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〔摘要〕随着社会经济的发展和科学技术的进步，当今社会对于科学素养高、综合能力强的应用型人才的需求不断增加，而高校实验教学作为培养高素质人才的重要途径之一，越来越受到国内外高校的重视。近十年来，国内各高校对实验教学体系的改进和优化进行了一系列的探索和研究。文章通过对比国内外高校实验教学的现状，提出了一些改革思路，对具有中国特色的实验教学体系进行了探索，对培养学生的创新意识和科学素养，具有很好借鉴价值。
〔关键词〕仪器科学与技术；实验教学；改革；创新
〔中图分类号〕 G64〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-2689（2014）03-0109-10
一、引言
进入二十一世纪之后的近10年，中国的高等教育进入了大众化阶段，当今社会对于动手能力强、具有创新意识的应用型人才的培养呈现出知识多元化和能力专业化的需求。而大学实验教学作为培养应用型人才的高校教学体系的重要组成部分，是学生理论联系实际的有效途径，对大学生的综合素质的全面提升具有重要的意义，从而间接地为社会培养具有科学知识和科学素养的社会成员[1]。在大学实验教学改革的浪潮下，传统的实验内容教学不再作为实验教学的唯一重点，而是要通过教学内容的改革、实验方法的探讨、实验教学手段的创新等来激发学生的学习兴趣和创造热情，培养学生分析问题、解决问题的能力和创造性思维能力，提高实验教学的效率和质量。
二、实验教学体系发展状况
纵观以往国内的实验教学，长期以来被认为是大学教学的辅助环节，以加深和帮助理解课堂教学内容为目的。以大学仪器科学与技术实验教学为例，大部分高校的实验教学内容多以验证性实验为主，内容和进度基本上依附于课堂教学，教学内容不够创新，学校领导也很少就实验教学的改革和建设进行认真、系统地研究，实验教学得不到应有的重视。此外，由于大学仪器学科与技术实验包含了当代先进的科学，该专业培养要求是具有复合型知识结构的人才，但在实验教学的过程中，往往会出现设备陈旧，经费不足，设备利用率低，考核方法陈旧等一系列的问题，与发达国家教学相比有很大的差距，无法充分发挥实验教学在培养学生中的重要作用。
改革开放后，我国的高等教育迅速发展，国内各大高校越来越认识到实验教学对于培养具有科学素养的创造型人才的重要性，为进一步提高高校实验教学质量，提高实验教学的针对性、时代性以及创新性，各高校不断在实验教学模式、教学方法等方面进行探讨，在长期教学实践的基础上，参考国内外高校先进的实验教学理念，积极推动实验教学改革方案，加快了从传统型实验教学到创新型实验教学的转变[2]。
（一）实验教学理念的进一步转变
建国几十年来，中国的教育事业成果显著，为我国的经济建设和社会的全面进步贡献了大量各级各类人才。但中国作为发展中的人口大国，基于历史传统、文化背景和经济发展的不同，在教育的各个层面与西方发达国家存在相当大的差异。与世界发达国家相比，由于受种种复杂的社会因素及某些传统教育观念的束缚，中国的教育处于相对较落后的状态。
例如美国，作为一个经济、科技、教育都位于世界前列的大国，其大学教育理念是注重教学、科研、生产相结合，实现了大学教学、科研与社会经济增长的共同发展，尤其是对于学生自学能力、创新意识的培养，更是作为国外教学理念的核心部分[3] [4]。早在18世纪法国大革命时期，思想先驱卢梭就针对当时的现状指出：“教育的问题不在于教他各种学问，而在于培养他爱好学问的兴趣，而且在这种兴趣充分增长起来的时候，教他以研究学问的方法。”美国数学家波利亚说：“.学习任何知识的最佳途径是由自己去发现，因为这种发现理解最深、也最容易掌握其中的规律、性质和联系。”现任哈佛大学校长内尔·鲁汀斯特也曾说过：“最佳教育不仅有助于我们在专业领域更加有创造力，它还应该有助于使我们更加深思熟虑，更有追求真理的想象和洞察力，成为更完善更成熟的个人。”在国外，很多大学一直推崇学生自学能力、创新意识培养，把创造性思维当作教育理念的核心部分。
中国近代教育改革家蔡元培先生早在20世纪初就大声呼吁教育要“崇尚自然”、“展现个性”，坚决反对旧式机械化的教学。我国著名学者郭沫若说：“教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。”杨振宁教授也曾指出：“中国留学生学习成绩往往比美国学生好得多，然而，10年以后，科研成果却比人家少得多，原因就在于美国学生思想活跃，动手能力和创造精神强。”美籍华人物理诺贝尔奖获得者丁肇中教授在中国某大学演讲时曾指出：“中国人长期受到孔孟之道的影响‘劳心者治人，劳力者治于人’的观点影响。只讲学习理论，没有讲过学习实验，我希望中国人从此重视实验。”可见，尤其是进入20世纪之后，中国教育家、思想家、学者等都意识到培养学生动手能力及创新思维的重要性，然而在实际的培养过程中，却存在着一系列的不足。举一个最常见的例子，在国内高校中，一堂45分钟的课老师往往以完成教学任务为指标，在讲台上把理论知识详细完整的讲述给学生；学生只负责认真做笔记，很少有独立思考和讨论的时间。而欧美教育学者认为，当老师讲得非常完整、完美、无懈可击时，就把学生探索的过程取代了，而取代了探索的过程，就无异于取消了学习能力的获得。
不同的高校教学理念，往往折射出截然不同的实验教学体系。国外大学实验教学体现以学生为中心的原则，注重培养学生用所学的知识观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力，努力培养学生的创新能力，培养学生乐观面对困难的能力。国外大学对于实验教学的重视程度远高于国内，例如，在教学水平较高的匈牙利，学校把学生自己动手的活动作为课程的基础，在国家发行的大学生125个作业中，就有75个（占60%）是探索实验作业，英国的NUFFEILD教程自始至终以实验为中心来展开教学内容，在一些发达国家高校教育中，有60-80%是实践探索活动。目前，新加坡、马来西亚流行的综合理科教材“发现”全是采用实验教学方法，让学生通过实验来发现科学、培养创新意识。然而在中国，很多实验教学主要是培养学生的操作能力，通过实验验证一些结论，巩固所学的理论知识。尽管这样能够达到教学的目的，但往往忽视了学生的分析问题、解决问题的能力和创新能力的培养。
因此，我们需要借鉴国外大学的一些先进教学经验，取其精华，并与本国的实际情况相结合，探索出具有中国特色的实验教学理念[5]。
（二）实验教学内容的多元化和综合化发展
