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摘要：探讨了大学生创新性实验计划的教育体系，认为大学生创新性实验计划应该分三步走：首先是让学生接受系统的基础理论教学和实践教学的培养，在获得一定理论知识和实践动手能力的积累后，让学生进行全开放的自主实验，完成从被动学习到主动学习的转變，在此基础上，挑选优秀学生进行创新实验，开展大学生创新性实验计划。
关键词：大学生；创新；实验；教育体系
作者简介：周学君（1964-），女，湖北宜昌人，三峡大学计算机与信息学院副院长，副教授；赵亮方（1963-），男，湖北汉川人，三峡大学工程训练中心，副教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系2009年湖北省高等学校省级教学研究项目“大学生创新实验计划教育体系及其实践基地建设的研究与实践”（项目编号：2009204）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0111-02
一、大学生创新性实验计划
实践性教学环节薄弱、创新意识和动手能力不强是当前高等学校本科教学工作中较为突出的问题。为此，国家实施了高等学校本科教学“质量工程”，大学生创新性实验计划是“质量工程”的重要组成部分，该计划的启动和实施，旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科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，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。创新之根在于实践，只有进行足够的实践，才能激发出创新的火花，很难想像一个没有丰富实践经验的人能发明精巧的机械装置或新奇的电子装置。因此，建立一套完善的实验教学体系，创造良好的创新实验环境是提高大学生创新意识和动手能力的重要举措。
二、传统的大学教育体系
传统的大学教育体系，走的是理论教学和实践教学两条路，学生首先在课堂上学习理论知识，然后在实验室做相应的验证性实验。学生先有理论后再进行实验，在理论的指导下进行实验，这是符合科学教学法的。现在大学生的实践教学体系是：所有学生都会按照教学计划进行相应的课程实验、课程设计和毕业设计。课程实验既能让学生加深理解理论知识，也能学习初步的实践技能。课程设计是让学生综合运用相关课程的知识设计制作一个系统，毕业设计则是对所学专业知识的实际应用。但在目前的多数高校里，课程实验和课程设计都是在教师的主导下进行的。在这个阶段，教师的主导是必要的，因为学生的实践能力还处于起步阶段，没有教师的主导，多数学生将不能顺利地完成实验，基本的实践技能也无从培养。如果让一无所知的学生进行自主性实验，其结果可能会适得其反。在毕业设计环节，由于受就业压力的影响和毕业设计环境的限制，多数学生不能投入足够的精力进行踏踏实实的毕业设计，毕业设计的形式多于内容。
三、现有实践教学体系存在的不足
为培养学生的创新意识和动手能力，必须让学生在获得基本的理论知识和实践技能之后，再开展一些自主性创新性实验。学生从基本的验证性实验到自主性创新性实验，是从被动学习到主动学习的转变，是一个质的飞跃。由此产生的问题是：现在的大学是否为学生准备好了自主性创新性实验的环境？很多学校说他们的实验室是三个“开放”：时间的开放，内容的开放，对象的开放。也就是说一个真正开放的实验室，可以在任何时间，接受任何学生做任何实验。但真正能做到这样的实验室很少。高校多数实验室还是按教学班排实验，对象固定，时间固定，内容也是固定的。