建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室 培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)

張建云 谷立坤 河南工程學(xué)院資源與環(huán)境工程系 451191

建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室 培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)

張建云 谷立坤 河南工程學(xué)院資源與環(huán)境工程系 451191

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室的開放是完成教學(xué)新目標(biāo)的有效措施，是培養(yǎng)工科院校大學(xué)生工程意識(shí)的必要途徑。探討了在開放性實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備工作、具體措施等方面的問題，并提出一系列的改革建議，以期建立可行的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

開放實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐能力；工程意識(shí)

工程意識(shí)，是人腦對(duì)事物、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、自然環(huán)境這個(gè)“大工程”的能動(dòng)反應(yīng)，就是在充分掌握自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，要有能夠尊重自然、保護(hù)自然，合理合法地開發(fā)利用自然條件，去完成某項(xiàng)工程，創(chuàng)造出新的物質(zhì)財(cái)富的意念。工程意識(shí)是工程師最重要、最基本的素質(zhì)之一。如何培養(yǎng)既能綜合應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)手段，又具備現(xiàn)代工程意識(shí)的工程技術(shù)人才，是高等院校特別是高等工科院校急需研究解決的現(xiàn)實(shí)問題。工科教育側(cè)重于解決工程中遇到的實(shí)際問題，這些實(shí)際問題的解決要求大學(xué)生必須具有豐富的實(shí)踐能力。當(dāng)前的大學(xué)教育是以理論基礎(chǔ)知識(shí)為主的教育模式，如何將實(shí)踐能力的培養(yǎng)真正融入到大學(xué)教育中具有非常重要的意義。

實(shí)驗(yàn)室是高等教育教學(xué)體系的組成部分，高校實(shí)驗(yàn)室在創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)中，主要是通過促進(jìn)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新性的發(fā)展，形成大學(xué)生創(chuàng)新性能力素質(zhì)而體現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維、增長(zhǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技能能、涵養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品格方面的作用，是其他任何教學(xué)形式所不能替代的。開放實(shí)驗(yàn)室，是指在教學(xué)中實(shí)驗(yàn)資源向?qū)W生開放，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體的一種新型教學(xué)模式。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，開放實(shí)驗(yàn)在時(shí)間與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題上有較大的自由度，可以使教與學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，在更大程度上激發(fā)學(xué)生的思維和動(dòng)手潛力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與科研創(chuàng)新能力。

1 開放實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)備工作

1.1 建立完備的實(shí)驗(yàn)規(guī)章制度

要搞好開放實(shí)驗(yàn)室工作，必須改變?cè)械膶?shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，建立一整套新的?shí)驗(yàn)流程體系。首先列出本實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)條件、項(xiàng)目范圍、實(shí)驗(yàn)室管理制度以及學(xué)生的工作職責(zé)，在實(shí)驗(yàn)室老師和專業(yè)課任課教師的共同牽頭下，在生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生中公開報(bào)名，經(jīng)考核選中的學(xué)生可以參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)室的日常維護(hù)、輔助有科研任務(wù)的教師進(jìn)行項(xiàng)目的研究，這類情況要求學(xué)生踏實(shí)、肯干、能夠長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室工作。同時(shí)學(xué)生也可以提出申請(qǐng)，寫出欲做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、具體的實(shí)驗(yàn)方案，需要的儀器和材料等，然后由老師審查其實(shí)驗(yàn)方案可行性，審批合格者可以與實(shí)驗(yàn)室老師預(yù)約時(shí)間，最后在開放實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這類開放主要是針對(duì)某些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中沒有做好實(shí)驗(yàn)或補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)的情況。實(shí)驗(yàn)室由一到兩位老師專門負(fù)責(zé)，每一位同學(xué)要登記姓名及進(jìn)入和離開實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)規(guī)章制度。

1.2 加強(qiáng)對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的管理培訓(xùn)

