楊 陽

（廣州大學(xué)，廣東廣州，510006 ）

實驗室是高校教育教學(xué)中不可缺少的部分，是培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力、創(chuàng)設(shè)問題能力、實踐動手能力以及培育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的重要平臺，是人才培養(yǎng)的重要基地。國家質(zhì)量工程和中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）中，將強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為主要任務(wù)之一，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》中也要求“各地區(qū)、各高?？萍紕?chuàng)新資源原則上向全體在校學(xué)生開放，開放情況納入各類研究基地、重點實驗室等的評估標(biāo)準(zhǔn)?！彪S著教學(xué)實踐需求的不斷發(fā)展，高校實驗室的封閉式管理模式漸漸無法滿足實驗室使用需求，在一定程度上限制了高校實踐教學(xué)的效果和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。[1]為了更好的服務(wù)于實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)，對于高校實驗室開放管理的探索也得到越來越多的關(guān)注和重視。

一、高校實驗室開放現(xiàn)狀及存在問題

高校實驗室的開放不僅僅是指實驗室本身時間與空間的開放，同時也體現(xiàn)在實驗室具體內(nèi)容的開放性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的管理理念，利用開放式思維來激發(fā)學(xué)生參與實驗學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)的主觀能動性，最終能夠通過實驗室來完成創(chuàng)新性人才和技能型人才的培養(yǎng)。[2]實驗室開放是創(chuàng)新實驗教學(xué)方式的重要途徑，不同專業(yè)實驗室的開放打破了實驗室的封閉狀態(tài)，實現(xiàn)了實驗室資源共享，包括實驗空間、儀器設(shè)備、技術(shù)人員等，為學(xué)生、教師或者社會人員進(jìn)行實驗操作、發(fā)明創(chuàng)作等提供多方面支持。許多高校對實驗室的開放與管理進(jìn)行不斷改革與探索，但仍然在開放時間與內(nèi)容、實驗過程指導(dǎo)、儀器設(shè)備管理等方面存在問題，主要在如下幾個方面：[3][4][5]

（一）實驗室開放管理效率有待提升

傳統(tǒng)的實驗室開放管理主要依賴人工進(jìn)行管理，包括實驗室開放、儀器設(shè)備使用登記等都是通過人工完成。實驗室的開放管理局限于人工操作，不僅費時費力，收效甚微，還可能會造成很多問題。實驗室開放的時間、空間自由度較高，儀器設(shè)備種類繁復(fù)，僅僅依靠人工管理容易出現(xiàn)錯漏誤差，也給教學(xué)管理帶來了諸多不可預(yù)測的問題。

（二）學(xué)生積極性不高，前期準(zhǔn)備不充分

目前大多數(shù)實驗室開放的內(nèi)容和形式較單一，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式中實驗課程學(xué)時少，內(nèi)容卻繁多復(fù)雜，所以實驗室開放大多為了完成教學(xué)任務(wù)和課程作業(yè)，或者是在已有實驗基礎(chǔ)上，開展與課程有關(guān)的驗證性實驗，學(xué)生參與的積極性不高，而且在開展實驗前，學(xué)生前期準(zhǔn)備不夠充分，容易造成實驗時間、實驗材料、儀器設(shè)備的浪費。

（三）開放實驗過程教師指導(dǎo)不足

實驗室開放后，由于參與實驗的學(xué)生增加、實驗項目增加、實驗內(nèi)容擴展, 教師和實驗室工作人員的工作量也隨之大幅度增加。高校實驗專職人員較少，且常規(guī)教學(xué)任務(wù)也牽制了實驗室專職人員和教師的時間，因此學(xué)生在實驗過程中缺乏教師的有效指導(dǎo)，實驗結(jié)果難免會不盡如人意。

