面向_卓越工程师计划_开放实验室建设探索_杜文辽

面向“卓越工程师计划”开放实验室建设探索

杜文辽，李安生，王良文，王新杰

（）郑州轻工业学院机电工程学院，河南郑州　４２５０００

摘　要：“卓越工程师计划”更加强调高等工程教育与工业界的密切合作。高等院校开放实验室在该计划中发挥着联系高校与企业的桥梁作用。针对开放实验室所面临的实验资源调度复杂、教师配置结构性矛盾、科技创新实验内容层次较低的问题，在集约管理型开放实验室建设、实验选题、实验室开放机制等方面进行了探讨。通过实践表明，该探索在提高实验室开放水平、创新水平上富有成效。关键词：卓越工程师计划；开放实验室；实验选题

（）中图分类号：Ｇ４９５６２０２１８－０４１４１１－０４８２　　文献标志码：Ｂ　　文章编号：１００２－ＥｘｌｏｒａＰｌａｎｆｏｒｆａｃｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｏｅｎｉｎｔｉｏｎｏｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎ　　　ｐｇ“ｙｐｇｇ　　　”ｅｎｉｎｅｅｒｓｏｕｔｓｔａｎｄｉｎａｎｄｔｒａｉｎｉｎｅｄｕｃａｔｉｎ　ｇｇｇｇ　　，，Ｗ，ＷＤｕ　ＷｅｎｌｉａｏＬｉＡｎｓｈｅｎａｎＬｉａｎｗｅｎａｎＸｉｎｉｅ　ｇｇｇｇｊ　　

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：“”（ＡｂｓｔｒａｃｔｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｅｎｉｎｅｅｒｓＰＥＴＯＥ）ｆｕｒｔｈｅｒｅｍｈａｓｉｚｅｓｔｈｅｃｌｏｓｅａｎｄｔｒａｉｎｉｎＰｌａｎｆｏｒｅｄｕｃａｔｉｎ　　　　　　ｇｐｇｇｇ　　　ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｓａｂｒｉｄｅａｎｄｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒ．Ｔｈｅｏｅｎｉｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈｉｈｅｒｅｄｕｃａｔｉｏｎｏｆｅｎｉｎｅｅｒｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉ　　　　　　　　　　ｇｙｇｇｇｙｐｇｐ　　　　，ｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｎｄｔｈｅｅｎｔｅｒｒｉｓｅ．Ｆｏｒｔｈｅｃｏｍｌｅｘｒｅｓｏｕｒｃｅｓｃｈｅｄｕｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｏｂｌｅｍｏｆｔｅａｃｈｅｒｌｉｎｋｉｎ　　　　　　　　　　ｐｐｐｙｇ　　

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；；：ｅｘｅｒｉｍｅｎｔｓｕｂｃｈｏｏｓｉｎｅｎｉｎｅｅｒｓｌａｎｏｅｎｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒＫｅｗｏｒｄｓｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｅｃｔ　　ｐｊｙｇｇｐｐｇｇｙ　　　　

教育部启动了“卓越工程师教育培０１０年６月，　　２

（），养计划”以下简称“卓越计划”该计划着眼于培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道

］２１－。“卓越路、建设创新型国家和人才强国战略服务［

郑州轻工业学院机电学院在２００１年成立了开放实验室，对机械类及近机械类学生全面开放。１０余年来，该实验室在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力竞赛等代表性学科竞赛中取得了良好的成

４］

。但是在开放实验室建设的过程中也遇到了一些绩［

计划”的特点是创立高校与行业企业联合培养人才的新机制，强化大学生的工程能力与创新能力。开放实验室在时间、空间、内容、方法、手段等方面部分或全面开放，它是联系高校与企业的桥梁，成为促进学生创新能力培养的有效途径

［３］

挑战，比较典型的是：实验室开放模式粗放，软硬件资源利用效率低；实验选题盲目、宽泛，研究的深度不足，缺乏可持续性；实验室开放机制呆板，学习、研究活力不够。针对这些问题，我们在实践中不断探索，取得了很好的成效。

