理工科高校院系实验室资源共享实践探究

庄文芹, 谢世朋, 邵文泽

(南京邮电大学 江苏省图像处理与图像通信重点实验室, 江苏 南京 210003)

习近平总书记曾多次强调“发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力”[1]。在这样的时代背景下,如何进行“创新”人才培养已成为理工科高校教育改革的重点。从教育改革的角度来说,让学生积极参与到实践中,才是提高创新力的关键,理工科高等院校则可通过实验教学,实现创新人才的培养[2]。但当前理工科高校实验室资源的利用率较低,学科之间关联度不强,实验资源封闭,不能够充分发挥实验室对人才培养的作用。因此,突破传统封闭式的实验室教学模式,建立资源共享的实验室平台十分必要。

1 理工科高校院系实验室资源共享存在的问题

1.1 实验设备利用率低

实验室功能重理论操作轻实践创新。从传统的实验室功能来说,理工科高校实验室属于科研和教学的辅助设施。通常情况下,理工科的课程教学以验证性内容居多,因此实验室也多被用于验证性实验教学,而涉及引导学生操作性、创新性的实验较少,导致实验室实验内容固化,学生实践能力提升受到限制。

实验室设备未得到充分利用。由于传统理工科封闭式教学模式的局限性,实验室能够被利用的器材、设备相对较少[3]。尽管不少高校引进了先进的实验器材,但是能够被充分利用到课程实验中的却很少。特别是普通高校,新型实验设备购置量不足且利用率低,不能顺应当前瞬息万变的科技发展,不利于理工科应用型、创新型人才的培养[4-5]。

1.2 学科之间缺乏交叉性

随着科技水平的不断发展,学科之间及专业之间的联系日益紧密,社会和企业对复合型人才的需求越来越大,这就要求高校打破专业局限性,大力培养复合型人才。但是理工科高校学科划分较细,不同学科的实验项目划分也较细,各实验项目内容过于具体,彼此之间过于独立,不同学科的实验项目交叉性不强。学生在实验过程中,往往只能掌握本专业的实验内容,一旦遇到综合性较强的多学科交叉实验,往往束手无策[6]。实验室项目的相互独立性,在很大程度上限制了工科实验的拓展,学科之间的实验项目资源不能共享,学科交流及实验室开放程度受限。

1.3 实验室数据信息缺乏规范性

在互联网和信息化背景下,不少理工科高校校内各实验室建立了信息共享平台。然而从校院两级管理角度看,这些信息并不能完全实现共享。

首先,校内信息共享通道不畅通。校内各院系的实验室信息在输入、输出过程中,往往存在信息不对称情况,例如实验项目、实验时间、实验人数、班级等信息不能实现及时而充分的共享。

其次,各院系实验室信息数据缺乏规范性。学校的各院系都有自己的信息数据平台及信息数据分类标准,还有一些实验项目信息数据(如一些实验项目成果)属于院系秘密,无法共享[7-8]。这就使得实验室信息数据要么由于分类标准不统一不便共享,要么由于保密需要不能共享。

1.4 实验室开放时间、师资队伍、教学方法存在局限性

实验教学时间固定。实验室的开放时间一般就是实验课程或课程设计教学时间,实验项目、实验时间、实验班级和人数都要服从统一安排,要在规定的时间内完成规定的实验教学任务。在实验课程教学之外,实验室是不对学生开放的。实验室开放时间的限制,不利于实验室资源的充分利用。

实验室教学的师资资质过于单一。理工科高校实验室教学师资队伍主要由专业授课教师组成,师资资质过于单一,不利于学生创新能力的提高[9]。

缺乏多样化的实验教学方法。由于实验室教学在操作、验证、空间、设备方面的局限性,一些多样化的教学方法不能完全引入,使实验室教学借助现代教学手段的可能性受到限制。

2 理工科高校院系实验室资源共享平台的实现

2.1 利用和拓展实验设备各项服务功能

实现实验室各项设备的充分利用。理工科实验室的实验设备分为常用的教学实验设备和科研实验设备,其中部分科研实验设备应该投入到实验室教学中,一些大型、先进的实验设备,也可以恰当地运用到实验课程教学中,从而促进实验室各项设备的充分利用[10]。

定期购置和维护实验设备。为了确保理工科高校各项实验室课程、实验研发的正常进行,必须对现有的实验室设备进行定期的维修和保养,同时,要与时俱进地积极引进先进的实验器材和设备,为高校教学和科研活动提供资源保障。

