生物學(xué)開放式實驗教學(xué)的實踐與探索

張桂然，張紅梅，李 欣

（河北滄州師范學(xué)院 生命科學(xué)系，河北 滄州 061001）

實驗教學(xué)是高等教育的重要環(huán)節(jié)，它是理論教學(xué)的繼續(xù)和延伸，在培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)人才過程中占有不可替代的地位和具有至關(guān)重要的作用。它不僅向?qū)W生傳授知識、驗證理論、培養(yǎng)實驗技能，更重要的是通過教師和學(xué)生的共同努力，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思維、系統(tǒng)地提高綜合分析問題和解決問題的能力，養(yǎng)成良好的科學(xué)作風(fēng)和協(xié)作精神，自覺地探索真理［1］。而開放式實驗教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力和實踐技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘?qū)W生的潛能，培養(yǎng)師生的團隊協(xié)作意識和教師的業(yè)務(wù)水平，而且能提高儀器的利用率，強化實驗室管理。因此，大力加強高校實驗室開放，努力培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)將是高校實驗室面臨的重要任務(wù)［2］。近幾年，我們根據(jù)自己的具體情況，進行了開放實驗教學(xué)的探索和實踐，取得了良好的教學(xué)效果。

1 開放式實驗教學(xué)的模式

1.1 開放內(nèi)容的多樣化

1.1.1 基本技能訓(xùn)練型

該項訓(xùn)練主要是為一些低年級的學(xué)生和基礎(chǔ)較差的學(xué)生搭建的實驗平臺。河北滄州師范學(xué)院是地方性高校既有本科生，又有?？粕瑢W(xué)生入學(xué)時的成績相差很大，實驗?zāi)芰Ω菂⒉畈积R。部分學(xué)生底子薄、基礎(chǔ)差，根據(jù)他們的實際情況，我們采取了預(yù)約開放的方式，讓他們利用開放實驗加強或重做必修課的實驗內(nèi)容，同時也可以讓這些學(xué)生或低年級的學(xué)生對自己感興趣的理論知識加以驗證，從而使這部分學(xué)生完成教學(xué)大綱的要求，掌握基本的實驗技能，如顯微鏡的應(yīng)用技術(shù)和一些常用儀器的規(guī)范操作。

1.1.2 科研課題參與型

良好的科學(xué)素質(zhì)只有在有科學(xué)研究的氛圍和環(huán)境中才能得到培養(yǎng)和熏陶［3］，在實訓(xùn)中，我們選擇品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生參與教師的科研課題，在教師的指導(dǎo)下查閱文獻、收集資料，參與課題方案的實施。這類實驗要求學(xué)生掌握多門課程的綜合知識，并且能靈活運用在比較復(fù)雜的實驗中，因而具有一定的探索性。在省科技廳課題“河北省海興沿海濕地的鳥類進行調(diào)查研究”中，學(xué)生隨教師去海興實地觀察記錄，在這個過程中學(xué)生從不同角度、不同側(cè)面了解了豐富多彩的鳥類世界，掌握了鳥類的生活習(xí)性，從而表現(xiàn)出很高的熱情和很濃的興趣。同時在實驗過程中獲得了獨立工作的能力和專業(yè)技術(shù)方面的訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)的態(tài)度和良好的工作作風(fēng)。通過教師的指導(dǎo)，學(xué)生從中感受了學(xué)科魅力，領(lǐng)會了科研工作的內(nèi)涵，熟悉了科研工作的過程，掌握了科研工作的基本規(guī)律，從而提高了學(xué)生的科研能力。