。

收稿日期：１４－０１４－０２０２－１１２０３－２６　修改日期：

；基金项目：国家自然科学基金资助项目（河南省高等教育教５１２０５３７１）

学改革研究项目；郑州轻工业学院第二批研究生教育教学改革项目；郑州轻工业学院第十批教学改革与研究项目重点招标项目

，作者简介：杜文辽（男，河南方城，博士，副教授，主要从事机械１９７７—）

设备远程监控及智能诊断研究．ＣＡＤ、

：Ｅ－ｍａｉｌｄｗｅｎｌｉａｏｚｕｌｉ．ｅｄｕ．ｃｎ＠ｚ

１　集约式开放实验室的建设

１．１　传统开放实验室的粗放特点

开放实验室的建设改变了传统实验室的工作重心，也就是从验证、巩固和加深理论教学的内容转移到

５］

。对学生动手能力、创新能力和解决问题能力的培养［

实验室开放有利于充分利用实验室的设备资源，可以

卓越工程师计划”开放实验室建设探索杜文辽，等：面向“

６］

，更符合素质调动学生的学习积极性和主观能动性［

２１９

备的时候，基本指导思想是要能回答出设备目前能做什么，以后能做什么，设备对学生的动手能力、分析问题能力、创新能力培养体现在哪里。根据需要开放实验项目可以按照一个实验室挑头，几个实验室分工协作的方式进行组织实施。在设备使用过程中，制定设备使用制度，例如对机械创意组合实验设备，我们设计的设备管理表格如表１所示，随时可以发现设备使用中的问题。设备的报废同样要经过严格的论证，给出是继续使用、改造、报废等几种结果，提高设备的利用率，减少浪费。

表１　创意组合模型构件清点情况表

同组签名

班级姓名是否正常清点结果

是否配缺或调换破损所缺货号破损货号上组实验态度成绩（占实验成绩３０％）

教育培养目标的要求。但是，在开放实验室的建设过程中，也有开放模式比较粗放的缺点，具体体现在以下硬件和软件资源的使用及管理。２个方面：

硬件资源使用和管理的粗放体现在实验仪器设备

７］

。实验室开的管理，往往存在重复建设和过度投资［

放缺乏统筹设计，教学单位的与开放实验室实验项目的综合是其中的主要矛盾。机械设计专业开放实验室的实验项目往往与机械制造专业开放实验室的实验项目相同或者类似，同一台设备、同一个实验仪器重

８］９］

。另外一个突出问题是过度投资［，片面追复购买［

求设备的先进性与综合性。比如机械效率综合性能实验台，本来要求学生自己测得数据、整理数据、分析数据，但是订购的一些设备把这些必要的内容和步骤完全忽略，直接给出所测机构的效率曲线，这样对学生动手能力和分析能力的锻炼就非常有限。

软件资源使用和管理的粗放在于实验项目资源的浪费和实验指导教师资源管理的无序。开放实验室所进行的实验项目往往和教师的科研直接相关，与实验内容直接有关的项目技术报告和各类相关文

１０］

，但是科研项目的一个显档是实验室的宝贵财富［

１１］

，如果这些资料不能够很好地管著特点是时限性［

其　　实验室软件资源建设同样是非常重要的内容，

中比较重要的是开放实验室项目管理和实验指导教师资源的管理。科技项目资源是实验室的宝贵财富，如

１３］

，对实验果不能很好地管理和应用将是巨大的浪费［

理，势必造成实验资源的浪费，不利于实验室的可持续发展。开放实验室软件资源使用与管理的另一个

１２］

。高校突出问题是实验指导教师资源的无序管理［

室的可持续发展也很不利。根据项目的类型进行资料的分类存放，建设项目资源库。定期对资料进行整理并更新资源库的内容，注意项目的技术演进。制定资源库宣传资料，使大家了解资源库的内容。同时，资源库对全院师生开放，达到知识共享。对于申报同类型开放实验的项目，借鉴已有的资料，一方面可以吸取以往的经验，另一方面可以更新了解相关技术的发展脉络。

实验指导教师资源是开放实验室的另一宝贵资源。由于开放实验的特点，对实验指导教师的要求相应比较高，对于一个开放实验项目，如何能够找到合适的指导教师，这是经常碰到的一个问题。建立指导教师资源库，将分散在各个系、研究所的教师资料进行整合。教师、学生、实验管理人员与教师资源库之间交互关系如图１所示。根据实验项目的内容，实验课题负责人可以在教师资源库中组织一个教师或多个教师进行指导。

