時間：2022-02-19 19:23:18
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇實驗室方案設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.1系統硬件結構
實驗室鑰匙控制柜是基于嵌入式STM32硬件而設計的，主要包括STM32F103ZET6中央控制器模塊，TCP/IP網絡通信模塊，指紋采集模塊，電磁鎖驅動模塊。
1.2嵌入式處理器
STM32嵌入式處理器是ST公司基于ARMCrotex-M3內核的STM32F103ZET6STM32嵌入式處理，該處理器運行最快速度能夠達到72MHz。內部集成了512K的閃存程序存儲器，以及高達64K字節的SRAM，支持睡眠、停機和待機模式。根據STM32數據手冊，該處理器在IO方面多大112個快速IO，所有IO都支持中斷處理，同時還配有13個通信接口，內部集成了5個USART接口、3個SPI接口、2個I2C接口、1個SDIO接口，FSMC和USB接口。這些豐富的外設資源使得這款芯片非常適合與本系統的開發，同時又提供了非常方便的后續升級和維護。
1.3指紋驗證
模塊驗證正確的時候，鑰匙柜自動打開電磁鎖，教師便從柜子里面拿取實驗室鑰匙柜的鑰匙。管理員也可以通過指紋驗證進入系統，對鑰匙柜進行系統設置。本系統采用的FM-180指紋采集塊，FM-180屬于高亮背景光學頭指紋識別設備，采用光學指紋傳感器，由高性能DSP處理器和FLASH等芯片構成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、指紋搜索和模板存儲等項功能。指紋采集塊和STM32是通過USART1來通信的，雙方的通信按照通信協議進行數據傳輸。STM32的指令、模塊的應答以及數據交換都是按照規定格式的數據包來進行的。主機必須按照通信協議要發送的指令或數據，也必須按協議解析收到的數據包。
1.4網絡模塊
本系統的TCP/IP網絡模塊，主要是向管理服務器上傳數據和報表。將數據正確發送到以太網、將以太網上的數據正確接收到是本網絡模塊的關鍵。要在以太網上正確傳輸數據，使用網絡協議是必不可少的，而TCP/IP協議是首選。使用完整的TCP/IP協議當然能夠實現上述要求，但由于本系統使用了嵌入式硬件和軟件系統，其資源有限，因此必須對協議進行精簡。所以，本系統要針對STM32嵌入式硬件進行TCP/IP協議的嵌入以及設計應用層的協議。目前基于STM32嵌入式控制器的以太網設計都是嵌入是UIP協議。UIP是一個可實現的TCP/IP協議組件的一個非常重要的部分，UIP的實現目標是保持代碼大小和存儲器的使用量最小。UIP代碼的大小和RAM的需求比其他一般的TCP/IP棧要小很多。所以本系統中使用UIP協議棧。
1.5GUI模塊
本系統中鑰匙柜終端的操作界面都是基于觸摸屏來實現的，包括狀態的顯示，信息的輸入，系統設置輸入等都是通過觸摸屏交互。鑰匙柜端使用的觸摸屏分辨是240*320，顯示效果細膩、清晰。該TFT屏的控制是通過STM32的FSMC接口，再配合嵌入式圖形軟件uC/GUI，實現了簡易明了的終端控制界面。
1.6電磁鎖驅動模塊
本系統選用的電磁鎖為瞬間通電，耗電省，結構簡單，安裝方便，使用成本低等優點。電磁鎖工作參數是：工作電壓12V，允許電流600mA，通電工作時間小于1S，允許通電最大時間10S，插銷長度為10mm。綜合以上電磁鎖工作條件，本系統中STM32的GPIO口輸出電流有限，因此需要加一級電流增強，所以利用GPIO控制小功率晶體管來驅動電磁鎖，實現電磁鎖的開關。GPIO通過限流電阻接到NPN晶體管的基極，晶體管的集電極接電磁鎖，使用12V電源。當GPIO輸出高電平時晶體管導通，電磁鎖有電流流過，驅動插銷工作，實現開關功能。
1.7攝像頭模塊
本系統采用OV7670攝像頭模塊。OV7670是OV公司生產的一顆1/6寸的CMOSVGA圖像傳感器。該傳感器體積小、工作電壓低，提供單片VGA攝像頭和影像處理器的所有功能。通過SCCB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影像數據。該產品VGA圖像最高達到30幀/秒。用戶可以完全控制圖像質量、數據格式和傳輸方式。該圖像傳感器應用獨有的傳感器技術，通過減少或消除光學或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、浮散等，提高圖像質量，得到清晰的穩定的彩色圖像。
1.8數據報表
實驗室管理軟件在每一個時間段內都必須生成相應的數據報表，以記錄實驗室使用的具體情況。數據報表保存在服務器的硬盤空間內，以便隨時可以查看。
2結論
關鍵詞：食品藥品檢驗所科研實驗辦公建筑共享空間行業特色工藝系統
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
項目概況
廣東省食品藥品檢驗所遷址項目位于廣州市蘿崗區科學城首期用地中的生物醫藥片區，用地周邊已形成濃厚的生物技術產業氛圍，已建成的生物技術類產業園有達安基因，揚子江藥業，香雪制藥等。項目規劃用地北臨神舟路，東靠崖鷹石路，周邊景觀資源豐富，北臨翠綠的荔枝山，東畔烏涌綠道，南望秀麗的珠山。項目規劃用地面積1.05萬平方米，總建筑面積3.1萬平方米，建筑地上11層，地下2層，建筑總高度71.4米。
總平面設計
本項目由于用地緊張，為建筑單體建設。建筑形態規劃為一個面向北側主干道的U字形，由主樓和東西裙樓組成，建筑采用基本對稱的布局。東西裙樓和主樓之間形成一個空間較寬裕的前廣場，并通過一個下沉花園和空中連廊構成立體聯系，組成一個整體。
場地規劃兩個機動車出入口分別與北面和東面的市政道路連通，用地內建筑四周沿用地紅線均設有6米寬的內部交通和消防環路，滿足內部交通順暢和消防撲救的要求。
功能分區與流線
本項目功能主要由三部分組成，對應建筑形態的三個體量：
主樓主要是理化類檢驗檢測用房，包括5-11層的十二個檢驗科室，主樓第4層架空作為集中新風空調機房設備層；西裙樓主要是生物類檢驗檢測用房，包括無菌/微生物實驗室和實驗動物飼養用房，與之有密切聯系的微生物和藥理毒理這兩個科室就布置在相對應樓層的主樓部分；東裙樓主要是業務辦公類用房，包括業務受理、行政辦公、多功能報告廳、圖書資料和綜合檔案等功能。
以上功能分區和流線設計都是基于“相對集中，分區管理，聯系便捷”的原則，同時也考慮不同功能對層高的要求，特別是對東裙樓各樓層功能和層高進行合理優化，高效組織，使得東西裙樓雖層數不同但建筑高度一致，形成整個建筑體量東西均衡的態勢。
共享空間
主樓建筑空間設計遵循科學實驗準則，以人為本，認真研究實驗辦公中人的行為模式，在滿足科研人員正常實驗檢測工作的前提下，提供盡可能多的正式（學術會議室）和非正式（茶休區）交流空間。由于總建設面積有限而檢驗科室數量又較多，不可能每個科室或每個樓層都單獨配備這種交流空間，因此需要以一種共享的方式來實現，以此來鼓勵各科室科研人員之間的交流和探討專業或非專業問題。
方案設計中充分利用主樓實驗室5.1米層高的有利條件，對學術會議室和茶休交流區的層高進行重新分配，并與主樓樓層錯開。然后將一個學術會議室和一個茶休交流區作為一個共享空間單元，設置不同形式樓梯的交替轉換，各自為鄰近的上下兩個樓層（三或四個科室）服務，讓主樓每個樓層對鄰近共享單元里的兩個空間元素都能做到“可見且易達”，實現真正意義上的空間共享，提高空間利用率，節約建設面積。
立體綠化景觀
本項目主立面正對北側神舟路，為了能給周邊環境營造一種和諧舒適的氛圍，在用地相對緊張的前提下，規劃方案的北側建筑輪廓仍退讓規劃神舟路一側的用地紅線27米，形成一個空間較寬裕的綠化景觀廣場，大大削弱高層建筑體量對神舟路的壓迫感，營造良好的城市空間節點。
結合廣州市的氣候特點，在主樓與東西裙樓之間設計一個下沉花園，可以將自然光線和通風引入地下一層，降低建筑能耗。下沉花園中種植適宜的棕櫚樹陣，四周圍合墻體上設計成垂直綠化墻，實現立體化多樣化的綠化系統，營造充滿綠意的科研檢測和辦公環境。
建筑立面設計
建筑立面設計概念是從檢驗檢測行業中廣泛應用的一種分析方法——色譜分析法的結果“色譜條碼”的形態出發，經過提煉演化出相應的建筑立面元素，由此自然而然演化出建筑的立面方案，再配合莊重典雅的建筑體量，最終形成的建筑立面方案既體現了檢驗檢測行業的特色，又表達出與時俱進的時尚氣息，同時也不失政府檢測機構的莊重典雅之韻。
建筑由三個體量組成，為了在主干道神舟路一側形成一個完整的建筑形象，方案通過門樓構架和前廣場灰空間將三個建筑體量融為一個整體，形成一個完整的立面形象，再搭配主樓現代時尚、活潑跳躍的立面元素，最終在科學城生物醫藥片區中塑造一個有行業特色的標志性建筑。
工藝系統設計
不同于一般民用建筑，本項目作為一個具有理化和生物檢測功能的科研實驗辦公綜合建筑，對各個設備系統都有特殊的工藝要求，比如空氣潔凈度的控制、恒溫恒濕的要求、高換氣次數和全新風的要求，等等。這些工藝系統的概念方案在建筑方案設計階段就要預先有所考慮。其中最主要的是實驗室通風系統的概念方案設計，因為實驗室通風和普通民用建筑的舒適性空調系統通風設計要求不同，其通風主要解決的問題是減少實驗人員暴露在危險空氣下的可能，在確保人員身體健康和實驗安全的前提下提供舒適的工作環境。
本項目中的通風系統概念方案主要由兩部分組成：