對(duì)于進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，除了要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)規(guī)章制度和管理?xiàng)l例，還必須熟悉各種常規(guī)儀器的使用和維護(hù)方法，讓學(xué)生知道如何愛護(hù)儀器設(shè)備， 減少人為損壞。有些貴重的測(cè)量?jī)x器，在實(shí)驗(yàn)前由學(xué)生登記領(lǐng)取，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)以后要求全部?jī)x器和試劑送還準(zhǔn)備室或放到原處，將所用器械、玻璃器皿等洗刷干凈，清點(diǎn)數(shù)量后，離開實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室工作的學(xué)生，挑選部分責(zé)任心比較強(qiáng)的學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室的日常管理，包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、藥品登記、新近實(shí)驗(yàn)室人員的培訓(xùn)。在專業(yè)方面，給實(shí)驗(yàn)室配制了一批必需的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和專業(yè)補(bǔ)充教材，讓學(xué)生參與一些課題項(xiàng)目的調(diào)研材料的搜集工作，抽時(shí)間給學(xué)生講授基本的科研思路，包括如何查找外文資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、學(xué)術(shù)論文撰寫技巧等，以培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，我們注重對(duì)原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新，開設(shè)了一些綜合性和應(yīng)用性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如淀粉酶生產(chǎn)菌的選育、乳酸菌的分離、純化及發(fā)酵試驗(yàn)、蛋清中溶菌酶的提取、純化及活性測(cè)定、糖化酶生產(chǎn)菌的發(fā)酵生產(chǎn)及孢子數(shù)和發(fā)芽率的測(cè)定等、活性污泥中微生物的富集培養(yǎng)、不同環(huán)境中微生物含量測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自由選擇。指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)操作，并解答學(xué)生的各種問題，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)， 發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。教師在實(shí)驗(yàn)過程中給學(xué)生講授在實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面，增加了顯微測(cè)微尺、電子天平、電泳儀、生化分析儀等設(shè)備，以全力保證開放實(shí)驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。

1.4 開放實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是訓(xùn)練學(xué)生科研思維能力的重要途徑之一，實(shí)驗(yàn)室的開放，使學(xué)生不但能認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的重要價(jià)值，而且能參與到科研中。事實(shí)表明，如果一個(gè)學(xué)生具有較強(qiáng)的觀察能力，就有更多的機(jī)會(huì)獲取知識(shí)，就更能從觀察對(duì)象上發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)特征。在開放實(shí)驗(yàn)中，每 3～4個(gè)同學(xué)為一組，保爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要學(xué)生自己動(dòng)手，人人都有實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)中，既要鼓勵(lì)他們大膽進(jìn)行操作，又要嚴(yán)格要求，進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，如在淀粉酶活性測(cè)定中，不是讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單去機(jī)械地重復(fù)，而是讓他們自己通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來確定原酶液的最佳稀釋倍數(shù)，同時(shí)通過不同溫度、不同pH條件下酶活性的比較，讓他們更加深入地理解了影響酶測(cè)定結(jié)果的主要因素及意義，提高了他們的分析能力和科研素質(zhì)。在酶的固定化實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了不同海藻酸鈉濃度、不同氯化鈣濃度對(duì)固定化酶效果和偶聯(lián)率的影響，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析問題的能力。在黑曲霉分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，曲霉在普通的查氏培養(yǎng)基中菌絲生長(zhǎng)速度非常緩慢，就讓學(xué)生自己查資料，并通過比較實(shí)驗(yàn)找出曲霉生長(zhǎng)的最適培養(yǎng)基，不但提高了學(xué)生解決問題的能力，而且在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神也得到了加強(qiáng)。

參與教師的科研項(xiàng)目是提高學(xué)生科研思維能力的另一重要途徑，讓專業(yè)知識(shí)扎實(shí)的學(xué)生直接參與到老師的課題中，不僅為教師減輕了科研負(fù)擔(dān)，而且學(xué)生自身的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力也得到了較大的提高。

1.4 開放實(shí)驗(yàn)室中取得的實(shí)際效果

廣義的“開放實(shí)驗(yàn)室”的概念是指在教學(xué)中實(shí)驗(yàn)資源向?qū)W生開放，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)由驗(yàn)證型向設(shè)計(jì)型、綜合型過渡。通過開放實(shí)驗(yàn)，取得了比較理想的效果，使學(xué)生這處于教學(xué)的中心地位，利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。我們的開放性實(shí)驗(yàn)室正處于探索階段，尚未形成一個(gè)固定的模式?？偨Y(jié)我們多年經(jīng)驗(yàn)，我們的實(shí)驗(yàn)室開放主要有兩種手段：1）、改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將專業(yè)課中的驗(yàn)證性、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)過渡為設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，以發(fā)揮學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主體地位，這種形式適用于生物技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生；2）、積極引導(dǎo)學(xué)生以志愿者的形式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，輔助實(shí)驗(yàn)室老師進(jìn)行日常管理、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，同時(shí)幫助有科研項(xiàng)目的老師做課題，在經(jīng)費(fèi)允許的情況下，也可以自己設(shè)計(jì)、選做感興趣的課題。由于實(shí)驗(yàn)室條件和經(jīng)費(fèi)的限制，這種形式只適合部分學(xué)生參與。

