高校開放實驗教學管理模式探索

鄧 于

(重慶文理學院電子電氣工程學院，重慶 永川 402160)

實驗教學在高校課程教學中有重要的作用，是培養(yǎng)學生基本技能和能力的重要手段，但傳統(tǒng)的實驗教學以驗證性實驗為主，該類實驗一般已知基本原理、實驗基本方法和實驗結果，其目的是對課堂教學中的基本原理的實驗驗證，有助于學生對基本知識的掌握［1］，但在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力方面，驗證性實驗是很有局限性的，而開放性實驗就顯得尤其重要.

開放實驗是與指定性實驗相區(qū)別，可以具有不同的層次、不同的類型、不同的形式和不同的管理模式，要求達到不同的目的［2］.如何利用開放實驗，培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新能力，以推動學生應用素質教育的深入開展，是開放實驗管理與實施的關鍵和最終目標.

1 開放實驗的內涵

開放實驗教學的內涵是指實驗的空間、時間、管理和部分實驗內容的開放，是指各類實驗室在完成常規(guī)正常教學任務的前提下，利用實驗室現(xiàn)有的管理技術、指導師資、儀器設備、實驗環(huán)境等資源，面向廣大在校學生或校外科研與技術人員開放使用的新型實驗教學模式［3］.

與傳統(tǒng)的指定性實驗的教學模式相比，開放實驗更注重培養(yǎng)學生應用已掌握基礎理論知識和基本實驗技能解決工程實際問題的能力，并在此過程中加深對基礎認識的理解，掌握新的實驗技能;更加注重發(fā)揮學生實驗的積極性與主動性，更加注重實驗技術人員與實驗管理人員在實驗技能、儀器設備與實驗工具的使用等方面發(fā)揮其獨特的指導作用;允許學生根據(jù)個人意愿、興趣和需要選擇不同的實驗內容、實驗儀器設備、實驗方案、實驗時間后完成實驗;特別注重培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)與科研能力的提高，以及文獻調研、資料查閱、分析問題和解決實際工程問題的綜合時間與應用能力［4］.

1.1 開放實驗的類型

實驗向在校學生開放時，要遵循“因材施教、形式多樣、講求實效”的原則，根據(jù)不同專業(yè)、不同年級和不同層次的學生和要求，確定不同的開放實驗內容.針對不同的開放內容也應采用不同的開放形式［5］，一般來講，開放實驗的開放類型可分為教學輔助型、科技活動型、參與科研型、自選課題型和人文能力培養(yǎng)型等.

教學輔助型實驗主要是指預備性實驗和必做實驗預習，課內選修的設計性實驗、綜合性實驗、研究性實驗，以及仿真實驗等.科技活動型實驗包含各種技能大賽、科技發(fā)明與制作、科技論文等與課外科技活動相關的開放性實驗，該類實驗結合生產(chǎn)中的實際問題，學生自擬實驗題目到開放實驗室解決實際工程問題.參與科研型實驗以科研實踐為主題，以課題組為組織形式，讓學生直接參加到新實驗的設計和傳統(tǒng)實驗的更新和改造之中，與專業(yè)研究接軌.要縮短教與學、教學與科研、教科書與現(xiàn)代科學技術之間的距離，使學生得到獨立科研能力的鍛煉.通過選題、開題、初研、實驗調試、總結答辯等訓練，讓學生了解科研的環(huán)節(jié)和方法，學到更多書本以外的知識，培養(yǎng)科研能力.自選課題型實驗是指根據(jù)學生自己的實際需要，學生進行教學計劃以外的綜合型實驗、設計型實驗或應用型實驗.學生在進入實驗室必須獨立完成課題的方案設計、實驗儀器設備的選擇、實驗數(shù)據(jù)的測量和實驗技術報告撰寫.人文能力培養(yǎng)型開放實驗是指以提高學生人文素質和綜合能力為培養(yǎng)目標的開放實驗，可結合學生社團或興趣愛好者協(xié)會開展的活動內容開展實驗，加強學生在校期間人文素質與綜合能力的培養(yǎng)，以適應新時期人才培養(yǎng)的需求.

1.2 開放性實驗的特征

開放實驗既有區(qū)別于傳統(tǒng)實驗的典型特征，主要包括:實驗設計、操作的獨立性，采取以學生為主、教師指導為輔的實驗教學模式［6］;開放實驗的空間、時間的非固定性，可以根據(jù)實驗的要求和學生實驗的方便來決定實驗時間和地點［7］;實驗器材與設備選擇的自主性，實驗所需要的實驗設備和儀器需要實驗者自主選擇和配置;實驗步驟、過程的多樣性，實驗結論的非唯一性，部分實驗還具有探索性，甚至有可能得不到預期的實驗結果.

2 開放實驗的管理模式

開放實驗的管理需要結合實驗開放的程度、實驗室情況等來設計.本文以作者所在單位實驗室開放實驗的管理為例，構建了開放實驗的管理模式，并在實際中得以應用，且已取得了較好的成效.開放實驗管理模式的框圖如圖1所示，圖中不同類型的箭頭代表不同人員的工作流程，具體涉及學生、實驗管理員和實驗指導教師，形成了一個綜合的運行模式.