實驗室排風系統——通過各個就近的排風豎井從下往上，由屋頂抽風機組機械抽排，其中有化學危害和生物危害的氣體還需要經過除毒后再排放到大氣中。
實驗室送風系統——主樓第4層架空，作為整個建筑集中新風空調的設備層，通過主樓兩端的新風豎井分別往上和往下送到各個實驗樓層，再分別經由水平風管送至各個實驗室。其中有潔凈度要求的實驗室還需經過凈化后單獨送風。另外架空層還能解決第3層實驗動物飼養用房的空調系統需要單獨設置、自成系統的問題。這些系統概念是區別于國內現有其他類似工程，本項目所獨有的特點。
一、更新實驗教學觀念，以學生為主體
實驗教學觀念的轉變是實驗教學改革的核心，在傳統的實驗教學中，學生處于被動的地位，導致學生沒有學習興趣和創造欲望，限制了學生能力和素質的培養。實驗教學必須讓學生處于主體地位，將過去以教師為中心、學生被動參與轉變為以教師為主導，學生為主體，師生共同探索的方式，調動學生在實驗中的極積性和主觀能動性，才能培養出具有創新能力的大學生。
二、改革材料力學實驗教學內容及體系
傳統材料力學實驗的主要內容有低碳鋼的拉伸實驗、扭轉實驗、直梁彎曲正應力實驗，低碳鋼的拉伸實驗、扭轉實驗為力學物理量和性能的測試實驗。直梁彎曲正應力實驗為應力驗證性實驗，這些實驗對學生加深、鞏固理論知識的理解和掌握是有必要的，但實驗內容單調，較少涉及工程實際問題，沒有展示出現代工程技術的現狀和發展趨勢，對培養學生創新性思維的能力、解決實際問題的能力作用不大。要培養學生創新思維的能力和解決實際問題的能力，必須改革實驗內容并把實驗分為基本型實驗、綜合型實驗和設計型實驗三個層面。
基本型實驗以了解材料的力學性能為知識重點，著重培養學生掌握實驗設備、獨立完成實驗的能力，它是后續實驗的基礎。基本型實驗可保留必要的傳統實驗項目，但要提高實驗的起點，做到在加強實驗的思考性、啟發性和實用性的同時讓學生獨立完成實驗。比如：作為基本型的拉伸實驗不能只限于低碳鋼拉伸，要將其擴充為低碳鋼、鑄鐵、鋁合金、復合材料等多種與當今工程應用密切有關的典型材料的拉伸，實驗時讓學生分組親手完成各自不同材料的拉伸實驗。這樣，在同樣實驗設備的情況下，通過提高實驗的起點，達到了擴充實驗作用的目的。
綜合型實驗是基礎型實驗的補充和延續，著重培養學生的綜合實驗技能、綜合應用力學實驗技術和有關知識分析和解決問題的能力。綜合型實驗重點在綜合上，這類實驗內容可以是本課程各部分的綜合，也可以是不同課程內容的綜合，但切不可是幾個簡單實驗的疊加，綜合型實驗也可通過改革傳統的實驗來做，比如：梁的彎曲正應力實驗，過去是一根矩形直梁，它的應力分布材料力學教材已詳細介紹，對它的實驗現象和實驗結果學生是已知的，這樣的實驗不能培養學生分析問題、解決問題的能力。現把這個實驗改為復合梁應力分析實驗，就得到了綜合型實驗。由下述表1驗證方法可知直梁彎曲正應力實驗只是一個單純的驗證性實驗，但在不需要增添設備的情況下將它改為復合梁應力分析實驗，就成了綜合型實驗，在這個實驗中綜合應用了組合變形、應力與應變分析知識和平衡條件、變形協調方程以及實驗技能和結果等，充分體現了綜合型實驗的綜合性，培養了學生把各相關知識融會貫通和綜合利用的能力，同時也能培養他們的綜合實驗技能，這些是培養創新能力，提高綜合素質不可缺少的。
設計型實驗以工程實際或模擬工程實際為背景，著重培養學生綜合的工程分析能力，是提高學生解決工程實際問題能力的重要途徑，同時對增強學生的社會適應性也非常重要。在這類實驗中，要充分體現設計性，所有實驗都應由學生自行設計、自行實施、自行檢測、自行分析處理。設計型實驗通常選各類支承壓桿穩定性分析。壓桿在工程實際中應用非常廣泛，其穩定性極其重要，大家知道工程結構由于失穩而破壞往往是突發的，并會造成災難性的后果，因此，通過這樣的實例要求學生對工程實際問題要有足夠的重視，進而培養學生嚴謹、規范的實驗作風。實驗時學生要結合工程實際自擬題目，題目確定后，學生要模擬工程結構自制模型、擬定實驗方案，然后進行壓桿穩定性側試及有關的計算研究，整過過程都由學生自行設計獨立完成，這就是一個設計型實驗。這種高度的自主實驗，激發了學生的探索興趣，當有問題時學生們會主動查閱資料模索解決的辦法，鍛煉了學生動手、動腦的能力和獨立分析問題、解決實際問題的能力，同時也加強和鞏固了有關壓桿穩定性方面的理論知識，綜合素質得到顯著的提高。
三、更新實驗教學方法、管理體制和運行機制
傳統材料力學實驗教學基本上采用的是一種封閉的教學思想、陳舊的教學方法、落后的實驗手段，實驗中學生沒有主動權，大家一哄而上、一哄而下，不利于學生創新能力的培養和綜合能力的提高，對此，應對傳統實驗教學方法、實驗室的管理體制和運行機制作如下改革。
（一）將現代化教學手段運用到實驗教學中
要建立以能力培養為中心的實驗教學體系，充分利用多媒體和網絡等現代化教學技術手段是必不可少的。對材料力學實驗，教師可開發網上“實驗教學應用系統”，該系統至少包括師生互動平臺和實驗指導、實驗方案設計、實驗預約子系統。各子系統都有其獨特的作用。實驗指導子系統：將材料力學實驗內容做成多媒體課件掛在實驗指導子系統中，實驗前學生可通過該子系統預先學習到各實驗的有關知識，包括實驗項目、實驗注意事項、實驗目的、實驗設備（包括它的結構和工作原理）、實驗基本方法、常用量具的使用，實驗報告要求等，這些內容通過聲音、文字、圖像、動畫、視頻等多種形式在屏幕上生動、具體的表現出來以后，能很快吸引學生的注意力，調動學生思維，從而使學生很快地掌握實驗的基本原理、操作技能和實驗過程中的要點和難點，為實驗實際操作作好準備。通過該系統還可以將一些工程項目的材料力學性能和應力分析測試的動畫、材料力學的擴充性實驗錄象和材料力學在工程實際應用的最新信息等等展現給學生，開闊學生的視野，激發學生更大的創造能力和創新精神；實驗方案設計子系統：實驗方案設計子系統可用來輔助進行實驗方案設計，該子系統程序可以仿真、檢查、判斷實驗方案設計是否正確，若實驗方案設計有誤，子系統會指出錯誤出在哪，直到設計的實驗方案正確為止。此系統學生還可用來反復操作煅練自己的設計思想、創新思維；實驗預約子系統：實驗方案正確無誤后，可通過該子系統預約實驗項目和時間。將現代化技術應用到材料力學實驗中后突出的特點有：（1）學生可根據自己的學習情況自主地來安排實驗內容的學習，改變了傳統的實驗教學過程中學生所處的被動地位；（2）對實驗內容的動態講解和過程的模擬仿真解決了傳統黑板講解無法講清的問題，使實驗教學變得生動活潑；（3）通過實驗方案設計子系統不僅能將學生的創造性思維發揮到極至，還能填補因實驗條件、設備限制做不到的擴充性實驗，為個性化發展的學生創造了條件。
（二）開放實驗室，為學生自主學習提供方便
開放實驗室就是給學生提供一個寬松的實驗環境，讓學生從實驗時間、空間、內容和過程都有選擇。實驗室開放后，學生的自主性、創造性才能得到體現。我們嘗試的開放性實驗教學過程步驟如下：
第一步：選題。學生根據學校指導性要求確定自己的基本型、綜合型、設計型實驗項目。
第二步：實驗預習。實驗項目確定后，要求學生針對實驗項目預習實驗指導資料，了解實驗目的、實驗注意事項、實驗設備（結構和工作原理）、實驗基本方法、常用量具的使用、實驗報告要求等。
以上兩項涉及的資料校園網“實驗教學應用系統”的實驗指導子系統都有提供。
第三步：查閱資料。由于綜合型實驗、設計型實驗有很多知識點沒有現成結果，學生要完成這些實驗就必須自己去查閱相關資料進行分析。
第四步：實驗方案設計。經過前面的準備，對設計型實驗進行設計。
第五步：檢查論證設計方案。設計型實驗方案設計好后，必須經過校園網“實驗教學應用系統”的實驗方案設計子系統檢查論證是否正確，正確進入下一環節，如果錯誤返回到查閱資料步驟，進一步查閱資料找出問題從新設計，直到正確。在這過程中，也可通過網上師生互動平臺與教師交流獲取幫助。
第六步：預約實驗。通過以上各步驟學生已初步具備實際實驗的條件，就可將有關實驗資料通過校園網“實驗教學應用系統”中的實驗預約子系統提交并預約實驗時間，學校對具體實驗的時間只作彈性控制。
第七步：具體實施。按約定的時間進行實驗，實驗的順序為基礎型綜合型設計型，如果實驗做完后還有疑問，可在3-5天內隨時再做。
第八步：實驗報告。實驗操作完后，要寫出實驗報告整過實驗才算完成。
實踐證明，這種具有時間、空間、內容和過程都開放的實驗，能全面提升學生獨立思考的能力、解決問題的能力以及創新精神和綜合素質。
（三）建立材料力學實驗考核制度
由于傳統的材料力學實驗課附屬于其理論課，實驗沒有單獨設考，只在理論課考核時，有極少實驗內容，導致學生不重視實驗學習。為了激發學生參與實驗的積極性，建立一個既與理論教學相匹配，又有利于培養創新型人才的實驗體系，應對材料力學實驗進行單獨考核，辦法如下：
1.材料力學課程的總評成績由課程實驗考核成績和課程理論期末考核成績兩部分組成，實驗考核成績占總評成績的30%，期末理論考核成績占總評成績的70%。為進一步體現對于實際動手能力和創新能力的強調，可以要求實驗不及格者無期末理論考試資格，但應允許補考。缺實驗或實驗報告者實驗成績為不及格。
關鍵詞：高中化學；練習；有趣；多樣
中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2012）15-0058-01
一、練習設計：簡潔有趣，不落老套
傳統練習，大多結構不合理,主要表現在:分量大，情感少，不適應時代和學生全面發展的需要;記憶多，實驗少，不利于調動學生積極性；書面多，實踐少沒能體現高中化學的學科特點；情境少，抽象多，讓學生越做越吃力;單項多，綜合少，制約了學習水平的提高。