实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有力手段，国内外高校实验的发展趋势是朝着强化创新意识与创新能力培养的方向，出现融合、综合的趋势。在制定实验教学内容及课程设置时，我们应以提高学生的基本技能，提高学生分析、解决实际问题的能力，以提高学生的自我思考与创新能力为目标。国外大学十分重视实验教学在大学生培养中所发挥的作用，实验教学体系相对完善而且稳定，很多大学都强调学生要尽早进入实验室，而且把教学重点放在学生创新能力的培养上，将科研成果转化为实验内容，始终保持教学内容的创新性和前瞻性[6]。
实验教学内容改革是实验课程改革的内涵和关键。我们在进行“独立”实验课程体系改革过程中，同时进行了实验教学内容的整合更新，尤其是设计了一批综合性、设计性、研究探索性的实验项目进入实验课程体系[7]。近10年以来，国内的一些知名大学在实验教学中，针对传统实验教学内容单一化，形式机械化的问题，进行了一系列的改革试探，努力使教学体系和内容趋于完善、科学化和先进化，如表1所示。具体实验内容设置比重如图2所示。
基础性实验的内容和进度基本上依附于课堂教学，主要以验证性实验为主，而创新性实验是在完成基础性实验的前提下，充分发挥学生的科研创造思维，强调自主性、探索性、实践性和协作性，遵循“兴趣驱动、自主试验、重在过程”的原则进行实验。相比较而言，基础性实验内容单一，实验手段比较机械化，耗时短；而创新性实验内容丰富，实验手段多样化，一般耗时都比较长。
通过对比可知，美国高校的实验教学实践以创新性实验为主，更注重的是对学生的创新能力和综合能力的培养。除了预习、做思考题之外，美国各大学的实验课在做实验前都安排学生对所要的实验进行讲演、讲解，鼓励学生提出新的想法、做法，并把这一部分作为学生成绩评估的一项内容，采取综合评价的方式，考察学生的实验前演讲、实验过程的动手与思考、观察以及学生的创新意识等。
国内的一些高校尝试性的加重研究性实验的比重，取得了一定的成效，这一点值得肯定。但其还没有把这类实验完整系统的贯穿在整个实验教学过程中，依旧是更注重基础性实验，以强化学生的基本训练为主，与国外高校有着一定差距。以北京科技大学自动化学院仪器科学与技术系实验教学为例，很多实验内容如“滤波电路设计与实现”、“智能仪器课程设计”、“测量技术与仪器”、“计算机硬件基础”等都与专业基础课有着相当严重的交叉重复性，而且基础性验证型的内容占到80%，其实验内容设置单调。例如，智能仪器课程设计总共设置8个实验内容，16个学时，8周完成。但其中有7个内容有源代码，学生只需机械化的进行操作，验证性实验所占比例很大；再如，超声波传感器设计实验是用SolidWorks软件对超声波传感器进行简单设计；过程控制实验是以“设备参观+软件仿真”的形式对实验过程进行验证，毫无创新性。大部分学生做实验的主要目的被局限于加深对实验方法、实验技能、实验技术的掌握，对实验常用仪器构造原理、使用方法的了解以及培养动手能力、处理实验结果能力等方面，学生基本上是被动地做实验、缺乏自主选择，而对于培养学生的创新意识和创新能力方面，没有得到很好的强化，总体上学生对做实验的兴趣不高。
（三）“开放式”实验教学模式的探索
20世纪70年代，美国率先提出“开放式”实验教学[8][9]理念，所谓“开放式”实验教学主要是指整个教学体系的开放，它不仅是指时间和空间上的开放，还涉及理念的开放、内容的开放、方法的开放、评价的开放、管理的开放等等，是不同教育理论的兼容并包。
近年来，开放式实验在国外很多高校得到不同程度的倡导与实施，取得了显著的效果，为实验教学的改革指明了方向。例如，英国高校的实验课程没有固定教材，学生学习的主要依据是教师提供的讲义和阅读资料，实验内容和实验方法更加灵活，教师可以结合科技发展、工业应用，随时对讲授内容进行调整。学校为学生提供不限时的实验室，学生只要刷卡就可随时进入实验室，实验时间没有硬性规定。在日本高校的实验教学中，以设计性、综合性实验为主，主要培养学生的创新能力。从日本大学的实验课程学时与理论课程学时的比例，就可以看出日本大学对实践的重视。日本大学的实验室全部实行开放，没有时间限制，基础实验室面向学部或全校开放，在课程计划外的空余时间，进行预约开放；专业实验室面向学部高年级学生、研究生和教师完全开放，可以随时来实验室做实验[10]。
中国最早是由黄嘉豫教授在1979年首次提出在高校实验教学中开展“开放实验”的倡议。1994年，中山大学生命科学院的王金发教授就已在国内率先探索“开放式”的实验教学模式，此后，又创立了“开放式、研究性”的实验教学模式。进入21世纪以来，国内一些重点高校也积极推进开放式实验教学改革，如西安电子科技大学的电工电子实验中心以开放实验教学为基础，取消实验指导书，采用实验任务书，实验内容是教师从科研和工程实践中提炼出来的问题，将实验分为“基本命题”和“扩展命题”，分层次培养，为学生留有发展个性、开拓思维的空间，取得了很好的效果。
尽管国内有些高校已经开始尝试“开放式”实验教学，并且取得了一定的成效，但就中国高等院校的总体水平来说，无论是理论研究，还是实践研究，开放式实验教学还都处于探索阶段，基于创新能力培养的开放式实验教学研究具有十分重要的现实意义和实践意义。
（四）实验教材更新缓慢
实验教材或者指导书是教师进行实验教学、学生顺利完成实验的主要依据，同时使学生在实际的实验操作过程中获得的知识更加系统化、规范化，有助于对理论知识讲解的理解和掌握，并便于学生自习、复习和进行作业，是培养学生实际动手能力，创造性思维的重要工具。因此，教师和学生应正确理解实验教材，准确把握教材，创造性地使用教材[11]。
但是在国内，从小学到高中、大学的实验教材普遍存在一个问题，即普遍缺乏教材更新机制，教材内容陈旧单一、版本更新速度缓慢，部分教材远落后于科学进展。表2中简单罗列了一些国内外电子信息类的实验教材的出版日期以及版次等信息。其中前三本实验教材为我国普通高等教育“十二五”规划教材；后三本为国外比较经典的教材，同时也被国内很多高校作为实验教学的指定参考书。通过观察表2中所罗列的实验教材的信息，并查阅国内外实验教材使用情况的相关文献，我们可以得到一个初步的结论：一、从出版日期上来说，国外高校的实验教材在时间上往往呈现出一定的前瞻性，能与当前的社会科技发展紧密联系，保持同步。而国内的实验教材一般统一出版，且一直沿用多年；二、从版次的次数上可以看出，即使国外有些经典教材出版日期比较早，但它也会随着社会的进步及时的更新教学内容，淘汰与当前相脱节的部分。而国内的实验教材往往无法做到这一点。
