高校实验的层面和平台建设

高校实验的层面和平台建设

胥学金

(西南科技大学信息工程学院　四川绵阳　621010)

摘　要　本文从我国经济建设需要大量的实践创新型人才出发，围绕高校如何建设好现代化实验室，利用实验条件培养实践创新型人才，从实验教学内容体系架构和现代实物虚拟手段上，在与传统实验教学比较的基础上，提出并初步论证了高校实验教学条件建设，除实验教学队伍和教材建设外，还需要完善和构建四个实验层面及两大实验平台。

关键词　高校实验；创新型人才；平台；建设

21世纪，随着我国经济建设步伐的加快和社会的高速发展，需要大量理论联系实际的实践创新型人才。作为人才培养的摇篮——高等学校，如何建设现代化高校实验室，开展好现代高校实验课程，为培养实践创新型人才作贡献。这是值得我们高校教育工作者，特别是从事实验教学工作者思考和研究的一个重要课题。笔者认为，除了实验教学队伍建设和教材建设等外，从实验内容和手段上考察，为着把实践创新型人才培养好，在高校传统实验条件即实验层面和实验平台的基础上，需要完善和构建新的实验层面和实验平台。

一、现代高校实验，需要构建四个实验层面

1.理论验证型实验

理论验证型实验属于基础性实验，是整个实验框架体系的基础。主要是对基本理论、基础知识和实验技术，从物理层面上进行认识和学习的过程；是对基本理论与规律的提高和把握，从实践环节上去巩固和升华的过程；是让学生通过实验巩固所学、校正学理论时不正确的认识，培养初步实践动手能力的过程。主要解决以下几个问题：

(1)认识问题，就是要让学生领会理论来源于前人的实践经验总结，同时其一般规律又指导着人们从事新的实践，观察实验现象和发现新的实验规律。

(2)巩固认识，就是要让学生通过实验对基本理论和基础知识，特别是基本规律进行验证确信成立，使其对所学理论深信不疑，从而打消学理论时可能存在的怀疑态度，同时领会实践比理论丰富得多，理论受实践检验，在实践中完善、丰富和发展的理论，发现新规律并实现理论创新。

(3)扩大知识面，学会查阅文献资料，撰写实验报告、科技论文，同时要懂得基本规律成立的条件，领会理论的局限性。领悟理论的局限性源于当时社会实践条件的局限性，受社会历史和实践条件的制约，因而随着实践的深化、条件的变化，理论发展、完善和创新是可能的。

(4)培养初步实践动手能力。通过常用仪器设备的使用，学会实验操作规程和实验过程，掌握实验技术、技能、技巧，培养严谨求实的科学作风和初步的实践动手能力，为培养创新能力打下良好的基础。

理论验证型这个层面的实验，对理论具有一定的依附性，对实践内容和条件具有规定性，一般是紧随理论(知识点)针对某门课程的章、节进行的多个实验。实质是利用前人所创造的实验技术条件，重复前人的经验和理论，观察实验现象，验证其理论和规律，因此叫理论验证型实验。它是前人理论、经验和技术的直接继承，因而谈不上创新，那种一味坚持理论验证型实验不动摇的观念，是不合时宜的；但从认识论角度考察，人类认识总是要从低级到高级、从简单到复杂，直接借鉴前人经验以求捷径，因而那种认为取消理论验证型实验的观点，也是违反认识论的。我们主张，此实验层面，重在培养初步的实践动手能力，在精心搞好理论验证型实验层面的基础上，发展其他实验层面，很有必要。目前理论验证型实验这个层面，各高校应该说都做得比较好。