充分发挥校外实习基地作用。在确保理工科高校日常实验室教学基础之上,还应积极推广校外实习,充分利用实习单位的仪器设备资源,并让学生实际参与公司项目,例如将信息工程相关专业的模式识别、信号与信息处理、计算机等专业课程内容与大数据处理、深度学习、人工智能等社会实践联系起来的实验项目。校企双方应建立可持续发展的互动合作机制,在资源共享的原则下共同培养学生的实验操作能力和社会实践能力。

2.2 整合多学科工程实践

挖掘学科间的关联“点”。对于理工科高校来说,各学科之间存在着或多或少的联系,这些学科间的关联“点”将实验室资源紧密地联系在一起。实验室资源共享建设中,有必要整合多学科实验教学资源,完善相关实验信息。例如,可以将工业技术和电子技术等关联起来,形成“实验+平台”的教学模式,将教学课程、科研实训、创新实验和毕业设计等环节联系起来,既可充分利用实验室资源,又有利于培养集专业型、应用型、创新型为一体的理工科人才。

积极吸纳社会资源。理工科高校大多开展了“校企合作”的教学模式,适应社会企业的人才需求,培养社会紧缺和企业需要的应用型人才[11-12]。在实验室资源共享建设中,还应将学科实验与企业实训结合。以通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业为例,在确保基础实验课程的基础上,引进大数据处理、人工智能、人脸识别、区块链等热门的工程实验项目,将社会实训作为开放实验,构建“前校后厂”的工学交替的教学模式,实现多学科相互渗透及实验室资源的共享与开放。需要注意的是,在建立“前校后厂”实训基地的同时,要引进国际先进实验设施,以产业需求为导向,立足于科研创新,还要进一步补充和优化工程实验教学教师队伍。

2.3 建立实验室信息资源共享库

完善实验室信息资源共享渠道。理工科高校内部实验室信息共享系统,应强调实验室信息资源的信息化、智能化与网络化。信息化是指完善各个院系的专业信息,确保信息数据的完整性和时效性,对信息内容进行及时的动态调整；智能化是指对学生、教师的身份进行智能认证,根据不同的用户类别,开放相应的实验室信息资源,并提供网络信息预约服务,使每一位用户都能实时共享实验信息[13-14]；网络化则是从校企合作方面入手,将实验室的各项资源,划分成不同的区域,形成“学校+企业”“投入+研发”“开发+共享”等网络化模块,再对每个模块进行细分,对标到实验项目、实验对象、实验成果的各个方面,在不同的板块实现实验室资源共享。

规范实验室信息资源共享制度。应结合实验项目,将功能相同的实验室或实训项目整合为一个实验体系,这样不仅可以节约实验资源,而且有利于实验设备的充分利用。优化实验管理队伍,组建实验教学团队,针对各项实验教学活动进行技术人员分配,确保各项实验教学、实训项目的进行。建立健全实验教学管理体制和激励机制,在鼓励、引导科技研发的同时,鼓励、引导科研成果信息上传,动态更新实验室信息。

2.4 实验室及其服务对象开放和教学手段

开放性实验室。重视对理工科学生操作能力的培养,可从向学生开放实验室做起,在满足日常实验课程教学需求的前提下,鼓励学生参与实验室的开放活动,并由学校组织一些联系社会的实验项目,让学生在课余时间利用实验室资源进行项目研究[15]。还可在校园网上开放实验项目预约服务,让学生自由选择和参加感兴趣的实验项目,当然这要以实验室的完全开放为前提。与此同时,对于完全开放的实验室,必须要有确保实验场所安全的明确规范。

实验室服务对象的开放。为使学生和教师能够共享实验室资源,应将实验室资源的使用划分为实验教学、科技实训、毕业设计等几个部分。教师可以利用实验室完成教学任务,学生可以利用实验室进行实践培训和毕业设计。与此同时,也不能忽视“校企合作”中企业对学校实验室资源的共享,要利用这些资源为企业进行技术研发提供实验场所,为企业选拔和培养储备人才。

多样化的实验室教学手段。在高校教育改革背景下,实验室教学也要立足于改革,可利用虚实结合、多层次网络互动等现代化教学手段,提高学生的学习兴趣。

3 结语

理工科高校实验室资源共享要立足于时代发展,立足于产业发展实际,在完善实验室资源共享建设的同时,将培养应用型、创新型人才作为实验教学的重点。在理工科高校实验室资源共享对象方面,要注意“校企合作”的重要性,在保证高校日常实验教学、科研的前提下,建立以产业发展为导向的高校实训基地,使理工科高校实验室成为“产—学—研”资源共享体系的一部分,充分发挥其在教育、科研实践和社会服务等方面的作用。