在開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的實(shí)踐探索中，我們也收到了良好的實(shí)驗(yàn)效果。03生物技術(shù)的志愿者以農(nóng)作物下腳料—花生殼為輔料，探索了花生殼制醬油的工藝條件，所制醬油經(jīng)測(cè)定符合“二級(jí)醬油標(biāo)準(zhǔn)”，該研究成果發(fā)表在《江蘇調(diào)味品》雜志上，04級(jí)的實(shí)驗(yàn)室志愿者研究了不同激素濃度對(duì)白靈菇發(fā)育的影響，通過課題研究，不但掌握白靈菇的栽培技術(shù)，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也受到了項(xiàng)目提供方—省農(nóng)科院相關(guān)工作人員的好評(píng)。05級(jí)的實(shí)驗(yàn)室志愿者利用9k培養(yǎng)基從煤場(chǎng)廢水中分離出幾株能夠脫硫的氧化亞鐵硫桿菌，我們以此為基礎(chǔ)先后申請(qǐng)了關(guān)于脫硫微生物的院青年基金和教育廳的自然科學(xué)基金，現(xiàn)在07級(jí)和08級(jí)的學(xué)生也在逐步開展一些關(guān)于功能性微生物的篩選工作?？梢哉f，通過開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不但提高了學(xué)生的科研和創(chuàng)新能力，也有效的促進(jìn)了教師科研工作的開展。同時(shí)，從我們實(shí)驗(yàn)室走出來的學(xué)生，能夠很快地適應(yīng)工作崗位，現(xiàn)在多數(shù)都成為所在部門的技術(shù)骨干。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于開放性實(shí)驗(yàn)的引入，也極大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過不同環(huán)境中微生物含量的測(cè)定，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“宿舍中微生物的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于衛(wèi)生間”，“人呼出的氣體中竟然也含有微生物”，通過這些實(shí)驗(yàn)，使環(huán)境中的微生物一下子直觀地顯現(xiàn)在學(xué)生的面前，極大的喚起了他們的好奇心和興趣。在“蛋清中溶菌酶提取”實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)條件的改善，最終得到的溶菌酶的活力和得率都得到了較大的提高，學(xué)生們也通過實(shí)驗(yàn)明白“做實(shí)驗(yàn)要有耐心和細(xì)心，稍微大意，就會(huì)使自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟別人有較大差距”，也由一開始覺得實(shí)驗(yàn)麻煩到最后變得愿意主動(dòng)地去做實(shí)驗(yàn)。雖然綜合性實(shí)驗(yàn)可能要花的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。但學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情和積極性得到了極大的提高，而且通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論和改進(jìn)，也培養(yǎng)了他們分析問題和解決問題的能力，這些都鼓舞了我們今后加倍努力去做這項(xiàng)工作。

實(shí)驗(yàn)室通過多年來的實(shí)踐與摸索，已取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是仍存在一些不足之處，比如實(shí)驗(yàn)室資金方面投入不足，我們只能選擇一些花費(fèi)較低，技術(shù)含量不高去做；此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展綜合性實(shí)驗(yàn)，花費(fèi)的時(shí)間和精力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，占用了專業(yè)老師大量的課外時(shí)間；實(shí)驗(yàn)室志愿者是一種比較有效的提供學(xué)生實(shí)踐能力的途徑，但由于空間和設(shè)備的局限，只有少部分學(xué)生能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；另外，開放實(shí)驗(yàn)室該如何有效管理，如何制定對(duì)學(xué)生的考核標(biāo)準(zhǔn)等， 這將成為各高校普遍面臨的問題。