部分实验室采用开放预约运行，时间是开放的，但对象是固定的，内容也是固定的，因为按照教学计划，还是那些学生，还是做那些实验，只是方便学生自由安排实验时间而已。在很多大学里还有一类创新实验室，这类实验室时间是开放的，内容是开放的，可惜对象是基本固定的。能进入创新实验室的一般都是经过挑选的优秀学生，实验室为他们提供场地、仪器设备、工具甚至实验元件，还有指导教师专门对他们进行指导。这些学生能充分利用这一环境提高自己的动手能力和创新能力，成为优秀的创新人才，在各类竞赛中取得佳绩。但限于创新实验室的规模，能进入创新实验室锻炼的学生不足高校全体学生的十分之一，其余十分之九的学生怎么办？他们进不了创新实验室，普通的教学实验室能提供给他们的时间是有限的，实验内容还是固定的，他们怎么进行创新实践活动？
四、大学生创新性实验计划教育体系的构想
我们认为：大学生创新性实验计划教育体系应该由三部分构成：第一部分是传统的教学实验，第二部分是全开放的自主实验，第三部分是优秀人才的创新实验。
1.传统的教学实验
传统的教学实验，其实验内容与课堂教学相关，严格地讲，这一部分大多属于验证性实验和综合性实验，它既能让学生加深理解理论知识，也能学习初步的实践技能，包括常用仪器设备的使用等。这一块是培养全体学生实践动手能力的基础，它应该是强制性，是必修的。
我们不能保证学生参加完第一部分的实验后，就达到了实验目的。很多学生在上完实验课后，并没有完全搞清楚实验的内容，还存有很多疑点。学生在理论上有不懂的可以找教师答疑，也可以查资料，和同学共同探讨，直到搞懂为止。但如果学生在实验课后还有未弄清的问题，他们往往没有机会再来探讨了。再者，我们常说兴趣是最好的老师，假如某个学生在学习中对某一问题进行了思考，有了一点兴趣，燃起了一点火花，有心想自己做些实验，这时他会遇到许多困难：第一，有没有教师指导？学生的想法往往很不成熟，没有教师指导会走很多弯路，很可能进行不下去。有些学生会提出一些很好的想法，但限于自身的知识水平，一时无法着手进行下去。如果有教师指导，会告诉他可行不可行，如果可行，应该看哪些方面的书，在哪找参考资料，等等。第二，有没有合适的实践环境？创新实践往往需要动手制作，制作场地在哪里？仪器设备在哪里？工具在哪里？第三，创新制作的材料从哪里得到？如电子设计要用到各种电子元件，机械设计要用到各种材料，等等，这些元件、材料如何获取？费用由谁承担？由于这些因素的制约，多数学生的创新之火在萌发阶段就受到重挫，只有任由其熄灭，这也是高校学生动手能力差，高校创新氛围不够的重要原因。基于这一原因，我们有必要构建大学生创新性实验计划教育体系的第二部分内容。
2.全开放的自主实验
第二部分是全开放的自主实验。这一部分应该像西方国家的车库文化一样，高等学校要建设一些真正意义上的全开放的实验室。以电子设计类全开放实验室为例，这个实验室应有若干组常用的电子仪器设备，如稳压电源、信号源、示波器、万用表等，还要有一些常用的工具，如手电钻、砂轮机、钢锯、电路板制板设备等。在一些不方便购买电子元件的学校里，还要建立电子元器件仓库或商店，向学生提供一些常用的电子元件。当然，还要有实践经验丰富的指导教师。有了这一环境，任何一名想动手做一些自主实验的学生，在空闲时间段就能不受限制地到全开放的自主实验室，做一些自己感兴趣的实验，就像学生到图书馆一样方便。这样，学生才能在真正意义上做到从被动实验到主动实验、从被动学习到主动学习的转化。
这一环境的建立有非同一般的意义：过去，大学生在课余时间能去的地方有图书馆、自习室、运动场，要不就呆在寝室或泡在网上。图书馆和自习室是学习理论知识的地方，运动场是锻炼身体的地方。有了全开放的自主实验室，学生在课余时间就多了一种选择，他们可以来这里培养自己的动手能力和创新精神，至少，当他们的小电器坏了的时候，可以到这里来修一修，焊一焊，自己不会时，可以请教同学中的高手或开放实验室的教师，兴趣就会慢慢培养出来，动手能力也会逐渐增强，校园创新文化也会渐渐形成。
