高校開放式實驗室的建設策略及其在教學中的作用

林景祥

摘? 要：開放式實驗是常規(guī)實驗教學的檢驗與補充，為高校學生提供自主探索科學問題、鍛煉實驗技能的機會，有利于大學生創(chuàng)新能力和綜合思維能力的培養(yǎng)。本文結合福建技術師范學院（以下簡稱本校）向應用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的一部分成果，對開放式實驗室建設的相關問題進行分析總結，并淺析了開放式實驗室在人才培養(yǎng)、實驗教學中的輔助作用。

關鍵詞：高校;開放式實驗室;建設策略;作用

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2022）01-0-03

高校實驗教學的目的是訓練學生的實驗技能，使其掌握必要的操作技能，提高實踐能力，加深對理論知識的理解，最終達成學以致用、用以致學的效果。為了適應社會發(fā)展對具有綜合素質(zhì)、創(chuàng)新型、應用型人才的需求，本校材料與環(huán)境工程院的實驗教學中心也在積極推進實驗教學體系改革[1]。本校在向應用型本科高校發(fā)展的實踐中，積極推進開放式實驗室的建設。經(jīng)過幾年不斷的探索與實踐，本校的開放實驗室建設初顯成效，同時也出現(xiàn)一些問題。為了更好地開展、落實開放實驗室建設，最終達到培養(yǎng)應用型人才的培養(yǎng)目標，本文對開放式實驗室建設的實踐進行總結，包括開放實驗室的可行性分析、開放式實驗室的建設注意事項、建設策略及其在教學輔助方面的作用。

一、開放式實驗室建設的可行性

（一）開放式實驗室建設的硬件條件

隨著實驗教學改革的深入，各大高校對實驗室建設經(jīng)費持續(xù)投入，使實驗教學的硬件和軟件都有了較大改善。開放式實驗室可以提高實驗室、儀器和設備的利用率，并促進教學改革和科學研究。在不影響常規(guī)實驗教學的情況下，充分利用學校的實驗室、儀器等資源，建設開放式實驗室，在課余時間將實驗室、儀器對學校本科生開放是完全可行的。

（二）開放式實驗的過程管理可行

開放實驗方案的最終確定，實驗藥品、儀器的領用，實驗中的安全問題、實驗后的實驗儀器、藥品歸還、處置等環(huán)節(jié)都需要相關規(guī)章制度來保障。為此實驗室針對各個環(huán)節(jié)制定了嚴格的規(guī)章制度、設計規(guī)范化流程，做到各個環(huán)節(jié)職責明確，提高效率。學生實驗期間的安全管理是重中之重，在前期學生問卷中有一個問題是關于學生在開放實驗過程中需不需要教師指導，有53.3%的學生明確表示需要教師指導，有43.3%的學生表示有需要時會請求教師指導，只有3.3%的學生明確表示不需要教師在場指導。學生希望教師在場指導從一個側面反映出學生不夠自信，但是也從另外一個角度說明學生希望得到教師的認可。這也給教師一次面對面、一對一指導學生的機會，確保學生實驗過程的安全順利進行。

（三）開放式實驗室的預期使用率調(diào)查

開放式實驗室建設中最關鍵的一環(huán)就是學生對開放實驗室的使用。而開放實驗室使用率的保障來自學生對開放實驗的感興趣程度和使用意愿，為此在開放式實驗室建設之初，我們開展了面向?qū)W生方面的相關問卷調(diào)查。調(diào)查對象主要有包裝工程專業(yè)各年級學生。開放實驗室的問卷調(diào)查統(tǒng)計結果（見表1）表明對開放式實驗室表示非常感興趣的學生有36.7%，感興趣的有48.3%，興趣程度一般的有15%，不感興趣的無;有高達78.3%的學生表示會去自主設計、做自己感興趣的開放實驗，當然也有21.7%的學生表達了不會去做開放實驗的意愿，這就要求學校、學院應該采取相應的激勵、獎勵措施，讓更多的學生自愿參加到開放實驗中;調(diào)查學生估計一個學期會到開放式實驗室做幾次實驗時，選擇一個學期去做1～2次和5次以上實驗的各有30.0%的學生，3～4次實驗的有40.0%;此外大部分學生也表達了愿意自費去購買一部分實驗材料。這些調(diào)查結果表明，很大一部分學生極有可能會去使用開放實驗室，所以開放實驗室的使用率是有保障的。實際事實也證明了前期的分析，我們在包裝專業(yè)學生中實施開放實驗室的過程中進行了統(tǒng)計，結果表明，有近半數(shù)的學生每個學期能利用開放式實驗室開展1～2次的自主實驗。