興趣是學生作業的動力，在練習設計中，要注意變換練習的內容、方式或形式，盡量減少重復，實行一題多變，一題多解，力求“舉一隅以反三”，保護學生的學習興趣，提高練習的效率。
二、練習布置：形式多樣，觸類旁通
（一）比較型
有比較才能鑒別，知識點的比較是學生掌握知識、培養學生知識遷移能力和評價能力的重要途徑。通過比較，同中求異，異中求同，分析歸納產生這種現象的原因，找出問題的關鍵。
如在高三復習時，有這樣一題：例1某溫度下，在一容積可變的容器中，反應2A(g) +B(g)== 2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質的量分別為4 mol、2 mol和4 mol.保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量作如下調整，可使平衡右移的是( )(A)均減半 (B)均加倍 (C)均增加lmol (D)均減少l mol
解析：本題考查r等效平衡問題．考慮等效平衡時，要注意是定溫定壓還是定溫定容下的等效平衡．在等溫等壓下，把加入的物質按照化學方程式的計量數轉化為反應物或生成物，物質的量之比保持一致即為等效平衡，選項(A)、(B)中三者比例為2:1:2，與題目中比例一致，為等效平衡，平衡不移動．(C)項可以設想為兩步加入，第一次加入l mol A、0.5molB、l mol C，此時平衡不移動，第二次再加0.5 mol B，平衡向右移動．(D)項也可作上述類似沒想。選(C)．
（二）方案設計型
化學是一門以實驗為基礎的科學，每個實驗我們都要能夠按要求寫出它的名稱、目的、步驟、現象、結論等，在實驗設計中，要表現出嚴密的邏輯思維能力、要能多方獲取信息資料、還能評價方案的優劣。高三化學新教材中，有一個單元專題講述實驗方案的設計問題，把實驗的重要性提到前所未有的高度，充分體現了新課程理念下對教和學的新要求。所以，在化學教學中應始終注重實驗方案的設計。
（三）診斷型練習
診斷型習題要遵循“面向每一位學生的發展”這一理念。要通過習題訓練，了解學生知識、技能和能力，找出學習障礙的原因。習題的設計應體現層次性和診斷性，并讓學生根據自己的能力和興趣自主地選擇習題內容，將作業的選擇權交給學生，從而實現作業的彈性化。幫助學生分析錯誤的原因，使其掌握正確的方法，達到舉一反三、事半功倍的效果。
蘇教版新教材設計了一類診斷性、綜合性的習題，學生在解決本類習題所提出的問題時，必須綜合運用已學的知識，從不同層次進行思考，對有關材料進行整理和陳述。如蘇教版化學（一），專題3專題作業第9題：化學實驗室產生的廢液中含有污染環境的物質，為了保護環境，化學實驗室產生的廢液必頦經處理后才能排放。某化學實驗室產生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三種金屬離子，實驗室設計了下列方案對廢液進行處理：(1)廢液經操作①得到的沉淀中含有的金屬單質是（）。 (2)在操作中觀察到的實驗現象是（）。 (3)操作中發生反應的離子方程式為（）。 (4)若廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+三種金屬離子，試設計處理該廢液的實驗方案。
不同層次的學生在解決該問題時，問題解決方式和文字陳述形式也會各不相同。因此，問題解決過程既是知識鞏固提高的過程，也是學習新知的過程。
（四）開放型
開放型作業的布置，是提高學生思維能力、創新能力、評價能力等的有效途徑。學生在自主完成任務的同時，需要相互合作，通過自主學習所獲得的成果經共享，共同整理、歸納、分類，得到一種比較完整的答案。
【關鍵詞】職業院校；設計性實驗；教學模式
高等職業教育的主要任務是培養高技能人才，而實驗教學作為整個教學過程中的一個重要組成部分，它是培養學生實際操作技能不可缺少的一個教學環節，其教學效果將直接影響到培養應用型人才的質量。提高設計性實驗的比例是高等院校教學改革的方向之一，加強師生對設計性實驗的重要性的認識非常必要。既打破了傳統實驗固定的教學模式，學習的積極性得到有效調動，學生的獨立思維、才智、個性得到充分尊重，有利于創新人才的培養，體現以人為本的教學思想。
一、設計性實驗的內涵和特點
設計性實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件，學生自己設計實驗方案并加以實現的實驗，即結合各自教學或獨立于各種教學而進行的一種探索性的實驗。設計性實驗不但要求學生綜合多門學科的知識和各種實驗原理來設計實驗方案，而且要求學生能充分運用已學到的知識，去發現問題、解決問題。開展設計性實驗的主要目的就是要培養學生綜合應用知識的能力、解決問題的科學方法以及訓練學生的專業技能，從而有效提高學生從事專業領域實際工作的基本能力和技術技能。設計性實驗的特點包括：知識的廣泛性、技能的綜合性、操作的獨立性、過程的研究性、方案的多樣性等。
二、實驗設計的內容及步驟
教師首先需要對工程實際進行調研，在細致了解前期課程的開設和充分掌握理論課程的安排的前提下提出實驗項目，實驗項目要能與工程實踐緊密結合，還要具備理論基礎和操作條件，使學生具備創造的可能性，實驗項目只包含實驗任務或實驗目的，沒有具體的操作步驟，然后由理論教師對學生布置實驗項目，理論教師對實驗項目完成的思路進行有限的提示。方法如下：
1、成立設計性實驗小組。成立設計性實驗小組，對實驗內容進行全面梳理，注重知識的重點與難點，對原有的實驗內容進行篩選、綜合，減少驗證性實驗，增加探索性和設計性實驗。
2、選題。教師根據教學與科研經驗，提出2～4個實驗題目，實驗題目必須是綜合性強、靈活性大、實驗的材料，儀器設備易得。學生可以根據自己的興趣選擇一個題目，然后根據有關資料寫出該題目的研究綜述，明確重點、難點，為設計實驗方案奠定基礎。
3、實驗方案設計。學生根據實驗題目查閱資料，在此基礎上明確實驗原理，寫出實驗內容、方法、步驟，列出所使用的實驗儀器設備。設計方案包括：實驗原理、實驗示意圖、實驗所用的儀器材料，實驗操作步驟、預期實驗結果、可行性分析等。然后師生共同討論，確定出最合理的可行方案后才能進入實驗室。
4、實驗總結。這一階段是學生綜合能力進一步升華和提高的階段，同時也是學生分析問題，歸納問題，從而解決問題，提高科學實驗興趣的重要手段和過程。主要包括以下幾個方面。
（1）要大量有針對性地查閱資料、文獻以充實課題理論。
（2）將實驗得到的數據進行歸納、整理與分類并進行處理與分析，找出規律性。排除非正確數據的干涉。如果認為某些數據不可靠可補做若干實驗，對比后決定數據取舍。
（3）根據擬題方案及課題要求寫出實驗報告。實驗報告中要包含設計思想、實驗原理、方法、步驟、發現和解決的問題、數據處理、誤差計算以及實驗中的收獲和體會等。
三、設計性實驗的評價標準
雖然同一實驗題目，但由于各人實驗方案的差異，實驗方法，實驗步驟截然不同，使得指導教師對學生所做實驗的價標準相對要復雜些。評價標準應該包括試驗方案設計、實驗操作能力、發現問題與處理問題的能力、學生對實驗結果的分析、歸納、整理能力和實驗報告完成情況、實驗安全和衛生工作情況等內容，盡可能使成績評定更加科學化、規范化和標準化，調動同學們做試驗的主動性和積極性，同時有效監督學生試驗過程中的每個環節，加強其自覺遵守實驗室規章制度、儀器使用與維護以及實驗室安全衛生等章程的責任感，顯著增強實驗教學效果。
四、實施設計性實驗課的啟示
通過在高職院校中開發設計性實驗的實踐，解除了一些不利于發展學生實踐能力的限制，提高了實驗設備的利用率，對培養高技能人才起到了積極作用，但也存在著一些問題。
1、儀器設備的故障率大大增加，開發設計性實驗，使儀器、儀表等設備的使用時間延長，設備的故障率加大。為保證實驗教學，必須使學生熟悉掌握所用儀器設備，避免盲目操作而損壞儀器。同時，還必須加強日常實驗設備的檢查和維護。
2、耗材增大。開發設計性實驗，致使材料、元器件用量驟增，在維修過程中，往往因材料、元器件的短缺而使維修工作不能繼續進行，影響了整個實驗教學的進行，所以對維修材料的配備很重要，當然這也提高了實驗室的費用。
3、對實驗教師的業務素質要求更高。由于學生的設計性實驗方案各有差異，實驗教師不一定十分熟悉，要做到對于實驗中遇到的種種問題提供指導和幫助，保證實驗達到預期效果，就必然對實驗教師的業務素質有更高的要求，因此，實驗教師就必須加強專業知識的學習，可通過進修和下企業鍛煉等形式進行提升自身的業務水平。
4、設計性實驗與學生職業技能競賽相結合。可組織不同的課題小組之間的設計競賽，由專業教師及部分同學作評委，不同的設計小組就設計內容進行答辯，并評選出優秀的小組。據目前反饋情況，學生普遍積極參與討論現場氣氛活躍，效果非常好。通過參與競賽調動了學生熱情，促進了學生之間的知識交流，更加深了學生對所學知識的理解。
五、結束語
設計性實驗作為一種新的實驗教學模式，在教學中呈現創新性、主體能動性和探索性特色，突出了學生的主導地位，充分調動了學生學習的積極性和主動性，現在各高職院校都在進行相關的實驗教學模式改革。實踐證明，通過設計性實驗，提高了學生主動學習的積極性，培養了學生實驗方面的綜合能力及創造能力，讓學生能運用所學知識來解決實際問題，從而自然地培養了創新意識。
【參考文獻】
[1]宋效先，王偉平，王曉燕.開展設計性實驗培養學生創新能力[J].中國成人教育，2005（7）：80-81.