学校除了要建立全开放的自主实验环境，还要有鼓励学生参加自主实验的政策，如提供相应的创新活动基金，开展一些学科制作竞赛，对获奖的学生给予一定的奖励，对成功参赛的学生计一定的课外学分等等。
3.优秀人才的创新实验
第三部分是优秀人才的创新实验。在经过第一部分和第二部分的锻炼之后，学生之中就会出现学习进度的差异，一些学习兴趣浓郁、动手能力强的学生，理论知识和实践动手能力都得到了锻炼，学习兴趣越来越浓，到开放实验室的时间会越来越多，他们将会大量占用开放实验室的资源，同时由于他们所做的实验项目越来越复杂，半天的时间对他们来说已经很不够了，他们不得不频繁地预约，每天实验后还得整理仪器设备，收拾自己的调试作品，下次再来，这将给他们的设计制作带来不小的麻烦，对于这样的学生，经教师推荐，让他们进入更高级的环境——创新实验室。
各类创新实验室接纳经过开放实验室锻炼并表现优秀的学生。与相应的全开放的自主实验室相比，创新实验室拥有更多、更高档的仪器设备、加工设备、工具等，以满足特殊创新实验的要求。学生组成一个个创新活动小组，固定使用一组仪器设备。由于进入创新实验室的学生的座位相对固定，这给他们进行复杂的创新实验带来了极大的方便。在进入创新实验室一段时间后，相信学生的理论知识和实际动手能力都有显著的进步，能够独立开展复杂的创新性实验。在这个时候，就可以开展大学生创新性实验计划了。由学生申报课题，经指导教师审定，并要求学生讲解并答辩，确认其方案的可行性，学生已具备相关基础知识，才可立项，由学校首先给予一定经费资助，启动该项目，在进行一定的基础研究后，申报全国大学生创新性实验计划，并参加全国大学生电子设计竞赛和挑战杯竞赛。
五、结束语
大学要给学生提供良好的理论学习环境和实践研究环境，大学生创新性实验计划对高等学校的实验室建设提出了新的要求，建设全开放的自主实验室是培养大学生动手能力和创新能力的重要手段。只有完成了从被动实验到自主实验的转变，大学生的动手能力和创新创业意识才能得到全面提升。
（责任编辑：苏宇嵬）
关键词：大学生；创新；实验；教育体系
作者简介：周学君（1964-），女，湖北宜昌人，三峡大学计算机与信息学院副院长，副教授；赵亮方（1963-），男，湖北汉川人，三峡大学工程训练中心，副教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系2009年湖北省高等学校省级教学研究项目“大学生创新实验计划教育体系及其实践基地建设的研究与实践”（项目编号：2009204）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0111-02
一、大学生创新性实验计划
实践性教学环节薄弱、创新意识和动手能力不强是当前高等学校本科教学工作中较为突出的问题。为此，国家实施了高等学校本科教学“质量工程”，大学生创新性实验计划是“质量工程”的重要组成部分，该计划的启动和实施，旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科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，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。创新之根在于实践，只有进行足够的实践，才能激发出创新的火花，很难想像一个没有丰富实践经验的人能发明精巧的机械装置或新奇的电子装置。因此，建立一套完善的实验教学体系，创造良好的创新实验环境是提高大学生创新意识和动手能力的重要举措。
二、传统的大学教育体系
