基于“卓越工程师教育培养计划”的全开放实验教学探析
-----以湖南工程学院为例
吴朝建
（湖南工程学院教务处 湖南湘潭 411104）
摘 要：湖南工程学院作为国家首批跻身“卓越计划”的省属本科院校，当以创新性人才培养作为教学改革的突破口，继续坚持培育应用型人才的特色，积极探索全开放实验教学取得良好效果的有效方式，实现创新性人才培养目标。
关键词：卓越计划;创新能力;全开放实验教学;教学改革
中图分类号：G642.423
“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，是我国工程教育改革的切入点和突破口。湖南工程学院作为首批跻身“卓越计划”的省属本科院校，在“卓越计划”的实施过程中，校内教学将继续以全开放实验教学为着力点，积极探索创新性人才培养的有效模式。
一、加强大学生创新能力培养是“卓越计划”的核心
“卓越计划”就是要面向工业界、面向世界、面向未来，培养出一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力。这表明国家实施“卓越计划”的核心就是要培养一大批创新型工程人才，这也是“卓越计划”的使命所在。
1、加强大学生创新能力培养是当代教育改革的着力点
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。21世纪是知识经济时代，国际竞争将主要体现为创新人才的竞争。江泽民同志指出：“要迎接科学技术突飞猛进和知识经济迅速兴起的挑战，最重要的是坚持创新，勇于创新。”
作为当代大学生、未来的建设者和接班人，当今时代的发展对大学生的创新能力提出了更高的要求。在新形势下，面对生产力和科学技术前所未有的大发展，面对日趋激烈的国际竞争，高校的人才培养规格也有了新的要求。这就是要求学生成为既要掌握系统的科学知识，同时又具有创新意识、创新思维、创新精神及创新能力的全面发展的高素质的创新型人才。
创新是国家发展战略的核心，而创新型人才的培养是建设创新型国家的关键。创新型人才的两大要素就是创新精神和创新能力，前者包括创新欲望和追求、不畏失败的顽强意志，后者主要是发现问题、分析问题、解决问题的能力。大学生创新能力主要是指学生在实践中将所学的知识加以运用和表达，运用所学的知识分析问题，解决问题，将知识转化成能力。大学生创新能力的培养正是把学生的被动实践变为主动实践，激发学生浓厚的求知兴趣和强烈的创新激情，促进学生独立解决问题的能力和勇挑重担的责任感。在这个过程中，逐步形成学生坚定的信念、勇于冒险的精神、顽强的意志力，以及思维和行动的独立性与做事一丝不苟的品质。
所以说，作为我国社会主义建设的人才后备军的当代大学生，他们是否拥有创新能力，将直接关系到社会主义和谐社会的建设与发展。因此，大力推进创新教育，培养一大批具有社会责任感和创业能力、创造精神的高素质人才，为建设创新型国家提供有力的人才和智力支持，促进经济发展向主要依靠科技进步、劳动者素质提高，是新时期高校的战略任务。
2、加强大学生创新能力培养是“卓越计划”的核心内容
《教育部关于实施“卓越工程师教育培养计划”的若干意见（征求意见稿）》中明确指出，参与“卓越计划”的高等学校，要大力改革课程体系和教学形式，要依据本校“卓越计划”培养标准，遵循工程的集成与创新特征，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心。
教育部党组副书记、副部长陈希在2010年6月23日于天津召开的“卓越工程师教育培养计划”启动会上的讲话中指出：“党的十七大以来，党中央、国务院作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署，这对高等工程教育改革发展提出了迫切要求。走中国特色新型工业化道路，迫切需要培养一大批能够适应和支撑产业发展的工程人才；建设创新型国家，提升我国工程科技队伍的创新能力，迫切需要培养一大批创新型工程人才。”
