論高校開放式實驗教學與科研

胡敏

摘要：培養(yǎng)人才、科學研究是高等院校的主要任務。實驗教學是高等教育人才培養(yǎng)的重要組成部分，將實驗教學與科學研究相結(jié)合，能夠互相促進，更好地實現(xiàn)高等教育的目標。實驗教學分為基礎的驗證式實驗，提高的綜合、設計類實驗和創(chuàng)新的開放式實驗，開放式實驗教學和科學研究齊頭并進，能夠互相促進，更好地實現(xiàn)高等教育的目標。

關鍵詞：科學研究；開放式實驗教學；高等教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0222-02

一、引言

國家在教育科研體制改革中明確指出“高等學校擔負著培養(yǎng)高級專門人才和發(fā)展科學文化的重大任務”，“擔負著國家基礎研究和應用研究的重要任務”。高校的科研工作離不開實驗環(huán)節(jié)，相對于傳統(tǒng)教學過程而言，科學研究是緊跟最新科學技術發(fā)展的，如果能將這些先進的科技成果應用于學生的實驗能力培養(yǎng)中，對學生的科研能力、創(chuàng)新能力提高會有很大助益。當前科技發(fā)展日新月異，在市場經(jīng)濟環(huán)境下，高校除了完成實驗教學任務外，還應該實現(xiàn)產(chǎn)、學、研協(xié)作，創(chuàng)造更好的市場效益和社會財富。開放式實驗教學和科學研究齊頭并進，能夠互相促進，更好地實現(xiàn)高等教育的目標，培養(yǎng)適應先進技術發(fā)展的高級創(chuàng)新型人才。

二、實驗教學分類

根據(jù)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的要求，把實驗教學分為基礎的驗證式實驗，提高的綜合、設計類實驗和創(chuàng)新的開放式實驗。

基礎的驗證式實驗是對理論課內(nèi)容通過實驗的方式再現(xiàn)，重點培養(yǎng)學生的基本技能，一般都有明確的實驗方法、步驟與結(jié)論，具有可重復性。提高的綜合、設計類實驗，通常是獨立的實驗教學，具有更強的目的性和綜合性，為達到實驗目標，學生可以在教師給出的實驗目標下，自行設計實驗過程，并隨時根據(jù)實驗過程中遇到的問題對實驗步驟進行分析和調(diào)整，具有一定的創(chuàng)新性。創(chuàng)新的開放式實驗主要是接近于科學研究的探索性方面的實驗，往往沒有明確的實驗指導，要求更高層次的創(chuàng)新性。

減少基礎的驗證式實驗，增加綜合、設計類實驗，提倡學生盡早介入教師的科研，增加創(chuàng)新的開放式實驗，能夠有效促進教學與科研的結(jié)合，促進學生的學業(yè)進步與教師的教學科研能力的提高。

三、開放式實驗教學與科研

（一）開放式實驗特點

1.教學目的。開放式實驗教學的目的是幫助學生鞏固基礎知識、熟練專業(yè)技能，并能進一步讓學生鍛煉綜合應用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為將來就業(yè)或進行科學研究等工作打下堅實的基礎。

2.教學主體。在驗證式、綜合設計類的傳統(tǒng)實驗教學過程中，教師是主體，學生機械按照實驗步驟操作，被動接受實驗過程。開放式實驗教學過程中，學生是實驗的主體，學生可以在教師規(guī)定的知識范圍內(nèi)，自行選擇感興趣的課題，選擇符合課題要求的工具，尋找并確定實驗方法，制定和調(diào)整實驗步驟，處理和分析實驗結(jié)果。

3.教學內(nèi)容。傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容與教材聯(lián)系緊密，因此難免出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。開放式實驗教學內(nèi)容綜合最新發(fā)展的信息技術，能與科學技術發(fā)展同步。與跨學科綜合型科學研究一樣，開放式實驗教學的內(nèi)容通常綜合性較強，有時也屬于跨學科實驗，需要學生掌握并靈活運用知識技術，能很好地培養(yǎng)學生的綜合分析能力和實踐應用能力。

4.實驗指導書。在驗證式、設計類等傳統(tǒng)實驗方式中，教師一般為學生提供實驗指導書，其中會詳細給出實驗的目的、原理和步驟，較為負責的老師還將可能的問題與處理方法等詳細給出。這樣就使得學生失去了學習動力，沒有了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的探索過程，無法鍛煉學生的鉆研能力和分析、解決問題的能力。開放式實驗的指導書或?qū)嶒灲滩倪€是要與理論知識相結(jié)合，但其內(nèi)容應該反映最新科技的發(fā)展，并盡量只給出大概的選題方向和實驗要求，讓學生自己完成實驗選題、實驗步驟、實驗問題處理方法等部分，讓學生中有較大的自由空間，學會自己策劃實驗方案。

5.教學方式。在驗證式、設計類等傳統(tǒng)實驗方式中，多采用注入式教學，實驗題目、步驟和工具準備等都由實驗教師進行。實驗時學生機械操作工具軟件，獲得數(shù)據(jù)結(jié)果，這樣學生容易失去學習的主動性和積極性。而開放式實驗教師只為學生提供實驗資料、工具和解答部分實驗問題等。因此，學生能夠真正成為實驗教學的主體，能夠靈活運用自己掌握的知識，積極發(fā)揮聰明才智，鍛煉解決科學問題的能力。

