CDIO模式下高校开放实验室建设与管理的思考

谢奇爱

摘要：针对当前CDIO模式下高校实验室开放管理工作中存在的一些问题，探索和建立具有CDIO理念的科学有效的实验室开放管理方法和运行机制，以期推进CDIO模式下的实验室建设和管理工作。

关键词：CDIO;开放实验室;运行机制;管理

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）22-0168-03

开放科学（资源服务）标识码（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，麻省理工学院及瑞典皇家工程学院在内的4所大学共同研究创立的一种工程教育模式。其中CDIO分别是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）及运作（Operate）的含义。[1]该模式从能力培养方案、全面实施过程和检验结果的标准等方面进行了阐述，是歐美国家20多年来工程教育大改革理念的继承和发展，为高校新一轮工程教育认证背景下培养工程实践创新人才提供了新的指南。

而高校新一轮工程教育认证背景下培养工程实践创新人才的有效途径则是实施实验室开放。实施实验室开放不仅能激发学生的创新创业意识，还对培养学生创新创业能力、提高学生的工程实践能力以及对专业素养的提升有着重要的作用。因此，当CDIO教育模式一经创立，并纳入人才培养方案的同时，实验室的建设与管理也应当跟紧CDIO教育模式的步伐，向其倾斜。如何充分利用实验室的教学资源，探索和建立具有CDIO理念的科学有效的实验室开放运行机制和管理方法是当下要考虑和解决的实际问题。

2面临的挑战

在CDIO工程教育模式下，CDIO教育模式侧重于实验室逐步向工程教育模式倾斜的同时是机遇也是挑战。

2.1实验室运行中还存在一些共性问题

虽然各高校中实验室运行都是有一定的成绩，但同时也存在一些共性问题。比如：部分设备利用率不高;设备维护困难，软硬件资源跟不上;学科竞赛和科研项目的小众性;虽然增加了自主学习学分，但学生进入开放实验室的自主性和参与度不高;老师对学生自主学习成效无法正确把控;实验室开放效果相对比较差;创新实验室学生人员流动频繁;实验教师师资力量较单薄等问题。在原有教育模式下由于时间性和历史性的原因，可能对整体教学质量没有什么影响，但面对CDIO教育模式和提高学生的工程实践能力等方面都有着严重的影响。

2.2 CDIO教育模式着重工程实践性

传统的实验室建设大多以实践性为指①导方针，没有工程性的融入。比如课程体系教学与产业需求虽联系紧密，但在教学实践中并没有遵行工程化原则、实验室建设也是以课程为导向这一建设模式，同一专业的课程实验设置之间基本没有关联递进性等。而CDIO教育模式强调在教学过程中工程性和实践性要有机地结合起来。学生不但要有实践机会，更要培养他们的工程意识，要在实践中不断地为学生灌输工程理念并为其创造工程环境，将工程性和实践性有效地融入。[2]此因，实验室建设与管理中工程实践性如何有效融入也是CDIO模式下需要解决的一个难题。

2.3 开放式实验室的安全管理

在CDIO工程教育模式下，学生进入实验室进行自主学习的规模也越来越大，各高校实验室开放的程度也越来越高。为此带来的学生自主实验空间增大，其安全隐患也会随之增加，这就要求实验室开放过程中更加注意学生实验过程的安全性。因此开放式实验室的安全管理遇到了新的挑战。

2.4 开放式实验室的可持续发展问题

随着实验室开放程度的越来越高，如何保障实验室持续、健康、稳定的开放也是CDIO教育模式下需要考虑的问题。可以说，实验室开放的可持续发展和实验室开放本身来说，是更为复杂，也更加重要的问题。【3】首先学生方面。例如实验室是开放了，但学生走进实验室自主性和参与度不高，对于创新实验室来说，面对开放对象的新生老生交替，建立一套长期有效的开放实验室进退机制，充分调动学生的积极主动性，是开放实验室持续健康发展的根本保证之一。其次是实验教师队伍方面。开放实验室就不可避免地要增加教师的工作量，包括技术设备的维护、助理学生的专业技术培养、设备耗材的采购、团队建设管理等，如何对授课老师、指导教师还有实验技术人员的工作量有一个科学合理地评价、量化是CDIO模式下实验室开放并持续发展要考虑的问题。最后资金问题。资金投入对实验项目的顺利进行和开放实验室的可持续发展有着非常重要的保障作用。

