仪器平台智能开放管理下的学生自主实践模式的研究

1、    仪器平台智能开放管理下的学生自主实践模式的研究    李彭+方勇+刘琴+裴斐+周剑敏摘 要：实行大型仪器设备的开放共享已成为许多高校进行教学改革的选择之一，但是在开放过程中仍存在一些问题。该文论述了构建仪器设备开放式智能管理模式和学生自主实践模式的必要性；介绍了开放实验室管理的具体实施过程及可能出现的问题及解决方法；为高校完善大型仪器设备管理制度，培养高质量、高素质复合型食品专业人才提供了一定的参考价值。关键词：仪器平台；开放管理；人才培养g642.0 a 1007-7731（2017）13-0168-04高等院校是人才培养与科技创新的重要场所，

2、为实现这两个目标，高校需要以先进的教学实践平台作为支撑1。高校科研环境的改善、高技能人才的培养和高科技的发展都依托于大型仪器设备资源。我国的高等教育事业不断发展，国家对高校建设的投资力度也不断增大。同时，高校自身对优势学科建设、研究领域拓展、以及高素质人才培养等方面都存在需求。近些年，高校购置的仪器设备数量呈现不断增长的趋势，购置金額也不断增大，特别是在添置大型仪器设备上投入了大量资金，为高校创造了良好的实验条件和科研环境。提高大型仪器设备的拥有率已成为改善高校办学条件和科研环境的重要举措。然而，这些大型仪器的管理和使用仍存在许多问题。据报道，很多高校在拥有的所有仪器设备中，10万元以上大型仪

3、器设备占了50%，一些国家重点高校和重点实验室的大型高精尖设备甚至占总量的60%70%。然而，仪器利用率却平均达不到25%，甚至个别设备存在零机时的情况，这不仅是对优质资源的浪费，也不利于大型仪器保持良好的运行状态。在美国，一些高校和科研院所都开设了很多开放共享实验室，结合互联网技术对公众开放，有需求者只要提前预约，就能够在一定时间内使用仪器设备，这样的方式使科学仪器设备得到了充分的利用，利用率高达80%2。因而，如何利用好高端精密仪器设备这个支撑平台，如何优化配置仪器资源、实现物尽其用，对于提高人才培养质量具有重要意义。理论知识的研究不足以满足当代大学生职业技能的掌握和深化，实践是检验真理的

4、唯一标准，是最丰富的教科书。实验室是施行素质教育、丰富实践生活、造就创新人才的重要基地3。南京财经大学食品科学与工程学院具有食品科学与工程，食品质量与安全，粮食工程，生物工程，应用化学5大专业。此外还建有国家粮食局粮油质量检测工程技术研究中心、江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室，这也是我院实验仪器设备主要集中的实验室，它拥有大量的进口仪器，如光谱、色谱、质谱、物理分析、分离和纯化、微生物学和基因工程等大型设备，承担着我院人才培养和科研发展的重任。虽然我院的理论教学水平、实验室硬件资源都基本与国际接轨，但实践教学还是不能满足需求，与理论教学相距甚远。食品院系的教学普遍存在“重理论、轻实践”

5、的问题，这样的教学管理思想导致本专业学生对食品产业缺乏一定了解，不利于学生的全方位发展4；同时也导致教学实践平台的整体仪器设备使用率较低，没有最大限度地发挥实验仪器设备在学校实验教学改革与科研中的积极作用，学生的实验课程实用价值较低5，这与当今社会发展所需的食品专业人才需求相脱节。为切实提高仪器设备的使用率，改善投资效益2，更好地为食品学科教学和科研服务，培养全面优质的食品专业人才，我院应当推行大型仪器设备开放共享平台建设。本文针对学院特点，结合学院自身的优势（如优秀的理论教学背景、出色的教师团队、高精尖的仪器设备等），阐述了仪器平台智能开放管理下学生自主实践模式建设的必要性，并介绍了开放性实