圖1 開放實驗運行與管理模式

2.1 開放實驗的組題

開放實驗訓練內容和選題由實驗管理員、指導教師和學生共同協(xié)商確定，選題要符合學生和實驗室的實際.這些選題都是在教學實際或生產(chǎn)實際中提出來的，具有非常明顯的研究價值，也具有較好的研究條件，不用太多的投入就可以完成的課題.教師對這些問題要有較好的研究和了解，學生在教師的指導下，通過自己的努力就可以完成課題.

這些題目主要包括新實驗項目的開發(fā)、新實驗儀器的設計與制作、已有的實驗和儀器的改造與完善、對實驗中的一些問題進行理論和實驗的研究和探討;教師教學或者科研中產(chǎn)生的、適合學生完成的部分研究項目或項目分支等;部分選題也來源于學生的實習課題、企業(yè)的生產(chǎn)與研究課題等，也可不受這些內容的限制，自行選題.

2.2 實驗時間的預約

將開放實驗納入常規(guī)教學軌道，根據(jù)不同層次的學生，在課表安排一定學時，引導學生做開放實驗.開放性實驗大都實現(xiàn)預約開放，其主要目的是為了保證實驗教學的正常運行，也給實驗管理員有時間準備必要的實驗儀器和元器件.根據(jù)不同性質的開放實驗，提前預約的時間要求也是不一樣的.

對于預備性實驗、必做實驗預習等這類開放實驗，不需要預約，學生在上班時間內可以隨時到實驗室完成;而對于驗證實驗和測定類實驗的開放，至少需要提前兩天預約;綜合和設計性實驗提前一周預約;一些加工、制作室，可以隨時對學生開放，如需要就可對其開放.

2.3 開放實驗的實施

對于預備性實驗、必做實驗的預習等此類開放性實驗，學生可以根據(jù)具體實驗內容到相關的實驗室獨立完成.預習實驗結束后，學生應主動填寫預習實驗運行記錄，并經(jīng)實驗管理員簽字同意后，整理實驗室后方可離開.

而對于預約性開放實驗，開放實驗的實施嚴格按照預約時間、地點和指導教師的安排來進行，因各種原因耽誤了的開放實驗必須重新預約.學生進入實驗室前，應做好相應的準備工作，完成實驗后，認真填寫實驗運行記錄，憑實驗數(shù)據(jù)記錄經(jīng)過指導教師審查簽字后，方可離開實驗室.

對于完成周期長的設計性或創(chuàng)新性實驗，學生均在專門的創(chuàng)新實驗室完成，所需要的儀器在相關實驗室借出使用，需要的時候可以使用制作室、工藝室等場所，同樣要求學生每次實驗也要填寫實驗運行記錄，有利于實驗管理員和實驗指導老師掌握實驗的進展情況和儀器的使用情況.

2.4 組織管理

開放實驗室的管理由教學實驗中心及其下屬各實驗室負責，包括開放實驗項目的管理，開放實驗人員的管理和項目實施的管理等幾個方面.

開放實驗項目管理過程中，申請開放的實驗題目由教學實驗中心審批后，通過網(wǎng)絡等方式提供給學生選擇，實驗項目的實驗記錄和項目結題工作由實驗室完成，并交由教學實驗中心存檔.

開放實驗人員管理主要指教學實驗中心應根據(jù)參加開放實驗學生情況和實驗項目申報情況等內容，配備相應的實驗技術管理人員和實驗項目指導教師，對學生的實驗活動進行管理與指導.

項目實施管理主要指實驗室開放時，必須有指導教師或實驗技術人員值班，負責做好教學秩序、器材供應、實驗室安全等管理工作，并認真做好實驗室開放記錄［8］.學生在每個實驗項目(測試整理)完成后，應向項目所屬實驗室提交實驗技術報告，實驗指導教師定期對實驗技術報告進行考核評級.實驗中在做好成果收集的同時，應該對優(yōu)秀的實驗論文推薦并指導發(fā)表工作.各教學實驗中心應定期將實驗室開放的情況及效果報實驗室與實驗教學管理中心備案，并促進開放實驗水平的提高.

2.5 開放實驗的考核

開放實驗的考核主要針對學生、指導教師和實驗室三方進行考核，根據(jù)各自的任務和職責不同，考核的內容和指標也各不相同.

學生除了正確準備和操作實驗外，在完成開放實驗后，必須提交實驗報告或設計總結，對設計的基本原理、實驗儀器情況、結果分析等內容進行必要的說明，并將實驗報告提交給指導教師批改，其成績是考核開放實驗完成情況的依據(jù)之一;指導教師應該按照開放實驗預約登記表的安排指導實驗，解答學生在實驗中提出的任何問題，監(jiān)督實驗儀器的使用情況，對實驗記錄的數(shù)據(jù)和實驗結果進行審批，并敦促學生填寫實驗運行記錄;對實驗中心所屬各實驗室主要從儀器設備的維護情況、開放實驗的量、開放實驗情況總結、成果收集整理和論文推薦發(fā)表情況等方面考核.

