí)踐中不斷地為學(xué)生灌輸工程理念并為其創(chuàng)造工程環(huán)境，將工程性和實(shí)踐性有效地融入。[2]此因，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理中工程實(shí)踐性如何有效融入也是CDIO模式下需要解決的一個難題。

2.3 開放式實(shí)驗(yàn)室的安全管理

在CDIO工程教育模式下，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的規(guī)模也越來越大，各高校實(shí)驗(yàn)室開放的程度也越來越高。為此帶來的學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)空間增大，其安全隱患也會隨之增加，這就要求實(shí)驗(yàn)室開放過程中更加注意學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的安全性。因此開放式實(shí)驗(yàn)室的安全管理遇到了新的挑戰(zhàn)。

2.4 開放式實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展問題

隨著實(shí)驗(yàn)室開放程度的越來越高，如何保障實(shí)驗(yàn)室持續(xù)、健康、穩(wěn)定的開放也是CDIO教育模式下需要考慮的問題?？梢哉f，實(shí)驗(yàn)室開放的可持續(xù)發(fā)展和實(shí)驗(yàn)室開放本身來說，是更為復(fù)雜，也更加重要的問題?！?】首先學(xué)生方面。例如實(shí)驗(yàn)室是開放了，但學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室自主性和參與度不高，對于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室來說，面對開放對象的新生老生交替，建立一套長期有效的開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)退機(jī)制，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性，是開放實(shí)驗(yàn)室持續(xù)健康發(fā)展的根本保證之一。其次是實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍方面。開放實(shí)驗(yàn)室就不可避免地要增加教師的工作量，包括技術(shù)設(shè)備的維護(hù)、助理學(xué)生的專業(yè)技術(shù)培養(yǎng)、設(shè)備耗材的采購、團(tuán)隊(duì)建設(shè)管理等，如何對授課老師、指導(dǎo)教師還有實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作量有一個科學(xué)合理地評價、量化是CDIO模式下實(shí)驗(yàn)室開放并持續(xù)發(fā)展要考慮的問題。最后資金問題。資金投入對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利進(jìn)行和開放實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的保障作用。

3 研究舉措

根據(jù)以上面臨的挑戰(zhàn)與問題，本課題從以下幾個方面進(jìn)行實(shí)踐探索：

（1）基于CDIO模式以人才培養(yǎng)方案為載體，優(yōu)化重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)體系的工程化。

CDIO理念的集中體現(xiàn)是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”。[4]以“工程教育”為背景的人才培養(yǎng)方案要求將工程意識和工程技術(shù)能力培養(yǎng)要貫穿整個培養(yǎng)過程，使學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識，提高工程意識和工程實(shí)踐能力。針對目前理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)均缺少工程化情況，為此，我們提出了一種基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、應(yīng)用創(chuàng)新訓(xùn)練中心、實(shí)驗(yàn)室開放體系、校企合作實(shí)踐基地“四位一體”的“工程化”實(shí)踐教學(xué)改革體系。該實(shí)踐教學(xué)方案以工程應(yīng)用與實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)為主線，包括了從第一課堂系統(tǒng)的、全面性、工程性的實(shí)踐課程，到第二課堂的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和校外實(shí)習(xí)相結(jié)合全程貫徹CDIO工程教育理念的培養(yǎng)體系。如圖1 所示，在這一教育理念下，實(shí)驗(yàn)室要整合優(yōu)化資源建設(shè)，完善資源管理，全面進(jìn)行開放，為企業(yè)和社會培養(yǎng)高級實(shí)用創(chuàng)新型人才方面做出更大的貢獻(xiàn)。

（2）完善開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行機(jī)制，探索開放實(shí)驗(yàn)室的管理模式，構(gòu)建基于云計(jì)算和CDIO模式的開放實(shí)驗(yàn)室管理平臺。

CDIO模式下，開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行要把教學(xué)作為第一位，育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、資源共享、校企共建的原則下進(jìn)行全方位的、多層次的、多模式運(yùn)行和管理，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，促進(jìn)工程實(shí)踐性人才培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。[5]

