谈农业院校工科开放实验室的特色与实践

2016-03-07华中农业大学工学院高云宗望远黎煊龙长江童宇

湖北农机化 2016年3期

关键词：农业院校工科实验室

华中农业大学工学院高云宗望远黎煊龙长江童宇

谈农业院校工科开放实验室的特色与实践

华中农业大学工学院高云宗望远黎煊龙长江童宇

不同于普通高等院校的工科专业，农业院校中的工科专业有其独特的学科背景和实施难度。本文探讨了农业院校工科专业进行开放实验室建设的特色和实践方法。

农业院校；工科开放实验室；特色；实践

创新能力的培养一直以来成为工科高等教育实施的重要话题[1]。提高农业院校内工科学生创新能力相比工科或综合性院校来说，更有其独特的学科背景和实施难度。从学科背景来看，农业院校的各工科专业有其与农业紧密结合的学科方向。如农业机械化、农业自动化、食品工程、生物工程、畜牧工程等，由于这些专业与相关的农业方向有着根本性的联系，其工学技术的实施对象都为农作物或是农产品加工过程，使得这些专业学生在培养过程中，离不开农业知识和农业技术的学习，加大了培养过程的复杂程度和实施难度。

为了有针对性地提高学生的创新实践能力，近年国内高校纷纷探索性地建设开放实验室，以提高学生的学习自主性和创新能力[2-3]。开放实验室被认为是提高工科学生创新能力的有效途径。开放实验室的大门，不仅仅让学生有一个方便的学习环境，还包括实验资源的共享，动手实践的机会，其更重要的是创造性思维的萌发，学术思想的碰撞，团队间的合作，这个过程将在校年轻大学生的创新和实践潜能发挥至极大的程度。

1 开放实验室较传统的实验室的突破之处

开放实验室与传统的实验室相比存在较大的突破，归纳起来有以下5个方面。

1.1 实验内容的突破

传统的实验室课程一般依附于理论课程，上课时间和上课内容往往由教学大纲规定，与理论课内容和进度密切相关。实验过程由实验室教师和理论科教师共同管理和指导，教师起着实验的主导地位。开放实验室内学生的实验内容则由学生在教师的指导下自行制定，其中以学生的思维为主。实验方案的设计，问题的解决，实现的方法全部由学生自主完成，教师只起辅导作用。在学生碰到难题时教师给予适当的启发和帮助，实验的主导者是学生。

1.2 实验材料和设备的配备

传统的实验室中的实验材料和设备按所授课程配置，采取多套重复实验材料和设备的配备方式，所备材料和设备允许进行的实验项目有限[4-5]。而对于开放实验室，大部分开放实验会有一个主要的研究方向，至于学生具体做什么实验很难预料，只能配备该研究方向的常用材料以及仪器设备。有些实验室内不具备的实验材料和仪器还需要等实验方案确定后才能临时购买。有时学生的实验材料或仪器不一定有成品可供购买，需要自行制作，实验室内往往还需配备一些能够“制造”材料或仪器的工具。

1.3 管理方式的转变

传统实验室中实验课的时间由学校统一安排，实验室只在实验课时才对学生开放，实验室的开放时间和实验室内的实验材料和仪器通常由实验教师管理[6]。开放实验室中，学生自行决定进行实验的时间，大部分时间实验室是全天开放的，教师只对实验材料和仪器进行常规检查和必要的补充。出于保障学生实验过程的安全考虑，一般高校仍需分派出专门的教师对开放实验室实行全天值守。

1.4 教师工作量的增加

从表面上看，开放实验室内指导教师所做的工作占次要地位，工作量看似不大，实则不然。开放实验室内学生的实验内容由学生自行确定，教师事先很难预测学生的实验内容，而且越是创新思维活跃的学生，其想法越是超出常规实验范畴。教师如想起到真正的帮助和启发作用，必须与时俱进，紧跟学生的步伐，学习新知识，接受新思想。对教师素质的要求比传统的实验教学更加苛刻，甚至要求教师的创新能力也达到一定水平。同时教师在与学生的互动过程中，必须对实验内容有一个大概的认识，这就要求教师在学生拿出实验方案的同时，查找和阅读大量的相关文献，对学生将要进行的内容有比较深刻的了解。由于放实验室的学生进行实验项目不尽相同，如果需要对多个不同内容的实验项目同时给予帮助时，将会耗费教师大量的时间和精力。

1.5 投入经费和“产出效率”的提高

从经费投入来看，开放实验室的实验重复性低，其实际的实验消耗远远超过传统的实验教学。但是从“产出效率”来看，经过开放实验室进行实验项目培训的学生，大部分会在创新思维和动手能力方面优于传统实验室中学习的学生。这个过程不仅改变了学生的学习习惯，更改变了学生的工作方式和思维方式。经过1～2次的培训，这个效果在学生毕业找工作时更有着明显的体现。经过培训的学生，一般会在工作面试时变得成熟、自信、大方、有的放矢，很容易获得用人单位的青睐。从长远来看，开放实验室的投入产出比高，对提高学生素质有着深远的影响。

由上述不同点可以看出，开放实验室的开展和实施比传统实验室投入大，管理和教学任务重，目前很难在高校中大面积推广，因此学生的受益面十分有限，但其教学手段确实在提高工科学生的创新能力方面起到了不可替代的作用。有效地降低开放实验室的建设门槛，尽可能地扩大受益面，使所有学生都有机会和条件得到锻炼，是当前开放实验室建设的重要目的。

2 农业院校中有效地运行工科开放实验室

相对于工科院校，在农业院校中有效地实施和运行工科专业的开放实验室应该具有特殊性和针对性。

2.1 背景知识的延展性

农业院校中工科专业一般有会相应的农科背景，如农业机械、食品工程、畜牧工程、生物工程。开放实验室内进行的实验项目多数与教师或学生的相关农业背景有关，如笔者指导学生在开放实验室进行的实验项目包括有土壤水分测量小车、苹果自动分级机等。实验项目的实施需要指导教师既具备工科的基础知识，同时又具备农科的专业知识。

2.2 实验场所的延展性

农业院校的工科开放实验室中，有些实验项目可能需要模拟大田、温棚、畜禽舍、粮仓等环境，或是最终直接到相应农业场所地点进行。实验场所需要有一定的延展性。

2.3 实验难度的控制

与工业相关的实验项目不同的是，工科与农科相结合的实验项目实施对象往往是动、植物，具有不统一性和非标性，实施场所多为农田、畜禽舍、温室等农业场所，条件恶劣，实施难度往往比工业标准项目要大得多。教师和学生在设计实验方案时，既要估计实验的难度，又要预估实验的可行性，以保证实验的顺利进行。

2.4 学生实验兴趣的拓展

农业院校的工科开放实验室有效实施的前提是学生的学习兴趣。而提高学生进行开放性实验的兴趣，需要进行实验初期的科研背景的培养。笔者发现较早地参与教师相关课题的学生容易获得相应的专业背景知识，并较能在开放实验设计阶段打开思路、提出想法，为开放实验的进行提供了良好的开端。

2.5 化被动学习为主动学习

实验方案确定后，在具体的实施过程中，可能会出现一些环节是学生在以往的课程学习中没有涉及到的知识点。实验过程实际上就是一个观念转化过程，将以往的被动学习观念转化为主动学习的观念。学生通过实验过程需要解决的问题，主动找寻学习内容和学习方法。通过实验的进行，让学生养成新的主动探究式的学习习惯，才是开放实验的主要目的。