3 開放實驗的改革與發(fā)展

3.1 建立完善的激勵機制

在很多高校，開放性實驗的開設一直是以鼓勵的方式來推廣并實施的，沒有具體的方式來規(guī)范管理.不管是對于學生、指導教師和實驗室管理技術人員，相應的激勵機制對提高開放實驗的水平是很有必要的.

若將課外開放實驗納入本科培養(yǎng)方案，學生參加課外開放實驗經(jīng)考核達到要求者可申請學分，這樣有助于擴大開放面和提升開放實驗的效果.健全開放實驗管理與指導工作考核激勵機制，將實驗室開放納入學院、教學實驗中心的目標管理和教學評估的范疇，把實驗室開放工作水平作為學院考核的重要指標.以年度為單位，評選一批在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面成效突出的開放實驗項目作為優(yōu)秀項目，對參與者進行不同形式的獎勵.

3.2 搭建合理的開放平臺

為了保證開放實驗的順利進行，應該為學生創(chuàng)造合理方便的實驗開放平臺.主要從開放實驗題目的組織、實驗室和實驗設備的準備、實驗指導教師的安排等多方面綜合考慮，使學生完成這些實驗題目難度適中，與科研和生產(chǎn)實際結合緊密，每一個題目的完成能保證學生得到大的收獲.對于綜合性、設計性的實驗項目，有指導老師現(xiàn)場指導，而對于創(chuàng)新性且周期長的開放實驗，學生能有老師定期的指導，解決學生在實驗過程中遇到的問題.實驗室為學生創(chuàng)造良好的開放實驗環(huán)境，調配所需要的實驗設備與儀器，實驗技術人員必須為設備提供良好的維護和維修服務.

3.3 拓展開放實驗的內涵與外延

開放實驗的目的是提高學生的創(chuàng)新能力，不能局限于規(guī)定題目的完成，也不能局限于僅僅對本專業(yè)學生開放，因此開放實驗在內涵與外延上都有必要擴展.

從開放內容上來看，鼓勵學生完成創(chuàng)新型、科研型的開放實驗，對于這類開放實驗，實驗的最終結果不是唯一的，甚至有可能無法實現(xiàn)結果，但學生通過這個過程所掌握的知識和培養(yǎng)的技能同樣也是難得的.從外延上來看，除了對本專業(yè)學生開放以外，還應該向非本專業(yè)學生開放，也應該向全校教師、研究生開放，也可向外單位相關專業(yè)有需要的學生與技術人員開放，為他們提供實驗或科研工作所需的實驗室環(huán)境、儀器設備和指導教師等資源.也可以充分利用實驗中心各種資源為企事業(yè)單位提供技術檢測、工程分析等服務向社會開放.也為學生舉辦的各種形式的科技活動、技能競賽、科技創(chuàng)新等活動提供培訓條件及活動場所.

3.4 完善開放實驗成效考核體系

與傳統(tǒng)的根據(jù)實驗操作和實驗報告評定成績的辦法相比，開放實驗特別是創(chuàng)新性和科研性開放實驗成績的考核，實驗過程的評價應該占據(jù)更重要的位置.對于創(chuàng)新性和科研性開放實驗，可以組織專家組對其設計原理、設計過程、結果演示、課題答辯等進行評判后給出開放實驗總成績.

4 結語

高校實驗教學是整個課程教學的重要組成部分，也是學生應用型能力培養(yǎng)不可缺少的環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)的指定性實驗教學只能培養(yǎng)學生最基本的實驗知識與實驗技能，這也不是實驗教學的唯一目的.創(chuàng)新能力與科學素養(yǎng)的培養(yǎng)一直是實驗教學中的薄弱環(huán)節(jié)，開放性實驗教學能很好地培養(yǎng)學生的這一能力.開放實驗的興起與發(fā)展是適應高校實驗教學改革的必然產(chǎn)物，如何有效地進行開放實驗，拓展開放實驗的內容與形式，是有關開放實驗問題研究的永恒話題.

［1］侯世英，周林，呂厚余，等.電工電子技術開放自主實驗模式的探索與實踐［J］.實驗技術與管理，2006，23(11):27－29.

［2］姜增如，湯建平.加強能力培養(yǎng)，探索開放實驗新模式［J］.實驗技術與管理，2006，23(2):15－17.

［3］朱向運，許建飛，楊琴.推進實驗教學開放的若干措施［J］.實驗室研究與探索，2006，25(2):257－259.

［4］石光明，王松林，周佳社，等.實驗中心開放運行模式的探索和實踐［J］.實驗技術與管理，2007，24(4):1 －4.

［5］何英.推進實驗室開放深化實驗教學改革［J］.電氣電子教學學報，2006，28(2):87－90.

［6］趙文敏，胡華，周怡.開放實驗教學模式的研究與探討［J］.實驗室研究與探索，2006，25(9):1116－1119.

［7］陳寧寧.高校工科實驗室的開放與實驗教學模式的改革［J］.實驗技術與管理，2006，23(4):110－112.

［8］謝志偉，謝鶯燕.開放實驗室的設想［J］.科技創(chuàng)新導報，2008(20):202.