浅谈实验室开放与学生素质的培养

浅谈实验室开放与学生素质的培养

周立兵　周大伟　张昌宏

（海军工程大学信息安全系，湖北武汉430033）

摘　要：实验室是高等院校开展教学、科研和生产实践的重要场所。本文结合我校信息安全实验中心建设的具体情况，阐述了实验室开放的重要性和要求，提倡充分发挥实验过程中学生的主体作用，注重改革与创新，以不断提升学生综合素质，取得了良好效果。

关键词：实验室　开放　学生素质

高等院校实验室是进行实验教学、培养高层次人才的重要基地，在教学活动中占有重要的地位，是培养面向21世纪的理论与实践相结合、符合时代发展需要人才的关键所在。实验教学不仅是传授知识、验证理论和掌握实验技能，更重要的是培养学生真正具有独立工作能力和良好科学素养以及分析、解决问题的能力。在建设现代实验教学体系的探索实践中，要逐步形成“独立开设实验课程，对学生进行系统、规范、创新的实验教学，提供一个能培养和发挥学生创造性思维和实践的场所”的建设理念和运行模式。

1　实验室开放的重要意义和要求

1.1　实验室开放的重要意义

实验室开放是指各类教学实验室，在完成正常教学、科研任务的前提下，将现有师资、仪器设备、环境条件等资源对本校的学生开放。在以素质教育和创新教育为核心的新的高等教育形式下，实验室开放具有重要意义。首先，实验室开放有助于培养学生的动手能力。实验室开放后，学生可以充分利用课余时间，有更多机会自己动手，操作更多的仪器设备；可以自行设计新的实验方案，完成自己喜欢的实验内容，使学生的主动性和创造性得以发挥，从而培养其实践能力和创新能力。其次，实验室开放有助于提高实验设备的利用率。在传统的实验教学模式中，学生只需要完成教学大纲规定的实验内容，而且只在教学规划安排的时间、地点才上实验课，导致实验设备利用率偏低，特别是一些先进的、昂贵的实验设备得不到有效的利用，效益较差。实行实验室开放以后，除了完成既定的实验内容，还可以承担学生自主实验、综合实验、科研、学科竞赛等任务。学生可以在课余时间甚至是节假日来实验室做实验，从而大大提高了实验设备的利用率，充分发挥了实验室的效益，进一步发挥了实验室在人才培养上的作用。

1.2　实验室开放的基本要求

实验室开放一方面要求教师改变教学观念、调整教学内容、改革教学方法，扩大学生独立思考的空间；另一方面要为学生提供充分的辅助教学课件和完备的实验手段等学习条件，真正体现“个性化教学”和“开放式教学”。在完成正常教学、科研工作的同时，实验室全天对学生开放，尤其保证课余时间及寒暑假时间的开放，给学生提供更大的选择空间。学生可以根据实验方案，到实验室预约、登记，自主选择和安排实验的时间，自主调整实验的进度。

2　必须充分发挥学生的主体作用

2.1　实验是培养学生素质的重要环节

人的素质和能力都以一定的天资为前提，并在有关的实践活动中，特别是有关教育和引导作用的影响下，逐渐地形成和发展起来的。大学生天资良好，乐于学习，这对他们能力素质的培养起了重要作用，但还需要通过实践活动加以正确引导和培养，提供良好的实验环境和条件，使其善于学习，一定可以较大幅度地提高他们的综合素质。

实验是教学活动的重要组成部分，它除了可以验证理论的正确外，还可以激发学生的学习兴趣，加深对理论知识的理解。例如在讲授密码学相关内容时，教师通常会阐述对称密码算法和非对称密码算法的优劣，内容比较枯燥；而通过实验，学生自己动手编制程序，研究对比两种算法的特点，既增强了动手能力，也加强了对理论知识的理解。

2.2　充分发挥学生的主体作用

在教学中必须认清学生才是教学活动的主体，要充分调动学生的积极性，才能取得良好的教学效果。学生素质的提高关键在于内因，即学生自身。过去的实验教学一般是事先规定好教学内容，给出实验步骤，学生在实验时只需按照安排去做即可。这种传统的实验被当作专业课教学的附属物，它的目的是配合理论教学内容做实验，加深对理论的理解，同时又可以使学生在规定的时间内，及时准确地完成实验。但是这样的实验不能调动学生的学习兴趣，学生往往在实验刚开始时还有些兴趣，在多做几个实验后就觉得没意思，不免产生抵触情绪，在实验中就变成了流水线上的工人，简单的操作，不动脑思考，实验报告也相互抄袭，显然不利于学生创新能力和综合素质的培养。

我们要发挥学生的主体作用，关键是要调动学生实验的积极性。未知领域能够激发人类探索的兴趣，而兴趣又是最好的老师。应该承认，传统教学实验室对学生吸引力不足，究其原因，除了有教学内容、仪器设备条件、实验室环境等因素外，过多的条条框框约束和压制了学生的积极性可能也是重要方面。因此，实验内容应从大的方面分为两部分，一部分是对基本操作技能的培养，可通过传统的方式训练学生对基本实验设备使用的掌握，熟悉实验的基本步骤；另一部分是充分利用现有实验设备，鼓励学生开展自主实验，这样可以为学生建立更为广阔的独立思考和自由发挥的空间。