【關鍵詞】電子信息；實驗室開放；開放性實驗；校企合作
1 完善開放實驗室管理機制
建立完善、系統、行之有效的管理機制是開放實驗室形式得以長期保持的關鍵。實驗室開放制度具體內容包括：開放實驗室的準入與運作；開放性實驗項目的選擇與確立；學生自選項目的申報與立項；儀器設備管理、維護及安全規程；開放性實驗教學檔案管理；開放性實驗教學的效果評價及激勵機制等。學校每年由教務處和國有資產管理處聯合對開放實驗室進行考核評定，并將考核結果納入院級教學評估體系，與學院年終獎金直接掛鉤。考核評定指標主要包括：每周開放學時數、受益學生面、指導教師人數配置及結構合理性、開放性實驗項目設置及更新、實驗報告批改或課題驗收情況、儀器設備完好率、儀器設備利用率、安全事故發生情況等。
在實驗開課之前，安排2個學時的先導課，講解一些經典實驗案例和電子信息技術的最新前沿成果，同時從社會生產和日常生活中息息相關的事物入手，講解電子信息技術的具體應用實例，讓學生產生感性認識，充分認識到電子信息技術的奇妙和實用性，培養動手實踐的興趣和對問題的探索求知欲望[1]。同時，向學生傳授查閱資料、處理數據和撰寫報告等基本技能，為自主參與開放性實驗做好準備。另外，充分利用網絡使用方便、覆蓋面廣和資源共享的優勢，將常用儀器和元器件的使用方法和工作原理、注意事項、媒體課件、授課錄像、理論知識介紹等教學資源放到開放性實驗教學信息管理網站上，方便學生預習和復習。
2 構建多種形式的實驗室開放方式
實驗室的開放既包括實驗室儀器設備和實驗項目的開放，也包括實驗室時間和空間的開放[2]。開放性實驗教學的實施受到實驗場地、實驗設施、實驗項目等多重因素制約，需要根據各實驗室的實際條件，有針對性、有側重地開展工作。具體包括如下形式：
（1）課內實驗延伸形式的實驗開放。對于課內學時中無法全部完成的實驗任務（如實驗項目的先導問題和后續延伸問題），學生可在開放實驗時段進行操作；另外還可進行常規實驗教學內容的預習、復習等工作。
（2）開放性實驗項目預約開放。開放實驗室每學期初在教學管理系統網頁上公布該實驗室開設的可供選擇的實驗項目。實驗項目的設置具有一定的工程應用背景和實用性，包括驗證性、綜合性和設計性多種層次，注重引入新知識、新器件。學生選定題目后，可進行網上預約或書面預約，并在規定的時間到開放實驗室進行實驗操作。
（3）學生自擬課題的開放。充分發揮學生自主性，由學生自己提出感興趣的實驗課題、制定設計方案和步驟、確定所需實驗時數及器件設備、上交實驗方案。指導教師綜合考慮實驗方案、實驗室條件和安全性后提出修改意見并形成最終方案。鼓勵采用多種方案實現設計目標，鼓勵引入新知識、新技術，優先采用合作企業提供的新器件、新設備。
（4）其他課外科技活動開放。對參與教師科研、大學生創新性實驗項目、畢業設計、課程設計、各類科技競賽、專業認證培訓等科技活動的學生開放實驗室[3-4]。
實驗室開放采用網絡化管理。學生進入實驗教學信息管理網站，用學號和密碼登錄后可進行網上預約、網上下載實驗要求、網上提交報告、網上查閱成績等多項操作。教師賬號則可以設定實驗開設項目和開設時間、查詢預約情況、設定報告提交截止時間、網上批改實驗報告、網上答疑等[1]。既提高了管理效率，又可及時總結歸納出學生的疑難問題，為教師掌握教學進度、衡量教學效果提供有力依據。
3 以產業需求為牽引，開設實驗項目
（1）與企業合作，將產品研發、生產中的各類技術問題分解、提煉后，成為難度適中、適合進行學生培養的課題，使學生培養與生產實踐和社會需求實現無縫對接。
（2）在較大型的綜合性、設計性開放實驗項目設置中，引入CDIO工程教育模式，模擬企業研發特點，培養學生團隊協作能力。
CDIO工程教育模式的核心是“做中學”和“基于項目的教育和學習”，分為構思（C）、設計（D）、實現（I）、運作（O）四個環節。在實驗開始前，指導教師布置設計任務，給出參數要求和大致參考方案，學生自由組成3～5人的團隊。要求項目組發揮學習自主性，在規定時間限度內，通過查閱資料、教師答疑和學生自己的實踐來完成實驗。在此過程中，實驗室負責提供設備、場地和技術支持。項目完成后，由指導教師進行驗收，給出評價意見。在團隊中，項目負責人負責需求分析、技術設計、技術程序計劃制訂，并協調各環節工作。硬件和軟件制作者負責工程計劃、圖紙設計、方案設計、制造、解碼、測試等工作，是將設計方案轉化為產品的過程。技術文檔的撰寫者負責對前期程序進行評估，包括系統修訂、改進和淘汰等，并將改進意見反饋到負責人處，實現項目研發的閉環控制。整個過程以產品研發到運行作為訓練周期，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程理論、技術與經驗，體驗完整的現代工程思維方式[5-7]。
4 校企合作推進開放實驗室建設
（1）企業通過儀器設備的部分或全部饋贈、資金投入、優惠銷售等方式，為開放實驗室提供最先進的軟、硬件支持，進一步充實、豐富教學內容，使人才培養目標更具方向性和實用性。同時，企業方實現了產品的免費宣傳，提高產品知名度，形成學生使用該設備技術的習慣性和傾向性，加強學生對企業的認同，推動產品打入和占領高校市場，并進一步開發潛在的、未來的市場。
（2）設立校企合作指導機制，聘請企業技術人員擔任開放實驗室兼職教師，使實驗指導更具針對性。對承擔教學工作的企業員工給予薪酬補貼；在開放實驗室考核中，將企業指導教師人數及結構合理性作為考核指標的加分項。
（3）通過工作量認定、培訓經費資助等多種形式，選派青年實驗教師通過掛職、頂崗、訪問、輪訓、研修、擔任技術兼職、參與協同創新平臺、參與校企聯合攻關課題等多種形式，接受企業工程培訓，接觸產業前沿和社會需求，提高工程思維能力、工程實施能力和工程創新能力。
【參考文獻】
[1]蘇芙華，曹鋒. 電子技術開放性實驗教學的實踐與探索[J].科技信息，2010（27）：25，203.
[2]江錦花.大學生科技創新與開放實驗室管理模式[J].實驗室研究與探索，2009，28（12）：12-15.
[3]關惠銘，劉海昌.對開放性實驗室和開放性實驗教學模式的思考[J].科技資訊，2007（24）：93-94.
[4]金正一.建設開放性實驗室的思考與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：124-125.
[5]李善壽.“CDIO”工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2010（20）：164-166.
1.主站平臺一體化設計
在總結國內配電自動化系統建設實施多年經驗與教訓的基礎上，[3，4]為了配電主站系統更加實用化，根據系統方案設計思路，將配電自動化主站系統分為配電圖資維護模塊、配電SCADA兩大系統模塊。將配電圖資維護、配電SCADA從根本上進行一體化設計，以便形成一個具有空間概念（地理環境信息）和基礎信息（電網資料及用戶資料）的分層管理基礎數據庫。既能為電力系統配電運行管理提供具有地理信息的網絡模型，又能實時監控配電網的運行，支撐系統應用軟件的開發和其他功能的實現。
2.配電主站物理結構設計
配電網自動化實驗室主站物理結構設計，在充分考慮主站系統數據處理與存儲主干網系統信息的前提下，承擔著系統數據處理、功能實現、數據交換等重要功能，對數據處理、計算、交換速度有著非常高的要求，為此，采用了支持多操作系統平臺的運行開放機制，以及Client/Server（客戶機/服務器）分布式體系結構。硬件平臺建立在工作站和服務器等設備環境上，在建設資金充裕的情況下，配電網主站可按標準物理結構設計，如圖2所示。另外，在滿足實際數據處理功能要求的情況下，亦可采用把四臺服務器整合為一臺、打印機不設置或低標設置等某些經濟手段。
實驗室配網結構構建方案探析
實際運行中的配電網絡不僅有架空線，同樣也存在大量的電纜，且具有條數眾多、網絡結構復雜多樣等特點。但總體上來說，在配電網絡體系中，網絡接線以雙母、輻射狀網、樹狀網及環網為主要形式存在。對于一個具體的配電網結構而言，網架結構可以是多種網絡形式的組合，并且線路稠密。其網絡形式主要由用戶性質、數量及供電可靠性的要求決定。欲在一個空間有限的實驗室中同時全方位的體現現實模型幾乎是不可能的，也沒必要。因此，在配電網自動化實驗室建設中，擬建設10條配電線路及其配套通信設施，實現手拉手環網。實驗室配網結構構建方案如圖3所示。從擬建方案易知，通過改變開關的狀態，可靈活多變的組合出各種電纜線路、架空線路、網絡接線的接線方式，基本上可涵蓋現階段我國常見的聯絡方式。
配網實驗室仿真系統建設方案探析
利用仿真及多媒體進行實踐教學，不僅可把課本上大量枯燥的文字敘述轉變為生動直觀的圖形、數據說明，[5，6]而且可為學生在配電實踐教學方面提供一個安全、真實、再現的實訓環境。使學生了解配電設備、運行、檢修操作規程，從而達到提升教學效果的目的。
1.仿真系統硬件結構實驗室仿真系統在充分利用主站物理器件的基礎上，其網絡結構、硬件及其軟件配置都需遵循開放性的原則，以達到可維護性、可擴充性的目的。系統硬件結構如圖4所示，教員機、服務器分別由圖2的兩個工作站、服務器兼任。教員機既可完成所有學員的操作，也可完成教案編制、系統維護管理、故障設置和學員監管等功能。各學員臺既可獨立運行，亦可分組協調運行。主要用于配網自動化通信系統、遠動控制、變電站自動化、饋線自動化、模擬倒閘操作、監盤及事故處理等的仿真。