传统的大学教育体系，走的是理论教学和实践教学两条路，学生首先在课堂上学习理论知识，然后在实验室做相应的验证性实验。学生先有理论后再进行实验，在理论的指导下进行实验，这是符合科学教学法的。现在大学生的实践教学体系是：所有学生都会按照教学计划进行相应的课程实验、课程设计和毕业设计。课程实验既能让学生加深理解理论知识，也能学习初步的实践技能。课程设计是让学生综合运用相关课程的知识设计制作一个系统，毕业设计则是对所学专业知识的实际应用。但在目前的多数高校里，课程实验和课程设计都是在教师的主导下进行的。在这个阶段，教师的主导是必要的，因为学生的实践能力还处于起步阶段，没有教师的主导，多数学生将不能顺利地完成实验，基本的实践技能也无从培养。如果让一无所知的学生进行自主性实验，其结果可能会适得其反。在毕业设计环节，由于受就业压力的影响和毕业设计环境的限制，多数学生不能投入足够的精力进行踏踏实实的毕业设计，毕业设计的形式多于内容。
三、现有实践教学体系存在的不足
为培养学生的创新意识和动手能力，必须让学生在获得基本的理论知识和实践技能之后，再开展一些自主性创新性实验。学生从基本的验证性实验到自主性创新性实验，是从被动学习到主动学习的转变，是一个质的飞跃。由此产生的问题是：现在的大学是否为学生准备好了自主性创新性实验的环境？很多学校说他们的实验室是三个“开放”：时间的开放，内容的开放，对象的开放。也就是说一个真正开放的实验室，可以在任何时间，接受任何学生做任何实验。但真正能做到这样的实验室很少。高校多数实验室还是按教学班排实验，对象固定，时间固定，内容也是固定的。部分实验室采用开放预约运行，时间是开放的，但对象是固定的，内容也是固定的，因为按照教学计划，还是那些学生，还是做那些实验，只是方便学生自由安排实验时间而已。在很多大学里还有一类创新实验室，这类实验室时间是开放的，内容是开放的，可惜对象是基本固定的。能进入创新实验室的一般都是经过挑选的优秀学生，实验室为他们提供场地、仪器设备、工具甚至实验元件，还有指导教师专门对他们进行指导。这些学生能充分利用这一环境提高自己的动手能力和创新能力，成为优秀的创新人才，在各类竞赛中取得佳绩。但限于创新实验室的规模，能进入创新实验室锻炼的学生不足高校全体学生的十分之一，其余十分之九的学生怎么办？他们进不了创新实验室，普通的教学实验室能提供给他们的时间是有限的，实验内容还是固定的，他们怎么进行创新实践活动？
四、大学生创新性实验计划教育体系的构想
我们认为：大学生创新性实验计划教育体系应该由三部分构成：第一部分是传统的教学实验，第二部分是全开放的自主实验，第三部分是优秀人才的创新实验。
1.传统的教学实验
传统的教学实验，其实验内容与课堂教学相关，严格地讲，这一部分大多属于验证性实验和综合性实验，它既能让学生加深理解理论知识，也能学习初步的实践技能，包括常用仪器设备的使用等。这一块是培养全体学生实践动手能力的基础，它应该是强制性，是必修的。
我们不能保证学生参加完第一部分的实验后，就达到了实验目的。很多学生在上完实验课后，并没有完全搞清楚实验的内容，还存有很多疑点。学生在理论上有不懂的可以找教师答疑，也可以查资料，和同学共同探讨，直到搞懂为止。但如果学生在实验课后还有未弄清的问题，他们往往没有机会再来探讨了。再者，我们常说兴趣是最好的老师，假如某个学生在学习中对某一问题进行了思考，有了一点兴趣，燃起了一点火花，有心想自己做些实验，这时他会遇到许多困难：第一，有没有教师指导？学生的想法往往很不成熟，没有教师指导会走很多弯路，很可能进行不下去。有些学生会提出一些很好的想法，但限于自身的知识水平，一时无法着手进行下去。如果有教师指导，会告诉他可行不可行，如果可行，应该看哪些方面的书，在哪找参考资料，等等。第二，有没有合适的实践环境？创新实践往往需要动手制作，制作场地在哪里？仪器设备在哪里？工具在哪里？第三，创新制作的材料从哪里得到？如电子设计要用到各种电子元件，机械设计要用到各种材料，等等，这些元件、材料如何获取？费用由谁承担？由于这些因素的制约，多数学生的创新之火在萌发阶段就受到重挫，只有任由其熄灭，这也是高校学生动手能力差，高校创新氛围不够的重要原因。基于这一原因，我们有必要构建大学生创新性实验计划教育体系的第二部分内容。
