多元化的实验室开放模式助推实验教学改革
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作者:贾博轩 徐辉 官兵
摘要：实验教学的目的是为了培养学生的科学思辨能力和实践操作技能。而适当的改革可以避免传统实验教学的若干弊端，从而更好地完成对学生的培养。要以培养学生为主体，把培养具有创新意识、创新精神的研究型人才放在首位，因此，文章就以往实验教学存在的不足提出一种多元化的实验室开放模式，并且针对所在学院的物联网工程专业推广此项实验室开放模式，从而提高实验教学质量，促进实验教学改革。
关键词：实验教学;实验室开放;物联网工程
一、引言
物联网工程专业是国家新兴专业，我院该专业本科人才的培养主要以面向工程实用为主。因此，培养物联网工程专业学生的实践动手能力至关重要，建立完善的物联网实验室可以很好地激发学生的学习兴趣和学习热情。如何科学地、最大限度地利用现有的实验室空间和资源来增强学生的实践能力、动手能力，扩大学生的受益面，提高任课教师、实验教师从事实践教学的积极性，是当前我院相关专业建设中遇到的重要课题。
针对我院传统物联网工程实验教学的不足，结合我院现有的实际情况，围绕培养学生的实践和创新能力这一目标，我们逐渐探索出了一种多元化的实验室开放模式，并将其应用于实验教学中。此模式调动了教师的工作热情，提升了设备的利用率，增加了学生的动手机会，为培养具有创新意识和创新能力的高素质应用型人才奠定了基础。
二、我院物联网工程专业传统实验教学模式的不足
（一）实验学时较少
由于实验学时的不足，任课教师上课时多数时间以介绍为主。例如传感器原理与应用这门课，教师要介绍各个传感器模块的功能以及使用方法，因此占用时间较多，这样一来，学生实际动手操作的时间非常少，影响学生上课的积极性。
（二）实验内容的设计缺乏探索性
大部分实验大纲仅要求学生对课程中的基本概念和基本理论进行验证，从而导致学生的自主创新能力没有充分发挥。例如，我院物联网工程实验室实验箱有很多复杂的但具有研究意义和实际开发意义的实验模块使用频率较低，在实验大纲中涉及较少。
（三）物联网工程专业不断扩大的办学规模没有与硬件设施同步发展
由于学生人数不断增加，实验课上会出现多人共用一台计算机、一个实验箱的情况，这样不利于教学的开展，又降低了学生的实验质量。
（四）实验设备的利用率不高
实验室只有在上课时开放造成了资源的浪费，使实验设备在课余时间里无法利用、无法共享，降低了使用效率。
（五）实验室管理员的专业技能有待提升
实验室管理人员只起到管理作用，不具备解决实验设备出现的问题的能力，不能适应高校教育改革的需要。
三、多元化实验室开放策略
基于对以上不足的分析，我们探索出了一种既满足培养学生创新能力的需求，又符合我院实际情况、具有可操作性的多元化实验室开放模式。实验室的开放既要做到在时间上、空间上的开放，又要做到在实践内容、操作方式上的开放。在保障全面开放的前提下，具体的开放策略如下：
（一）基础性实验室开放
教师需要对实验仪器的功能与使用方法进行介绍，从而占用了大量的实验学时，进而挤占了学生的动手时间。为此，在基本实验学时外，我们开放了实验室，学生可以利用实验室开放时间做基础性实验，这样教师可以充分利用实验课堂介绍清楚各个实验模块，在保证上课质量的同时，把验证性实验拿到实验室开放时间去完成，使学生可以多操作几遍，强化学生的基础动手能力，增加学生的操作熟练程度。
（二）拓展性实验室开放
根据教学大纲，结合各门实验课的特点，综合我院现有实验设备的情况，增开一系列有针对性、探索性的实验，进行启发式教学。实验课上，实验教师布置实验任务，引导学生利用实验室开放时间进行详细设计。例如，我院物联网工程专业开设的嵌入式系统综合课程设计、物联网应用系统综合课程设计课程，都是将课上教学引导与课下工程实践相结合，通过开放实验室将以往基础研究進行整合和拓展，增强学生的综合动手能力。