通过两组表格的对比分析我们可以发现，正如上文中所提到的，国内实验教材的内容不够丰富，综合性、设计性实验少，学科交叉及相互间的渗透内容少，仅局限于基本内容，新的实验项目开发不足，没有把高新科技体现在实验中，学生自由发挥的空间不够。而实验教材及时更新制度与社会进步的脱节是造成这种现象的一个重要的原因。实验教材一定要与时俱进，要及时地对原有实验内容进行调整，淘汰与当前实际内容脱节部分，充实一些贴近现代科学技术的内容，从而驱动学生学习潜能和兴趣，达到因材施教的目的，使学生充分体会科技的进步和发展，并且为以后的学习和将来的工作奠定坚实的基础。
（五）目前国内外实验室的人员配备情况
一流的大学不仅要以高水平的教师队伍为依托，更需要有高素质、高水平、稳定的实验教学队伍作支撑。学校要加强对现有实验教学人员的培养，并制定相关政策，吸引高水平理论课教师从事实验教学工作。一个合理的、健全的实验教学队伍是建设好实验室的前提。近十年来，随着国内实验教学体系的进一步完善，高校对实验教学师资队伍建设越加重视，对高水平的教学人员的需求也日益增多。
截止到2012年，清华大学电气工程实验教学中心，专职教师43人，兼职教师18人，拥有硕士学位以上的教师共35人。北京科技大学自动化实验教学中心，现有专职教师20人，兼职教师14人。其中教授5人、高级工程师3人、副教授16人、工程师10人；具有硕士学位以上者31人。华北电力大学电气工程实验教学中心，中心现有24位专职教师，41位兼职教师，其中有高级职称的19人，硕士学位以上的34人。中国矿业大学电气工程实验教学中心，专职教师20人，其中教授3人，副教授10人，高级工程师1人，讲师3人，工程师3人，其中12人具有博士学位①。与2005年相比，实验教学人员数量以及整体学术水平都有了比较明显的提高。
当然，不管从师资队伍的规模还是整体的教学水平，国内高校的实验室人员配置都无法与国外一些顶尖大学的先进实验室相提并论，例如位于美国加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室，现有3800 名雇员，除了小部分为伯克利分校的老师和学生，其余大部分都是世界顶尖的科学家；再例如，由芝加哥大学负责管理的阿贡国家实验室，拥有2800名雇员，其中科学家和工程师1300人，其中800名具有博士学位，每年还接待全球的超过4000名科学家的访问[12]。国外一流大学的实验教学人员很少“近亲繁殖”，对于社会科学、工学等应用科学的实验教学，除了学术型的师资队伍，还有很多的教学人员来自相应的企业部门。他们丰富的经历、实践能力，为大学的实验教学、科研带来了非常珍贵的资源，他们能发挥一般教授无法替代的作用。而中国高校的师资多数是学术型的，他们从学校到学校，很多是在同一学校里从助教做到教授，因此在社会阅历及实践能力方面相对比较欠缺，缺乏互补性。
相比于国外，很多著名高校师资多高薪选聘于欧美，力量雄厚、素质很高。教授理论课和实验课的教师在职称及待遇上基本没有什么区别。国外实验教学人员很少跟国内一样，从理论到实践系统的教授学生，在简单阐述实验内容后由学生自己的认知进行发挥，老师只是负责解答一些学生在实验过程中遇到的困难；技术人员绝大部分只从事学生实验前后的准备工作，并对仪器设备进行日常的检修和维护。因此相比于国内，国外的实验教学人员在数量上相对较少，但在科学素养、科研能力方面相对较高，且国外的实验教学队伍一般更加稳定、有其系统性。
（六）加大实验资金的投入，是获取科研成果的基本保障
实验室基本条件一是空间，二是仪器设备，三是实验室环境。 随着实验教学理念、教学内容、教学手段的不断进步，相应的实验设备的更新也需要与时俱进。仪器设备是开展实验的工具。一般来说，先进、精良的仪器设备是取得高水平研究成果的重要保证，也是完成实验教学任务的保证之一。
美国的先进实验室如麻省理工学院的林肯实验室（Lincoln Laboratory）、贝尔实验室（Bell Laboratories）等是美国的第三大科研群体，是美国世界科研领先地位的重要支柱，培养了很多诺贝尔奖得主，获得了无数先进的科研成果。它之所以能够取得这么大的成功，有很多原因，其中充足的科研经费也是其中一个重要因素。
一是国家的大力投入，国家每年在国家实验室投入的经费近百亿美元，只有充足的资金投入做后盾，科研才能顺利开展。尽管国外对大学实验室科研经费的投入相对比较充足，但他们仍鼓励实验室能自己找经费，不能全靠国家。国外高校实验室一般实行“三三制”投入机制，即教研室或实验室出1／3的经费，学校投入1／3，国家再投入1／3。如英国剑桥大学的Cavendish实验室[13]年度预算约为2100万英镑，其中每年200万英镑专门用于实验室设备改造和更新。在所有的预算中，约有40%来自于政府的直接拨款；约30%-40%的经费由实验室与产业界、商界的合作获得。高校实验室的经费来源结构相对合理稳定，经费数量也比较充足，这些都为科研的顺利进行以及实验室的创建、设备的更新创造了很好的资金支持。然而在国内，高校早期用于实验教学的实验室创建与设备的更新主要依靠学校或者国家的教育资金的资助。如清华大学电气工程实验教学中心经费来源主要是学校的“985”、“211”建设费用、北京市和国家级实验教学示范中心建设费用和学校日常设备维护费用，平均年经费260万元。北京科技大学自动化实验教学中心，2010年到2013年三年间共投入建设经费600万元，目前设备总资产5600余万元。中国矿业大学电气工程实验教学中心，自2008年立项建设以来，学校共投入实验室建设经费150万元用于设备的更新与改①。总的来说，国内高校实验室科研及建设经费来源中，国家及学校投入占了大部分的比重，但是资助力度相对较小。这也是导致国内实验室设备陈旧，数量不能满足学生需求的原因之一。
近些年随着校企结合形式的进一步普及，国内很多高校的实验室主要通过校企合作这一方式，来满足实验资金的需求，同时，在合作的过程中能够给学校学生提供实践的平台，把理论知识和实践能力融为一体，使得学生获得实际的工作经验，增强学生在就业过程中的竞争力学生的动手能力、综合分析能力得到了很好的培养和锻炼。如表3所示。
企业投入一定比例的资源在科技创新平台的建设中，大力支持实验教学与学生实践在创新平台中的发展与探索，在满足成熟技术更新过程中的资源配备需求的同时，校企结合能够给学校学生提供实践的平台，提升学生的综合能力，把理论知识和实践能力融为一体，使学校的教学质量得以真正提高，同时，校企结合有助于及时帮助学生掌握就业信息，实现学生就业和企业用工的顺利对接。
三、思考与启示