当然，突出学生自主性，绝对不是放任自流，不进行管理，而是要寓管理于育人，真正体现以人为本。只有充分发挥学生的主体作用，充分调动学生的积极性，让学生喜欢进实验室，主动进实验室，才有助于学生综合素质的培养。

3　注重改革与创新　提升学生素质

3.1　重新定位实验教师职责

在新时期的实验教学中，应当重新定位实验教师的职责，加强实验教师的指导作用。但加强实验教师的指导作用，并不是始终都是简单的领着学生做实验，而是在确定实验内容和方向后，放手让学生自由发挥，给学生充分的思维空间，此外注意帮助学生纠错、答疑和解惑，保证实验的质量和进度。因此，一名合格的实验教师应当在实验教学中履行如下职责。

（1）选取合适的实验内容。实验内容一方面要结合理论课教学内容，另一方面要与生活实际或学生以后的任职岗位相结合，让学生感兴趣。

（2）引导学生分析问题、解决问题。学生在实验过程中难免会遇到相关问题，此时实验老师不能简单的像讲授理论课一样替学生讲解，而是告诉学生相关知识联系所在，指导学生日后去学习。同时，实验教师可以就实验中的一些现象进行提问，引导学生思考，了解知识之间的联系和来龙去脉。

（3）利用个人业余时间，给予学生必要帮助。有些实验非常复杂，难度大，学生在实验过程中必然会遇到困难，导致实验无法进行。此时就需要实验老师帮助其发现问题所在，热情地鼓励学生克服困难。学生在完成比较复杂的实验后，其个人自信心、动手能力、综合素质等方面会得到极大提升，对其后续的学习非常有利。

3.2　构建不同层次实验体系

传统的实验教学内容依附于课堂教学内容，造成教学内容不丰富、教学过程不生动、教学效果不显著。改革教学内容，构建创新型实验内容体系是创新能力培养的必然要求。随着教学改革的不断深入，各学科人才培养体系与目标也不断变更。同时由于新技术、新理论的不断提出，实验课内容特别是基础实验的内容也应根据实际情况进行更新。高校实验课内容应当紧跟本学科知识前沿，增加实验内容，鼓励学生进行创新实践。

我校信息安全实验中心根据学生的不同层次（硕士、本科、专科、任职培训），为学生提供了多种形式的实践机会，他们可以根据自己的兴趣特长，选择不同类型的实验。

（1）基本实验。基本实验面向本、专科层次学生开设，一般依据具体课程而设立，要求学生必须完成。在老师的指导下，结合教材和实验指导书，查阅参考资料，写出实验报告，最后由指导老师对实验结果进行评析，加强学生对知识的理解。信息安全实验中心的基本实验包括端口扫描、网络审计、防火墙配置等内容。

（2）综合实验。综合实验面向高年级本科生开设，需要运用多方面的知识，通常由学生自己动手设计。由于课时所限，学生在2个学时内无法做完，于是学生可以利用实验室开放时间，继续完成这些实验内容。学生在实验中必须独立完成课题的方案设计、实验装置的安装与调试，完成实验并撰写实验报告。信息安全实验中心的综合实验包括应用代理、搭建安全局域网等实验内容。

此外，还可以开展下节所描述的科研实验和竞赛实验。

3.3　鼓励学生参与科研、竞赛

创新的源头在于实践，让学生深入实际，尤其是让学生投身到科研生产第一线，理论联系实践，对激发他们的创新精神、培养创新能力可以起到事半功倍的效果。我校信息安全实验中心鼓励科研团队、科技实体吸纳学生参与科研或科技开发项目，主要通过以下三种方式对学生进行教育和培养。

（1）顶岗实习。让学生在完全真实的工作环境中获得与学校教育、课堂教学互补的工作和实践体验。学生在毕业前都要到实际工作岗位实习锻炼，了解以后的任职需求。

（2）鼓励学生参与全国大学生信息安全竞赛，并开设相关课程和实验。竞赛实验面向具有很强动手能力和创新精神的信息安全研究与安全专业学生而开设，主要是为了帮助学生在全国大学生信息安全竞赛中取得较好成绩。在组织实验前，由教师或研究生依据学生所拟定的竞赛题目，确定完成该题目所需的知识点，进行讲授与辅导。学生在完成了知识积累后自己动手设计实验。竞赛实验能够极大地提高学生的创新能力、实践能力和拓展能力。在这一过程中，无论入选或落选的同学都从中得到很大锻炼。

（3）鼓励学生参与科研攻关，并设立科研攻关实验。科研攻关实验主要面向研究生及高年级本科生开设。指导老师从自己承担的科研课题中选适当的子课题，鼓励学有余力的学生参与。老师将科研课题的内容和方法介绍给学生，并向他们讲授实验的设计及论文的写作、发表等方面的知识，让他们直接参与到科研项目中。这样不仅使学生亲历科研活动，也能激发学生的创新精神，同时也减轻了指导老师的负担。

自我校信息安全实验中心开放以来，实验内容不断更新，实验设备利用率大大提高，从而使实验教学水平不断提升，我系学员在历届大学生信息安全大赛中取得了包括全国一等奖在内的好成绩。此外，学生在实践能力和创新精神方面的素质也显著提高，学生毕业后也能在更短时间内适应岗位任职需求。

参考文献

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