（四）實驗室開放效益普遍較低

目前多數(shù)高校實驗室開放范圍較窄，開放的層次不夠、人時數(shù)不足、實驗內(nèi)容偏窄，學(xué)生的參與面較小、參與度較低。另外，由于實驗室建設(shè)過程中儀器設(shè)備重復(fù)建設(shè)、實驗教學(xué)組織不夠科學(xué)等許多原因，導(dǎo)致實驗室的開放效益偏低。

二、信息技術(shù)在高校實驗室開放中的作用

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計算機、智能移動終端、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)在高校實驗室的開放與管理中具有重要作用。信息技術(shù)為高校實驗教學(xué)營造了更加良好的實驗環(huán)境，拓展了更加豐富的實驗教學(xué)內(nèi)容，提供了更加多樣化的實驗教學(xué)手段，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才提供了有利的支撐。

（一）信息技術(shù)支持智能化精細(xì)化開放管理

使用網(wǎng)站、微信、APP 等信息交流平臺，以手機、計算機、平板等多終端為應(yīng)用載體，以虛實融合學(xué)習(xí)為核心，運用計算機軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)等構(gòu)建智能實驗室管理系統(tǒng)，基本涵蓋了實驗室開放管理、儀器設(shè)備借用、實驗過程管理、數(shù)據(jù)采集分析等模塊，[6][7]能夠?qū)崿F(xiàn)對實驗室開放的全過程管理。

1.實現(xiàn)實驗室、儀器設(shè)備的智能化預(yù)約和借用

學(xué)生能夠在管理平臺上查看實驗室或儀器設(shè)備的空閑狀態(tài)，提出申請申并預(yù)約使用時間或者預(yù)約排隊站位，避免造成實驗資源浪費或者產(chǎn)生沖突。教師審批同意后，學(xué)生可以使用一卡通、身份證等自主進(jìn)入實驗室或借出設(shè)備；同樣，在離開實驗室或歸還設(shè)備時，教師能夠通過攝像頭、定位器等進(jìn)行檢查，確保實驗室安全、設(shè)備完好后允許學(xué)生離開實驗室或歸還設(shè)備。

2.實現(xiàn)開放實驗項目的任務(wù)發(fā)布與組織管理

教師能夠在管理平臺上發(fā)布與教學(xué)內(nèi)容或者科研項目相關(guān)的實驗項目，組織學(xué)生參與實驗并進(jìn)行跟蹤管理，及時為學(xué)生準(zhǔn)備實驗素材、學(xué)習(xí)資源等，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生積極參加，提高學(xué)生的積極性。

3.實現(xiàn)實驗室開放數(shù)據(jù)自動化采集、統(tǒng)計與分析

通過智能化管理平臺能夠?qū)崟r統(tǒng)計實驗室開放次數(shù)與開放時長、儀器設(shè)備的使用次數(shù)與頻率等數(shù)據(jù)，為實驗教學(xué)調(diào)整以及實驗室建設(shè)等方面提供有力依據(jù)。

（二）信息技術(shù)促進(jìn)開放實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新

1.實驗內(nèi)容創(chuàng)新

傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容多為驗證性，學(xué)生在課外大部分是為了完成課堂教學(xué)中未完成的實驗任務(wù)。在信息技術(shù)環(huán)境下，學(xué)生能夠通過虛擬仿真等工具進(jìn)行開放性探究實驗或者設(shè)計性實驗，或者進(jìn)行項目式綜合實驗，能夠充分提升實踐能力和創(chuàng)新能力，有助于實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

2.實驗操作手段創(chuàng)新

信息技術(shù)為開放性實驗教學(xué)提供了新的思路，利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，虛擬現(xiàn)實等模擬實驗設(shè)備和實驗環(huán)境，可以使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程實驗?zāi)M操作，從而達(dá)到實驗?zāi)康?。這種在線的虛擬實驗突破了時間和空間的限制，學(xué)生隨時都可以操作練習(xí)，實現(xiàn)真正意義的開放。此外，虛擬實驗還可以用于解決遠(yuǎn)程教學(xué)中的實驗教學(xué)問題。