3 研究举措

根据以上面临的挑战与问题，本课题从以下几个方面进行实践探索：

（1）基于CDIO模式以人才培养方案为载体，优化重构实践教学体系，实现教学体系的工程化。

CDIO理念的集中体现是“做中学”原则和“基于项目教育和学习”。[4]以“工程教育”为背景的人才培养方案要求将工程意识和工程技术能力培养要贯穿整个培养过程，使学生掌握基础理论知识，提高工程意识和工程实践能力。针对目前理论与实践环节均缺少工程化情况，为此，我们提出了一种基础实验教学体系、应用创新训练中心、实验室开放体系、校企合作实践基地“四位一体”的“工程化”实践教学改革体系。该实践教学方案以工程应用与实践动手能力的培养为主线，包括了从第一课堂系统的、全面性、工程性的实践课程，到第二课堂的开放实验项目、创新创业训练和校外实习相结合全程贯彻CDIO工程教育理念的培养体系。如图1 所示，在这一教育理念下，实验室要整合优化资源建设，完善资源管理，全面进行开放，为企业和社会培养高级实用创新型人才方面做出更大的贡献。

（2）完善开放实验室的运行机制，探索开放实验室的管理模式，构建基于云计算和CDIO模式的开放实验室管理平台。

CDIO模式下，开放实验室的运行要把教学作为第一位，育人创新创业、资源共享、校企共建的原则下进行全方位的、多层次的、多模式运行和管理，提高学生的工程实践能力，促进工程实践性人才培养和实验室建设。[5]

首先开放实验室的运行机制应该是全方位的，不仅基础实验室，创新实验室要开放，专业实验室也应该开放;开放实验室不仅要面向教学，同进也要面向学科竞赛、教科研和产学研、创新创业等。

其次开放实验室的运行机制可以根据CDIO工程化人才培养目标、学生工程能力需求和水平、不同专业等层次化。比如一年级学生，安排在基础实验室集中上晚自己，一周2次C语言自主学习课，鼓励他走进实验室，提高其专业认知度和学习兴趣;高年级的学生可以结合各个情况申请进入专业实验室和创新实验室，开展实践创新学科竞赛、教科研和产学研、创新创业等相关的活动，提高自己的工程实践能力和创新实践能力。

最后结合使用需求和目标开放实验室的整体运行可以分为教学模式、创新创业模式、校企合作模式。最基本的模式是教学模式，用以达到人才培养方案中课程体系和学生培养目标的要求。创新创业模式面向的是学生参加学科竞赛、教科研和产学研项目以及创新创业项目等，开放实验室的自主使用和管理是学生和教师。校企合作模式可以是企业到学校建设校企合作实践基地，或者是学生到企业去实践学习。

为了保证开放实验室正常运行，需要探索和实践科学有效的实验室管理模式和方法，为此，我们在实验室管理系统的基础上，构建基于云计算和CDIO模式的开放式实验室管理平台。如图所示。开放实验室管理架构是基于云计算和CDIO模式的信息化管理平台，结合了前期的门禁系统、监控系统，采取信息化的管理手段，实现对开放实验室有效管理，达到对整个管理过程的信息化、可控化和透明化。

（3）云化实践创新教学，实现专业实验室远程开放。

传统的PC存在易损坏、高能耗;多故障、难管理及资源能力不足，不能同时支持大班级的多用户操作等痛点，导致实验室开放能力不够。另外，教师对自主学习的学习效果难以合理公正的评价和判断，资源远程共享的优势也没有得到发挥。为此，我们充分利用信息网络资源，加大专业实验室与其他实验室的开放力度，开展虚实结合的仿真实验实训平台的开发和建设。如部署桌面云解决方案，构建VDI平台，云化实践创新教学，实现专业实验室远程开放。

（4）完善相关制度，多种方式保障实验室开放的可持续发展。首先制定实验室开放管理规定，鼓励和吸引学生走入实验室，泡在实验室;采用传帮带方式完善梯队教学模式等达到开放对象的持续性。其次出台指导老师、实验技术人员等第二课堂奖励办法、评价机制，从多方面保障教师参与持续性。最后是多种途径和手段加大经费投入保障资金的持续性。

4总结

本文在CDIO教育模式下针对高校实验室建设与管理工作中出现的问题进行及时总结和完善的，是实验室优化资源建设，应用型人才不斷优化知识结构，丰富社会实践，强化应用能力的体现。CDIO模式下实验室建设与管理工作任重道远，需要我们在实践中不断探索和借鉴，及时进行总结和完善并落到实处，着实提升学生的工程实践能力，为培养学生的创新创业实践应用能力发挥其主导作用。

参考文献：

[1] 王伟，孟祥贵，王光明，等.CDIO模式下高校实验室建设与管理的思考[J].实验室研究与探索，2013（12）.

[2] 朱正伟，赵慧慧，王其红.CDIO在商校可持续发展中的应用探索[J].实验室研究与探索，2011，30（11）：131-134.

[3] 张蕾，路璐，李翔南.开放实验室运行机制与管理模式的探索[J].教学研究，2016，39（6）：105-108.

[4] 张彩红，许宏山，虞春生，兰继红，张万光.创新型人才培养视角下的高校实验室发展路径[J].实验技术与管理，2013（7）.

[5] 李强，明艳.专业实验室开放模式的探索与实践[J].实验技术与管理，2017（2）.

【通联编辑：唐一东】