教师大多分配在各研究所或中心，指导开放实验项目时往往是实验室管理人员根据自己对院系教师的了解而指定。指导教师选择的合适与否很大程度上取决于实验室管理人员对指导教师科研项目的熟悉程度，而很多情况下，他们并不可能对每个教师的科研项目了解得那么深入，这就必然会出现实验项目找不到合适的指导教师，而指导教师指导的实验项目又并非是其最擅长的课题。１．２　集约型精细化开放实验室建设

为了克服开放实验室建设中的粗放式管理带来的上述典型问题，我们的思路是建设集约型精细化开放实验室，具体包括硬件资源的集约精细化管理和软件资源的集约精细化管理。

硬件资源的管理主要是实验设备的购置、使用、报废的全生命周期式管理方式的建立。在实验设备的购置方面，主要在全院范围内实行二级论证制度，打破原来系、研究所、中心这种条块分割的局限。每学年，各教学科研基层单位提出开放实验室的设备购置计划及论证报告，学院根据开放实验室的功能分工，对设备购置方案进行整合。主要的思路就是将功能相同或类似的设备进行优选，配置在一个实验室。在选择实验设

２　开放实验室实验选题机制建设

开放实验室实验项目的选题一般具有综合性、创新性、与教师科研活动结合紧密等特点。与“卓越计划”的培养目标相结合，在具体的实验项目选题中还应该从学

２２０

实　验　技　术　与　管　理

实验项目选题应该贯彻学生科研兴趣与教　　首先，

师科学引导相结合。在进行了大学课程基础知识的学习以后，很多学生都有跃跃欲试的冲动，希望能够把学到的知识应用到实际课题中去，同时，他们也会有很大的困惑，不知道该怎么将书本的知识与具体的应用结合进来。这时就需要教师进行适当的引导。图２所示，学生作品“洒水机器人”就是在学习了机械原理、机械控制基础、液压与气动等基础课程后，教师引导学生完

图１　教师、学生、实验管理人员与教师资源库之间关系图

成的一个开放实验项目。该作品由机械部分、气动部分和控制部分组成，通过网络实现远程控制机器人进行洒水作业。

生兴趣培养、项目选择内容、项目选题导向上进行考虑。

图２　家庭智能机器人

实验项目选择内容应体现知识面的覆盖与　　其次，

知识点的突破相结合。作为开放实验项目，其综合性体现在能够覆盖尽可能大的知识面，通过一个实验项目锻炼学生对多个相关知识的应用和掌握。但是，一个好的实验项目还应该体现先进性。因此，选题不仅仅体现在知识点的简单累积，还应该在某几个或某一个点上有所突破。如图３所示，学生实验项目“集中驱

，动凸轮－连杆组合机构”该实验项目包含凸轮机构、连杆机构和二者进行组合的几何模型，还包括机构仿真的运动模型以及机械系统运动循环图知识，所锻炼的还有计算机图形学、计算机编程等方面的能力。而学生在实验中的突破则是根据对机构运动规律的要求，正确绘制机构运动循环图，并进行组合机构的计算机辅助几何设计。

图３　集中驱动凸轮－连杆组合机构设计系统

卓越工程师计划”开放实验室建设探索杜文辽，等：面向“

２２１

在实验项目选题的导向上应与国家的科技　　另外，

发展方向相结合。“卓越计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。开放实验项目组织实施就要贯彻“卓越计划”的这一培养目标，实验的选题方向要有意识地与国家的科技发展方向相结合。另外，“鼓励学生积极参加大学生课外学术科技作品竞赛（挑）、战杯”大学生创新创业训练计划及教育部主办的全

国大学生学科竞赛，如大学生机械设计大赛、结构设计竞赛、工程训练综合能力竞赛等。根据各项赛事的日程，学院从多个渠道对学生进行广泛动员，分别是学院—辅导员—班干部—学生系统、学院—任课教师—学生系统，以及实验室—网站—学生系统，对学生报的实验项目进行实验室论证，把握项目的先进性和可行性。图４是学生在开放实验室完成的各项赛事中的部分参赛作品。

