基于开放实验室的大学生创新能力培养

刘景艳，张 伟，李玉东

(河南理工大学 电气工程与自动化学院，河南 焦作 454000)

基于开放实验室的大学生创新能力培养

刘景艳，张 伟，李玉东

(河南理工大学 电气工程与自动化学院，河南 焦作 454000)

实验教学是培养学生创新精神和实践能力的重要途径之一，实验室开放不仅能够调动学生的主观能动性，而且对培养学生的实践创新能力有着重要的作用。针对当前电气专业实验教学存在的问题，分析了河南理工大学电气专业实验教学中实验室开放的必要性和可能性；结合河南理工大学电气专业的特点，通过建立实验设备、实验时间、实验内容和实验主体开放的多层次全开放实验室，探索了培养学生实践创新能力的途径，推动了实验教学改革；最后，介绍了建立开放实验室的取得成果。

高校；开放实验室；实践能力；创新能力

随着社会经济发展模式的多元化，用人单位对高校毕业生的实践创新能力和综合素质的要求越来越高，为了适应这一要求，需要提高学生的实践创新能力。实验教学是高等教育的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，是学生获取掌握知识与培养实践创新能力的重要途径。实验室是高等学校实施素质教育、培养学生实践创新能力的重要基地[1-2]。

目前，由于受传统应试教育的影响，在学生的培养过程中，实验教学仍然采用封闭的管理模式，学生只能在固定时间到实验室做规定的实验项目，这种方式限制了学生学习积极性和主动性的发挥，不利于培养学生的实践创新能力。实践证明，实验室开放有利于调动学生的学习积极性，增强学生的实践创新能力，是理论教学到实践创新能力培养的有效途径。传统的开放实验室模式在调动学生的学习积极性方面存在一些局限性，导致学生的实验兴趣不是很浓厚，使学生实践创新能力的培养受到制约[3-4]。本文结合河南理工大学电气工程与自动化学院电气专业的特点，依托电工电子实验教学示范中心，以建设开放实验室为平台，探索了一种培养学生实践创新能力的全开放实验室模式。

1 开放实验室对培养学生实践创新能力的作用

1.1 有利于充分发挥学生的主体作用，激发学生的学习兴趣

开放实验室给学生提供了一个自主学习的空间和条件，教师从传统的知识灌输者变为指导者，给学生充分的自主权，让学生在实验过程中处于主动地位，通过主动思考、主动设计，驾驭整个实验过程。学生在主动查阅文献资料中，还可以自主地设计与实现不同层次的实验内容，这可以极大地激发学生的学习兴趣，进一步巩固所学知识[5-6]。

1.2 有利于培养学生的实践创新能力

开放实验室除了完成一些基本的实验教学外，学生还可以自行设计一些教学计划之外的实验项目，通过自己设计实验方案，动手操作实验设备，掌握更多的实验手段，分析并解决实验中出现的问题，从而培养学生的动手能力、实践能力和创新能力[7]。

1.3 有利于培养学生的科研能力和团队精神

开放实验室为学生提供了实践创新的机会和平台。学生可以利用开放实验室的资源，参与课外科技活动、学科竞赛以及教师科研课题等。学生以项目组的形式进入开放实验室，在开放实验室自主地进行实验和项目设计。通过对一个项目的方案设计、元器件选择、电路板焊接、程序编写和系统调试等环节，既锻炼了学生的科研能力，又培养了学生的创新能力和团队合作精神。

2 开放实验室现状分析

2.1 实验开放层次少，开放实验项目缺乏

实验室除了完成规定课程的实验教学任务外，一般还对师生的科研项目和学生的综合实践、毕业设计开放。但开放性实验的项目仍然以课内教学实验项目为主，实验的内容缺乏学科的交叉，缺乏创新。设计型的实验和培养综合能力的实验较少，学生有兴趣的开放性项目短缺，极大地限制了学生创新能力的提高[8-9]。

2.2 仪器设备的使用率比较低

因缺乏制度化的开放时间，导致学生项目申请获批时间较长。实验课程一般安排在每学期的中后期，实验设备资源的利用比较集中，而在每学期的开学初，则出现了实验室和设备很少使用的情况[10]。