6、验室管理的具体实施内容，对可能出现的问题进行分析，提出解决办法。该系统的运行，为实验室实现科学化、规范化的管理提供了保障，提高了仪器设备的使用效率，降低了实验室的能耗，从而达到效能最大化6。为高校完善大型仪器设备管理制度，培养高质量、高素质复合型食品专业人才提供了一定的参考价值。1 仪器平台智能开放管理下的学生自主实践模式建立的必要性绝大多数理工科各专业是以实验实践为基础的学科，实验实践能力是理工科从业人员的看家本领，因而实践教学环节在理工科学生教育教学过程中占有特殊的地位，对学生创新思维的培养和综合素质的提高都具有重要的意义。我院建有食品科学与工程一级学科硕士学位授权点，本科专业包涵食品科学

7、与工程、食品质量与安全、粮食工程、生物工程和应用化学，其中食品科学与工程、食品质量与安全这两个专业分别是国家和江苏省特色专业。近年来，在国家政策和资金大力支持下，学院十分重视对实验室的建设和管理，投入大量资金完善实验设施和设备，改善办学硬件条件，并集中力量建设实习基地，加强专业实践环节的实施，更好地为学生毕业后的发展做好铺垫。这一系列举措极大提高了我院的教学质量和教学水平。目前我院实验仪器设备主要集中在粮油品质控制及深加工技术实验室，这是学院为全校师生打造的开放共享仪器平台，这个平台不仅作为本科生食品科学、农产品加工与储藏工程等研究方向的实验实践场所，同时也担负着培养优秀食品专业硕士生的重任。

8、因此，开放共享仪器平台是我院培养创新型人才、发展科研创新的重要支撑。尽管我院在提高理论教学水平和扩展实验实践资源两大方面都加大了力度，但由于理论教学与实践教学未能很好地结合，实际很难提高学生的创新能力。在传统的管理方式下，实验室只能为实验课程服务，并不能满足学生利用课外时间进行科研训练的需求，使得实验室资源得不到充分发挥，实验设备利用率低。学生对实验室的仪器设备操作不熟悉，创新实践的机会少，开展自主性实验的积极性得不到充分发挥。即便学生在实验课期间有机会进入实验室，也因为条件有限，只能完成一定的验证性实验，很少有机会开展创新实验实践，这不利于学生创新能力的培养7，不能满足食品专业学生理论知识与

9、实践能力全面发展的需求。学生在面临很多实际问题的时候，也感到创意的缺失，似乎学到的知识并不能转化为解决办法。究其原因，主要是两方面：一方面，实验室仪器设备开放力度不够，硬件条件不充分，传统的管理方式无法满足学生课外创新实践的需求，实验设备利用率低；另一方面，实验课的创新内容缺乏，使得优秀学生丰富的想象力与创新力得不到充分激活，学生创新能力的培养受到了很大限制。虽然学生的创新能力与自身天赋有一定关系，但通过实验、讨论和学生自己思考等方式都能对创新能力的培养有所帮助，再结合院校开展的各类活动，更能提高学生的知识集成能力8。为了给学生创造良好的实践条件，提供更多的锻炼机会，更好地培养学生的创新思维和

10、动手能力，很多高校将推行实验室开放管理作为改革的方向之一7。 因此，想要提高学生的思维能力、创新能力和社会适应能力，就必须结合学院的专业特点，引入互联网的开放特点，整合实验室仪器设备、实践教育资源，实现硬件与软件两方面智能开放共享；同时也应基于课程教学内容、当下社会热点问题、企业人才技能需求及前沿科学问题，制订系列开放式实践专题，构建创新实践教学体系。综上，建立仪器平台智能开放管理以及培养学生自主实践模式显得尤为重要。2 构建智能开放仪器平台和实践教学体系作为培养人才的重要基地，实验室的开放水平是提高学生创新能力及实践能力的重要因素，因此推广开放式实验教学势在必行。实验室开放可以为学生进行创新

11、型实验提供设备和场地。构建开放仪器平台和实践教学体系应当从学院的专业特点出发，引入互联网的开放特点，将实验室仪器设备、实践教育资源进行整合优化，实现硬件与软件两方面智能开放共享；同时深入了解并研究实践环节中的各项相关因素，结合人才培养需求和实质性成效，构建智能开放的仪器平台和以学生为主体的实践模式。2.1 改变传统人工管理的方式 实验室开放并不只是时间和空间的简单开放，也不是教学内容的简单呈现，而是对众多资源的高度整合。首先，要确保实验室开放的安全，需要贯彻先进的管理理念、确保管理制度作保障。在传统的人工管理方式下，实验室只能为实验课程提供开放服务，课余时间并不对学生开放，导致实验设备利用率低