实验教学是一项复杂而细致的工作，要提高实验教学质量，不是只教会学生知道什么，更重要的是教会学生如何学习，如何去掌握专业知识和技能，培养学生的创造能力和创新意识，为社会培养出具有科学素养的专业型人才。国内高校近几年的实验教学里面有了明显的转变，在教学效果上也取得了显著的成效，但与国外先进实验室相比，还存在很大差距。不过不管如何进行改革，我们始终不能脱离“以人为本”的教学理念，紧紧围绕“科学性”、“创新性”、“科技性”、“实践性”四个原则，探索出属于自己的实验教学模式，创建一流的实验室，培养出一流的国家栋梁。
图6 实验教学改革原则
（一）坚持“以人为本”的核心教学理念
在实验教学的过程中，教师职责由传统教育当中，从指定实验计划、安排实验进度到实验结果指导等全面管理学生转化为辅助教学、因材施教，给学生提供较宽阔的思维空间和选择余地，使学生独立解决实际问题的能力和创新能力得到提高；学生始终是实验活动的主体，充分发挥其主观能动性和创造性；建立实验室学生管理小组，及时收集学生对实验室建设的意见、建议，切实提高实验室及实验器材的使用效率。因此，我们应该将国外先进的教育理念与本国的传统教学思想相结合，创造出一条“以人为本，以学生为本，理论与实践并重，开放与创新并存”的实验教学核心理念[14]。以北京科技大学自动化学院虚拟仪器与软测量技术实验室为例，具体计划如下：（1）建立学生管理小组：小组主要职责为针对学生使用要求按时开放实验室并作为学生代表及时向管理老师提交学生使用意见；（2）建立指导教师“8*5”制度：保证每周5天工作日，每天8小时工作时间有指导教师，学生有实验相关问题可以及时解决；（3）学生参与实验课程制订工作：针对学生课堂学习重点、难点，结合社会需求，学生与教师共同安排实验课程，实验课程将由原来的多年不变转化为与时俱进，目的是让学生在理论知识学习的同时在实验室中实验实践，以实验实践解答理论学习的疑问，以实验实践增强理论学习的认识，以实验实践指导理论学习的方向。通过改变实验室教学工作思路，转移实验室教学工作重点，更换实验室“主人”，形成基础实践能力、综合设计能力、应用创新能力、研发创业能力相结合的实验教学体系，培养具有丰富专业知识，开拓创新意识和扎实创业能力的开创性专业人才。
（二）创新实验教学模式
传统的实验教学模式已经不能完全适应社会对于人才需求的培养，因此，我们可以尝试向国外的一些先进教学模式如“开放式”教学进行借鉴[15][16]。以北京科技大学自动化学院虚拟仪器与软测量技术实验室为例，该实验室配有45台计算机、40个虚拟仪器综合实验箱、20台示波器以及多媒体教学设备，具体采取以下措施：（1）时间和空间上的开放：全天开放实验室，为学生提供充分的自主实验时间，体现以人为本的核心教育理念。（2）内容的开放：消减验证性实验，增加综合性、设计性实验[15]。将上文中所提到的验证性实验比例从80%减少到50%左右，把“跑马灯”、“蜂鸣器”、“定时器”等基础性的验证实验压缩在6个学时内；同时增加综合性实验比重，在其中融入探索和研究的成分，增加学生思考和探索的内容，使学生通过操作达到对基本知识、技能的系统化、完整化。（3）方法的开放：建立多元化的实验教学方法。多设置一些综合性比较强的室外实验教学；以学生“代替”老师，以3-5人为一组，按照各组兴趣，每堂课安排一个小组对所要做的实验进行讲演、展示，以加深学生对于实验的理解，调动起他们的积极性。（4）评价的开放：要建立多元化的实验成绩评定模式。采取“目标+环节+报告+答辩+自评”的整体综合评价方式, 其中实验报告30% ,实验方案设计论证15% ,实验制作30% ,实验答辩15% ,自评10%。积极推进实验教学模式的改进，是全面提高实验教学水平和学生实践动手能力，培养具有科学素养的高素质人才的关键手段之一[17]。
（三）保持实验教学和信息技术的与时俱进
在科学技术日新月异的二十一世纪，将先进的科学技术与大学实验教学有效的结合，对于提高当代大学生的科学素养以及综合能力有着事半功倍的效果。保持实验教学的与时俱进，主要包括以下两个部分：（1）教学内容的科学化。在制定实验教学内容时，我们应积极的把最新的科研成果转化为教学内容，在提高学生的基本技能的同时，能让学生及时接触和掌握新事物，培养学生的科研热情[18]。（2）教学设备的先进化。这就要求我们应加强对实验室的投入，根据学生实验的需求以及教学计划相应地更新实验设备。（1）部分工科院校的实验室计算机相对陈旧，已经无法满足实验教学需求，因此更新实验室计算机配置势在必行；（2） 实验室设备数量不足，做到每个学生都有动手操作的机会；（3）进一步完善工科实验室设备，例如，虚拟仪器与软测量技术实验室购置LPS305数字程控稳压电源，6MHz函数信号源，Fluk数字万用表，高频毫伏表，电子技术实验箱，数字可编程器件综合实验箱和模拟可编程器件实验箱等。为学生创建一个以设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境。
（四）重视实验教学与实践的结合
实验教学重点是培养学生的实验素养、实践能力和科研能力，但在当今高校中仍然存在“重理论，轻操作；重记忆，轻创新；重知识，轻能力”的普遍问题。所以我们要坚持实践与创新相结合的实验教学原则，把实验教学和改革的核心放在培养学生获得知识和运用知识的能力，提高用科学方法进行探索的能力和创新能力上。
针对上述问题，我们可以尝试通过校企结合的方式来联合培养学生的实践能力和创造能力。仪器科学与技术系实验室可以按照企业研发的布局设计，配备研发工具、检测仪器、电脑、投影仪等先进仪器设备。为加强实验室的管理工作，实验室可专门配备了专职管理员，并由经验丰富的老师和企业技术员担任指导教师，确保实验室安全稳定地运行，能够随时为同学们提供学习和实验环境，并能适时进行个别指导。校企结合一方面能够给学校学生提供实践的平台，把理论知识和实践能力融为一体，使得学生获得实际的工作经验，同时增强学生在就业过程中的竞争力；另一方面有助于及时帮助学生掌握就业信息，实现学生就业和企业用工的顺利对接。
四、结束语
高校实验教学的实践性、科研性、综合性等特点，决定了它在人才培养中不可忽视的地位。近十年来，中国的各高校积极推动实验教学改革方案，实验教学质量有了明显提高，教学手段、教学模式也呈多元化发展。然而要实现从传统型实验教学到创新型实验教学的转变，还有很长的路要走。因此，我们应该结合本国国情，适应新的技术发展，对实验教学进行更深入的思考和研究。本文通过对比国内外实验教学的现状，提出了一些实验教学的改革思路，为有效激发学生的学习兴趣提高实验教学质量，培养学生的创新意识和科学素养，具有很好的推广和借鉴价值。