图４　开放实验室部分参赛作品

３　开放实验室运行机制建设

３．１　实验室开放的时间空间机制

在开放实验室的建设中，要注意避免为开放而开放的粗放型时间空间机制。在时间上，建立项目实施预约制度，在项目评审通过后，项目主持人向实验室提出预约，由实验室管理员进行项目的时间安排。在空间上，为了适应开放实验室实验项目综合性的特点，突破传统的“固定式”实验场所的，采用柔性实验场地，也即根据实验项目的需要，由一个或多个实验场所共同完成整个项目。这就对实验室管理员提出了更高的要求，即项目进度的把握能力和协调能力。３．２　实验室开放的项目实施机制与传统的实验模式不同，开放实验室的实验项目往往具有综合性、先进性的特点，其功能主要是在对未知进行合理假设的基础上，通过实验进行方案的验证。因此如何把握项目的综合性和先进性是保证实验项目质量的一个重要内容，对实验项目的实施进行过程控制是保证项目可持续研究的重要环节。

（）在实验项目选题上采取三级论证模式，即课１

题组—实验室—学院逐级对课题的综合性和先进性进行把关。首先组成一个项目小组，在项目小组内进行

讨论和论证，通过实验项目的提出、实验方案的筛选，项目组提出项目申请。开放实验室要根据现有的实验条件对实验的可行性、实验指导教师的安排进行论证。然后学院对实验项目的综合性和先进性在全院范围内进行论证，论证的结果分为同意、方案修改后同意、不同意３种。只有通过论证的项目才能够组织实验的实施。

（）开放实验室项目探索性的特点，决定了对项２

目实施的过程控制是保证项目可持续研究的重要环节。项目进行当中，要对可能出现的问题做好预案，特别是项目难以进行下去的时候，要及时进行项目再论证，做出实验继续进行或者终止的结论。对于继续进行的项目，应该是通过再论证能够找到解决办法的项目。通过再论证，可以避免实验资源的浪费，同时可以对项目内容进行更深入的理解。对于完成的项目，要及时对项目进行总结，总结内容存储在教师资源库中的已完成项目中，作为以后相关项目的参考。３．３　实验室开放的激励机制

学校制定开放实验室管理办法，对实验室管理员、实验指导教师工作量核算等方面做出规定和要求，为实验室开放的可持续性提供制度保障。学校每年召开

（下转第２２５页）

郭随平，等：对口支援西部高校实验室建设的实践和思考

２２５

寻求对口支援实验室建设工作的３．４　明确工作抓手，

重点突破

、“对口支援工作，要注意避免“撒胡椒面”四处开，需要根据调研，区分情况，明确工作抓手，形成重花”

点突破。如：在制度建设上，注重提升受援高校实验室的标准化、规范化建设水平；在队伍建设上，重点发挥支教教师的作用，帮助受援高校实验室加强团队建设；在提高实验教学资源利用水平上，以重点支援开放实验室建设为抓手，推进受援高校各级各类教学实验室面向学生开放

