应用型本科院校专业实验室开放管理模式探索与实践

摘  要：随着高等教育改革的不断深入，应用型本科院校突出实践教学的转型发展已是大势所趋。专业实验室开放在培养学生动手能力和创新实践方面有非常突出的作用，有助于提高实验室设备利用率，也有助于提高专业教师的实践教学能力。该文研究专业实验室开放管理模式，结合开放实践，探讨不同形式、不同程度的实验室开放模式，通过解决开放实验室过程中面临的一系列问题，对开放实验室的管理模式做出一些探索，摸索出一些应用型本科院校切合实际的管理办法。

关键词：应用型高校；创新实践教学；开放实验室；管理模式；探索与实践

中图分类号：G647       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）02-0084-05

Abstract： With the deepening of the reform of higher education， it has become a general trend for application-oriented universities to emphasize the transformation and development of practical teaching. The opening of professional laboratory plays a very prominent role in cultivating students' practical ability and innovative practice， which helps to improve the utilization rate of laboratory equipment and the practical teaching ability of professional teachers. In this paper， we study the professional laboratory open management mode， combined with practice， discusses the different forms and different degrees of opening laboratory mode， through to solve a series of questions faced in the process of opening laboratory， the management mode of open laboratory made some exploration and figure out some practical measures for the administration of applied undergraduate colleges.

Keywords： application-oriented university; innovative practical teaching; open laboratory; management model; exploration and practice

应用型人才培养目标定位：既要掌握基本的专业知识又具有一定工程实践能力，能将理论知识应用于生产实际的创新型人才。实验实践教学是提高学生理论联系实际、实践动手能力和创新能力的重要手段，也是应用型人才培养方案中的重要环节。实验室作为实践教学的重要场所，全面深度开放实验室对保证应用型人才培养起着非常关键的作用。健全的规章制度、信息化的管理手段和完备的安全设施是开放实验室的必备条件，有助于开放实验室规范有序的运行。

一、应用型本科高校实验教学的不足和问题

地方应用型本科院校在实验教学方面还远不能满足应用型人才培养目标的要求。以山西大同大学机电工程学院为例，大体存在以下几方面的问题。

（1）观念陈旧，认识不到位，重理论课轻实践课。专业人才培养方案没有体现实践教学的重要性。专业人才培养的质量高低仍然主要以考核学生掌握的理论知识为主，实践教学效果的好坏主要以考查为主。多数专业教师认为实践教学是理论教学的补充，实践教学的进行主要是为了巩固理论教学中所传授的知识。专业教师还没认识到实践教学在整体教学中的重要性。课程教学大纲规定的实验课时数少，相对于理论课时，只占到10%左右。教学大纲规定课内实验项目只有2～3个，在课程教学过程中，这些实验也都做了，看似课程实验开出率达到了100%，但和实验设备可以开出的实验数比较，只占到20%左右。实验设备的利用率不高，实验教学的重视程度很低。

（2）实验教学内容较为陈旧，基本停留在理论验证阶段，传统典型实验较多，工程新技术应用的实验少，综合性、开发性实验很少或基本没有。实验教学体系较为单一，主要围绕固定的专业课程进行设计，缺乏跨学科的交叉融合。学生实践操作和动手能力没有得到更好地训练。实验内容不能满足应用型专业技术人才培养的要求，也无法满足企业对专业人才的需要。

（3）教学方法比较传统和刻板，大多是给定实验流程、实验材料，学生只需要机械地操作，缺少主动思考，创造性偏弱，达不到启发性教育的效果；对于实验教学的教学效果也并不重视，实验过程的要求不严，能做的学生操作设备，不会做的学生基本不做要求；实验课教学效果很差，没有达到训练学生动手能力的目标要求。

（4）实验室建设和管理滞后，实验设备更新换代周期太长，大部分实验设备陈旧，不能适应新工科的要求，新购置的实验设备数量少，实验组数少，大部分学生不能亲自动手操作。专业实验室开放程度很低，一般只在固定时间、地点承担固定内容的教学任务。实验教学教师队伍人员不足，且水平参差不齐；大部分专业教师缺乏工程实践能力，不能满足应用型人才培养的需求。

（5）专业实验室管理制度和实验室开放配套办法不健全。专业教师忙于理论授课任务的完成，没时间深入实验室，很少参与实验教学的全过程，对实验设备的原理、操作、性能及扩展等没有深入了解、学习，不能指导和开发综合性实验，专业教师的实践教学能力不足。教师投入实验教学的主动性和积极性不高，缺乏开发创新实验项目，研制实验设备及实验器材的积极性，影响了实验教学的创新性。学院实验教学相应的考核激励制度也不健全，教师的积极性没有调动起来，制约了实验教学的发展，不能满足应用型人才培养的要求。

二、应用型本科高校实验室开放模式的探索

实验教学作为培养学生创新能力、实践能力和综合能力的重要手段越来越受到应用型高校的重视。山西大同大学机电工程学院作为应用型本科院校，为了弥补传统实验教学中的不足，学院加大了各个专业实验室的开放力度，针对不同类型实验室进行不同程度的开放，提高了实验设备的利用率，一定程度加强了学生的实践动手能力训练和培养，也为后续进一步全面开放实验室积累了实验教学改革的经验。