3.實驗指導(dǎo)方式創(chuàng)新

開放的實驗平臺有利于激發(fā)學(xué)生自發(fā)設(shè)計、思考、解決問題的能力，但在開放實驗中教師有效合理的指導(dǎo)也十分重要。首先，教師應(yīng)該主要采用啟發(fā)和誘導(dǎo)式的指導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生的主體地位。其次，在開放性實驗中每個學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)步調(diào)進(jìn)行實驗，指導(dǎo)教師或者專職實驗人員不可能隨時到場，因此可以充分利用現(xiàn)有的信息技術(shù)，例如將傳統(tǒng)的書面紙質(zhì)實驗指導(dǎo)教材制作成微視頻放在網(wǎng)絡(luò)平臺中，學(xué)生可以根據(jù)需要隨時、反復(fù)觀看，也可以通過移動終端與指導(dǎo)教師視頻直播，進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)等。應(yīng)充分挖掘信息技術(shù)的潛力，研究多樣化的指導(dǎo)方法，能夠更好的實現(xiàn)開放性實驗教學(xué)目標(biāo)。

4.實驗評價方式創(chuàng)新

信息技術(shù)環(huán)境下，學(xué)生在開放實驗中的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)能夠被實驗教學(xué)平臺或者智能實驗檔案管理系統(tǒng)記錄，例如使用實驗室或?qū)嶒炘O(shè)備的時間、實驗過程報告、觀看實驗指導(dǎo)視頻時長、提出問題個數(shù)、與教師交流次數(shù)等數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行全面準(zhǔn)確的評價。此外，還可以建立積分制度，對學(xué)生是否按時歸還設(shè)備、是夠愛護(hù)實驗器材、是否按照規(guī)章制度進(jìn)行實驗操作等進(jìn)行評分，有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗操作習(xí)慣。

（三）信息技術(shù)促進(jìn)實驗資源共建共享

信息技術(shù)對于促進(jìn)跨區(qū)域跨校際的實驗教學(xué)資源共建共享、發(fā)揮優(yōu)質(zhì)學(xué)校的輻射作用、促進(jìn)教育均衡發(fā)展具有重要影響。

1.云計算

云計算除了具備傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)分布式、并行、效用等計算外，還具有網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等功能，并能夠整合眾多計算機實體通過集群進(jìn)而形成強大的計算能力，是傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合的產(chǎn)物。[8]基于云計算將各個高校的實驗教學(xué)資源進(jìn)行整合，不僅解決了存儲空間、數(shù)據(jù)安全、投入成本等問題，也打破了學(xué)習(xí)的時空界限，支持學(xué)生在開放實驗中使用智能手機、平板電腦等移動終端設(shè)備隨時獲取實驗教學(xué)資源，與專家或者教師進(jìn)行交流互動。

2.虛擬仿真技術(shù)

隨著實時三維計算機圖形技術(shù)、立體顯示技術(shù)、跟蹤技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，越來越多的高校開展虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)，采用虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，根據(jù)實驗教學(xué)需求設(shè)計出用于實驗的虛擬實驗場景、虛擬環(huán)境、虛擬儀器設(shè)備、判別實驗效果的判別標(biāo)準(zhǔn)等。[9]虛擬仿真資源共建共享能更好地實現(xiàn)教育資源的平衡和公平分配，促進(jìn)高校教育整體水平的共同進(jìn)步和發(fā)展。[10]推進(jìn)信息技術(shù)與實驗教學(xué)深度融合，促進(jìn)虛擬仿真優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源共享，已經(jīng)成為當(dāng)前高校實驗室建設(shè)工作中的一項重要任務(wù)。