2.仿真系統軟件設計思想在配電自動化主站平臺一體化軟件設計的基礎上，利用其數據，結合分布式仿真軟件支撐平臺RTI（RunTimeInfrastructure）[7，8]、教員系統軟件、仿真應用軟件和多媒體培訓系統軟件組成一套交互式、分布式仿真培訓系統。其中，仿真應用軟件整體結構如圖5所示。分別由變電站仿真軟件、電網仿真軟件、變電站監控仿真軟件及設備巡視仿真軟件構成。各個仿真應用軟件僅與其所對應的計算機中RTI駐留軟件進行接口，但相對整個仿真系統而言，整個仿真系統內的相互交互任務全部由RTI來完成。由于仿真系統引入實時數據的全工況仿真及主站平臺一體化軟件設計的思想，若再輔以先進的電力系統仿真技術、人機界面技術和虛擬建模技術，則可實現變電站仿真和電網仿真一體化。仿真系統具有平臺化、通用性很強的特點，同時具備了強大的組態功能，適用于任意結構的變電站和配電網絡的培訓，有利于培養學生的現場操作能力、專業知識和技能。
結束語
關鍵詞：人才培養 路徑探索 以賽促教
1 概述
地方性本科院校土建類相關學科，以培養服務地方區域經濟社會發展人才為宗旨，以培養可從事工程建設項目開發、施工現場管理、產品經營與決策等活動的人才為目標。現如今，選擇何種路徑提高地方性本科院校土建類相關學科應用型人才培養的質量實屬當務之急。
賀州學院作為廣西新興的地方性本科院校，人才培養方向側重于應用型人才的培養。為響應高校教學體制改革的相關精神，尋找相應途徑培養出創新型人才，賀州學院結合本校土建類相關專業自身的發展情況，兼容結構設計競賽的理念，打破傳統的教學思維，于2012年10月首次在校內舉辦結構設計競賽，競賽耗時兩個多月（具體活動包括：培訓、初賽、復賽和決賽等），在此過程中，學生們充分地展現出地方性本科院校人才的創新能力和較強的動手能力，最終收到了較好的效果。如何充分利用結構設計競賽這個平臺為土建類學科的實踐教學作指導，對應用型人才培養具有重要意義[1]。
2 結構設計競賽流程
大學生結構設計競賽流程可分為以下幾點：
2.1 理論方案設計
其中包括：①專業理論知識學習。②競賽題目研究。③設計說明書、方案圖和計算書制作等。
2.2 結構模型制作
結構的模型制作是整個競賽過程中較重要的一個環節。模型的每道制作工序都需謹慎，所以在制作的整個過程中應嚴格把關。
2.3 作品介紹與答疑
作品介紹與答疑是結構設計競賽必經的一個環節，選手在比賽現場需面向評委、專家等介紹自己團隊的作品。作品介紹完畢，專家將針對選手的介紹及作品的特點提出疑問，選手需做現場答疑。
2.4 模型加載試驗
在結構設計競賽比賽過程中，模型加載試驗所設定的荷載一般為局部分布荷載。
3 學生參賽能力要求
基于結構設計競賽的特點及實施情況分析表明，競賽的收效如何取決于參賽學生的能力，其綜合能力可概括為如下幾個方面：
3.1 豐富的專業理論知識
參賽學生在模型制作前首先應掌握多門與結構設計相緊密聯系的專業理論課程，比如：材料力學、結構力學和建筑結構等。豐富的專業理論知識，便于學生正確地進行結構分析與方案設計。
3.2 熟練的軟件應用能力
從基本的EXCEL、力學求解器，到可以實現有限元分析的SAP2000、ANSYS等，能夠熟練使用軟件的能力，對于結構分析和數據統計都是必不可少的[2]。
3.3 精巧的模型制作能力
模型制作主要是檢驗學生的實際動手能力，考核學生能否較準確地將自己根據理論知識設計的模型方案做出實際的模型作品。
3.4 良好的語言溝通能力
每位學生的作品都有他的設計理念，能否更好地將這種設計理念在眾人面前表達出來讓更多的人去了解，語言表達能力顯得尤其重要。
3.5 具有較強的責任心
責任心對于每一位參加結構設計競賽的學生來說都至關重要，甚至會關系到模型設計的成敗。學生應從賽題研究開始就與團隊的其他隊員一起探討且應多利用課余時間，進行理論計算和實驗檢測。比賽期間，多花時間檢查模型的各項情況，不應提前離開賽場。
3.6 較強的團隊合作意識
結構設計競賽的作品是團隊各位成員集體力量的結晶。該競賽不僅是對學生個人能力的考驗，更是對團隊協作意識的一種挑戰。
3.7 合理的成員分工
由于參賽隊員的能力各有所長，合理地分工，將團隊成員的優勢發揮到極致，集眾人之智于一體，將會構建出更具特色的結構模型。
3.8 良好的心理素質
結構設計競賽對于首次參賽學生來說，是一次大的挑戰，高強度的壓力很有可能導致學生的心理發生變化，如：緊張、焦慮、急躁等。因而在遇見困難時能否保持平和心態，科學地分析和解決問題是至關重要的。
3.9 應具有良好的發散思維
筆者在指導學生參加競賽的過程中發現，有的學生審題不夠透徹，思維局限于界限上，沒能發散思維，以至于結構選型上沒有創新性。只有大膽思考、大膽創新，不斷突破才能更好地為以后結構設計事業發展做準備。
3.10 具有理性的判斷力
在比賽過程中，筆者發現以下問題：首先，學生不夠自信，在結構選型的時候較猶豫，對于好的想法不敢應用于實踐，從而經常錯過較好的創新機會；其次，學生容易鉆死胡同，在不科學的方案里浪費了大量時間，未能及時更換方案。作為參賽隊員應具有理性地判斷力，在出現問題的時候能夠及時的轉換思維，及時地更改自己的設計方案，設計出更理想的作品，以期達到事半功倍的效果。
4 以競賽促進教學
針對以上介紹的結構設計競賽特點、實施情況及其對參賽學生能力的要求，現對地方性本科院校應用型人才的培養路徑提以下幾點看法：
4.1 開設創新實驗課程
為夯實學生的理論基礎，提高他們的創新能力，學校可利用課余時間開展創新實驗課程培訓。培訓內容主要如下：①專業理論知識強化訓練。②軟件應用培訓。③模型制作技巧。
4.2 建立創新實驗基地，創造自由的實驗環境
目前大部分新興的本科院校由于辦學條件有限，許多實驗室建設不夠完善，沒有專門設立的結構設計創新實驗基地。學生的實踐活動一般均是針對每年競賽的特定題目在特定的時間段內開展選拔賽及其集訓活動，導致學生在進行結構創新活動時在內容和時間上都較為被動，且容易產生功利性[3]。若能在校內建立一個結構設計創新實驗基地，將會為學生提供一個將結構設計的理論知識應用于實踐的研學平臺。可從以下幾個方面著手：①建立結構設計實驗室。結構設計實驗室的建立主要是為參加結構模型制作訓練的學生提供實踐操作場地。②引進結構加載實驗設備。結構加載實驗設備主要用于結構模型強度、剛度或穩定性的檢測。學生在制作模型過程中，可利用該設備對制作出的桿件及模型進行加載實驗，檢測模型的抗壓和抗拉強度。③實現實驗室開放機制。開放式的實驗室，將打破傳統的實驗室管理模式，為學生創造良好的實驗平臺。在時間管理方面，實驗室可在學生課余時間開放。在場所及設備管理方面，需安排人員值日，做好實驗室環境及設備管理。
4.3 改進課程教學方式，增強學生的語言表達能力
筆者在指導學生參加結構設計競賽的過程中發現：部分學生在編制設計說明書時，文本編輯中的語言表達能力較差，在作品介紹及現場答疑時，存在語言組織能力不強，口齒不夠清晰，答非所問等現象。這些問題與大學教育中滿堂灌的授課方式有關，因此，課程的教學當中應當多添加一些討論環節，鼓勵學生積極主動地參與問題討論，大膽地提出自己的觀點。
4.4 建立師生在專業領域上的交流平臺
結構設計競賽不僅是學生參與、教師指導的競賽，而且還是學生和教師一起交流學習的一個平臺。賽前、賽中和賽后，教師都可通過組織學習、討論分析及經驗總結等形式與學生互動，鼓勵學生敢于創新、大膽實踐、合理設計。各院校可在本院校的網站上創建論壇，師生均可在論壇注冊，學生可通過論壇給教師留言以待教師答疑，教師也可將有價值的學習資料上傳至論壇供學生學習。
4.5 組織校內結構設計競賽
在校園內組織結構設計競賽，必將提高學生的學習積極性和主動性。以競賽促進學習，以培訓強化能力，激發學生的學習欲望，夯實學生的理論基礎，加強學生理論聯系實際的能力，提高校園的學習氣氛，樹立學生的自信心。
5 結語
就結構設計競賽而言，從理論方案設計、結構模型制作到作品答辯與加載，都充分體現了結構設計競賽對參賽隊員基本技能和素質拓展技能的高度要求。作為像賀州學院這樣的地方性應用型本科院校，土建類專業人才的培養應更注重訓練學生的實踐能力及創新思維。為了培養并提高學生的實踐應用技能，適應當今經濟社會文化發展的需要，高校應突破常規的教學模式，選擇合理的人才培養路徑，堅持“導師引路，實踐研學，以賽促教，學以致用”為主線，以實踐性專業活動競賽為平臺，以課本理論知識為依據，開設創新實驗課程，建立創新實驗基地，創造自由的實驗環境，為學生創造實踐研學的條件，充分發揮學生的自主創新思維及提高學生的實踐能力，組織校內實踐性專業活動競賽，為師生搭建互動交流平臺，鼓勵學生積極參與實踐課程學習及競賽活動。
參考文獻：
[1]余自若，江輝，安明喆.土木工程實踐型人才培養路徑探索——以結構設計競賽為例[J].高等建筑教育，2011，20（6）：110-113.
[2]許昊，徐龍軍，李洋，翟長海.大學生結構設計競賽中創新能力的培養與發揮[J].高等建筑教育，2011，20（5）：121-124.
[3]周臻，童小東，尹凌峰，陸金鈺，繆志偉.依托結構競賽構建開放式創新研學平臺[J].高等建筑教育，2011，20（6）：129-132.