2.3 学生积极性不高，参加开放实验的学生少

开放性实验参加的学生少，参加实验的学生多是跟着具有研究课题的教师做实验，而对学生进行技能培训或开展非立项课题研究的难度较大，对于培养学生的创新能力收效甚微。

3 构建多层次多模式开放实验室的研究与实践

为培养学生的工程实践能力和自主学习提供资源，充分利用实验室资源，构建了多层次多模式的开放实验室，对公共基础课实验、专业基础课实验实行多维开放式实验教学。多维全开放实验教学能较好地因材施教，有利于提高学生的实验动手能力、分析与解决实际问题的能力。这种全开放的教学模式还延伸到课程设计、毕业设计、工程训练等实践教学环节和学生科技创新活动。

3.1 不同层次的实验室开放模式

开放实验室的学生根据年级不同、基础不同，将实验室的开放分为3个层次。

3.1.1 基本技能训练层次

针对低年级学生的是开放模式，帮助学生了解实验室，进而喜欢实验室，主动走进实验室培养自己的动手能力。由于学生班级较多，而实验资源相对较少，不能人人都动手全程操作。利用开放实验室对低年级学生进行基本操作技能的训练，如电路的实验基本技能训练，使学生掌握了最基本实验技能，对以后的实验操作和创新能力的培养奠定了基础[11]。

3.1.2 综合设计应用层次

综合性、设计应用层次主要针对有一定基础的大二、大三年级学生，由教师提出具体设计要求和时间要求，实验过程相对开放，学生在选择题目、制定方案及确定实验时间、地点方面，有一定的自由度，综合性、设计性实验主要体现在电类基础课实验的选做提高部分以及课程设计、单片机应用开发设计等[12]。

3.1.3 科研创新层次

科研创新层次主要针对少部分专业基础好，实践能力强的学生。科研创新层次开放实验室一方面鼓励学生参与教师的科研课题，跟随科研经验丰富有科研课题的教师做科研试验；另一方面鼓励学生自己申报学校的大学生科研训练计划，利用开放实验室的资源，通过教师在查阅资料、课题选择、实验设计、实验方法运用、数据的收集整理、问题的分析、结论的阐述等一系列过程的指导，培养和锻炼学生的科研创新能力和实践动手能力，使学生的创新意识、创新积极性不断增强[12-13]。

3.2 不同内容的实验室开放模式

3.2.1 课内开放实验

由于实验课时间短、内容多，特别是综合性和设计性实验，有些学生操作技术生疏，对实验内容和实验技能不能掌握，要求重做的，实验室可以安排时间重做。

3.2.2 教学计划外开放实验

由于教学计划安排课时偏少，对于那些课程教学计划以外实验教材内的综合性或设计性实验项目，教师可根据课程要求和实验室条件，制定出一个目录，供学生根据兴趣选做，由学生设计实验方案，教师审核，从实验所用仪器的选择、实验操作等过程都由学生独立完成，学生根据实验情况写出详细的实验报告交给指导教师批阅[12-13]。

3.2.3 学科竞赛开放实验

开放实验室主要以全国大学生电子设计竞赛为导向，面向高年级学生，积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛以及学校组织的各种课外创新作品大赛，使学生在实践中学习，在实践中创新，把理论知识很好地应用于实践中，给大学生提供一个课外科研实践创新平台[12-13]。

4 建立开放实验室取得的成果

4.1 提高了仪器设备利用率

实验室开放改变了过去实验室只在开课时使用而没课时就闲置的情况，大大提高了实验室资源的利用率。

4.2 促进了实验教学质量的提高

开放实验室激发了学生的学习兴趣和学习主动性，促进了教学质量的提高。通过对学生的调查，普遍反映实验的基本操作和基本技能得到了提高。

4.3 提高了学生的创新能力和综合素质

开放实验室，使得学生有机会课余进行自己的实验项目，学生在实验过程中需综合运用所学的理论知识，通过收集、阅读相关文献资料完成实验方案的设计、仪器使用和故障排除、实验数据分析和处理等各项工作，这些实践使得学生的创新能力和综合素质得到明显提高。