二、開放式實驗室的作用

開放式實驗室在人才培養(yǎng)中起到進一步提升學生實踐、創(chuàng)新能力，特別是綜合運用所學專業(yè)知識解決實際問題的能力[1]。例如，從武漢大學的分析化學實驗室在實行開放式實驗室的多年實踐來看，學生的綜合素質(zhì)和分析問題、解決問題的能力也有較大的提高。筆者所在學院的包裝工程專業(yè)自實施開放式實驗室以來，學生參加各種級別比賽獲獎情況，申請專利項數(shù)都有較大幅度提升。綜合來看，開放式實驗室的特色及其在教學中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）提高學生自主設計實驗的能力

由于開放實驗內(nèi)容是由學生根據(jù)興趣選定，因此實驗方案必須由學生自主設計。設計的實驗方案可以在有共同興趣的學生間共享、共同探討，起到集思廣益的作用。開放實驗成員之間的討論、辯論可以使學生獲得對實驗內(nèi)容、方案的全面了解，對實驗方案更加熟悉，而學生對實驗方案的熟悉程度直接與實驗過程的順利與否密切相關。開放實驗方案設計能充分調(diào)動學生的主觀能動性，在設計過程、互動過程中提高分析問題、解決問題及學生的團結協(xié)作能力，有利于學生設計出合理、安全、有效的實驗方案。學生也可以利用網(wǎng)絡資源在各種論壇上分享實驗方案，與國內(nèi)擁有共同興趣愛好的人員進行廣泛論證，征求專業(yè)同行的意見、建議，使設計方案更加優(yōu)化、合理，不斷提高學生實驗方案的設計能力。

（二）學生自主選題、培養(yǎng)專業(yè)興趣

學生在學習過程中對一些案例、問題可能產(chǎn)生一些個性化的新想法，而這些新想法就可以成為他們的開放實驗選題，這往往就是潛在的創(chuàng)新點。開放實驗室也使那些愿意提前接觸科研、關注應用開發(fā)的學生有一個開展實驗、驗證想法的地方，進而培養(yǎng)專業(yè)興趣。愛因斯坦曾經(jīng)說過“興趣是最好的老師”。在開放實驗中，學生對自己感興趣的個性化的實驗課題必定會愿意投入更多的時間和精力去自主學習課題的相關知識[1]，查閱相關資料，最終把實驗做好。在做實驗的過程中，學生在不知不覺中學會到很多新知識，新的操作技能，更重要的是他們學會了解決實際問題的方法，從實驗中獲得成就感。有的實驗可以延伸為自己畢業(yè)設計，乃至幫助學生確定考研專業(yè)方向，最終起到進一步培養(yǎng)、鞏固其專業(yè)興趣的作用。一些國外的科學大家就是由青少年時期培養(yǎng)的興趣愛好而走上科學研究之路，最終走向世界科研前沿的。