实验室开放的总体思路：立足现有实验室资源，充分挖掘实验设备的教学潜力，提高实验设备的利用率，为学生提供尽量多的实践动手机会。

学院现有26个实验室，实验室涵盖了电工电子、单片机、PLC应用、自动控制、传感器应用、机械原理、机械创新设计、CAD/CAM、3D打印及MATLAB仿真等多种类型。因各个实验室类型不同，管理方式和学生需求均存在较大差异，故各个实验室依据各自特点进行了不同程度、不同类型的开放，如图1所示。

（一）依托专业实验室开设实践类公选课

专业实验室能够开出的实验大约都有十几个。而我们理论课的课内实验，教学大纲规定的实验数，大约只有2～3个，实验设备的利用率不高。依托开放的实验室开设实践类公选课，在公选课教学中把专业实验室可以做的实验，全部做一遍，学生实践动手的机会增多，同时学生可以获得实践学分，调动了学生的积极性，也极大地提高了实验室实验设备的利用率。目前，学院有7位老师分别依托电子实验室、PLC应用实验室、自动控制实验室、机械原理实验室和机械创新设计实验室开设了实践类公选课。参与学生人数有299人。教务处批准公选课的班容量为每班30人，学期课时数32学时，开设时间为工作日的7、8节课或9、10节课。通过公选课把专业实验室原来从来没做过实验都做了。2021—2022年第一学期公选课统计，见表1。

（二）推动“本科生导师制”，师生共同组建团队，开展第二课堂实践训练，探索大学生创新创业教育模式

学院择优选派相关教师参加创新创业教育培训，开阔眼界、拓展思路，倡导专业教师开展创新创业教育。以机电工程学院大学生创新社团“idea to action社团”为管理平台，组织大二、大三学生以专业兴趣分为若干小组，每组6个学生，组成兴趣小组；专业教师选择兴趣相近的社团小组对接，开展大学生创新创业教育和创新创业活动。相关创新创业团队与相关实验教师对接，利用下午的课余时间深入实验室，开展第二课堂实践训练，开发综合性、学科交叉性实验项目。依据大学生各类学科竞赛要求，设计参赛作品，进行赛前训练。每学期参与第二课堂的学生有260人左右。通过实践训练，激发大学生的创新思维，提炼大学生创新创业项目课题，在实践中学习。在培养大学生的创新能力和工程实践应用能力的同时不断提高教师的实践教学能力和水平。我们依托电工电子实训室、单片机实验室、机械创新设计实验室和3D打印实训室，开展大学生机械创新设计大赛、大学生电子设计大赛等各类学科赛前训练，为参赛学生取得好成绩奠定了非常扎实的基础，学生参赛取得了国家级一等奖、省级一等奖、省级二等奖及省级三等奖等非常好的成绩。2020—2021年通过第二课堂实践训练培训，学生竞赛获奖情况统计，见表2。通过第二课堂实践训练，近几年学院获批的校级大创项目数量从几个到现在的十几个，有了大幅度的增长，质量也有所提高，每年校级项目被推荐为省级项目的数量也增加了。2020—2021年第二课堂实践训练培训学生本校大创项目获批情况，见表3。

（三）依托专业实验室开展课程设计和毕业设计

依托采掘工作面实训室开展煤矿综采工作面三机配套设计、煤矿采掘工作面供电设计，学生可以在实训室，根据实训室真实的现场设备的实际布置状况，身临其境，按照设计要求，认真开展课程设计或毕业设计，设计效果比之前的设计有很大进步。依托供电继电保护实验室开展工厂供电设计，依托机械原理实验室开展机械创新设计，学生在学习专业实验室综合实验项目的同时，依据综合性实验项目，加以拓展就可以形成一个非常好的设计题目，并在设计过程中加以实验验证，学生在完成课程设计或毕业设计的过程中，也提高了实践动手操作能力。2022年以来，有5位老师的课程设计和毕业设计都是依托实验室的教学资源完成的，参与学生大约197人，取得了较好的效果，也得到了一些很好的教学经验。2020—2021年学生依托实验室课程设计、毕业设计情况，见表4。

（四）依托专业实验室开展专业硕士研究生课题研究

专业硕士研究生在校内导师的安排下，联系相关实验教师，深入专业实验室，开展课题研究实验活动。2021年以来，资源与环境矿山机电方向的4名专业硕士研究生，依托自动控制实验室，利用实验室电脑，应用组态软件和PLC、变频器、传感器和电动机等，开展了煤矿主排水系统智能远程控制应用研究；煤矿掘进工作面无人值守智能供电系统应用研究；煤矿主皮带运输系统远程集中控制应用研究；煤矿主通风机远程控制系统应用研究。研究项目取得了实质性进展，理论研究与实际应用进行了很好结合，形成了一些应用研究的课题案例。为实验室开放模式的探索，获得了很好的经验。

（五）教师依托专业实验室，开展教师大赛的赛前训练

由于学院目前没有科研实验室，专业实验室的仪器设备在满足学生的教学需求外也为学院教师科研活动和赛前训练提供支持。学院教师参加全国高等院校工程应用技术教师大赛和全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛，也要在相关开放实验室进行训练。近年来，学院教师参加了全国高等院校工程应用技术教师大赛的数控机床控制技术，可编程序控制系统设计及应用，电子技术创新设计与应用，过程装备及自动化技术，水环境监测与治理技术项目的竞赛，他们依托数控加工实训中心、PLC实验室、自动控制实验室和过程控制实验室，开展项目训练，取得了3人次三等奖的好成绩。学院教师参加全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛，依托单片机实验室开发了TM32单片机应用的实验教学仪器，实现了参与此类大赛的突破。学校为了鼓励教师参与此类大赛，设置了5 000元以上的奖励。