開放式實驗教學模式的改革與實踐

楊秀芳 馬養(yǎng)民 楊軍

實驗教學在學生培養(yǎng)方面具有非常重要的作用，除了具有鞏固驗證理論知識或達到具體的研究目標的作用之外，還具有培養(yǎng)學生探索未知世界方法、勇氣、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的作用。在傳統(tǒng)實驗教學中，從實驗儀器準備到實驗方法的確定，基本上都是由教師事先安排好，學生只是被動的接受和效仿，不利于調(diào)動學生創(chuàng)新積極性。傳統(tǒng)的實驗教學方式已不能滿足目前多元化社會對學生動手能力、創(chuàng)新能力及競爭能力的需求。相對于傳統(tǒng)的、封閉的實驗教學，開放式實驗是指實驗時間、內(nèi)容和教學方法等方面的開放，學生有自主選擇權(quán)，它能為學生的主動學習和個性發(fā)展創(chuàng)造一個良好的外部環(huán)境，體現(xiàn)了以人為本的教學理念。實行全方位、多層次的開放式教學是實驗教學改革的必然趨勢和發(fā)展方向。開放式實驗有助于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，對于學生綜合素質(zhì)的提高，創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)極為重要。

關(guān)于開放式實驗教學模式的研究可追溯到上世紀60年代[1]，研究表明，開放式實驗教學可以較好地培養(yǎng)學生的科研興趣和綜合素質(zhì)，并可以提高本科生的合作能力、表達能力和解決問題的能力。近年來，開放式實驗教學也引起了國內(nèi)教育者的重視[2-3]，眾多高校都進行了嘗試，根據(jù)學生知識結(jié)構(gòu)的不同，開設(shè)綜合性、創(chuàng)新性、設(shè)計性等不同層次的開放實驗，取得了一定的效果，但卻忽視了實驗室管理模式的同步改革。實驗教學是一個復雜的系統(tǒng)，既包括以實驗室硬件為依托的條件系統(tǒng)，又包括以教學活動為中心的過程系統(tǒng)及實驗教學管理系統(tǒng)。其中，條件系統(tǒng)是基礎(chǔ)，過程系統(tǒng)是主體，管理系統(tǒng)是保證，實驗教學的質(zhì)量完全建立在各個子系統(tǒng)工作質(zhì)量的基礎(chǔ)之上。所以，要保證實驗教學的質(zhì)量，就必須進行實驗室管理模式的改革，整合實驗室資源。由于學科的差異較大，迄今對開放式實驗教學仍無確切的結(jié)論和確定的模式。積極探索開放式實驗教學的新模式，對實驗課程教學模式進行新的嘗試，對于本科生的培養(yǎng)具有重要意義。

我們在實驗教學實踐中，根據(jù)實際情況，采取逐步推進的方式，對部分化學實驗進行了開放式實驗教學的改革，在08、09級應(yīng)用化學專業(yè)和化學專業(yè)相關(guān)班級進行了實踐，取得了一定的成效。

我們針對目前所開設(shè)的部分實驗如：硫酸亞鐵銨的制備、工業(yè)堿的分析、水硬度的測定、乙酸乙酯制備、乙酸正丁酯的合成等實驗，進行了教學實踐。發(fā)現(xiàn)有以下幾個方面的優(yōu)勢：

（1）通過開放式實驗教學的開展，樹立了師生創(chuàng)新的教學理念和新的教學方法。該教學模式是根據(jù)大學生心理特點，運用教育學理論中的“讀書指導法和發(fā)現(xiàn)法”，提出以設(shè)計實驗性為核心的課堂實驗教學模式和開放實驗室教學模式。以改傳統(tǒng)的驗證性實驗教學法為以設(shè)計性、綜合性為核心的開放式實驗教學方法。在實驗教學中通過多方位、多層次的內(nèi)容設(shè)計，真正的培養(yǎng)學生從事科學研究和解決工程問題的基本能力。表現(xiàn)在越來越多的大學生踴躍參加課外學術(shù)科技競賽如大學生創(chuàng)新工程設(shè)計大賽、“挑戰(zhàn)杯”、化學實驗技能大賽等。通過提高學生的綜合素質(zhì)進一步增強了學校的綜合實力。

（2）促進實驗室管理模式和實驗教學模式的同步改革。開放式實驗教學體系，是以實驗教學方法的改革為動力，以大幅度提高本科生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標，以實驗室的管理機制改革為保證，在實驗室管理運作模式、多媒體實驗教學課件開發(fā)、開展綜合性和設(shè)計性實驗等多方面協(xié)調(diào)一致地進行全方位改革。這就要求教師對實驗教學內(nèi)容必須整合和更新，編寫新的教材；實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)和管理模式也要同步變化，即人員進行優(yōu)化組合，既要保障實驗儀器設(shè)備配套、完好，同時要對實驗耗材進行科學控制，保證實驗經(jīng)費的合理使用，避免不必要的浪費，實現(xiàn)整個實驗室的高效運作。這一舉措，提高了學校實驗管理的水平。

（3）推動了研究式實驗的開展。研究式實驗是開放式實驗教學和科技訓練相結(jié)合的、融多樣化教學形式為一體的教學環(huán)節(jié)。研究式實驗教學重在科研能力的訓練和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，大多以開放實驗或進入科研實驗室結(jié)合科研課題的內(nèi)容進行。通過開放式實驗教學，學生的綜合能力得到提升，有更多的優(yōu)秀生參與到科研中，在老師指導下自選研究小課題，并自行設(shè)計實驗方案，完成研究內(nèi)容，在培養(yǎng)科研與創(chuàng)新意識的同時，了解了學科發(fā)展與科技創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域，受到了良好科技氛圍的熏陶。培養(yǎng)了學生從事科研工作的實際操作能力。

開放式實驗教學，雖然有很多優(yōu)點，但在實踐中也發(fā)現(xiàn)一些問題。主要表現(xiàn)在一下幾個方面：一是開放式實驗，要求學生必須具備比較廣泛的化學知識，有扎實的基礎(chǔ)理論，這對低年級的同學是一種挑戰(zhàn)。二是學生設(shè)計的實驗方案有些很難開展，原因是實驗儀器與常規(guī)實驗設(shè)施不配套，維護需要較大精力和一定的投資。三是缺少配套實驗教材，增加了教師指導的難度。四是實驗室工作量加大之后，實驗教師工作量的合理計酬問題等。

總之，對化學實驗實施開放式教學改革后，在強化學生能力培養(yǎng)等方面取得了一定的效果，也積累了不少有益的經(jīng)驗，為我校的專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學改革摸索出一條可借鑒的途徑。

[參考文獻]

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[2]謝川，羅崇建，黃煥利，等.深化實驗教學改革全面開放實驗教學[J]，化工高等教育，2004，79： 107-108

[3]秦曉靜.開放實驗教學培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J]，實驗技術(shù)與管理，2005，22： 87-89

（作者單位：陜西科技大學化學與化工學院 西安）