1.1.3 學(xué)生科技活動型

在開放實驗過程中，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好擬定科技活動內(nèi)容，如：在動物學(xué)開放實驗中，學(xué)生制作了幾千只蝴蝶標本、幾百只鳥類標本（其中包括20多只大鴇標本）、近百條魚類標本、幾十只家禽和家畜標本等；在人體生理開放實驗中，學(xué)生為其他系師生檢驗血型；在遺傳開放實中，學(xué)生在掌握了果蠅培養(yǎng)技術(shù)之后，自己設(shè)計雜交實驗，利用實驗室的野生型和灰身殘翅、灰身勺翅、黑檀體紅眼、灰身白眼品系，培養(yǎng)出了黑身殘翅白眼、黑身勺翅白眼等果蠅新品系。這樣不僅調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識，還能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.1.4 密切聯(lián)系實際型

“學(xué)以致用”是我們教學(xué)的目的，我們通過對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟動物飼養(yǎng)情況的調(diào)查，了解到很多人在飼養(yǎng)蚯蚓，我們就把“環(huán)毛蚓的解剖與觀察”的實驗改為“環(huán)毛蚓的飼養(yǎng)與解剖觀察”，使學(xué)生做到理論聯(lián)系實際，把實驗技術(shù)和生產(chǎn)實踐相結(jié)合。同時為給學(xué)生提供實踐條件，我們還聯(lián)系了當(dāng)?shù)氐膸讉€養(yǎng)殖場，使學(xué)生在實踐中掌握一些經(jīng)濟動物飼養(yǎng)方法和管理技術(shù)。這樣極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，拓寬了學(xué)生的就業(yè)途徑。

1.2 開放時間和地點的多樣化

1.2.1 開放時間的多樣化

根據(jù)師生的需求以及服務(wù)于社會的需要，在開放實驗過程中，開放式實驗教學(xué)打破時間和空間上的限制，充分利用課堂時間和課外時間［4］。我系采取了定時開放、預(yù)約開放和全天開放3種形式，為了更好地滿足師生和校外科研人員，也可根據(jù)具體情況將3種開放方式有機地結(jié)合起來，確保開放實驗的順利進行。

1.2.2 實驗地點的多樣化

我們靈活選擇實驗場所，實驗的地點可以是實驗室，也可以是實驗室之外的其他場所，如：花卉實驗可以選擇公園、花卉大棚；動物實驗可以去養(yǎng)殖場和我們自己的動物救護中心；微生物實驗則聯(lián)系釀酒廠、調(diào)料廠、食用菌種植基地等。這樣使學(xué)生能將理論和實際有機的結(jié)合起來，便于學(xué)生鞏固理論知識，掌握實驗技能。

2 開放式實驗教學(xué)的保障措施

2.1 硬件設(shè)施是開放式實驗的基礎(chǔ)

實驗室硬件設(shè)施是開放實驗得以實施的基礎(chǔ)。我們擁有12個基礎(chǔ)實驗室、2個精密儀器室、2個顯微鏡室、3個標本室，總面積達3 000多m2。另外還有溫室大棚、動物救護中心。同時還與幾個企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，為學(xué)生參觀學(xué)習(xí)提供了便利的條件，這樣滿足了開放式實驗教學(xué)的需要。

2.2 管理機制是開放式實驗的保障

我們根據(jù)本系的實際情況及師生的需求制定了一系列的管理措施，包括實驗室開放管理、儀器設(shè)備管理、藥品管理、實驗室安全管理，同時明確師生的權(quán)力和責(zé)任。充分保障了開放式實驗教學(xué)的正常運行。

2.3 師資隊伍和教學(xué)方法是開放式實驗的關(guān)鍵

我系有一批知識面廣、傳授能力和責(zé)任心強的教師以及愛崗敬業(yè)的實驗技術(shù)人員。雖然開放式實驗教學(xué)學(xué)生是主體，但離不開教師的指導(dǎo)，教師素質(zhì)的高低直接影響學(xué)生實驗的效果，教師的教學(xué)方法的優(yōu)劣，更會影響到開放式實驗教學(xué)的實施。在教學(xué)實踐中，我們深切感到高素質(zhì)的教師隊伍和行之有效的教學(xué)方法是開放式實驗教學(xué)的關(guān)鍵。所以，素質(zhì)優(yōu)良的師資隊伍是實驗室開放和可持續(xù)發(fā)展的決定因素［5］。