2.全开放的自主实验
第二部分是全开放的自主实验。这一部分应该像西方国家的车库文化一样，高等学校要建设一些真正意义上的全开放的实验室。以电子设计类全开放实验室为例，这个实验室应有若干组常用的电子仪器设备，如稳压电源、信号源、示波器、万用表等，还要有一些常用的工具，如手电钻、砂轮机、钢锯、电路板制板设备等。在一些不方便购买电子元件的学校里，还要建立电子元器件仓库或商店，向学生提供一些常用的电子元件。当然，还要有实践经验丰富的指导教师。有了这一环境，任何一名想动手做一些自主实验的学生，在空闲时间段就能不受限制地到全开放的自主实验室，做一些自己感兴趣的实验，就像学生到图书馆一样方便。这样，学生才能在真正意义上做到从被动实验到主动实验、从被动学习到主动学习的转化。
这一环境的建立有非同一般的意义：过去，大学生在课余时间能去的地方有图书馆、自习室、运动场，要不就呆在寝室或泡在网上。图书馆和自习室是学习理论知识的地方，运动场是锻炼身体的地方。有了全开放的自主实验室，学生在课余时间就多了一种选择，他们可以来这里培养自己的动手能力和创新精神，至少，当他们的小电器坏了的时候，可以到这里来修一修，焊一焊，自己不会时，可以请教同学中的高手或开放实验室的教师，兴趣就会慢慢培养出来，动手能力也会逐渐增强，校园创新文化也会渐渐形成。
学校除了要建立全开放的自主实验环境，还要有鼓励学生参加自主实验的政策，如提供相应的创新活动基金，开展一些学科制作竞赛，对获奖的学生给予一定的奖励，对成功参赛的学生计一定的课外学分等等。
3.优秀人才的创新实验
第三部分是优秀人才的创新实验。在经过第一部分和第二部分的锻炼之后，学生之中就会出现学习进度的差异，一些学习兴趣浓郁、动手能力强的学生，理论知识和实践动手能力都得到了锻炼，学习兴趣越来越浓，到开放实验室的时间会越来越多，他们将会大量占用开放实验室的资源，同时由于他们所做的实验项目越来越复杂，半天的时间对他们来说已经很不够了，他们不得不频繁地预约，每天实验后还得整理仪器设备，收拾自己的调试作品，下次再来，这将给他们的设计制作带来不小的麻烦，对于这样的学生，经教师推荐，让他们进入更高级的环境——创新实验室。
各类创新实验室接纳经过开放实验室锻炼并表现优秀的学生。与相应的全开放的自主实验室相比，创新实验室拥有更多、更高档的仪器设备、加工设备、工具等，以满足特殊创新实验的要求。学生组成一个个创新活动小组，固定使用一组仪器设备。由于进入创新实验室的学生的座位相对固定，这给他们进行复杂的创新实验带来了极大的方便。在进入创新实验室一段时间后，相信学生的理论知识和实际动手能力都有显著的进步，能够独立开展复杂的创新性实验。在这个时候，就可以开展大学生创新性实验计划了。由学生申报课题，经指导教师审定，并要求学生讲解并答辩，确认其方案的可行性，学生已具备相关基础知识，才可立项，由学校首先给予一定经费资助，启动该项目，在进行一定的基础研究后，申报全国大学生创新性实验计划，并参加全国大学生电子设计竞赛和挑战杯竞赛。
五、结束语
大学要给学生提供良好的理论学习环境和实践研究环境，大学生创新性实验计划对高等学校的实验室建设提出了新的要求，建设全开放的自主实验室是培养大学生动手能力和创新能力的重要手段。只有完成了从被动实验到自主实验的转变，大学生的动手能力和创新创业意识才能得到全面提升。
（责任编辑：苏宇嵬）