研究型大学实验室向本科生开放的实践与思考

张家栋

摘要：本文从研究型大学培养创新人才总体目标出发，阐述了高校实验室开放的必然性。结合北京交通大学实际，从实验室一体化建设、实践教学体系和内容建设、实验队伍建设以及管理运行制度建设等方面说明了实验室开放对学生创新精神和实践能力培养的重要作用，并提出了实验室开放得以良性运行的措施。实践表明，实验室开放建设是一项复杂的系统工程，只有在实践过程中不断探索研究，不断创新，才能切实发挥其在研究型大学创新人才培养中的重要作用。

关键词：研究型大学；实验室开放；一体化建设；创新能力培养

高等学校实验室是培养学生创新能力、动手操作能力和工程实践能力的重要基地，也是高校资源最集中的场所之一，其在学生创新精神和实践能力培养方面具有独特功能和作用。为了达到各类实验室利用有限资源更好地为教学、科研服务的目的，实验室的开放运行已成必然趋势。建设高效开放的实验运行平台，是实验室开放走向良性循环、促进实践教学水平提高的重要保证。随着实践教学改革的不断深入，我校从实验室建设、实验室开放模式到实验室开放政策措施以及实验队伍建设等方面进行了有益尝试。

一、新时期人才培养的需要是实验室开放的目的

学校围绕建设“国内一流、国际知名”的研究型大学目标，不断优化本科创新人才培养方案，深化人才培养模式和教学模式的改革与创新。对于专业主干课程要求全部采用研究性教学模式，倡导基于问题和课题的探究式的学习方法，这就要求学校必须提供开放的实验平台，以满足学生根据探究问题和内容进入实验室开展自主学习和实践探索的需要。

多层次的实践教学体系和实践教学内容改革要求实验室必须开放。传统的实验教学内容陈旧，验证性实验多，设计性、综合性实验少，缺乏对学生的系统科研训练。同时实验教学形式单一，学生难以自主参与实验设计，实验教学缺乏探索性和启发性，客观上压抑了学生对科学实验的兴趣，束缚了学生的创造力和想象力，影响了学生创新和实践能力的培养。学校根据创新人才培养的需要重新构建了实践教学内容体系和科研训练体系，内容涵盖了课程的基础性实验、综合性实验、创新性实验、课程设计、毕业设计以及大学生创新性实验计划项目和学科竞赛项目等实践内容，这就要求实验室必须开放。开放的实验室环境有利于教师开出更多高水平的开放性、设计性、综合性的实验内容和创新实践课题，是充分发挥实验资源优势、促进实践教学内容改革的重要保证。

开放实验室体现了“以学生为本”的教育理念，变学生被动学习为主动探索，有利于学生创新精神和实践能力的培养，提高了学生的综合素质。学生是实验的主体，针对学习过程中存在的理论问题、实践问题以及其他感兴趣的项目，都可以通过实验进行探索。从实验内容、实验项目的确定，到实验方法、实验步骤的设计，直到实验结果的预测与验证，均取决于学生自己的组织安排，这将极大地激发学生进行创新实践与科研训练的积极性和主动性，锻炼学生信息收集与加工、操作动手、技法运用、表达表现及成果物化等创新实践能力。在实验室开放过程中，学生不仅通过实验对仪器设备的组成、功能、用途和用法有较全面的了解，还可以接触并参与教师的科研课题，了解本专业领域的工程实际问题及学术前沿，提高学生的工程实践能力和科研素质。

二、实验室一体化建设是实验室开放的基础

为了充分利用学校有限的实验室资源为创新人才培养服务，更好地体现科研反哺教学的作用，学校采取科研实验室和教学实验室一体化建设方案，为实验室开放走向良性循环、促进实践教学水平的提高奠定了坚实基础。

1．依托学科优势，整合优质办学资源。结合学校发展规划和学科建设、科技创新与人才培养的战略任务，我们进行了全校实验中心设置与建设的宏观布局，规划了三级实验教学示范中心5年建设目标。每年投入1200万元以上，以“宽口径、厚基础、重交叉”的思路，打破以往按课程设置实验的传统方式，将全校49个传统实验室进行重新整合，调整结构和优化布局，建设了大学物理、电工电子和土木工程国家实验教学示范中心，机械工程、计算机、经济管理北京市实验教学示范中心以及一批校级实验中心，这些实验示范中心已经向全校本科生全面开放。