后记：感谢蒋姚亮同学、杨凝同学为本文相关资料的收集和整理做出的贡献，使本文得以顺利完成。
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（责任编辑：成文）
〔关键词〕仪器科学与技术；实验教学；改革；创新
〔中图分类号〕 G64〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-2689（2014）03-0109-10
一、引言
进入二十一世纪之后的近10年，中国的高等教育进入了大众化阶段，当今社会对于动手能力强、具有创新意识的应用型人才的培养呈现出知识多元化和能力专业化的需求。而大学实验教学作为培养应用型人才的高校教学体系的重要组成部分，是学生理论联系实际的有效途径，对大学生的综合素质的全面提升具有重要的意义，从而间接地为社会培养具有科学知识和科学素养的社会成员[1]。在大学实验教学改革的浪潮下，传统的实验内容教学不再作为实验教学的唯一重点，而是要通过教学内容的改革、实验方法的探讨、实验教学手段的创新等来激发学生的学习兴趣和创造热情，培养学生分析问题、解决问题的能力和创造性思维能力，提高实验教学的效率和质量。
二、实验教学体系发展状况
纵观以往国内的实验教学，长期以来被认为是大学教学的辅助环节，以加深和帮助理解课堂教学内容为目的。以大学仪器科学与技术实验教学为例，大部分高校的实验教学内容多以验证性实验为主，内容和进度基本上依附于课堂教学，教学内容不够创新，学校领导也很少就实验教学的改革和建设进行认真、系统地研究，实验教学得不到应有的重视。此外，由于大学仪器学科与技术实验包含了当代先进的科学，该专业培养要求是具有复合型知识结构的人才，但在实验教学的过程中，往往会出现设备陈旧，经费不足，设备利用率低，考核方法陈旧等一系列的问题，与发达国家教学相比有很大的差距，无法充分发挥实验教学在培养学生中的重要作用。
改革开放后，我国的高等教育迅速发展，国内各大高校越来越认识到实验教学对于培养具有科学素养的创造型人才的重要性，为进一步提高高校实验教学质量，提高实验教学的针对性、时代性以及创新性，各高校不断在实验教学模式、教学方法等方面进行探讨，在长期教学实践的基础上，参考国内外高校先进的实验教学理念，积极推动实验教学改革方案，加快了从传统型实验教学到创新型实验教学的转变[2]。
（一）实验教学理念的进一步转变
建国几十年来，中国的教育事业成果显著，为我国的经济建设和社会的全面进步贡献了大量各级各类人才。但中国作为发展中的人口大国，基于历史传统、文化背景和经济发展的不同，在教育的各个层面与西方发达国家存在相当大的差异。与世界发达国家相比，由于受种种复杂的社会因素及某些传统教育观念的束缚，中国的教育处于相对较落后的状态。
例如美国，作为一个经济、科技、教育都位于世界前列的大国，其大学教育理念是注重教学、科研、生产相结合，实现了大学教学、科研与社会经济增长的共同发展，尤其是对于学生自学能力、创新意识的培养，更是作为国外教学理念的核心部分[3] [4]。早在18世纪法国大革命时期，思想先驱卢梭就针对当时的现状指出：“教育的问题不在于教他各种学问，而在于培养他爱好学问的兴趣，而且在这种兴趣充分增长起来的时候，教他以研究学问的方法。”美国数学家波利亚说：“.学习任何知识的最佳途径是由自己去发现，因为这种发现理解最深、也最容易掌握其中的规律、性质和联系。”现任哈佛大学校长内尔·鲁汀斯特也曾说过：“最佳教育不仅有助于我们在专业领域更加有创造力，它还应该有助于使我们更加深思熟虑，更有追求真理的想象和洞察力，成为更完善更成熟的个人。”在国外，很多大学一直推崇学生自学能力、创新意识培养，把创造性思维当作教育理念的核心部分。
中国近代教育改革家蔡元培先生早在20世纪初就大声呼吁教育要“崇尚自然”、“展现个性”，坚决反对旧式机械化的教学。我国著名学者郭沫若说：“教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。”杨振宁教授也曾指出：“中国留学生学习成绩往往比美国学生好得多，然而，10年以后，科研成果却比人家少得多，原因就在于美国学生思想活跃，动手能力和创造精神强。”美籍华人物理诺贝尔奖获得者丁肇中教授在中国某大学演讲时曾指出：“中国人长期受到孔孟之道的影响‘劳心者治人，劳力者治于人’的观点影响。只讲学习理论，没有讲过学习实验，我希望中国人从此重视实验。”可见，尤其是进入20世纪之后，中国教育家、思想家、学者等都意识到培养学生动手能力及创新思维的重要性，然而在实际的培养过程中，却存在着一系列的不足。举一个最常见的例子，在国内高校中，一堂45分钟的课老师往往以完成教学任务为指标，在讲台上把理论知识详细完整的讲述给学生；学生只负责认真做笔记，很少有独立思考和讨论的时间。而欧美教育学者认为，当老师讲得非常完整、完美、无懈可击时，就把学生探索的过程取代了，而取代了探索的过程，就无异于取消了学习能力的获得。
不同的高校教学理念，往往折射出截然不同的实验教学体系。国外大学实验教学体现以学生为中心的原则，注重培养学生用所学的知识观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力，努力培养学生的创新能力，培养学生乐观面对困难的能力。国外大学对于实验教学的重视程度远高于国内，例如，在教学水平较高的匈牙利，学校把学生自己动手的活动作为课程的基础，在国家发行的大学生125个作业中，就有75个（占60%）是探索实验作业，英国的NUFFEILD教程自始至终以实验为中心来展开教学内容，在一些发达国家高校教育中，有60-80%是实践探索活动。目前，新加坡、马来西亚流行的综合理科教材“发现”全是采用实验教学方法，让学生通过实验来发现科学、培养创新意识。然而在中国，很多实验教学主要是培养学生的操作能力，通过实验验证一些结论，巩固所学的理论知识。尽管这样能够达到教学的目的，但往往忽视了学生的分析问题、解决问题的能力和创新能力的培养。
因此，我们需要借鉴国外大学的一些先进教学经验，取其精华，并与本国的实际情况相结合，探索出具有中国特色的实验教学理念[5]。
（二）实验教学内容的多元化和综合化发展