2.4 調(diào)動學(xué)生參與的積極性以及對學(xué)生的選擇性是開放式實驗教學(xué)的根本

開放式實驗是挖掘?qū)W生潛力的場所，也是展示學(xué)生才華的平臺，學(xué)生占主導(dǎo)地位，在教學(xué)過程中，我們感到只有調(diào)動學(xué)生的主觀能動性才會取得實質(zhì)性的效果。同時對學(xué)生也要有選擇性，有些學(xué)生對開放式實驗缺乏興趣，或有從眾心理參與進來，這樣難以堅持，特別是參與教師課題由于時間長、工作量大，部分學(xué)生就會隨著時間的延續(xù)產(chǎn)生懈怠情緒，不能實現(xiàn)良好的實驗氛圍。因此不是所有學(xué)生都適合參與開放式實驗，要根據(jù)實際情況有所選擇［6－7］，以確保開放實驗的順利進行。

3 開放式實驗教學(xué)的效果

3.1 促進了實驗教學(xué)的改革

在開放式實驗教學(xué)的過程中，我們整體考慮實驗的內(nèi)容、方法、手段的改革，逐步地完善了實驗室功能，促進了實驗內(nèi)容的更新，優(yōu)化了實驗教學(xué)體系；將傳授知識和培養(yǎng)能力有機地結(jié)合起來，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用；使常規(guī)實驗教學(xué)和開放式實驗形成良性的循環(huán)，實現(xiàn)教育由被動到主動、由應(yīng)試到素質(zhì)轉(zhuǎn)變的目標，促進實驗教學(xué)的全面發(fā)展，從而提升實驗教學(xué)的層次。

3.2 促進了學(xué)生的個性化發(fā)展

傳統(tǒng)模式的實驗教學(xué)以教師為中心，學(xué)生往往是被動地完成實驗，不利于學(xué)生的個性化發(fā)展，開放式實驗教學(xué)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況，相對自由地選擇實驗項目、實驗數(shù)量和實驗時間，主動地去完成整個實驗過程，充分發(fā)揮了學(xué)生的個性，同時在專業(yè)知識面、寫作能力、實踐能力等方面都有一定提高［8］。

3.3 提高了教師隊伍的業(yè)務(wù)水平

由于開放實驗內(nèi)容的多樣性，會涉及多方面的知識，在實驗的實施過程中可能會出現(xiàn)從未遇到的情況，同時學(xué)生會提出各種各樣的新問題，這就要求教師不僅精通實驗，而且具有寬廣的知識面和較強的科研能力。為了自身的發(fā)展，為了滿足學(xué)生的需求，教師必須不斷地“充電”，完善自我，提高自身的綜合素質(zhì)。

3.4 培養(yǎng)了師生的團隊精神

我們在開放實驗的過程中，特別是教師的課題和綜合性、設(shè)計性實驗，由于涉及的知識領(lǐng)域廣，工作量大，無論是學(xué)生還是教師都深刻體會到個人的力量是有限的，要想很好地完成一項工作，必須集聚集體的智慧和力量，分工合作，在團結(jié)互助中實現(xiàn)優(yōu)勢互補，發(fā)揮團隊的作用，這樣在開放式實驗的過程中教師和學(xué)生都產(chǎn)生了團隊意識，具有了團隊精神。

3.5 實現(xiàn)了資源共享提高了儀器設(shè)備的利用率

開放共享是提高大型儀器設(shè)備使用水平和效率的有效手段［9］，通過各系實驗教學(xué)資源共享，特別是綜合性、設(shè)計性可以到不同系的相關(guān)實驗室去完成，其他系和外單位的人員也可來我系進行科研（如南開大學(xué)的研究生、博士生多次利用我們實驗室的原子吸收分光度計進行科研，市農(nóng)科院的人員利用我們的恒溫搖床、發(fā)酵罐等進行科研等）。開放實驗室不僅給本系的學(xué)生提供更多的實驗機會，也對不同專業(yè)、不同學(xué)科的學(xué)生開放，同時也為社會提供了服務(wù)，提高了實驗室的人員的容量，而人員增加使同一臺儀器的使用次數(shù)增加，使某些實驗裝置循環(huán)使用，從而提高了儀器設(shè)備的利用率［10］，使實驗室資源得到充分合理的利用。