12、，学生的科研积极性得不到充分发挥，这限制了学生创新能力的培养，不利于学生综合能力的提高。因此，传统人工管理的方式不再适用于开放型实验室，而是应当对其实施信息化管理。信息化管理系统具有各方面优势，不仅能进行实验课程的预约、仪器设备使用预约、实验设备的借用和归还情况查询、开放上机登记，还能对实验项目的申报和审批、教师指导情况记录、实验室相关文档的管理等内容进行查询。通过对信息化管理系统进行不同授权，加强实验室的开放管理10，使得实验室开放工作更加深入和全面8，并节约人力成本，有效提高实验室运行效率。建立大型设备共享管理平台离不开现代信息技术和网络技术3，校园网和校园一卡通等计算机软件技术、智能卡技

13、术和网络技术对仪器开放共享平台的构建起着重要作用。同时，实验室的开放运作也应融入先进的管理理念7，从而实现全过程管理的开放设备，优化各种资源分配、规划以及协调，以实现实验室的高效统筹规划，提高资源利用率。2.2 改革按课程分配和管理实验室资源的旧模式 食品科学与工程专业是一个面向社会实践和应用的专业，因此需要专业人才具有较高的实践应用能力和创新能力。随着现代科技的飞速发展，许多生产过程中新原理、新技术、新工艺、新手段不断出现9。食品专业培养应注重复合型、应用型人才创新能力的培养，使学生毕业后成为能从事食品加工、食品分析检验、食品质量控制管理、企业管理和科学研究并熟悉国际食品质量安全体系和标准的

14、专业人才，并且能掌握营养学、化学、生物学、食品工程和食品贮藏加工知识等多学科专业背景知识4。传统按课程分配和管理实验室资源的旧模式无法满足培养综合性人才的需求，实验室往往形成规模小、效率低的格局，导致资源无法共享。所以，必须改革按课程分配和管理实验室资源的旧模式，统合实验资源，实行实验教学以及学生创新科研活动中的平台式共享，增加学生锻炼创新能力的机会。2.3 改变实验教学由单一课程组和学生班级为单位的组织形式 食品科学与工程是一门实践性很强的学科，它要求学生不仅要学好理论，更重要的是能够用学到的知识运用到实际生产加工和检测中9，根据学生兴趣和就业期望培养学生的创新意识和学术研究能力。因此学院要

15、形成跨类型教学团队和学生学习兴趣型团队，通過配置导师、组建创新团队参与理论研究、科研项目和创新竞赛活动等方式，充分发挥学生的主动性和创造性，提高实验教学在培养学生实验技能、科学思维与方法、创新意识与能力中的地位，培养学生科研实践能力、创新能力、应用能力，提高学生的竞争力。2.4 转变传统专业实验课程设置依附于理论课体系的横向模式 传统专业实验课程设置依附于理论课体系，对学生的创新能力培养效果甚微。专业教学内容应超越单门课程的范围，建立实验课程之间的系统联系，设计接近生活实际、知识交叉的实验内容，使实践内容具有系统性、科学性和全面性，推进课程体系、教学内容、教学方法和教学模式的改革，实现教学内容

16、与教学目标的一致性。在教学方法上，教师必须转变传统的“填鸭式”讲授方式，转向“启发式”教学，树立以学生为“教与学”主体的教育观念。教师不妨根据学生的培养目标，给出一系列开放性实验课题供学生选择。开放性实验的主要目的是培养学生的实践能力和综合设计能力，因此让更多的学生参加，尽可能地培养出更多的人才。所以，教师在设计实验项目的时候，应尽量选取难度适中、与实际结合紧密的题目，充分论证学生提出的自拟题目可行性，安排好实验进度，给予学生一定的指导，尽可能地调动学生对科研创新的积极性。2.5 加强实践环节的组织和团队指导 开放平台需要组织专门的指导团队，团队应主要由各专业课老师、专职实验教师、合作实训基地