实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有力手段，国内外高校实验的发展趋势是朝着强化创新意识与创新能力培养的方向，出现融合、综合的趋势。在制定实验教学内容及课程设置时，我们应以提高学生的基本技能，提高学生分析、解决实际问题的能力，以提高学生的自我思考与创新能力为目标。国外大学十分重视实验教学在大学生培养中所发挥的作用，实验教学体系相对完善而且稳定，很多大学都强调学生要尽早进入实验室，而且把教学重点放在学生创新能力的培养上，将科研成果转化为实验内容，始终保持教学内容的创新性和前瞻性[6]。
实验教学内容改革是实验课程改革的内涵和关键。我们在进行“独立”实验课程体系改革过程中，同时进行了实验教学内容的整合更新，尤其是设计了一批综合性、设计性、研究探索性的实验项目进入实验课程体系[7]。近10年以来，国内的一些知名大学在实验教学中，针对传统实验教学内容单一化，形式机械化的问题，进行了一系列的改革试探，努力使教学体系和内容趋于完善、科学化和先进化，如表1所示。具体实验内容设置比重如图2所示。
基础性实验的内容和进度基本上依附于课堂教学，主要以验证性实验为主，而创新性实验是在完成基础性实验的前提下，充分发挥学生的科研创造思维，强调自主性、探索性、实践性和协作性，遵循“兴趣驱动、自主试验、重在过程”的原则进行实验。相比较而言，基础性实验内容单一，实验手段比较机械化，耗时短；而创新性实验内容丰富，实验手段多样化，一般耗时都比较长。
通过对比可知，美国高校的实验教学实践以创新性实验为主，更注重的是对学生的创新能力和综合能力的培养。除了预习、做思考题之外，美国各大学的实验课在做实验前都安排学生对所要的实验进行讲演、讲解，鼓励学生提出新的想法、做法，并把这一部分作为学生成绩评估的一项内容，采取综合评价的方式，考察学生的实验前演讲、实验过程的动手与思考、观察以及学生的创新意识等。
国内的一些高校尝试性的加重研究性实验的比重，取得了一定的成效，这一点值得肯定。但其还没有把这类实验完整系统的贯穿在整个实验教学过程中，依旧是更注重基础性实验，以强化学生的基本训练为主，与国外高校有着一定差距。以北京科技大学自动化学院仪器科学与技术系实验教学为例，很多实验内容如“滤波电路设计与实现”、“智能仪器课程设计”、“测量技术与仪器”、“计算机硬件基础”等都与专业基础课有着相当严重的交叉重复性，而且基础性验证型的内容占到80%，其实验内容设置单调。例如，智能仪器课程设计总共设置8个实验内容，16个学时，8周完成。但其中有7个内容有源代码，学生只需机械化的进行操作，验证性实验所占比例很大；再如，超声波传感器设计实验是用SolidWorks软件对超声波传感器进行简单设计；过程控制实验是以“设备参观+软件仿真”的形式对实验过程进行验证，毫无创新性。大部分学生做实验的主要目的被局限于加深对实验方法、实验技能、实验技术的掌握，对实验常用仪器构造原理、使用方法的了解以及培养动手能力、处理实验结果能力等方面，学生基本上是被动地做实验、缺乏自主选择，而对于培养学生的创新意识和创新能力方面，没有得到很好的强化，总体上学生对做实验的兴趣不高。
（三）“开放式”实验教学模式的探索
20世纪70年代，美国率先提出“开放式”实验教学[8][9]理念，所谓“开放式”实验教学主要是指整个教学体系的开放，它不仅是指时间和空间上的开放，还涉及理念的开放、内容的开放、方法的开放、评价的开放、管理的开放等等，是不同教育理论的兼容并包。
近年来，开放式实验在国外很多高校得到不同程度的倡导与实施，取得了显著的效果，为实验教学的改革指明了方向。例如，英国高校的实验课程没有固定教材，学生学习的主要依据是教师提供的讲义和阅读资料，实验内容和实验方法更加灵活，教师可以结合科技发展、工业应用，随时对讲授内容进行调整。学校为学生提供不限时的实验室，学生只要刷卡就可随时进入实验室，实验时间没有硬性规定。在日本高校的实验教学中，以设计性、综合性实验为主，主要培养学生的创新能力。从日本大学的实验课程学时与理论课程学时的比例，就可以看出日本大学对实践的重视。日本大学的实验室全部实行开放，没有时间限制，基础实验室面向学部或全校开放，在课程计划外的空余时间，进行预约开放；专业实验室面向学部高年级学生、研究生和教师完全开放，可以随时来实验室做实验[10]。
中国最早是由黄嘉豫教授在1979年首次提出在高校实验教学中开展“开放实验”的倡议。1994年，中山大学生命科学院的王金发教授就已在国内率先探索“开放式”的实验教学模式，此后，又创立了“开放式、研究性”的实验教学模式。进入21世纪以来，国内一些重点高校也积极推进开放式实验教学改革，如西安电子科技大学的电工电子实验中心以开放实验教学为基础，取消实验指导书，采用实验任务书，实验内容是教师从科研和工程实践中提炼出来的问题，将实验分为“基本命题”和“扩展命题”，分层次培养，为学生留有发展个性、开拓思维的空间，取得了很好的效果。
尽管国内有些高校已经开始尝试“开放式”实验教学，并且取得了一定的成效，但就中国高等院校的总体水平来说，无论是理论研究，还是实践研究，开放式实验教学还都处于探索阶段，基于创新能力培养的开放式实验教学研究具有十分重要的现实意义和实践意义。
（四）实验教材更新缓慢
实验教材或者指导书是教师进行实验教学、学生顺利完成实验的主要依据，同时使学生在实际的实验操作过程中获得的知识更加系统化、规范化，有助于对理论知识讲解的理解和掌握，并便于学生自习、复习和进行作业，是培养学生实际动手能力，创造性思维的重要工具。因此，教师和学生应正确理解实验教材，准确把握教材，创造性地使用教材[11]。
但是在国内，从小学到高中、大学的实验教材普遍存在一个问题，即普遍缺乏教材更新机制，教材内容陈旧单一、版本更新速度缓慢，部分教材远落后于科学进展。表2中简单罗列了一些国内外电子信息类的实验教材的出版日期以及版次等信息。其中前三本实验教材为我国普通高等教育“十二五”规划教材；后三本为国外比较经典的教材，同时也被国内很多高校作为实验教学的指定参考书。通过观察表2中所罗列的实验教材的信息，并查阅国内外实验教材使用情况的相关文献，我们可以得到一个初步的结论：一、从出版日期上来说，国外高校的实验教材在时间上往往呈现出一定的前瞻性，能与当前的社会科技发展紧密联系，保持同步。而国内的实验教材一般统一出版，且一直沿用多年；二、从版次的次数上可以看出，即使国外有些经典教材出版日期比较早，但它也会随着社会的进步及时的更新教学内容，淘汰与当前相脱节的部分。而国内的实验教材往往无法做到这一点。