通过开放实验室，学生参与的教师课题10余项。在2011年第六届“飞思卡尔”全国大学生智能汽车大赛中获西部赛区二等奖2项，3等奖1项。在2011年“美新杯”中国大学生物联网创新创业大赛中获全国二等奖1项，全国三等奖1项。2012年第六届“挑战杯”大学生创业计划竞赛中获一等奖1项，二等奖5项，三等奖9项。2013年全国大学生电子设计竞赛中获省二等奖2项。

5 结束语

开放实验室促进了教学与科研的融合，培养了学生的实践创新能力、科学素养、综合分析问题的能力和团队合作精神。目前，我校开放实验室的建设还处于探索阶段，在开放实验室的开放和管理中还有着许多待改进的问题，只有在实践中不断摸索、循序渐进，有步骤地开展，才能使开放实验室的建设获得成功，实现实验室功能和利用最优化的结合，为提高高校实验教学质量提供重要保障。

[1]唐双阳，李乐，余敏君，等.分层次开放实验室优化实验课程体系提高医学生科研创新能力[J].中国高等医学教育，2011(3)：77-78.

[2]迟姚玲，任绍梅.化学工程实验室(油品分析方向)开放模式及内容的研究[J].中国电力教育，2011(11)：149-150.

[3]黄冬兰，陈小康，徐永群，等.基于开放实验室的学生创新能力和综合素质培养的研究[J].广东化工，2013,40(16)：231-232.

[4]蔡英，周岚，孟闯.以人为本的开放实验室管理机制研究[J].实验室技术与管理，2012,29(8)：194-195.

[5]彭儒武，徐海花.高校实验室开放与管理模式的实践与探索[J].实验室科学，2013,16(1)：129-132.

[6]赵呈建.新建本科院校开放实验教学的实现[J].实验室科学，2013,16(3)：70-72.

[7]孔燚.传媒院校开放共享实验室的研究与实践[J].实验技术与管理，2012,29(9)：194-196.

[8]徐国栋，黄志开.高校开放实验室建设的制约因素及策略[J].科技探索，2012(11)：15.

[9]庄炯炯.高职院校培养创新能力人才下的开放实验室建设探析[J].中国科教创新导刊，2013(20)：22.

[10]韩冰.开放实验室的运行状况与发展[J].科技视界，2012(35)：45-46.

[11]孙素玲，周金星，冯保明，等.应用型本科高校实验室开放与学生创新能力培养的探索[J].安徽科技学院学报，2011,25(1)：63-66.

[12]袁卫.开放实验室平台建设与培养学生实践创新能力——以渭南师范学院为例[J].渭南师范学院学报，2012,27(8)：60-62.

[13]刘佳，谭庆.谈高校实验室的开放与管理[J].山西建筑，2011,37(32)：245-246.

Cultivation of Practical Innovation Ability of College Students Based on Open Laboratory

LIU Jingyan, ZHANG Wei, LI Yudong

(School ofElectrical Engineering and Automation, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)

Experimental teaching is one of the important means to cultivate students’ innovative spirit and practical ability. Opening laboratory can not only motivate the initiative of students, but also play an important role in cultivating the students’ innovative ability. In view of the existing problem in electric professional experiment teaching, the necessity and possibility of opening laboratory is analyzed in electrical specialty teaching. With regard to the characteristics of electric specialty, multi-level open laboratory is established, which is based on experimental equipment, experimental time, experimental content and experimental subject. Laboratory opening explores the way to cultivate he students’ innovation ability, and promote experiment teaching reform. Finally, the open laboratory establishment results are introduced.

college;open laboratory;practical ability;innovative ability

2014-05-29

2012年河南省信息技术教育研究项目(ITE 12019)；河南理工大学教育教学改革研究项目(2012JG062)。

刘景艳(1980-)，女，硕士，讲师，主要从事过程控制与故障诊断等方面的教学与科研工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.053