資助基金項目：賀州學院自然科學基金（2011ZRKY15、2012zrpy03）。
[關鍵詞]物流管理專業；Web Services技術；虛擬實訓平臺； 項目式教學模式
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.178
項目式教學是通過進行一個完整的“項目”工作而進行的實踐教學活動的培訓方法，其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘學生的創造潛能，激發學生的學習熱情，提高學生解決實際問題的綜合能力。這種方法起源于美國，盛行于德國。2000年美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索研究所創立了 “做中學”和“基于項目設計與實踐” CDIO高等工程教育模式。[1]項目式教學法以育人（學生）為中心，以全面提升學生綜合能力為目標，以項目（方案）設計為路徑，始終貫穿理論聯系實際，并實行課程教學的全面優化。[2]國內高校自20世紀90年代開始項目式教學法實施與實踐，如1996―2003年清華大學先后實施SRT計劃（Student Research Training，SRT），1998年浙江大學開始實施SRTP 計劃（Student Research Training Program，SRTP）[3]，2005年汕頭大學開始學習研討“做中學” CDIO工程教育模式并加以實施，已經取得明顯的效果。[4]目前項目式教學在我國開展面較廣，但大部分基于教師的科研項目，很難與課程知識內容體系及教學進度實現有效對接，再加之學生知識方法掌握程度的缺陷，在短時間內完成項目設計訓練，往往很難深入，另外還受到考核激勵機制、教學過程管理等諸多因素的影響與制約，特別對一些教學型大學或應用型本科院校，教師科研項目不足，難免停留于形式，不能充分發揮其教學效能。五邑大學物流管理專業開展基于Web Services實訓平臺項目式教學模式探索與實踐，將“做中學”和“基于項目設計與實踐”理念貫穿于人才培養方案中，借助物流實驗室虛擬實訓技術平臺，利用Web Services與“校園網+項目設計（訓練）”開展項目式教學，取得了良好的效果，在一定程度上解決了項目式教學實施無保障的問題。
1基于項目式教學改革的人才培養方案設計
為避免項目式教學流于形式，將理論與實踐有機地結合起來，切實將項目式教學方法貫穿于物流管理專業人才培養全過程中，使項目式教學方法真正成為專業教學改革的有效模式。必須從 “頂層設計”上將“做中學”和“基于項目設計與實踐”教學理念融入人才培養方案，才能使項目式教學改革落到實處。我們在廣泛調查企業對物流人才知識、素質、能力要求的基礎上，以應用型人才培養模式為目標，對物流管理專業人才培養方案的課程體系與實踐教學環節進行了系統的梳理、分析與再設計，重塑了物流專業課程體系與實踐教學環節，遴選出部分理論課程與實踐課程為試點課程，并確定項目式教學模式主要采用課程項目式教學與專項實訓周項目式教學兩種方式進行。
1.1專業課程實施項目式教學
其目的是加深學生對課程理論知識的理解，激發學生學習興趣，使學生對課程知識能真正消化，從而實現“做中學”的目標。為此，對于物流專業理論課程，我們根據課程性質、特點與課程教學內容，遴選出物流技術與裝備、倉儲與配送實務、貨物運輸實務、采購與供應鏈管理、生產物流管理、物流管理信息系統、物流系統規劃與設計、物流成本管理、物流系統建模與仿真9門實操性和應用性較強的課程嘗試項目式教學改革。對上述課程我們設置了課內實踐教學環節，教師可以選擇“課程實驗”與“課程業務流程模擬實訓”，也可以選擇“課程（微小）項目設計”或“課程大作業”開展項目式教學。由于學校統一規定的人才培養方案《教學進程及計劃表》對課程“實踐學時”只能以“實習”、“實訓”、“實驗”、“上機”四種形式表現，因此項目教學實踐環節在人才培養方案中均在“實踐學時”的“實訓”欄體現，實踐課時數一般設定為8～16課時不等，“課程大作業”則要求學生利用課余時間完成項目實踐活動。為保障項目式教學實施，依課程難度與所需學生掌握知識點要求的不同，修訂了相應課程教學大綱，在教學大綱中設定可實施項目教學的章節或知識點，同時在教師教學任務安排時要求教師在課程授課進度計劃中體現項目式教學課時分配與內容安排。
1.2專項實訓周項目式教學是進一步強化學生對課程知識、方法的綜合運用能力，發掘學生自主創新潛能，而設立的大型或綜合的“基于項目設計與實踐”活動。我們在人才培養方案的課程體系設立的5個專項實踐環節中，選擇了“生產物流系統配置與計劃控制”為專項項目式實踐教學環節，時間1周，“物流方案策劃與設計”為綜合項目式實踐教學環節，時間2周。“生產物流系統配置與計劃控制”項目實訓周，主要是針對生產系統利用設施規劃分析技術與仿真優化方法對生產系統布置做出一個合理的平面布置方案，或利用生產物流計劃原理與方法對企業生產過程的物料庫存管理、生產組織與計劃調度做出一個合理安排方案或優化方案；“物流方案策劃與設計”是綜合項目設計訓練，考慮學生就業物流領域去向，學生可以根據自己的興趣選擇不同領域物流管理或規劃問題進行不同類型的物流綜合方案設計。專項與綜合實訓周項目設計訓練一般采用分組選定課題，提倡學生采用協作學習方式進行。
2基于Web Services技術構建開放式項目教學虛擬實訓平臺
為強化學生的物流業務操作能力及對物流系統分析優化能力，學校花巨資建立了物流模擬與仿真實驗室，購置了一批網絡版物流實踐教學軟件，如運輸配送、倉儲管理、碼頭管理、ERP、供應鏈管理等業務流程模擬軟件，Flexsim、Logware、taraVRbuilder、DPS等物流仿真與優化決策軟件，構建了物流專業課程的理論、實驗教學支持技術平臺。在教學計劃安排的課時內可以統一安排學生去物流實驗室進行項目設計。但有些課程項目設計特別是綜合項目，優化決策和仿真計算分析工作量或難度較大，不僅要學生花費大量實踐熟悉使用軟件工具，還可能要到圖書館查閱一些資料或進行一些社會調查獲取數據，計劃課時內不可能如期完成項目設計任務，另外一些采用“課后大作業”形式的項目設計，學生只能利用課余時間完成，況且項目設計對學生來說是創新性工作需要一個安靜或小團隊工作環境，物流實驗室環境難以滿足。為解決上述問題，構建一個基于開放式學習的項目教學虛擬實訓平臺就非常迫切。目前，我們已將物流實驗室網絡版軟件，分為業務流程模擬、系統決策與仿真二大類集成于物流實驗室Web服務器，在學校任何地方、任何時間只要有電腦就可以利用互聯網連接校園網，輸入服務網址及賬號就可以登錄進入物流實驗室虛擬實訓平臺網頁，點擊運行相應軟件工具，或下載有關軟件工具及有關資料，進行項目（設計）學習。利用基于Web Services技術的開放式虛擬實訓平臺實施項目教學，不僅便捷、低成本，對課程教學進度、內容影響小，與協作學習方法相結合，有著非常強的現實可行性。
基于Web Services技術項目教學虛擬實訓平臺系統架構
基于Web Services技術構建開放式項目教學虛擬實訓平臺系統架構主要由網絡層、設備層和應用層三個部分組成，如圖所示。系統網絡層包括支持終端電腦設備運行的網絡架構，設備層主要指使用電腦終端與存放教學資源庫及應用軟件運行的Web 服務器，并通過網絡層校園網相互對接，應用層電腦終端設備和服務器以交互等方式瀏覽、演示、操作、下載、傳輸管理應用軟件及資料文件，并提供服務管理，使虛擬實訓平臺系統服務于課程項目教學和專項實踐項目教學。
3基于Web Services技術實施項目式教學還需進一步強化的工作
3.1項目式教學資源庫建設
為方便 “項目設計與實踐”，我們在物流實驗室建設時，購買積累了大量項目設計所需網絡版軟件工具，建立了項目設計所需軟件資源庫，編整了相應的使用說明書，同時到企業收集了大量項目設計背景案例材料，并編寫了如“配送中心規劃與配送業務方案設計”、“工廠設施布局與物流分析”、“生產系統、倉庫與配送中心規劃設計及仿真指導書”、“基于WinQSB的物料需求計劃編制”等項目設計教學指導書及制作了相應教學指導課件。但隨著項目教學模式改革的深化，項目式教學與實踐體系的拓展，項目式教學需要的軟件資源與案例資源將越來越多，項目式教學資源庫建設與教學指導書的編寫任務依然繁重。
3.2平臺交互式功能的拓展
目前我們構建的基于Web Services技術構建開放式項目教學虛擬實訓平臺系統功能主要限于軟件與案例資料瀏覽、演示、操作、下載、傳輸、資源庫及注冊管理，平臺交互式服務功能尚存在不足，如在線操作監控、在線指導分析、消息推送、師生討論、學生論壇、網上成績評定等，若能改進交互系統設計，通過可視化對話、論壇、微博、微信群、QQ群、郵箱等多種方式融合實現互聯網與移動網間的無縫互通，將為師生之間與學生之間的信息傳遞與互動交流提供條件，既可以在線監視學生應用軟件進行項目設計情況，在線指導、分析、評價學生項目方案設計實施進程與存在的困難，同時實時交互式溝通又利于團隊協作學習氛圍的形成，進而提高項目設計質量與水平。因此，平臺交互式服務功能的拓展是以后平臺技術改進的努力方向，也是平臺建設的難點。
3.3協作學習方法的運用
協作學習是一種通過小組或團隊（2～6 人組成）的形式組織學生進行學習的一種策略，也是一種教學形式。[5]在項目實踐教學中，我們認為小組成員的協同工作是實現項目學習目標的有機組成部分，我們要求在每個小組的學生互助學習的方式掌握各種物流仿真優化軟件操作，共同構思項目設計提綱，相互分工合作完成項目設計內容，允許學生將其在實踐學習過程中探索、發現的信息和學習材料與小組中的其他成員共享，甚至可以同其他組或全班同學共享。教師則依據他們在整個項目設計小組的扮演的角色及完成任務好壞給予項目設計成績。而協作學習有競爭、辯論、合作、問題解決、伙伴、設計和角色扮演等多種方式，如何組織達到良好學習效果，還需進一步實踐與探索。
3.4實踐考核標準的設計
為檢驗項目式教學的效果，科學評價學生理論聯系實際和對知識的綜合運用能力，衡量學生在項目實踐工作中所作的貢獻，我們從項目方案的設計內容性、方法性、表現能力、創新與應用性四個方面制定了項目設計實踐考核一級指標，從方案的針對性、有效性、綜合性、方法的科學性、復雜性、方案寫作排版的規范性、創新性、效果與推廣價值等方面建立二級指標，并就各指標評分標準進行明確說明，基本能反映學生項目設計實踐質量與水平。但項目設計實踐按培養計劃分為課程項目設計實踐和專項實踐周項目設計實踐，按實踐活動時間安排又分為實踐課時內項目設計實踐與實踐課時外大作業形式的實踐設計，其知識點、內容要求和課時安排均存在相當大的差異，以后還應針對不同項目設計類型、項目教學實踐性質分別制定考核標準。
參考文獻：
[1]顧佩華.CDIO在中國[J].高等工程教育研究，2012（5）.