［１３］

）：（究与探索，７．２１２００４，２３１－［］郑兴福，］胡凯．国家级实验教学示范中心建设实践与发展探析［２Ｊ．

：（）实验技术与管理，２２２１７００９，２６４２１．－［］冯端．］实验室研究与探索，实验室是现代化大学的心脏［０００，１９３Ｊ．２

（）：４．５１－［］孙水林．］实验室研究地方性高校实验室建设和管理的研究［４Ｊ．

：（）与探索，９５．９２２００５，２４２－［］孙尔康，张剑荣，邱金恒，等．建设一支相对稳定的师资队伍是提高５

］）：（实验教学质量的重要保证［实验技术与管理，Ｊ．２９．１８００７，２４１－］［］覃宝山，河覃勇荣．民族地区新升本院校实验教学现状与对策［Ｊ．６

：（）池学院学报，２５２８．２００９，２９２－［］郑兴福，］胡凯．国家级实验教学示范中心建设实践与发展探析［７Ｊ．

：（）实验技术与管理，２２１．２１７２００９，２６４－［］谭兴芳．］：高校实验教材改革初探［高教高职研究，８Ｊ．２００９（２）

２２２２２３．－］［］王永会，高智琛．高校实验教材建设［中国现代教育装备，Ｊ．２０１２９

：（）５５１３６０．－［］冯向东．］：专业建设与人才培养［高等教育研究，学科、１０Ｊ．２００２（３）

７１．７６－［］刘君玲，刘斌．西部地区高校实验室科学建设与开放管理的基本思１１

］：（）路［实验技术管理，Ｊ．２２１９９０１２，２９３０１．－［］张云峰，戴春雷，韩刚．完善信息网络化建设发挥实验教学示范中１２

］（）：心辐射作用［石油教育，０Ｊ．２０１２６９９１．－［］殷志明，］高校实验室开放工作的实践与探索［实验技术徐永清．１３Ｊ．

：（）与管理，１８７１８９．２０１０，２７８－；在实验教学体系建设上，重点帮助

受援高校开展实验教学改革研究和实验教材建设。

４　结束语

对口支援西部高校的相关研究，目前仍主要着眼于对口支援工作的整体与，缺乏专门针对对口支援实验室建设的模式、对策进行系统研究的成果，今后，要进一步加强这方面的研究和思考，形成行之有效的援建描述，提出更有针对性和指导性的建议，才能更好地提高对口支援工作水平。）参考文献（ｅｎｃｅｓＲｅｆｅｒ

［］张大良．］瞄准世界一流大学目标加快教学实验室建设［实验室研１Ｊ．

櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍（上接第２２１页）

学科竞赛表彰大会，对在各项大赛中获得优异成绩的教师和学生给予物质和精神奖励。对于获得国家级的创新实验项目进行经费配套。另外，由于参与开放实验项目的学生在动手能力、创新能力方面均得到很好的锻炼，他们在找工作时也更能受到用人单位的青睐，学校也主动利用各种渠道进行宣传，带动、鼓励更多的学生投入到开放实验项目中。

［］张建文，白薇，程永强，等．结合实际，深化改革，全面推进卓越工程２

］（）：师培养［中国大学教学，Ｊ．２６７０１２６６９．－］［］钟桂辉，鞠权赫，等．浅谈开放实验室的体系建设［实验刘曙光，Ｊ．３

：（）室研究与探索，１４７２０１２，３１８１５０．－［］马宇．］机械管理开以就业为导向提高机械专业学生创新能力［４Ｊ．

：（）发，１３３．１３２２０１０，２５３－［］彭儒武，］徐海花．高校实验室开放与管理模式的实践与探索［实５Ｊ．

）：验室科学，２１３２．２９０１３（１１－［］沈剑敏，陈强，张东凯，等．生物学实验技术队伍建设与本科生创新６

］（）：能力培养模式及实践［高校实验室工作研究，２Ｊ．２０１０４３３６．－［］左铁镛．］实验室研究与探高等学校实验室建设的作用与思考［７Ｊ．

：（）索，５．１２０１１，３０４－［］杨燕．］实验室建设中应该重视的问题：粗放式增长［物理实验，８Ｊ．

：（）２２３．２０２６８００６，－［］梅建平，冯建跃，李崧．实验室资质认定制度在大型仪器设备开放共９

）：］（实验技术与管理，享管理中的作用［１３５０Ｊ．２０１１，２８１３５４．－［］陈启愉，］胡继英，张凌，等．高校重点实验室精细化管理的思考［１０Ｊ．

）：（科技管理研究，１２６．０１２５２００６，２６１－［］张佳琪，吕远平，姚开，等．食品微生物学实验课立体化教学体系的１１

］：（）构建［微生物学通报，Ｊ．２３２７．３２２０１３，４０２－［］邵雷，］实验技术周怡．专业实验室实施卓越工程师计划的探索［１２Ｊ．

：（）与管理，１２４２０１３，３０４１２６．－［］胡仁东．］论大学优势学科群的内涵，特点及构建策略［中国高教１３Ｊ．

（）：研究，５３．０２０１１８５－４　结束语

“卓越计划”的实施，对开放实验室的建设水平提出了更高的要求。在开放实验室建设过程中，通过不断探索，郑州轻工业学院机电学院逐渐建成一个集约型精细化的开放实验室，在实验选题机制和运行机制建设方面摸索出了一套比较成功的经验，为实验室开放水平的提高奠定了一个良好的基础。）参考文献（ｅｎｃｅｓＲｅｆｅｒ

［／［］教育部．卓越工程师教育培养计划”教育部２ＥＢ３日启动实施“１

（）：／／／／／／０ＯＬ］．２０１６２３．ｈｔｔ０６２３ｃｏｎｗｗｗ．．ｃｎｚｄｔ２０１０ｔｅｎｔｏｖ－－－ｐｇｇ＿１６３５１１４．ｈｔｍ．