三、信息技術(shù)環(huán)境下的高校實驗室開放策略

（一）以人為本，建立完善的實驗室開放管理制度與運行機制

實驗室開放的意義在于強化學(xué)生的基本技能和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識，因此實驗室開放管理也應(yīng)體現(xiàn)以人為本的理念，包括“以學(xué)生為本”和“以教師為本” 。[11]進(jìn)一步完善現(xiàn)有的實驗室管理制度和運行機制，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，盡可能滿足學(xué)生對實驗室開放的需求，解決在實驗中遇到的問題；同時又能充分體現(xiàn)出指導(dǎo)教師的工作量、報酬等，建立有效的激勵機制。

（二）實現(xiàn)多主體、多層次、多渠道、多形式的開放模式

單個學(xué)校的實驗教學(xué)資源有限，通過開放共享減少實驗室硬件和軟件資源重復(fù)建設(shè)，教育部也制定“高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計劃”并提出“充分利用高等學(xué)校已有的基礎(chǔ)，匯聚社會多方資源，大力推進(jìn)高等學(xué)校與高等學(xué)校、科研院所、行業(yè)企業(yè)、地方政府以及國際社會的深度融合，探索建立適應(yīng)于不同需求、形式多樣的協(xié)同創(chuàng)新模式”。[12]實驗室在完成計劃內(nèi)的教學(xué)任務(wù)之外，向?qū)W生、教師和社會全面開放；支持基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗等不同難度不同層次的實驗內(nèi)容；積極與其他高校、企業(yè)、研究所等合作相互開放共享，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化和社會服務(wù)；采用講座、創(chuàng)新競賽、學(xué)生研究項目等方式，主動吸引學(xué)生到實驗教學(xué)中心開展課外實驗活動。

（三）促進(jìn)信息技術(shù)與實驗教學(xué)不斷融合與創(chuàng)新

實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)擺脫以往信息技術(shù)與教育整合的慣性思維，聚焦在能真正發(fā)揮學(xué)生主體性、以探究和創(chuàng)新為核心的實驗實踐能力方面。例如學(xué)生使用智能終端觀看實驗指導(dǎo)視頻，而教師主要為學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)提供輔助，促進(jìn)學(xué)生對知識的深度理解和應(yīng)用；利用虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，營造虛實結(jié)合的、更具真實性和沉浸感的學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生開展探究實驗；引入人工智能、大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)記錄學(xué)生實驗過程數(shù)據(jù)，診斷和預(yù)測學(xué)生學(xué)習(xí)問題，提供個性化、差異化的指導(dǎo)等。

（四）建立全面的開放式實驗教學(xué)評價體系

實驗室開放為學(xué)生創(chuàng)造了一個自我完善、自我發(fā)展的實踐環(huán)境，改變了傳統(tǒng)實驗中學(xué)生被動接受知識與技能的局面，使學(xué)生能夠自由地選擇實驗時間、確定實驗課題、設(shè)計實驗方案、擬定實驗步驟、處理實驗結(jié)果、分析實驗數(shù)據(jù)等。因此傳統(tǒng)的只根據(jù)實驗結(jié)果對學(xué)生進(jìn)行評價的方式已經(jīng)不再適用，而是應(yīng)該建立全方位的實驗教學(xué)評價體系，堅持自評與他評相結(jié)合，表現(xiàn)性評價與發(fā)展性評價、過程性評價相結(jié)合，從而客觀全面的對學(xué)生實驗實踐進(jìn)行評價。

四、結(jié)語

實驗室開放是現(xiàn)代高校培育實踐與創(chuàng)新型人才的一種重要模式，是具有旺盛生命力的新生事物，它展現(xiàn)的是高校培育創(chuàng)新型人才的實力與水平。[13]因此，高校必須打破傳統(tǒng)的實驗室開放模式，解決管理運行上存在的問題，共建共享實驗資源，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)校的教學(xué)和科研水平。充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢與作用，不僅能夠解決在實驗室開放管理中的諸多問題與挑戰(zhàn)，更有助于高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用的不斷深入，相信未來我國高校實驗室開放越來越能真正發(fā)揮其價值。