（三）鞏固常規(guī)實驗教學成果

學生在開放性實驗過程中，需要結合所學的理論知識進行不斷操作，這不僅能加深學生對理論知識的理解，更能鍛煉學生的實驗操作技能并運用到實際操作中，最大程度上發(fā)揮實驗環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)中的作用[2]。實驗指導教師在學生實驗過程中進行實時跟蹤指導，對學生的錯誤操作做出及時糾正，對實驗步驟進行詳細講解、補充，讓學生不但知其然，還要知其所以然，提高實驗過程中學生操作的規(guī)范性，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，積極參與到實驗教學中來。并且，要提升學生對知識的綜合運用能力，特別是對實驗過程中出現(xiàn)的問題能夠合理分析并尋找解決方案。在開放型實驗中，學生主要是從指導教師身上獲得實踐活動的支持而非知識本身。在自主實驗過程中，學生處于主體地位，發(fā)揮主體作用，教師只是為學生主動學習創(chuàng)造條件[3]。因此，與傳統(tǒng)實驗教學不同，開放實驗是在師生共同努力下完成的，過程中學生起主體作用，教師只是輔助引導，所以開放式實驗有利于對學生操作技能、分析問題、解決問題、創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)[3]，達到鞏固理論教學、常規(guī)實驗教學成果的目的。

三、開放式實驗室實施過程的問題與對策

基于以上對開放式實驗室的可行性分析，在了解開放式實驗室基本作用的基礎上，為確保開放式實驗室的建設及其正常、高效運行，本校及學院提供了相應的制度保障以及更為嚴格的實驗室規(guī)章制度，設計合理、規(guī)范、高效的工作流程。為了更好地推進開放實驗室建設，結合本校多年來開放實驗室的實踐，總結出開放式實驗室建設的注意事項與對策如下。

（一）激勵更多學生使用開放實驗室

參與開放實驗的學生比例不高，學生成果的評價較難，評價機制不夠完善，使學生參與的積極性不高。學生參與開放實驗的原動力不足是導致開放實驗使用率不高的首要問題。為此，專業(yè)課教師在日常授課過程中應該適當增加一些開放課題、問題的討論，通過討論集思廣益、開拓學生視野，適時培養(yǎng)學生的探索精神，增強其參與開放實驗的原動力。學生在完成開放實驗項目的過程中必然要耗費一定的材料費，學校應給予一定數(shù)額的補貼，防止因費用問題而降低學生開展自主實驗的積極性。此外，為了充分調(diào)動和激發(fā)學生的參與熱情[2]，學院應建立、健全完善的學生成果評價機制，并實施適當?shù)莫剟?、激勵措施。例如，將學生開展開放實驗與相關專業(yè)課成績掛鉤，對參與開放實驗給予一定加分;學生將開放實驗的研究成果公開發(fā)表成研究論文、申請專利的可抵學分或畢業(yè)論文，或直接給予資金獎勵、在學生的評優(yōu)評先中優(yōu)先考慮;在實驗創(chuàng)新方面成果顯著、表現(xiàn)突出的學生可以優(yōu)先推薦或免試推薦攻讀碩士研究生等政策[2]。只有將學生內(nèi)在的探索精神和外在的激勵機制有機結合起來才能真正實現(xiàn)開放實驗質(zhì)量、比例的顯著提高。

（二）建設實驗指導師資隊伍

實驗過程中教師難以照顧到學生的差異，實驗安全管理難度較大。開放實驗室的指導教師必須對學生提交上來的實驗方案進行可行性論證，以確保實驗能夠安全順利地進行，這對實驗指導師資隊伍提出了較高的要求。為適應開放的實驗內(nèi)容，指導教師必須要有扎實的實驗技能與及廣博的知識面和較強的應變能力，隨時解決實驗中遇到的問題;對學生提交上來的實驗方案，要按研究內(nèi)容進行初步分類，并指派專業(yè)對口的指導教師審核。課余指導、管理學生的開放實驗必然犧牲指導教師、實驗室工作人員的部分自由時間，這就要求相關人員必須有無私奉獻的精神。當然高校也應當重視實驗室工作人員及值班教師的貢獻，承認教師、工作人員在開放實驗室中的工作量并給予適當補貼，對指導有創(chuàng)新成果以及成功發(fā)表學術期刊論文學生的指導教師給予獎勵等，充分調(diào)動其積極性[2]。