6.實驗時間、條件。開放式實驗一般需要實現(xiàn)三部分內(nèi)容：時間開放（根據(jù)學生預約給予安排），項目開放和人員開放。因此對實驗室條件提出了很高要求，要求實驗室配備滿足學生項目要求的環(huán)境，要求合理安排教師資源對學生提供必要的指導，要求實驗室根據(jù)不同實驗室的軟硬件條件建立專門的預約網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)對實驗資源的有效配置。這都對實驗室的條件提出了很高的要求。

7.考核方式。開放式實驗課程目的是培養(yǎng)學生的應用創(chuàng)新能力，因此在實驗課程的考核方面也應當圍繞學生的應用創(chuàng)新能力。可以將傳統(tǒng)的“實驗操作+實驗報告”的實驗考核方式改為“實驗操作+實驗報告+開放式實驗設計”，并加大開放式實驗設計的比例。

（二）開放式實驗對教師科研、教學的要求

開放式實驗對教師的科研、教學水平提出了更高的要求。教師的實驗教學工作應與其科研保持一致性。開放式實驗要求教師能夠積極鉆研學術、不斷更新知識、站在學科前沿，這樣才能在教學中靈活生動，才能提出有意義的科學問題，思考并實行新的實驗教學思路，才能激發(fā)、培養(yǎng)學生的實驗興趣。因此，開放式實驗要求教師要多進行科學研究和實驗，并從科研過程中獲取開放式實驗教學的素材。而教師的學術論文、專利等科研成果也能提高自己的學術知名度，在學生心目中樹立更多威信。

實驗大多是代課教師安排實驗及時間，也可由實驗室專任實驗教師教授，這對實驗專任教師的專業(yè)知識掌握提出了較高要求，可以提高實驗教師投入到學習專業(yè)理論知識的熱情。

在開放式實驗教學的過程中，教師引導尤為關鍵。在實驗教學中，教師應當綜合運用視聽教學工具，激發(fā)學生的學習興趣，鼓勵學生積極主動地加入到教學活動中來，并充分發(fā)揮他們的主體作用。尤其在實驗準備的環(huán)節(jié)，要抓住學生的心理，設計每節(jié)課的導入，引發(fā)學生的好奇心，激起學生的求知欲。endprint

隨著網(wǎng)絡化、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，實施遠程實驗教學、建立云存儲教學資源平臺，達到教師科研資料、學生實驗設計等資源共享，從而充分發(fā)揮智能化實驗教學的作用。

在開放式實驗教學過程中，教師給出實驗的大致思路，并不斷鼓勵學生自主創(chuàng)新的實驗過程，并鼓勵學生爭取學校、本地教育機構(gòu)設立的“大學生科研創(chuàng)新活動基金”，為學生科研提供導師指導和經(jīng)費支持，并逐步建立開放、完善的基礎教學實驗中心，協(xié)調(diào)實驗室維護、實驗人員配備等服務，實現(xiàn)實驗室的全面開放。

四、開設開放式實驗需要注意的問題

開放式實驗并不意味著完全的自由，需要教師在實驗設備、軟件的操作規(guī)程、安全管理、實驗教學質(zhì)量方面進行嚴格管理和控制，發(fā)揮主導作用，使學生能夠安全、有效地進行實驗。開放式實驗的根本目的是提高實驗教學質(zhì)量，因此，要把質(zhì)量控制措施貫穿于整個實驗教學過程中，對實驗的效果進行跟蹤。

開放式實驗并不是排斥驗證式、綜合設計類實驗，也并不是建議取消驗證性、綜合設計類實驗，而是根據(jù)學生的特點將三種不同的實驗類別分配合理的比例，從而在幫助學生建構(gòu)扎實的理論、方法的基礎上，鼓勵學生進行知識技術的應用和創(chuàng)新，因此要求學生的知識結(jié)構(gòu)清晰、邏輯清楚、實驗基本功扎實。

開放式實驗要求實驗指導老師基本理論知識扎實、教學方法科學，并具備一定的科研能力，最好能將優(yōu)秀的學生納入到科研團隊中，為學生創(chuàng)新創(chuàng)造更好的條件。另外，開放式實驗需要指導老師用更多時間跟蹤學生實驗的進展，并能進一步通過學生展示與講解、提問與交流等多種方式公正評價學生的實驗質(zhì)量。

實行開放式實驗時，應實現(xiàn)教師資源、工具資源、實驗室時間空間等實驗教學資源的優(yōu)化，實現(xiàn)高效率的配置和利用，使實驗既能夠滿足學生的發(fā)展，又避免過度浪費的發(fā)生。

在高校推廣開放式實驗教學時，可以通過分步推進展開工作，即推行由點到線、由線到面的過程。“點”就是通過專業(yè)教師、工具、軟件等資源較為豐富的實驗室展開開放式實驗教學，并通過教學實踐過程獲得豐富的經(jīng)驗，將在此獲得的經(jīng)驗作為后續(xù)推廣的借鑒?！熬€”就是由“點”構(gòu)成的集合，“面”則是由“線”擴展而成的高校全面實行開放式實驗教學的局面。推進過程中需要不斷地總結(jié)教學經(jīng)驗，不斷調(diào)整進步，使開放式實驗教學符合社會需要和時代發(fā)展。

五、小結(jié)

專業(yè)課實驗教學是高等教育的重要組成部分，是學生綜合能力、分析能力、實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。為了完成提高學生綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標，需要加大力度推進實驗教學改革，在傳統(tǒng)的驗證式試驗、綜合設計類實驗的基礎上，推行開放式實驗模式，幫助學生在牢固掌握基礎知識的前提下，實現(xiàn)對知識的綜合應用和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。

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