中国工程院院士左铁镛也指出：“及时启动‘卓越工程师教育培养计划’，着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题，加紧培养一批创新性强，能够适应经济和社会发展需求的各类工程科技人才，提高科技创新能力，对于加快经济发展方式的转变、实现未来我国经济社会的持续发展，具有重要意义，将产生深远的影响。”
3、强化实践教学是培养创新人才的主要路径
对科学的学习，最终要应用到实践中去，在实践中发现问题，解决问题，并在实践中创新。大学生不能将所学的知识运用到实践中去，或者在知识的运用上固定僵化，是实践教学所面临的主要问题。因此要切实加强实践教学环节，提高大学生的实践能力。
创新人才培养需要打造平台，提供舞台。强化实践教学是培养应用型创新人才的主要路径。在学校教学方面，必须重视学校实验场所的建设，加大实验教学投入。“卓越计划”强调的学生现场工作能力、设计能力、工程项目实施能力以及新产品开放与技术改造能力的培养与形成，必须有强有力的实验教学作为支撑，全开放实验教学以其向学生全天候开放实验室、实验技术人员全程指导、学生自主设计与实践的方式，为学生强化实践能力培养提供了广阔的舞台。
二、基于“卓越计划”的全开放实验教学的实践路径
在创新型人才培养过程中，实验教学有着不可替代的作用。而开放实验教学模式倡导以学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法、提高其创新能力和实践能力，是培养学生实践能力、创新意识和创新能力的重要途径，符合“卓越计划”对人才培养的要求。“卓越计划”背景下，全开放实验教学必须建立新的机制。
1、以全开放实验室为依托，打造学生实践能力培养基地
建立开放实验室为学生创新提供良好的创新环境建立开放性实验室，是实行以人为本、实施个性化教育的重要措施，是开展素质教育、培养学生创新精神和实践能力的重要基地。开放实验室有利于学生个性思维的发展和自主创新能力的培养。学生完成必做的实验任务后，可根据自己的专业特长、爱好选做其他实验，也可根据在理论课学习过程中产生新的创意到开放实验室来论证。实验前对课题进行文献检索，加强了学生检索文献资料的能力。实验所需仪器选用，试剂配制，实验进度等由学生自己决定，训练了学生统筹安排实验的策划能力，并学会如何简便快速、经济有效地完成实验。每个开放性实验结束后，要求学生及时整理、统计实验数据，撰写实验报告或研究论文，经考核合格后按规定计算学分。开放性实验室学生实验自主性高，创造空间大，有助于培养学生的创新意识。
2、以能力培养为主线，通过全开放实验教学培养学生自主创新能力
纵观世界科技发展，许多卓有成效的科技成果都是青年科学家发现的。指导学生开展科研是培养创新人才的有效途径。在实验教学这个环节渗透创新精神。对于参与“卓越计划”的学生来说，低年级学生由于其尚不具备独立选题能力，组织他们熟悉全开放实验教学模式，为课题研究做好准备。高年级的学生学完了基础课，具备了一定的独立选择研究课题能力，教师主要是帮助分析、论证，起“导”的作用，放手让学生大胆实验。青年人思维活跃，通过启发或“顿悟”可激发学生新的创造性思维，能为今后独立开展科研打下基础，有利于培养学生的自主创新能力，及早发现和凝练科研方向，保证优秀人才脱颖而出。在开放性实验教学中，学生通过观察而积累的感性材料和实验数据，再经过仔细分析和思考，可以更有效地培养学生独立思考的能力和科研创新能力。在最后一年的企业学习中，学生在全开放实验教学情境下的积累和感悟，很有可能成为其进行科技创新的动力和源泉。