2 改革建議

對(duì)于目前開放實(shí)驗(yàn)室存在的一些問題，根據(jù)我們?cè)谛螒B(tài)學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議。

2.1 精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn) 在當(dāng)今高等教育中，素質(zhì)教育對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)提出較高的要求。傳統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)， 簡(jiǎn)單重復(fù)，缺少創(chuàng)造性，因此在選擇開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，設(shè)計(jì)一系列綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)，這樣可以開發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的精神。

2.2 加大開放實(shí)驗(yàn)室資金方面的投入雖然學(xué)校的擴(kuò)招已經(jīng)給本科教學(xué)帶來了巨大的壓力，與此相比，實(shí)驗(yàn)與教學(xué)資源顯得非常緊張，但是為了滿足學(xué)生對(duì)于開放實(shí)驗(yàn)的需要，學(xué)校還是應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室資金投入方面加大一些力度，購(gòu)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并增加設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，確保開放實(shí)驗(yàn)工作的有效進(jìn)行，因?yàn)榕囵B(yǎng)出理論、實(shí)踐、創(chuàng)新能力較強(qiáng)，適應(yīng)社會(huì)并且就業(yè)率高的學(xué)生是學(xué)校綜合實(shí)力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。

2.3 完善指導(dǎo)教師的繼續(xù)教育制度 由于開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更注重創(chuàng)新性和學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，因此對(duì)教師的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)驗(yàn)技能也就 提出了更高的要求，指導(dǎo)教師要付出更多的勞動(dòng)。教師只有通過學(xué)習(xí)不斷地提高自身的水平和能力，才能較好地完成此項(xiàng)工作；同時(shí)學(xué)校應(yīng)積極為指導(dǎo)教師提供培訓(xùn)和進(jìn)修的機(jī)會(huì)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，從而為學(xué)生能力的培養(yǎng)創(chuàng)造更好的條件?？傊?，開放實(shí)驗(yàn)是深化校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)的要求和必然趨勢(shì)。開放實(shí)驗(yàn)從本質(zhì)上更接近于科研工作，讓學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的主人， 教師處于指導(dǎo)和參與的位置，學(xué)生主動(dòng)探求、發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)。學(xué)生在感受科研氛圍的同時(shí)，使自身也得到鍛煉與成長(zhǎng)。

3 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，這兩種能力是形成“工程意識(shí)”的重要組成部分。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一，多采用驗(yàn)證式、 灌輸式教學(xué)模式，不利于提高學(xué)生的能動(dòng)性和實(shí)踐能力。開放實(shí)驗(yàn)室能夠使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)由驗(yàn)證型向設(shè)計(jì)型、綜合型過渡，使學(xué)生處于教學(xué)的中心地位，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。目前，開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已經(jīng)在一些“211”“985”等重點(diǎn)高校悄然興起。這些重點(diǎn)高校的老師承擔(dān)著大量的來自國(guó)家、省級(jí)和企業(yè)的科研項(xiàng)目，科研項(xiàng)目的開展需要大量的人力去完成，讓部分本科生參與到項(xiàng)目中。既可以使科研項(xiàng)目節(jié)省人力成本，又可以讓學(xué)生參與到一項(xiàng)系統(tǒng)的研究工作中，得以使個(gè)人的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到提升，形成良性的教學(xué)科研模式。

但是多數(shù)普通本科院校整體的科研實(shí)力還比較薄弱，科研經(jīng)費(fèi)有限。而單純性的建立開放性實(shí)驗(yàn)室必須考慮到教學(xué)成本、實(shí)驗(yàn)室管理和學(xué)生安全等多方面的問題。因此，在當(dāng)前形勢(shì)下，如何建設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室，并解決相應(yīng)的管理、資金、安全等方面的問題，如何將開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來，做到教學(xué)與科研結(jié)合，理論與實(shí)踐結(jié)合，知識(shí)與能力的結(jié)合，將成為普通高等院校開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中亟待解決的問題。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2010.16.143

河南工程學(xué)院工程教育教學(xué)研究資助項(xiàng)目（gcxyjy0918）

河南工程學(xué)院工程技術(shù)研究中心建設(shè)項(xiàng)目資助（2009ETRCHNIE02）

張建云（1979—），河南南召人，講師，博士，研究方向?yàn)閼?yīng)用微生物技術(shù)。