通过两组表格的对比分析我们可以发现，正如上文中所提到的，国内实验教材的内容不够丰富，综合性、设计性实验少，学科交叉及相互间的渗透内容少，仅局限于基本内容，新的实验项目开发不足，没有把高新科技体现在实验中，学生自由发挥的空间不够。而实验教材及时更新制度与社会进步的脱节是造成这种现象的一个重要的原因。实验教材一定要与时俱进，要及时地对原有实验内容进行调整，淘汰与当前实际内容脱节部分，充实一些贴近现代科学技术的内容，从而驱动学生学习潜能和兴趣，达到因材施教的目的，使学生充分体会科技的进步和发展，并且为以后的学习和将来的工作奠定坚实的基础。
（五）目前国内外实验室的人员配备情况
一流的大学不仅要以高水平的教师队伍为依托，更需要有高素质、高水平、稳定的实验教学队伍作支撑。学校要加强对现有实验教学人员的培养，并制定相关政策，吸引高水平理论课教师从事实验教学工作。一个合理的、健全的实验教学队伍是建设好实验室的前提。近十年来，随着国内实验教学体系的进一步完善，高校对实验教学师资队伍建设越加重视，对高水平的教学人员的需求也日益增多。
截止到2012年，清华大学电气工程实验教学中心，专职教师43人，兼职教师18人，拥有硕士学位以上的教师共35人。北京科技大学自动化实验教学中心，现有专职教师20人，兼职教师14人。其中教授5人、高级工程师3人、副教授16人、工程师10人；具有硕士学位以上者31人。华北电力大学电气工程实验教学中心，中心现有24位专职教师，41位兼职教师，其中有高级职称的19人，硕士学位以上的34人。中国矿业大学电气工程实验教学中心，专职教师20人，其中教授3人，副教授10人，高级工程师1人，讲师3人，工程师3人，其中12人具有博士学位①。与2005年相比，实验教学人员数量以及整体学术水平都有了比较明显的提高。
当然，不管从师资队伍的规模还是整体的教学水平，国内高校的实验室人员配置都无法与国外一些顶尖大学的先进实验室相提并论，例如位于美国加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室，现有3800 名雇员，除了小部分为伯克利分校的老师和学生，其余大部分都是世界顶尖的科学家；再例如，由芝加哥大学负责管理的阿贡国家实验室，拥有2800名雇员，其中科学家和工程师1300人，其中800名具有博士学位，每年还接待全球的超过4000名科学家的访问[12]。国外一流大学的实验教学人员很少“近亲繁殖”，对于社会科学、工学等应用科学的实验教学，除了学术型的师资队伍，还有很多的教学人员来自相应的企业部门。他们丰富的经历、实践能力，为大学的实验教学、科研带来了非常珍贵的资源，他们能发挥一般教授无法替代的作用。而中国高校的师资多数是学术型的，他们从学校到学校，很多是在同一学校里从助教做到教授，因此在社会阅历及实践能力方面相对比较欠缺，缺乏互补性。
相比于国外，很多著名高校师资多高薪选聘于欧美，力量雄厚、素质很高。教授理论课和实验课的教师在职称及待遇上基本没有什么区别。国外实验教学人员很少跟国内一样，从理论到实践系统的教授学生，在简单阐述实验内容后由学生自己的认知进行发挥，老师只是负责解答一些学生在实验过程中遇到的困难；技术人员绝大部分只从事学生实验前后的准备工作，并对仪器设备进行日常的检修和维护。因此相比于国内，国外的实验教学人员在数量上相对较少，但在科学素养、科研能力方面相对较高，且国外的实验教学队伍一般更加稳定、有其系统性。
（六）加大实验资金的投入，是获取科研成果的基本保障
实验室基本条件一是空间，二是仪器设备，三是实验室环境。 随着实验教学理念、教学内容、教学手段的不断进步，相应的实验设备的更新也需要与时俱进。仪器设备是开展实验的工具。一般来说，先进、精良的仪器设备是取得高水平研究成果的重要保证，也是完成实验教学任务的保证之一。
美国的先进实验室如麻省理工学院的林肯实验室（Lincoln Laboratory）、贝尔实验室（Bell Laboratories）等是美国的第三大科研群体，是美国世界科研领先地位的重要支柱，培养了很多诺贝尔奖得主，获得了无数先进的科研成果。它之所以能够取得这么大的成功，有很多原因，其中充足的科研经费也是其中一个重要因素。
一是国家的大力投入，国家每年在国家实验室投入的经费近百亿美元，只有充足的资金投入做后盾，科研才能顺利开展。尽管国外对大学实验室科研经费的投入相对比较充足，但他们仍鼓励实验室能自己找经费，不能全靠国家。国外高校实验室一般实行“三三制”投入机制，即教研室或实验室出1／3的经费，学校投入1／3，国家再投入1／3。如英国剑桥大学的Cavendish实验室[13]年度预算约为2100万英镑，其中每年200万英镑专门用于实验室设备改造和更新。在所有的预算中，约有40%来自于政府的直接拨款；约30%-40%的经费由实验室与产业界、商界的合作获得。高校实验室的经费来源结构相对合理稳定，经费数量也比较充足，这些都为科研的顺利进行以及实验室的创建、设备的更新创造了很好的资金支持。然而在国内，高校早期用于实验教学的实验室创建与设备的更新主要依靠学校或者国家的教育资金的资助。如清华大学电气工程实验教学中心经费来源主要是学校的“985”、“211”建设费用、北京市和国家级实验教学示范中心建设费用和学校日常设备维护费用，平均年经费260万元。北京科技大学自动化实验教学中心，2010年到2013年三年间共投入建设经费600万元，目前设备总资产5600余万元。中国矿业大学电气工程实验教学中心，自2008年立项建设以来，学校共投入实验室建设经费150万元用于设备的更新与改①。总的来说，国内高校实验室科研及建设经费来源中，国家及学校投入占了大部分的比重，但是资助力度相对较小。这也是导致国内实验室设备陈旧，数量不能满足学生需求的原因之一。
近些年随着校企结合形式的进一步普及，国内很多高校的实验室主要通过校企合作这一方式，来满足实验资金的需求，同时，在合作的过程中能够给学校学生提供实践的平台，把理论知识和实践能力融为一体，使得学生获得实际的工作经验，增强学生在就业过程中的竞争力学生的动手能力、综合分析能力得到了很好的培养和锻炼。如表3所示。
企业投入一定比例的资源在科技创新平台的建设中，大力支持实验教学与学生实践在创新平台中的发展与探索，在满足成熟技术更新过程中的资源配备需求的同时，校企结合能够给学校学生提供实践的平台，提升学生的综合能力，把理论知识和实践能力融为一体，使学校的教学质量得以真正提高，同时，校企结合有助于及时帮助学生掌握就业信息，实现学生就业和企业用工的顺利对接。
三、思考与启示
实验教学是一项复杂而细致的工作，要提高实验教学质量，不是只教会学生知道什么，更重要的是教会学生如何学习，如何去掌握专业知识和技能，培养学生的创造能力和创新意识，为社会培养出具有科学素养的专业型人才。国内高校近几年的实验教学里面有了明显的转变，在教学效果上也取得了显著的成效，但与国外先进实验室相比，还存在很大差距。不过不管如何进行改革，我们始终不能脱离“以人为本”的教学理念，紧紧围绕“科学性”、“创新性”、“科技性”、“实践性”四个原则，探索出属于自己的实验教学模式，创建一流的实验室，培养出一流的国家栋梁。