（三）建立高效的網(wǎng)上管理流程

從學生實驗方案的提出到實驗材料的準備，再到實驗的實施完成，開放實驗的管理流程長而煩瑣，線下流程效率較低，容易受到各種因素的影響，導致效率低下。所以網(wǎng)上管理平臺的搭建對提高管理效率來說是十分必要的。實現(xiàn)學生網(wǎng)上提交實驗設計方案、儀器藥品申請表、網(wǎng)上審核，使開放實驗參與者能在線實時瀏覽藥品到位、方案審核情況等一系列網(wǎng)絡自動化管理功能[4]。實驗中心對庫存的藥品名稱、規(guī)格、存量等信息必須登記造冊，編制電子清單，并實時在線更新備查，提高藥品管理效率。在線實驗儀器預約管理系統(tǒng)能為儀器的高效、有序使用提供可靠的平臺。高效網(wǎng)上流程管理功能的實現(xiàn)，可以大大縮短實驗準備時間，提高工作效率，同時也能改善學生開展開放實驗的體驗感，吸引更多學生參與到開放實驗中。網(wǎng)上管理流程的搭建有利于對各個環(huán)節(jié)的控制，對方案進行總體評價、實現(xiàn)實驗成本核算，學生也可以根據(jù)評價、成本核算對是否開展實驗做自主決策。網(wǎng)上管理流程也有利于對學生開放實驗進行存檔，方便后期進行評價。

（四）實驗用品、藥品管理與領用

實驗中心對自身庫存的藥品名稱、規(guī)格、存量等信息必須登記造冊編制電子清單，并實時在線更新備查，提高藥品管理效率。每個學生的方案各異，實驗用品、試劑需求的品種、用量也不盡相同。在學生申請實驗用品、試劑時要求學生列成清單，寫明名稱、純度/規(guī)格、用量等信息，在學生領用后要及時更新庫存信息備查。學生在完成開放實驗項目的過程中必然要耗費一定的材料費，為了防止因費用問題阻礙學生開展自主實驗的積極性，學校也應給予一定數(shù)額的補貼[2]。

（五）實驗安全管理

開放實驗室的相關人員必須明確學生、實驗項目指導教師、實驗管理人員在前期準備、實驗實施和實驗收尾等各環(huán)節(jié)各自的職責。學生在使用實驗室用品，尤其是使用危險化學品，必須對藥品的危害性有充分認識，對實驗過程中使用到的藥品試劑的物理化學性質(zhì)、危害列出清單，并對藥品試劑使用注意事項有充分認識。指導教師也要及時糾正學生的危險操作，適時提醒學生注意安全。

（六）儀器管理

實驗中心要不斷提高實驗管理人員業(yè)務水平，要求實驗管理人員將儀器使用說明整理成冊，并提供給指導教師和學生自學，并在每個學期初對各大型儀器進行必要的講座、集中培訓，對培訓合格的學生發(fā)放儀器使用許可。對一些操作復雜的儀器，容易在實驗操作中出現(xiàn)問題，需要實驗管理人員進行必要的再培訓、實時指導和監(jiān)督[4]。

四、結語

學生專業(yè)技能、動手能力、創(chuàng)新能力和綜合思維能力的培養(yǎng)是實驗教學體系的主旨，也是時代發(fā)展對高等教育提出的一項重要任務。教師應從學生實驗技能、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)角度出發(fā)，利用開放式實驗室引導學生充分利用課堂內(nèi)外的有利資源進行自主實驗設計，讓學生能夠?qū)W會走出教科書，在更廣闊的空間里探索新的知識。高校教師應不斷推進開放式實驗室教學體系改革與管理，使該模式日趨科學、合理、有效，從而培養(yǎng)出一批又一批具有較強實踐能力和創(chuàng)新能力的新時代人才。

參考文獻：

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[2]蘇飛，等.開放性實驗在大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用[J].高教學刊，2015（3）：74-75.

[3]王永明.應用現(xiàn)代教育技術構建開放型化學實驗教學模式[J].實驗技術與管理，2018，35（10）：19-21.

[4]徐金榮，等.開放式實驗教學的管理工作方法探索[J].實驗室研究與探索，2011，30（6）：172-174+212.

（責任編輯：董維）