2.综合设计型实验

如果说理论验证型实验，属于基础性实验，是整个实验体系的基础，是对实验对象性质和规律及功能的孤立把握，主要解决基本理论、基本规律的认识、巩固和扩大知识面及培养初步实践动手能力，那么综合设计型实验就是基本理论、基本规律的直接或典型应用。它是针对某门或某几门同类课程完成后而进行的一次(个)较综合的设计、安装与调测；一般集中进行，是同类学科多个知识点的组合、级联或融合，是为达到某个使用目的而进行的综合性设计实验，和理论验证型实验的功能级简单应用有别。本质上讲它也是基于文献和现成新资料及参数的应用，不过强调物理单元、结构拓扑的先进性，在继承的基础上有一定的创新和发展。就简单设计型实验而言，有时难于与理论验证型实验分开，因为学生初次进行综合设计型实验，很多是模仿前人或他人的，是靠老师扶着走的。当然这和理论验证型实验全靠老师牵着走是有区别的。综合设计型实验是整个实验体系的第二个层面，主要靠课程设计和集中实验来完成，可能改革的趋势是提前布置、分散设计、定时完成图纸仿真，有的要实测或做出实物。对高校一般电类专业而言，目前的全国大学生电子设计竞赛具有一定的导向作用，它是电子技术等课程学完后的一次综合性设计训练，但学生时间紧，参与和受益面还相对不足。改善的方向就是按此方法命题，适当延长时间，扩大参与面，让更多学生受到锻炼和提高，这无疑要增加学校资金和人力的投入。

3.系统设计与应用开发型实验

系统设计与应用开发型实验分两层实施：一是毕业设计的演练阶段，是学生跟着老师学科研、学技术、学工程实践能力的一种实战性演练实验，具有任务性、课题性、工程技术先进性；是对现实理论和先进技术的系统设计与具体应用开发，是毕业设计前进行的一次模拟综合训练，定位在专科层次。这个阶段主要学会查阅较新的文献图书资料和专业书刊或专业网站，有目的地实现任务课题，学会并完成论文写作，进行毕业设计的初步训练。二是独立毕业设计阶段，应在学生跟着老师完成第一个学习阶段后，自行独立地寻找与所学专业有关的一些难度适中的实际课题并独立完成，主要是面向生活和生产及市场需要，开发一些产品，学会系统设计与应用开发的过程和方法，通过毕业答辩评定成绩，是针对本科层次及以上层次的学生的。学生独立完成毕业设计，有利于学生实际工作能力的锻炼和水平的提高。系统设计与应用开发型实验在高校应至少为学生提供两次这样的机会，现在高校一般仅有一次。

4.科学探究与技术创新型实验

这类实验是本科层次及以上学生在上述类型的实验过程中或在现实生活、生产实践过程中，发现新现象、新情况、提出新问题、新想法，在国家级、省部级重点实验室或校级比较先进的综合性实验室，完成一定数量和范围的科学探究或技术创新型课题，让学生通过实践了解科学前沿和高新技术，很有必要。对这些重点实验室和先进的综合性实验室的开放，不仅可以提高重点实验室的使用效率，避免重复建设，而且可以多出科技创新成果，有利于学校科研功能的深化、实现和发挥。开展科学探究与技术创新型实验，有利于学生科学精神的培养和创新能力的提高。

二、现代高校实验室建设，需要建立两大实验平台

(1)实物型实验平台

这是传统型实验室建设搭建的平台，就是以实物或仪器设备为主要内容的实验室，大家比较熟知，它需要花大量的钱，才能购置设备建设好，一般学校还是比较缺少建设资金的。现代仪器设备发展很快，更新换代也比较快，更加剧了实验室建设资金的紧张，但是实物型实验平台，是现实的真实体现，是比较理想的实际平台，在实验和实训效果上有不可替代的作用，因而还是必须要建的。

(2)虚拟型实验平台

这是与传统的实物型实验平台不一样的，它是虚拟现实在实验室平台建设上的反映，是以现代计算机软件技术、数字通信技术、现代智能仪器设备和仿真技术融为一体的，以软件技术为核心的虚拟现实或虚拟现场仪器设备为主要内容的实验室。它对复杂的实验和仿真及现实的模拟是有效的，所以从发展看有部分取代传统实物型仪器设备及实验平台的可能。虚拟仪器，也是未来仪器设备的一个主流发展方向。适度构建一定数量的虚拟型实验平台，不仅可以缓解高校实验室建设经费紧张的状况，而且还可以提高实验工作效率和水平。

以上是在高校长期从事电工电子实验教学工作者，对现代高校实验和实验室建设改革的一点看法。为了把实践创新型人才培养好，现代高校实验需要构建上述四个或更多个实验层面及两大实验平台，以适应我国经济建设步伐和社会的高速发展对实践创新型人才培养的需要。