[2]林燕.基于CDIO的管理類專業實訓教學體系的構建[J].黑龍江高教研究，2012（8）.
[3]許曉東，卞良.本科工程教育研究性教學探索與實踐――以華中科技大學為例[J].高等工程教育研究，2014（2）.
【關鍵詞】PLC 實驗箱 選型 西門子S7-200 改造
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0006-02
一、原有設備落后，實驗效果差
PLC原理及應用課程是電子信息、自動化、機電一體化等專業的一門重要課程，該課程為一門應用學科，實踐性非常強。目前，內蒙古電子信息職業技術學院開設PLC原理及應用基礎實驗的PLC實驗室使用的是天津源峰科技公司的TVT-90A3型箱式PLC訓練裝置，該實驗箱配備的是松下FP1-C40主機，此主機高級指令少，程序存儲空間小，可擴展性差，隨著行業的發展，松下的主機在國內市場應用中已大幅減少。學院新采購的MPS柔性系統、電梯、機械手等綜合實訓教學設備在PLC主機選配上主要是西門子和三菱的主機，所以為了方便教學，需要對PLC實驗箱進行更換主機的改造。
二、實驗箱改造方案設計
TVT-90A3箱式PLC實驗箱采用模塊化設計，由主機區、主機接口單元與指令訓練區、實驗單元板三部分組成。如圖1所示：
圖1 改造前的TVT-90A3 PLC實驗箱
為了減少投入成本，充分利用原來落后、淘汰的資源，經論證得出：只要將原主機更換為符合功能需求的新型主機，完善主機接口單元線路，保留原實驗單元板，即可滿足實驗教學要求。
（一）PLC的選型
PLC按照I/O點數分為：小型（128點以下）、中型（129～512點）和大型（513點以上）三類，根據實驗教學項目分析，小型PLC的I/O點數、指令功能和存儲容量等性能指標都能滿足要求，選定時，可依照如下過程來完成。
第一、確定廠商
對中、小型PLC的目標用戶而言，市場上主要生產廠商的PLC產品均能滿足其要求，所以在產品選型時，價格是十分重要的因素。日本產品在該領域一直占有優勢，但西門子在推出新一代小型PLC產品S7-200后，其價格與日本產品相差不大，已經與日本主要產品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC領域取得了類似的市場地位。近年來，由于具有明顯的價格優勢，中國臺灣的部分PLC廠商在小型PLC領域也搶占了一部分市場。相比各家廠商，西門子的市場占有率更高，其產品功能強大、運行穩定、可擴展功能塊較多以及適用多種人機界面和監控組態軟件。近年來，學院新采購配備有PLC的教學設備中，也以西門子的產品為主。綜上所述，為了保證實驗教學所使用PLC主機的一致性，確定使用西門子的產品。
第二、通過I/O點數確定主機具體型號
1.需求分析
TVT-90A3實驗箱主機接口單元I/O點數為：輸入24點，輸出24點，4個A/D點和4個D/A點。根據所有實驗單元板所需I/O點數分析，PLC主機 I/O點數為24DI/24DO可以完成基本實驗和綜合實訓。實驗箱接口單元雖然有A/D、D/A接口，但沒有可以與其配合使用的實驗單元板，所以此功能將在下一步的S7-200產品參數對比中分析是否選配。
2.S7-200產品參數對比
通過表1所示，CPU 224xp與CPU 226兩款主機I/O點數較多，結合表2和表3按照需求分析得出：
方案1：CPU 224XP+EM 223 DI16/DO16=DI30/DO26
方案2：CPU 226+EM222 DO8=DI24/DO24
兩種組合方案都可以滿足要求，但方案1中CPU 224XP主機雖然集成了A/D功能，但其模擬量輸入輸出點只有2/1，而且實驗箱內沒有與之對應使用的實驗板，使得該方案所有I/O點不能全部有效利用。而方案2總的I/O點數與需求點數正好相同，并且市場報價低于方案1，組合后的整體尺寸相對較小，方便今后增加功能模塊。所以最終確定使用方案2的組合。
（二）主機與接口單元接線設計
三、實驗箱改造實施及測試
1.更換主機，并按照圖2所示完成I/O接線焊接，實驗箱改造后主機區如下圖所示：
圖3改造后的TVT-90A3 PLC實驗箱主機區
2.使用PC/PPI電纜將PC機COM口與實驗箱主機通訊端口連接，并在PC機安裝STEP 7 - MicroWIN V4.0編程軟件，編寫如下測試程序：
下載程序后，使用導線連接輸入/輸出公共端，依次連接開關SA0和輸入端CH0～CH17，HL0發光管和輸出端CHO～CH17，撥動開關SA0，HL0發光管和主機面板上對應的Q0.0～Q2.7指示燈會依次點亮，表示主機工作正常，線路連接正確，改造完成。
參考文獻：
[1]劉文斌、孫曉瑛，可編程控制器（PLC）多功能實驗箱的設計與制做，實驗技術管理，2000.3
關鍵詞:建筑施工;特點;虛擬現實技術;方案設計;人員培訓
一、現代建筑施工的特點分析
第一、空間上的布置于時間上的排列的矛盾成為建筑施工中的主要矛盾,這主要是由于建筑工程的產品固定性與生產流動性之間的矛盾而導致的。
第二、建筑施工生產不僅具有長周期性、工序的繁雜性以及強綜合性的特點,同時,高空作業和地下作業也是建筑施工生產的主要構成部分。
第三、在建筑施工任務中,人員關系具有復雜性,因而他們之間的配合關系也較為復雜,這主要是因為建筑施工生產任務較為復雜,其完成必須通過專業相異、工種不同的人員之間的交流、合作。再加上各種材料、機械和設施。
二、在施工方案設計中的應用
虛擬現實系統具有兩個關鍵特性,一個是沉浸性,另一個是交互性,建筑施工方案設計在人機關系上的基本特征便是通過這兩個特性反映出來的,也就是說,設計者的主導作用通過虛擬現實系統的沉浸性和交互性而被充分反映出來。在虛擬現實環境中,設計者可以參與到整個計算過程中,而不是在計算結束后才能知曉計算結果;在虛擬現實系統中,方案設計以動態的優化設計代替了員阿里的經驗的、靜態的、類比的設計。換言之,在虛擬現實系統中,為了保證設計的方案最優化,在分析和設計方案時,設計人員可以通過可視化的虛擬模型來適時的修改設計方案。
虛擬現實施工方案設計方法的實現過程為:在三維可視化虛擬環境中,設計人員可利用CAD設計軟件建立對象結構實體模型,并將模型的幾何信息輸入有限元分析軟件(如AN-SYS等)中,建立三維可視化的有限元模型,然后對有限元模型i撕亍計算分析。有限元模型數據和分析結果數據分別存人相應的數據庫中。并轉化成圖形數據文件,表達為圖形或圖像的形式,使設計人員能沉浸在三維可視化的虛擬環境中觀察模型的模擬和計算,并實時地對模擬過程進行修改,直到獲得滿意的方案。最后將最優施工方案的結果存人數據庫,為繪制施工圖提供可靠依據,優化施工方案過程主要由計算機完成,并能充分利用設計人員的經驗,而不是像傳統的施工方案設計只能依靠施工技術人員多年積累的實踐經驗或習慣作法。
三、在施工人員培訓中的應用
在虛擬環境中對施工人員進行培訓是一種非常理想的培訓方式,其優越性主要表現在以下幾個方面:
第一、虛擬現實完全是交互式的,在虛擬環境中由用戶決定下一步做什么、如何做、可重復做;
第二、虛擬現實強調參與者的經驗和理論知識,在有經駿施工人員的參與下,可為缺乏經驗的施工人員提供建筑施工的經驗,在先期虛擬環境中認識、學習、驗證建筑施工組織和管理;
第三、參與者和虛擬現實交互的方式和參與者在現實世界中的方式是完全相同的,虛擬現實中的任何事物很容易被參與者接收和理解,參與者不必學習任何操作計算機的技巧;
第四、虛擬現實提供的是一種有趣的、激動人心的培訓工具,能通過虛擬現實系統對施工人員進行培訓。
通過對施工方案的動態模擬,施工人員可以隨意地選擇觀察點和角度,對施工現場進行實時漫游,以獲得全面的印象,施工過程中,各工序間的協調配合是不容易做到的;而在虛擬施工中,可以對方案反復進行試驗,得出一些具體參數用以指導施工。在虛擬施工中,還可以直觀地觀察到對象間相互的空間關系,對于接近可能干涉的對象,可提醒施工人員施工時特別小心,做到心中有數。
四、虛擬現實在筑施工中應用研究的展望
虛擬現實技術是一個大型綜合集成環境,是一項集成性極強的高新信息技術。但是它還有諸多不完善的地方,為實現和推動虛擬現實技術在建筑施工領域的運用和發展,我們還需要做以下方面的工作:
第一、虛擬現實技術本身是一門新興的學科,基于虛擬現實的虛擬施工也尚未形成一個完整的理論體系,雖然現階段在西方發達國家已經有關于它的一些報道和文章,但是學術界和技術界還沒有公認的有關虛擬施工的定義。因此,必須加強對建筑施工理論的探索和研究,力求建筑施理論從本質上得到突破。因為建筑施工理論奠定了基于虛擬現實的虛擬施工的理論基礎。
關鍵詞：開放式實驗教學；開放式實驗室；實驗教學管理系統；信息化管理
Research and practice on open experimental teaching mode
Liu Yang
Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China
Abstract: In this paper, the drawbacks of traditional experimental teaching mode were pointed; the advantages of open experimental teaching mode were highlighted; and the design and functions of the open experimental teaching management system was introduced. Practice showed that the open experimental teaching mode and open laboratory construction achieved good results. The level of experimental teaching was improved, and the scientific and information of laboratory management was realized.