2．在实验室一体化建设方针指导下，学校明确规定国家重点实验室、国家工程研究中心、教育部重点实验室、教育部工程研究中心等国家和省部级科研实验室都要承担本科生人才培养的责任和任务，并按以下四种模式进行开放。

第一种模式是通过各科研实验室向本科生开设“主要实验室功能介绍”等开放性选修实验课程。学生通过该课程可以了解学校各实验室的功能、科研方向和开放情况，为以后学生进行开放实验奠定基础。在2008年有19个实验室为大一新生开设了“主要实验室功能介绍”课程，得到了学生的普遍欢迎。为了进一步满足学生的需求，在以后的实验室开放建设中，学校还将提供套餐式课程供学生自由选择，切实做好人才培养模式的改革工作和实验室开放工作。

第二种模式是将实验室的部分科研项目作为教学案例引入教学中，开展科技演示性实验和科技专题案例教学，并落实在课程教学大纲中，为了调动教师的积极性，科研演示及案例教学教授和主讲教师的工作量按双倍计算。

第三种模式是各实验室结合承担的重大科研课题，为本科生开设开放性的学术前沿讲座。此种开放可以让学生了解学科发展动态和学科研究方向，在以后的专业学习中有的放矢。

第四模式是结合工程实际课题和科研实验室特点，指导并承担本科生的毕业设计、大学生创新性实验计划项目等综合实践任务，为学生的专业创新实践提供开放的实验平台。实验室良好的科研环境以及各种先进的技术，可以让学生了解如何利用所学理论知识解决实际问题，提高了学生的科研意识和责任感，同时为有志于参加教师科研课题的学生提供一个很好的途径。

3．加强科研成果转化、促进实验平台自主研发是提升实验设备水平和实验开放层次的重要手段。学校依托通信与信息系统、交通运输规划与管理、桥梁与隧道工程、载运工具运用工程等国家级重点学科，研制了一批科研教学兼顾、独具轨道交通特色的实验系统，为学生开设专业综合实验和自主创新实验提供了根本保证。利用“轨道交通专用数字移动通信网”、“青藏铁路GSM-R系统”等最先进的研究成果，完善了光纤通信实验平台、现代通信网络实验平台和无线通信实验平台；首创了基于网络控制的动车组特色实验系统，开发了一批模拟动车组牵引与制动、动车组装备、信息显示等内容新颖、技术先进的动车组实验教学仪器。这些实验系统解决了学生不能到现场亲自操作的问题，提升了本科生实验教学的水平，为学生的实验提供了良好环境。

三、实践教学体系和内容建设是实验室开放的根本

学校以2008年制订新的人才培养方案为契机，根据培养方案的总体框架和“宽口径、厚基础、重个性、强

能力、求创新”的总体目标要求，系统设计构建了与理论教学课程体系平行并重的实验教学体系和大学生科研训练体系，综合考虑学生在校期间应获得的知识结构与框架，以及学生各种能力、素质培养和个性发展的要求，将第一课堂和第二课堂统筹考虑，形成了基于通识教育、学科门类教育和自主教育三个层次的纵向多层次、横向多模块的实践体系结构，突出了学生创新潜质和个性化的培养，给学生更大的开放选择空间。

1．教学内容从单纯的验证性实验拓展到设计性、综合性和研究创新性实验，从单纯的专业技能培养拓展到科学研究全过程的综合素养训练。各实验室根据实践教学内容要求，为学生提供广泛的、自主的、灵活的实践开放模式，学生根据自己的时间和修课计划灵活安排实验内容、设计实验方案、选择仪器设备，在教师辅助指导下进行实验、测试、处理和数据分析，变过去教师完全主导实验为现在学生可以自主实验，避免简单机械的模仿实践，充分调动了学生的积极性，发挥了学生的创造潜力。