3、以创新精神和创新能力培养为突破口，发挥全开放实验教学的溢出效应
全开放实验教学是实现教学与科研相结合的理想模式，全开放实验教学能够为学生论证自身思考、证明论断结果提供足够的机会，成为学生创新能力培育的重要平台。通过全开放实验教学，将创新与日常教学密切结合，为学生提供了挖掘学习潜能和发展个性的场所，为激发学生对实验的兴趣，培养学生的创新意识和实践能力发挥了重要作用。通过在学校里营造出浓厚的研究气氛，促进学生创新精神的培养、创新能力的提高和创新素质的成长。
全开放实验教学由此可以超越固有的使命和任务，形成溢出效应，在大学生创新能力培养中发挥更大的作用。
三、基于“卓越计划”的全开放实验教学对学生创新能力培养价值分析
“卓越计划”采用“3+1”的校企联合培养方式，前3年在校内学习，最后1年在企业学习。由此可见，学生无论在学习时间以及能力培养的重要环节都是在学校完成的。从多年的实践来看，全开放实验教学模式对于“卓越计划”培养目标的实现有以下几个方面的促进作用。
1、让学生身体力行，有利于提高工程实践能力和培养良好的工作作风
全开放实验教学模式下，实验的一切准备工作开放性地交给学生去做，使得实验的每一步都需要学生身体力行，事无巨细地全面考虑，动手动脑，仔细操作，认真思考，稍有疏忽，就有可能造成失败。经过学生自己的辛勤实践劳动，看到成功的实验结果，学生会倍感成功带来的收获，学生也能更深刻地体会到掌握真正的知识和技术并不是一件容易的事。显然，实践性环节对培养学生独立思考能力、归纳分析能力、渗透综合能力和创新能力及严谨的工作作风等方面起着不可替代的作用。同时，从这些综合实践性实验中提炼出富有启迪的思想方法，以及培养学生能够触类旁通地使用各类仪器技术和展开新类型的实验都是重要的。
2、能给学生更多自由发挥空间，有利于培养学生的创新能力
全开放实验教学模式适应了不同学生的兴趣爱好和需要，给学生个性发展提供了空间和自由，实现了个性化的教学。实践证明：集设计、制作、调试于一体，又集理论、实践、实用、趣味性于一体的全开放实验教学模式，把学生推倒实验教学的前台，使学生真正成为了实验教学的主体，学生的主动性和综合能力得到了更好的发挥，尤其在自学能力、动手能力、创新意识、创新能力等各方面都会得到充分的锻炼和提高，其中一些反映交叉学科的课题更能锻炼学生思维的广阔性。
3、能给学生更多锻炼，有利于营造良好的创新氛围
以“工程性”为核心的全开放实验教学模式，能充分挖掘学生的综合运用能力和创新能力，会使学生的知识结构、工程实践能力和综合素质会得到很大提高。以“工程性”为核心的全开放实验教学模式也能带动广大学生积极参加各类科技活动，不断提高工程实践能力。
四、湖南工程学院以培养学生创新能力为主旨的全开放实验教学模式
我校从1985年开始一直坚持实验室面向学生的全开放。学校升本后在招生规模扩大、实验教学任务十分繁重的情况下，我们总结经验，克服困难，先后对全校所有基础课实验中心实行了全开放。
1、学校全开放实验教学模式简介
全开放实验包含三个方面，即实验设备全开放、实验时间全开放和实验内容全开放。教学设备的开放，将实验必需设备、元器件、实验板及必备工具提供给学生；教学时间的开放，是每周一至周五的白天、晚上，周六的白天，学生通过预约的方式完成实验；教学内容的开放，完成全部必做实验项目、选做实验项目及学生自拟实验项目，学生还可完成自己想研究的或科技创新设想的项目。全校经常性开设的全开放实验项目200多个，课程30多门。为确保全开放实验效果，学院引入了“湖南工程学院实验室综合管理系统”，搭建了符合学院实际的实验教学管理信息平台，完成实验项目、时间、指导人员等实验教学安排、学生网上预约、成绩评定等综合管理。
2、全开放实验教学在提高学生创新能力方面效果显著