图6 实验教学改革原则
（一）坚持“以人为本”的核心教学理念
在实验教学的过程中，教师职责由传统教育当中，从指定实验计划、安排实验进度到实验结果指导等全面管理学生转化为辅助教学、因材施教，给学生提供较宽阔的思维空间和选择余地，使学生独立解决实际问题的能力和创新能力得到提高；学生始终是实验活动的主体，充分发挥其主观能动性和创造性；建立实验室学生管理小组，及时收集学生对实验室建设的意见、建议，切实提高实验室及实验器材的使用效率。因此，我们应该将国外先进的教育理念与本国的传统教学思想相结合，创造出一条“以人为本，以学生为本，理论与实践并重，开放与创新并存”的实验教学核心理念[14]。以北京科技大学自动化学院虚拟仪器与软测量技术实验室为例，具体计划如下：（1）建立学生管理小组：小组主要职责为针对学生使用要求按时开放实验室并作为学生代表及时向管理老师提交学生使用意见；（2）建立指导教师“8*5”制度：保证每周5天工作日，每天8小时工作时间有指导教师，学生有实验相关问题可以及时解决；（3）学生参与实验课程制订工作：针对学生课堂学习重点、难点，结合社会需求，学生与教师共同安排实验课程，实验课程将由原来的多年不变转化为与时俱进，目的是让学生在理论知识学习的同时在实验室中实验实践，以实验实践解答理论学习的疑问，以实验实践增强理论学习的认识，以实验实践指导理论学习的方向。通过改变实验室教学工作思路，转移实验室教学工作重点，更换实验室“主人”，形成基础实践能力、综合设计能力、应用创新能力、研发创业能力相结合的实验教学体系，培养具有丰富专业知识，开拓创新意识和扎实创业能力的开创性专业人才。
（二）创新实验教学模式
传统的实验教学模式已经不能完全适应社会对于人才需求的培养，因此，我们可以尝试向国外的一些先进教学模式如“开放式”教学进行借鉴[15][16]。以北京科技大学自动化学院虚拟仪器与软测量技术实验室为例，该实验室配有45台计算机、40个虚拟仪器综合实验箱、20台示波器以及多媒体教学设备，具体采取以下措施：（1）时间和空间上的开放：全天开放实验室，为学生提供充分的自主实验时间，体现以人为本的核心教育理念。（2）内容的开放：消减验证性实验，增加综合性、设计性实验[15]。将上文中所提到的验证性实验比例从80%减少到50%左右，把“跑马灯”、“蜂鸣器”、“定时器”等基础性的验证实验压缩在6个学时内；同时增加综合性实验比重，在其中融入探索和研究的成分，增加学生思考和探索的内容，使学生通过操作达到对基本知识、技能的系统化、完整化。（3）方法的开放：建立多元化的实验教学方法。多设置一些综合性比较强的室外实验教学；以学生“代替”老师，以3-5人为一组，按照各组兴趣，每堂课安排一个小组对所要做的实验进行讲演、展示，以加深学生对于实验的理解，调动起他们的积极性。（4）评价的开放：要建立多元化的实验成绩评定模式。采取“目标+环节+报告+答辩+自评”的整体综合评价方式, 其中实验报告30% ,实验方案设计论证15% ,实验制作30% ,实验答辩15% ,自评10%。积极推进实验教学模式的改进，是全面提高实验教学水平和学生实践动手能力，培养具有科学素养的高素质人才的关键手段之一[17]。
（三）保持实验教学和信息技术的与时俱进
在科学技术日新月异的二十一世纪，将先进的科学技术与大学实验教学有效的结合，对于提高当代大学生的科学素养以及综合能力有着事半功倍的效果。保持实验教学的与时俱进，主要包括以下两个部分：（1）教学内容的科学化。在制定实验教学内容时，我们应积极的把最新的科研成果转化为教学内容，在提高学生的基本技能的同时，能让学生及时接触和掌握新事物，培养学生的科研热情[18]。（2）教学设备的先进化。这就要求我们应加强对实验室的投入，根据学生实验的需求以及教学计划相应地更新实验设备。（1）部分工科院校的实验室计算机相对陈旧，已经无法满足实验教学需求，因此更新实验室计算机配置势在必行；（2） 实验室设备数量不足，做到每个学生都有动手操作的机会；（3）进一步完善工科实验室设备，例如，虚拟仪器与软测量技术实验室购置LPS305数字程控稳压电源，6MHz函数信号源，Fluk数字万用表，高频毫伏表，电子技术实验箱，数字可编程器件综合实验箱和模拟可编程器件实验箱等。为学生创建一个以设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境。
（四）重视实验教学与实践的结合
实验教学重点是培养学生的实验素养、实践能力和科研能力，但在当今高校中仍然存在“重理论，轻操作；重记忆，轻创新；重知识，轻能力”的普遍问题。所以我们要坚持实践与创新相结合的实验教学原则，把实验教学和改革的核心放在培养学生获得知识和运用知识的能力，提高用科学方法进行探索的能力和创新能力上。
针对上述问题，我们可以尝试通过校企结合的方式来联合培养学生的实践能力和创造能力。仪器科学与技术系实验室可以按照企业研发的布局设计，配备研发工具、检测仪器、电脑、投影仪等先进仪器设备。为加强实验室的管理工作，实验室可专门配备了专职管理员，并由经验丰富的老师和企业技术员担任指导教师，确保实验室安全稳定地运行，能够随时为同学们提供学习和实验环境，并能适时进行个别指导。校企结合一方面能够给学校学生提供实践的平台，把理论知识和实践能力融为一体，使得学生获得实际的工作经验，同时增强学生在就业过程中的竞争力；另一方面有助于及时帮助学生掌握就业信息，实现学生就业和企业用工的顺利对接。
四、结束语
高校实验教学的实践性、科研性、综合性等特点，决定了它在人才培养中不可忽视的地位。近十年来，中国的各高校积极推动实验教学改革方案，实验教学质量有了明显提高，教学手段、教学模式也呈多元化发展。然而要实现从传统型实验教学到创新型实验教学的转变，还有很长的路要走。因此，我们应该结合本国国情，适应新的技术发展，对实验教学进行更深入的思考和研究。本文通过对比国内外实验教学的现状，提出了一些实验教学的改革思路，为有效激发学生的学习兴趣提高实验教学质量，培养学生的创新意识和科学素养，具有很好的推广和借鉴价值。
后记：感谢蒋姚亮同学、杨凝同学为本文相关资料的收集和整理做出的贡献，使本文得以顺利完成。
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（责任编辑：成文）