2．科研训练体系的建立将传统的实验教学模式从单纯的课程实验拓展到参与科研训练项目、学科竞赛等自主实践中。学生通过对自己感兴趣的问题和课题进行大学生创新性实验计划项目立项和参加学科竞赛进行科学研究与探索实践，学校不仅会为学生配备导师，给予经费资助，而且要求所有实验室为这部分学生提供开放的实践环境。学生在项目研究过程中，接受提出问题、设计实验、动手实践、观察和记录实验现象、严密分析实验结果、得出科学结论等系统的科研训练，不仅能够掌握科学研究的普遍规律和一般方法，培养学生严谨的科学态度，使学生获得科学研究的基本技能，而且可以通过不断的探索和实践，培养学生的思维方法、探究新事物的兴趣和创新精神，强化学生的综合实践能力。

四、加强实验队伍建设是实验室开放的重要保证

开放的实验室建设，仅仅依靠先进的仪器设备和优美的环境是不够的，必须把加强实验师资队伍建设放在重要位置，有意识、有计划地去培育高水平的实验队伍，这是开放实验室在人才培养中发挥重要作用的保证。

一是专兼结合，将高水平的教授引入实验队伍中，负责建设高水平实验室、实验教学示范中心，完成实验体系和内容的建设，使理论课教师和实验教师做到优势互补共同提高。此举促成了一批高水平的理论教材和实践教材以及一批教学成果的诞生，促进了实践教学水平的提高。

二是直接引进高学历、高水平的人才到专业实验室、科研实验室从事科研工作、实验技术研究工作和实验教学工作。从而很好地改变了实验室人员的知识结构和年龄结构，提高了整体素质，保证了实验队伍建设的可持续发展。同时部分学院还采取了新引进的博士要在实验室工作两年的政策，此举对于缓解目前人员现状、促进实验教学改革和加强实验室建设均有积极作用。

三是积极引进工程实践背景强的企业高级技术人员充实到实践教学队伍中来。这些人员的引进在学生工程实践能力的培养方面发挥了重要作用。

四是加强培训，提高专职实验技术人员水平。由于历史原因，现有实验室的专职人员中有一部分人的学历、职称普遍偏低，而且管理工作任务繁杂，占用大量的时间，因此很难有时间和机会继续学习和深造，造成知识老化和素质降低，严重制约了教学仪器设备的高效使用和深度开发，同时难以推进实验新技术的采用、实践教学内容的优化改革，在一定程度上影响了实验教学质量的提高，很难满足实验室长远发展的需要。针对此种情况，学校加强对现有实验技术人员的培训，要求他们不断学习新理论、新技术，以适应教学改革和学科发展的需求，并根据实际情况建立和完善了实验室队伍的培训计划和培训制度，有的放矢。通过采取实验技术人员校内培训、选派年轻的优秀实验人员参加校外学习以及定期选派人员到国外学习交流等措施，鼓励教师学习先进的实验技术和管理经验，整体提高实验人员的技术水平和管理水平。鼓励实验技术人员积极参加科研团队，创造机会让实验技术人员参加各种研讨会和交流会，追踪科技前沿，能够把握学科发展方向，并结合教学和科研成果自主设计开发新的实验仪器设备和实验项目，充实实践教学内容，提高实践教学水平。

五、管理运行制度建设是实验室开放的保障

建立完善的规章制度和管理办法是开放实验室良性运转的重要保障。为此学校组织制订了《实验室(中心)开放管理实施办法》，依据不同层次实验室的主要功能对实验室开放模式进行了分层次的设计和实施。以服务教学为主的基础实验室和各级实验教学示范中心向本科生全面开放，以服务科研为主的实验室包括省部级以上重点实验室有组织地向本科生开放。

为了充分利用实验室资源为教学服务，同时给学生以自主学习的空间，学生可通过网上预约或到实验室登记预约，可以在开放时间内到开放的实验室进行相应的实验学习和项目实践，打破原来按班排课、固定时间上课的管理模式，实现了管理开放。避免了学生集中上课时间实验室空闲、下午晚上实验室拥挤的问题，大大提高了实验室的利用率。

加强学校实验室的开放建设不仅是提高实验室和仪器设备利用率的重要举措，更是培养学生创新能力和动手实践能力的有效途径和推进学校实验教学改革的重要手段。高校实验室开放建设是一项复杂的系统工程，不是一朝一夕可以完成的，需要在实践过程中不断探索研究，与时俱进，坚持不懈和不断创新，才能提高开放实验平台建设水平，发挥研究型大学实践教学在创新人才培养中的重要作用。

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责任编辑：余大品