全开放实验有利于加强学生实践动手能力和创新精神的培养，实验教学设备的利用率、教学效率和教学质量明显提高；有利于提升学生学习兴趣和积极性，能因材施教，发展学生的个性。如电子技术基础实验室实行开放后，进入实验室的人时数达到开放前的两倍以上，学生纷纷反映做实验由“要我做”过渡到了“我要做”。学院在推行全开放实验教学中，让学生真正融入到实验教学的全过程中，并独立掌控实验的全过程。在实践中探索出了“三自主”的全开放实验教学模式，即“学生自主设计实验项目，自主安排实验时间，自主进行实验操作”，取得了较好地效果。学生普遍反映，他们在自己查找资料、自行思考设计实验方案的过程中，体会到科研工作的艰辛，也体会到其中的乐趣。他们觉得这种教学模式不仅培养了他们的实验基本技能、理论基础知识的应用能力，更提高了他们的科研开发综合素质。
依托全开放实验教学，学生在各类创新实验室进行了积极探索，成效显著。历年来，学生在全国、湖南省举办的电子设计制作、创新设计与制造等各类竞赛中，获得包括国家级二等奖在内的奖励100多项。这些成绩的取得，也充分全开放实验教学模式在营造良好的创新氛围上成效显著，为“卓越计划”背景下的全开放实验教学进行了有益地探索，也积累了丰富的经验，为更深层次推进全开放实验教学、全面满足“卓越计划”培养要求准备了条件。
3、基于“卓越计划”的湖南工程学院全开放实验教学模式改革
湖南工程学院“卓越计划”实施方案中确定的首批试点专业为“电气工程及其自动化”和“机械设计制造及其自动化”，两个专业均为学校办学历史久、办学成效显著的传统优势专业，与之配套的电气信息基础实验中心和机械基础实验中心，均为省级基础课示范试验室，两个实验室均长期坚持全开放实验教学，积累了丰富的实验教学育人的经验，必将为创新性人才培养起到积极的作用。
基于“卓越工程师教育培养计划”，学校的全开放实验教学将围绕培养目标的改变，重点强化学生三个层次能力的培养。一是基本技能层：包含公共基础实验、学科基础实验、实习与项目见习，进行基本技能训练；二是专业能力层：包含专业实验、课程设计、综合实验周，进行综合应用和设计能力的训练；工程与创新层：包含毕业设计、工程项目训练和科技创新、产品研发制作，进行工程实践能力与创新能力训练。
学校坚持的“三层次”实践教学体系，力图构建由单一到综合，由相对独立到科学融合的实践教学体系，工程应用能力的培养螺旋递进，即：基本技能培养→综合应用能力、初步设计能力培养→工程实践能力、创新能力培养。学生的工程实践能力受到较全面、系统的综合训练。
总之，深化教学改革，培养学生的创新能力，全面完成“卓越计划”规定的各项任务，需要从事人才培养的教师和实验工作人员不断的研究、探索和思考，转变教学理念，实施创新教育，注重培养学生的创新思维和创新能力，特别是培养学生的“自主创新能力”。不断推进本科教育创新，发挥实验教学作用，使大学更好的发挥改革创新的基地、培养人才的摇篮作用，达成“卓越计划”培养目标。
参考文献：
1.陈希：将创新创业教育贯穿于高校人才培养全过程[J].中国高等教育.2010（12）.
2.左铁镛：培养卓越工程师 需科教企三界携手[N].人民网.2010-07-09.
3.刘国荣：全开放实验教学探析——以湖南工程学院为例[N]. 光明日报.2007-09-19.
4.刘国荣等：工程应用型本科全开放实验教学探析[J].中国高等教育.2009（18）.
5.吴朝建：论高校开放式实验教学体系的构建[J].湖南工程学院学报（社会科学版）.2007（2）.
6.秦海鸥：开放实验教学实践中的思考[J].科技信息，2008(29).
7.魏礼文，郑宗晖：开放实验教学探讨[J].惠州学院学报(自然科学版)，2009(03) .
（此文发表于《湖南工程学院学报》2011年第1期）