17、技术人员组成，由学院教学和科研骨干教师担任团队负责人，全权负责平台的运作。学生进行分组后配备专业导师，导师要加强对本组学生的管理，要求学生进入实验室前做好准备，查阅相关资料，并制订实验实施方案，提高实验效率7。让学生通过实践训练，锻炼掌握各类仪器设备技能，为走出校园做好充分准备。3 解决构建过程中可能出现的问题实验室在课外时间对学生开放，为学生创造更多的实践机会，提高学生理论与实践结合的能力，是教育教学改革的重要内容，开放性实验室是实验教学改革中重要的改革内容。在构建和运行开放仪器平台和实践教学体系的过程中，解决好可能出现的仪器开放平台安全问题、实践教学中科学选题问题、指导团队的组织和协调问题

18、等，显得尤为重要。3.1 仪器开放过程中的安全问题 要成功建立大型仪器设备共享平台，并保障实验的顺利进行和仪器设备的安全，维持开放式实验室的持续稳定运行，必须制定一套健全和完善安全管理制度。科学的管理制度能够最大程度保证开放实验室的正常进行。安全管理的规章制度应涵盖实验教室的管理、实验仪器设备清单、实验设备预约和使用制度、课外实验课程预约安排制度、实验软件安装制度、实验项目申报和审批制度等诸多方面，并根据实际运行过程中的需求不断完善管理制度，严格按照管理制度执行。良好的管理制度是仪器设备共享平台正常开放、安全运转的保障。理工科实验室的安全问题涉及水、电、气、试剂药品、仪器等。因此需加强学生的安

19、全意识和行为习惯的培养，以及实验技能、科学素养等方面的培训，确保学生能独立使用仪器设备后再对其开放权限，并在授予权限初期根据学生预约记录通过现场检查、远程视频监测、实时运行状态监测等手段进行跟踪管理，以消除安全隐患。在实验室开放的情况下，还应采取一些必要的安全措施预防安全事故的发生：（1）对学生进行安全教育和培训，增强学生的安全防范意识和责任意识，确保学生遵守管理制度；（2）建设和完善实验室各类安全设施，在实验室内部要有完善的安全管理责任制度，同时提高值班教师的责任心；（3）实行区域管理，分区确定负责人，做到定期检查实验室安全和仪器设备状态，如有安全隐患要及时处理；（4）加大对仪器设备的维护保

20、养，在拥有高尖端设备或开展高危险性实验的实验室内配制视频监控和防盗报警系统等，以保障设备和技术的安全。 3.2 实践教学中科学选题的问题 学生是学习的主体，教师是学习的组织者、引领者与合作者10；学生不应该被动地接受信息，而应该主动参与信息获取的全过程，教师应鼓励学生思考、参与讨论。提出开放性实验课题的主要目的在于培养和提高学生的综合设计能力和动手能力，所以实践教学中实验项目的确定，应符合学生的能力，尽量选择难度适中、与实际结合紧密的题目，鼓励更多学生参与到实验项目，尽可能地调动学生对科研创新的积极性，以培养更多的人才。因此，实践教学体系中的选题，需要教师多花心思，所选的系列实验题目要新颖、有

21、趣，紧密结合当下社会热点问题、企业人才技能需求及前沿科学问题进行展开。教师要充分做好素材准备，满足不同层次学生的需求，控制好实验进度，并提供学生相应的指导，激发学生对创新实践的热情，调动学生课余时间主动学习的积极性。3.3 正确指导团队的组织和协调 开放性平台与开放性实践课题需要多方共同参与，包括学生、实验员、教师及校外企业负责人等。传统的实验实践训练，教师、实验员及校外实训基地等已提前为学生准备好相关条件，学生的很多问题都能在现场得到解决。但是开放性实践很多问题都发生在课下，因此需要组织协调好各方人员，如有必须需制订相关的绩效考评制度，为学生自主实践提供硬件与软件的保障。4 结语高校的教学和科研活动都离不开完善的硬件设施。当今高校的大型仪器拥有量不断提高，实验室开放程度不断扩大。随着社会对高技能人才的要求日益提高，高校更加重视对学生创新精神和实践能力的培养。开放性实验室已经成为各大高校进行教学改革的重要环节，学生创新精神和实践