（三）创新性实验室开放
我院物联网工程实验室配设的实验箱有：物联网智能云控制平台、嵌入式综合教学科研平台等。这些实验箱中有一些模块在以往的教学中并没有涉及到，例如NFC通信模块、GPS模块等。这些模块可开发性高，所实现的功能又很实用。学生可以根据自己的兴趣在实验室开放时间进行创新性自主研发，主动地运用所学专业知识解决实际问题，从而深入掌握实践知识要点，增强独立解决困难的信心，提高灵活运用知识的能力。此外，在实践中学生可以组成兴趣小组、协会等，共同探索实践，这也培养了学生的团队协作精神。教师从知识的传授者变为实践的指导者，根据学生不同的情况给予有针对性的帮助。学生从被动的接收者变为主动的实践者，真正地参与到实际研发中去。同时，我们鼓励教师在创新性实验室开放时间进行科研，提倡教师带领本科生、研究生在实验室进行科研实践，从而培养学生的科研精神，形成严谨的科研态度。例如，我院物联网工程专业教师每周一次带领学生在实验室开放时间开设研究生讨论班进行学习。
（四）能力培养性实验室开放
针对综合能力比较强的学生，定期聘请专业互联网公司中具有开发经验的工程师在实验室开放时间对其进行培训，开展课堂外专业技术讲座，使学生与现代科技实时接轨，这对于学生未来就业和事业发展大有裨益。例如，我们给学生开展了《机器人讲座》、远程医疗与监护系统培训等活动。同时，利用实验室开放时间定期给实验室管理人员进行培训，使其更多地掌握前沿科学知识，提升综合应用能力、指导能力和专业水平。例如，我们组织实验室管理人员参加了物联网智能云控制平台、嵌入式综合教学科研平台的使用和维修方法培训、大屏幕实训系统演示培训等。
四、实验室管理制度
在进行实验室开放建设中，一定要加强各方面的管理，并且建立健全的、与学院相匹配的实验室开放管理制度，包括《实验室教师值班制度》《仪器设备使用、借用制度》等。同时严格要求学生执行《实验室开放管理条例》《实验室安全准人制度》等，从而使实验室开放工作有依有据、有条不紊地开展。另外，要不断改善实验室条件，对仪器设备定期更新换代，打好创新人才培养的物质基础。
五、未来展望
高校实验室在信息化建设方面还不够完善，我们计划在本文所提出的实验室开放模式的基础上进行信息化升级，建立“实验室开放信息管理平台”。例如，实验教师可以利用校园网在“平台”上发布实验室开放信息，实时提供实验室的开放情况和实验设备使用情况的信息，以方便学生查询;学生从“平台”上得到相关实验室的开放信息后，结合自身条件，优化时间安排，合理推进实验进度。同时“平台”可实现交叉学科的实验室预约，优化资源配置，实现优势互补，为培养复合型人才提供条件。同时，我们也会进一步分析我院师生在试用期间所提出的有关实验室开放管理模式的反馈意见，结合教学实践中提出的新问题、新设想，进一步优化升级这一开放管理模式。
六、结语
在本文中，我们总结了传统物联网工程专业实验教学中的若干不足，并结合我院现有条件，创新性地提出了多元化的实验室开放模式，并将其运用于教学实践。此模式提供了充裕的学习环境，给予了学生更多实践动手的机会，有效地激发了学生的创新意识，调动了科研兴趣，提升了团队协作能力，发挥了学生的主观能动性，对学生的综合能力培养起到积极的促进作用，同时实践教学工作也取得新的进展，为实验教学改革奠定了坚实的基础。未来如果可以借助计算机、传感器等一系列多方位的智能化、科技化的手段，将其应用于开放实验室的预约、管理、学习等模块中，将更有效地提升实验室开放的综合质量，这也将是我们下一步工作的主要方向。
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