Key words: open experimental teaching; open laboratory; information management
高校實驗室是實驗教學、科學研究和社會服務的主要場所，也是培養學生動手能力、創新能力的重要基地。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確指出：要加強實驗室基本建設，著力培養高素質專門人才和拔尖創新人才，要充分利用優質資源和先進技術、創新運行機制和管理模式，整合現有資源，構建先進、高效、實用的數字化教育基礎設施[1]。因此，借助飛速發展的信息與網絡技術，探索和實踐開放式實驗教學模式，加強實驗室信息化管理，是實驗教學改革的方向和必然要求，是高校發展的重要課題之一。
1 傳統實驗教學模式
實驗教學的基本任務是幫助學生深刻理解所學的理論知識。從這點出發，傳統實驗教學以教師為主導，多采用集中式實驗教學模式。毋庸置疑，傳統實驗教學模式在高校實驗教學及學生動手能力培養等方面發揮了重要的作用[2]。同時，傳統實驗教學模式也存在諸多弊端，主要表現在以下幾個方面。
1.1 實驗類型單一，不利于對學生綜合能力的培養
傳統實驗教學通常分教師演示實驗和學生分組實驗兩種類型。由于實驗項目類型單一，驗證性、演示性實驗較多，而設計性、綜合性實驗項目較少。教師演示實驗學生只看不做，學生動手能力和實驗技能的培養無法實現。學生分組實驗大多都是驗證性實驗，學生只需根據實驗指導書，重復操作步驟，就能順利地完成實驗。這樣導致學生缺乏對實驗的理性思考，不能真正培養和提高學生的自主學習能力和創新能力。
1.2 實驗教學管理不善，實驗教學效果欠佳
學生分組實驗是固定班級的學生在固定的時間段到固定的實驗室做固定的實驗項目。隨著近幾年高校大規模擴招，很多班級人數都超過50人，在進行專業課實驗時，每組有5人或更多，部分學生只是看別的同學做實驗，很少有動手操作的機會。同時，通常僅有1名指導教師，導致實驗紀律不好、學生誤操作較多、對儀表損害大、實驗結果不準確、耗時長、效率低，整體實驗效果欠佳。特別是強電類相關實驗項目，還存在用電安全隱患。
1.3 實驗教學質量評價與監督制度不完善，對實驗教學重視程度不夠
傳統的實驗教學模式中，對教師實驗教學缺乏評價和監督，對學生的考查也僅僅限于重復操作某個實驗項目或者免于考核，導致教師和學生都不太重視實驗課。因此，急需建立一套合理的實驗教學質量評估制度，促使教師認真準備實驗、認真指導實驗、不斷開發新實驗項目，并要求學生在實驗前預習與設計、實驗中操作與思考、實驗后總結與反饋，這樣才能進一步優化實驗教學，真正使其發揮作用。
1.4 實驗室管理難度較大，信息化管理程度低
實驗室管理要求做到儀表設備擺放整齊、實物賬目清晰統一、實驗開展正常有序、實驗記錄詳細明了。傳統實驗室管理模式信息化程度低，管理難度較大，良好的實驗室管理主要取決于實驗室管理員認真負責的工作態度、一絲不茍的精神和多年實驗室管理經驗，通常采用手工數據表格登記管理，例如填寫《實驗室儀器設備使用登記本》《實驗教學日志》《實驗設備維修保養記錄》等，一旦記錄本或數據丟失，將嚴重影響實驗室管理和實驗教學的開展。
2 開放式實驗教學模式
實際上，實驗教學不僅要幫助學生深刻理解所學的理論知識，同時也要培養學生的基本實驗操作技能和理論與實踐相結合的能力，更要培養學生靈活運用知識的能力、綜合能力和創新能力。隨著現代社會對創新性人才需求的不斷增長，傳統實驗教學模式已越來越不能適應現代高等教育的要求。開放式實驗教學正是高校實驗教學改革的必然趨勢和發展方向[3]。在我校實驗教學過程中，體現出開放式實驗教學模式的幾個特點。
2.1 實驗開放化
開放式實驗教學就是開放實驗時間、實驗場地、實驗項目及實驗儀器，由學生自主進行實驗。學生還可以根據自己的興趣和愛好進行課程規定之外的課題實驗及科學研究。目前，我院實驗中心對全院學生全天候開放，安排實驗教師值班，對學生實驗進行指導與管理。在條件成熟的情況下，擬對全校學生及社會開放。
2.2 管理信息化
開放式實驗教學利用現代計算機網絡和信息技術，實現學生網上選課、預約實驗、系統自動派位、學生刷卡上機、實驗設備電源智能管理、實驗室門禁管理、實驗過程實時監控、通知、在線學習、在線討論、在線答疑、學生在線提交和教師在線批改電子實驗報告等多種功能。同時通過網絡技術，采用多種教學手段，學生可以在開放的網絡教學平臺上自學相關實驗預備知識；可以在實驗室利用軟件工具進行實驗方案設計，通過CAD，EWB，Matlab等仿真軟件優化設計；可以在綜合性實驗系統上進行實物搭建，完成實驗報告；實驗過程中，學生可以通過查詢網絡教學資源尋找解決問題的辦法；也可參與在線求助、網絡討論、教師在線答疑，實現資源與信息共享[4]。
2.3 教學層次化
將參與實驗的對象分為低年級本科生、高年級本科生和研究生三個層次，開放式實驗室也有針對性地開設專業基礎型實驗、綜合性設計型實驗、學術研究型實驗。開放式實驗教學內容一般可分為演示性、驗證性、綜合性、設計性幾個層次，而開放式實驗項目又可分必做、選做和自擬3種。這能綜合考慮學生的認知規律和實際水平，由淺入深，由驗證型到綜合型、設計型、研究型。形成適應專業特點的實驗教學體系，培養學生的創新思維、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力，全面提高學生工程素質。
2.4 形式多樣化
為了充分發揮實驗室的資源效益，目前我院實驗中心采用以下多種開放教學形式[5]。
(1)課程實驗開放：實驗中心根據教學計劃在每學期初向全院學生公布課程實驗項目，由學生向實驗室提出申請和預約，經實驗中心審核同意后方可進行實驗。
(2)綜合實驗開放：實驗中心設置一些與課程相關的實驗項目，如部分先導問題和后續延伸問題，學有余力的學生可進一步深入學習，自主進入實驗室操作，并安排教師指導。
(3)自選課題實驗開放：實驗設置一些綜合型、設計型自選課題實驗，鼓勵學生進行創新設計。由學生自己提出實驗題目、要求、方案和步驟，經指導教師審查同意后進入實驗室操作。學生在實驗中必須獨立完成課題的方案設計、試驗裝置安裝與調試，完成實驗并撰寫實驗報告。
(4)科技活動實驗開放：對參與各類基礎科學知識競賽及其他課外科技活動、興趣小組的學生開放實驗，如第二課堂、電工電子學生聯合會、全國電子設計大學、創業大賽、建模仿真大賽、汽車設計大賽等。學生根據科技活動的要求，自行擬定課題，結合實驗室的現有條件，聯系相應實驗室和指導教師開展實驗活動。
(5)科研實驗開放：這種實驗主要面向高年級本科學生和研究生，由課題指導教師確定題目，實驗中心定期公布研究課題，有針對性地吸收部分優秀學生早期進入實驗室參與教師的科學研究活動。
(6)學位論文實驗開放。主要針對畢業生論文相關的實驗開放，根據學位論文的課題，經過學生申請，由論文指導教師和實驗中心主任批準，進行與論文課題相關的實驗研究。
3 開放式實驗教學管理系統
我校教師與某公司合作開發了基于Web的開放式實驗教學管理系統。它運用Tomcat，MyEclipse和MySQL等工具，采用Java語言編程，選用Browse/Server結構，并根據我校實驗室的特點與實際需求來設計，實現開放式實驗教學管理的網絡化服務[6]。從系統用戶的身份來看，本系統主要包括3個功能模塊。
(1)管理員功能模塊：系統管理員具有本系統的最高權限，授權給實驗中心主任和指定管理員。實驗中心主任通過網絡瀏覽相關文件，審批實驗相關的申請、報告，實現網絡化辦公。指定管理員負責本系統的管理與維護，包括設置學期、建立教學體系、教學層次、教學模塊、課程模塊、教學班級、配置實驗室等；對教師和學生用戶信息管理，對教學計劃管理，設置課程開放計劃、課程排課計劃，教師值班安排、實驗預約名單管理、實驗通知等工作。
(2)教師功能模塊：教師具有本系統的中級權限，授權給實驗相關教師，主要負責與課程、科研相關的實驗管理與學習指導。包括設置實驗項目、撰寫實驗手冊、查看選課學生名單、實驗課表、值班課表、查詢實驗項目、實驗進度、登記與更新學生實驗記錄、實驗違規記錄、批改電子實驗報告、錄入與修改課程成績、開設網絡專題討論、上傳實驗教學課件、視頻等學習資料以及進行教師在線答疑等。
(3)學生功能模塊：學生具有本系統最低權限，授權給本院所有學生。學生可以網上預約實驗、刷卡上機實驗，可查看實驗課表和實驗成績，查詢實驗項目與進度、瀏覽實驗通知、在線撰寫并提交電子實驗報告，也可以下載學習資料、參與專題討論和在線答疑等。
4 結束語
目前我校共有20個實驗室，經過近兩年的實踐，開放式實驗教學管理模式運行正常，效果良好。其中，以創新實驗室開放效果尤為顯著，多次獲得國家級、省級和校級大賽獎勵。在2011年全國大學生電子設計競賽中，獲得全國二等獎2項、省一等獎2項、省二等獎3項、省三等獎2項；在2011中國機器人大賽暨RoboCup公開賽中，獲得仿真項目一等獎1項、二等獎2項。實踐證明，開放式實驗教學模式實現了我院實驗教學及實驗室管理工作的科學化、數字化、信息化、網絡化、規范化和高效化。同時，開放式實驗也還存在實驗經費、實驗設備、人員協調、設備維護、實驗指導教師保障等方面的問題。因此，開放式實驗教學模式和開放式實驗室的建設與管理工作任重道遠，需要不斷地進行探索、研究、創新與實踐。
參考文獻
[1] 李建楠,劉玉峰.高校實驗教學管理系統的研究與構建[J].中國現代教育裝備,2011,1:100-102.
[2] 陳昭炎,李惠玲.開放實驗教學與管理模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2005,11:107-109.
[3] 丁偉雄.實驗室開放管理及開放式實驗教學的研究與探索[J].中國現代教育裝備,2005,5:50-52.
[4] 陳琦.信息類實驗室開放實驗教學的實踐和探索[J].教育探索,2008,9:132-133.
[5] 鄭明輝.創新型開放實驗室的探索與實踐[J].實驗室科學,2008,4:109-111.