首先開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行機(jī)制應(yīng)該是全方位的，不僅基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室要開放，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)該開放;開放實(shí)驗(yàn)室不僅要面向教學(xué)，同進(jìn)也要面向?qū)W科競賽、教科研和產(chǎn)學(xué)研、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等。

其次開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行機(jī)制可以根據(jù)CDIO工程化人才培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生工程能力需求和水平、不同專業(yè)等層次化。比如一年級學(xué)生，安排在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室集中上晚自己，一周2次C語言自主學(xué)習(xí)課，鼓勵他走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，提高其專業(yè)認(rèn)知度和學(xué)習(xí)興趣;高年級的學(xué)生可以結(jié)合各個情況申請進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，開展實(shí)踐創(chuàng)新學(xué)科競賽、教科研和產(chǎn)學(xué)研、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等相關(guān)的活動，提高自己的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

最后結(jié)合使用需求和目標(biāo)開放實(shí)驗(yàn)室的整體運(yùn)行可以分為教學(xué)模式、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式、校企合作模式。最基本的模式是教學(xué)模式，用以達(dá)到人才培養(yǎng)方案中課程體系和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的要求。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式面向的是學(xué)生參加學(xué)科競賽、教科研和產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等，開放實(shí)驗(yàn)室的自主使用和管理是學(xué)生和教師。校企合作模式可以是企業(yè)到學(xué)校建設(shè)校企合作實(shí)踐基地，或者是學(xué)生到企業(yè)去實(shí)踐學(xué)習(xí)。

為了保證開放實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行，需要探索和實(shí)踐科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)室管理模式和方法，為此，我們在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于云計(jì)算和CDIO模式的開放式實(shí)驗(yàn)室管理平臺。如圖所示。開放實(shí)驗(yàn)室管理架構(gòu)是基于云計(jì)算和CDIO模式的信息化管理平臺，結(jié)合了前期的門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，采取信息化的管理手段，實(shí)現(xiàn)對開放實(shí)驗(yàn)室有效管理，達(dá)到對整個管理過程的信息化、可控化和透明化。

（3）云化實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程開放。

傳統(tǒng)的PC存在易損壞、高能耗;多故障、難管理及資源能力不足，不能同時支持大班級的多用戶操作等痛點(diǎn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室開放能力不夠。另外，教師對自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果難以合理公正的評價和判斷，資源遠(yuǎn)程共享的優(yōu)勢也沒有得到發(fā)揮。為此，我們充分利用信息網(wǎng)絡(luò)資源，加大專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與其他實(shí)驗(yàn)室的開放力度，開展虛實(shí)結(jié)合的仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺的開發(fā)和建設(shè)。如部署桌面云解決方案，構(gòu)建VDI平臺，云化實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程開放。

（4）完善相關(guān)制度，多種方式保障實(shí)驗(yàn)室開放的可持續(xù)發(fā)展。首先制定實(shí)驗(yàn)室開放管理規(guī)定，鼓勵和吸引學(xué)生走入實(shí)驗(yàn)室，泡在實(shí)驗(yàn)室;采用傳幫帶方式完善梯隊(duì)教學(xué)模式等達(dá)到開放對象的持續(xù)性。其次出臺指導(dǎo)老師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員等第二課堂獎勵辦法、評價機(jī)制，從多方面保障教師參與持續(xù)性。最后是多種途徑和手段加大經(jīng)費(fèi)投入保障資金的持續(xù)性。

4總結(jié)

本文在CDIO教育模式下針對高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時總結(jié)和完善的，是實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化資源建設(shè)，應(yīng)用型人才不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實(shí)踐，強(qiáng)化應(yīng)用能力的體現(xiàn)。CDIO模式下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作任重道遠(yuǎn)，需要我們在實(shí)踐中不斷探索和借鑒，及時進(jìn)行總結(jié)和完善并落到實(shí)處，著實(shí)提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐應(yīng)用能力發(fā)揮其主導(dǎo)作用。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】