3.6 強化了實驗管理

開放實驗是師生或其他科研人員自主進行的實驗，存在著實驗時間的不確定性、實驗項目的多樣性、實驗對象的復(fù)雜性等許多問題，所以我們必須用先進的管理方法與嚴格的管理措施才能保障開放實驗的正常進行。為此我們在平時實驗過程中根據(jù)自己的實際情況，制定了一整套行之有效的開放實驗的管理制度，并且在實施過程中，我們隨時發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗，及時更改管理制度，使管理制度不斷得到完善，從而強化了我們的實驗管理，也確保了實驗的安全、有序、高效的運行。

4 結(jié)束語

總之，開放實驗是一種新的運行模式，是高校培養(yǎng)適應(yīng)國家經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的客觀要求［11］。實驗證明：開放式實驗教學(xué)打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限性，最大限度的給學(xué)生提供自由的空間，發(fā)揮其創(chuàng)新能力和實踐能力，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)可以在實驗中得到充實和完善，也為社會提供了服務(wù)，同時也給教師提供了大膽改進教學(xué)模式的機會［12］，也是實施教學(xué)多元化的重要環(huán)節(jié)。因此開放性的實驗教學(xué)有著廣泛的應(yīng)用前景［13］。

（References）

［1］夏有為.建設(shè)教學(xué)實驗室的“國家隊”［J］.實驗室研究與探索，2006，25（3）：335－338.

［2］金茜，唐國風(fēng)，李麗，等.多形式開放實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神［J］.實驗室科學(xué)，2009（6）：104－106.

［3］時連君，萬殿茂，王芳，等.實驗室開放與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)［J］.實驗室研究與探索，2009，28（6）：11－13.

［4］劉琴.開放式實驗教學(xué)研究現(xiàn)狀及展望［J］.實驗技術(shù)與管理，2010，27（4）：81－82.

［5］余志華，王永濤，趙娟，等.建設(shè)開放實驗教學(xué)體系建設(shè)的探索與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（11）：141－143.

［6］衛(wèi)功元，王大慧.提高微生物工程教學(xué)效果的幾點體會［J］.湖北教育學(xué)院學(xué)報，2006，23（2）：95－97.

［7］黃曉敏，曾松榮，柯野，等.實驗室開放式教學(xué)方法改進與創(chuàng)新人才培養(yǎng)［J］.實驗技術(shù)與管理，2006，23（3）：16－18.

［8］孫長霞，王瑞，臧鳳燕，等。農(nóng)業(yè)院校實驗室開放模式研究與探索［J］.中國教育技術(shù)裝備，2007（2）：22－24.

［9］李小寒，周勇義，張黎偉.提高大型儀器設(shè)備使用效益的探索［J］.實驗室研究與探索，2009，28（3）：156－158.

［10］施瑞，李麗潔，李晉，等.實驗室開放在高等教育教學(xué)中的作用［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26（12）：144－145，162.

［11］裘立群，殷煥順，艾仕云，等.建立開放實驗室，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力［J］.實驗技術(shù)與管理，2010，27（3）：119－120，132.

［12］劉其濤，井西學(xué)，呂磊，等.提高實驗室開放教學(xué)效果的方法研究［J］.實驗室科學(xué)，2009（4）：124－126.

［13］邵信儒，孫海濤，徐晶.食品微生物學(xué)教學(xué)方法改進與實踐［J］.通化師范學(xué)院學(xué)報，2009，23（2）：97－98，101.