鄧 于

(重慶文理學(xué)院電子電氣工程學(xué)院，重慶 永川 402160)

實驗教學(xué)在高校課程教學(xué)中有重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生基本技能和能力的重要手段，但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)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(jié)果，其目的是對課堂教學(xué)中的基本原理的實驗驗證，有助于學(xué)生對基本知識的掌握［1］，但在培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，以推動學(xué)生應(yīng)用素質(zhì)教育的深入開展，是開放實驗管理與實施的關(guān)鍵和最終目標.

1 開放實驗的內(nèi)涵

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

與傳統(tǒng)的指定性實驗的教學(xué)模式相比，開放實驗更注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用已掌握基礎(chǔ)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(chǔ)認識的理解，掌握新的實驗技能;更加注重發(fā)揮學(xué)生實驗的積極性與主動性，更加注重實驗技術(shù)人員與實驗管理人員在實驗技能、儀器設(shè)備與實驗工具的使用等方面發(fā)揮其獨特的指導(dǎo)作用;允許學(xué)生根據(jù)個人意愿、興趣和需要選擇不同的實驗內(nèi)容、實驗儀器設(shè)備、實驗方案、實驗時間后完成實驗;特別注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與科研能力的提高，以及文獻調(diào)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(yīng)用能力［4］.

1.1 開放實驗的類型

實驗向在校學(xué)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(xué)生和要求，確定不同的開放實驗內(nèi)容.針對不同的開放內(nèi)容也應(yīng)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(xué)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(xué)輔助型實驗主要是指預(yù)備性實驗和必做實驗預(yù)習(xí)，課內(nèi)選修的設(shè)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(guān)的開放性實驗，該類實驗結(jié)合生產(chǎn)中的實際問題，學(xué)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(xué)生直接參加到新實驗的設(shè)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(xué)、教學(xué)與科研、教科書與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之間的距離，使學(xué)生得到獨立科研能力的鍛煉.通過選題、開題、初研、實驗調(diào)試、總結(jié)答辯等訓(xùn)練，讓學(xué)生了解科研的環(huán)節(jié)和方法，學(xué)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(xué)生自己的實際需要，學(xué)生進行教學(xué)計劃以外的綜合型實驗、設(shè)計型實驗或應(yīng)用型實驗.學(xué)生在進入實驗室必須獨立完成課題的方案設(shè)計、實驗儀器設(shè)備的選擇、實驗數(shù)據(jù)的測量和實驗技術(shù)報告撰寫.人文能力培養(yǎng)型開放實驗是指以提高學(xué)生人文素質(zhì)和綜合能力為培養(yǎng)目標的開放實驗，可結(jié)合學(xué)生社團或興趣愛好者協(xié)會開展的活動內(nèi)容開展實驗，加強學(xué)生在校期間人文素質(zhì)與綜合能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)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(shè)計、操作的獨立性，采取以學(xué)生為主、教師指導(dǎo)為輔的實驗教學(xué)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(xué)生實驗的方便來決定實驗時間和地點［7］;實驗器材與設(shè)備選擇的自主性，實驗所需要的實驗設(shè)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(jié)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(yù)期的實驗結(jié)果.

2 開放實驗的管理模式

開放實驗的管理需要結(jié)合實驗開放的程度、實驗室情況等來設(shè)計.本文以作者所在單位實驗室開放實驗的管理為例，構(gòu)建了開放實驗的管理模式，并在實際中得以應(yīng)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(xué)生、實驗管理員和實驗指導(dǎo)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(xùn)練內(nèi)容和選題由實驗管理員、指導(dǎo)教師和學(xué)生共同協(xié)商確定，選題要符合學(xué)生和實驗室的實際.這些選題都是在教學(xué)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(xué)生在教師的指導(dǎo)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(shè)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(xué)或者科研中產(chǎn)生的、適合學(xué)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(xué)生的實習(xí)課題、企業(yè)的生產(chǎn)與研究課題等，也可不受這些內(nèi)容的限制，自行選題.

2.2 實驗時間的預(yù)約

將開放實驗納入常規(guī)教學(xué)軌道，根據(jù)不同層次的學(xué)生，在課表安排一定學(xué)時，引導(dǎo)學(xué)生做開放實驗.開放性實驗大都實現(xiàn)預(yù)約開放，其主要目的是為了保證實驗教學(xué)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(zhì)的開放實驗，提前預(yù)約的時間要求也是不一樣的.

對于預(yù)備性實驗、必做實驗預(yù)習(xí)等這類開放實驗，不需要預(yù)約，學(xué)生在上班時間內(nèi)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(yù)約;綜合和設(shè)計性實驗提前一周預(yù)約;一些加工、制作室，可以隨時對學(xué)生開放，如需要就可對其開放.

2.3 開放實驗的實施

對于預(yù)備性實驗、必做實驗的預(yù)習(xí)等此類開放性實驗，學(xué)生可以根據(jù)具體實驗內(nèi)容到相關(guān)的實驗室獨立完成.預(yù)習(xí)實驗結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)主動填寫預(yù)習(xí)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(yù)約性開放實驗，開放實驗的實施嚴格按照預(yù)約時間、地點和指導(dǎo)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(yù)約.學(xué)生進入實驗室前，應(yīng)做好相應(yīng)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(dǎo)教師審查簽字后，方可離開實驗室.

對于完成周期長的設(shè)計性或創(chuàng)新性實驗，學(xué)生均在專門的創(chuàng)新實驗室完成，所需要的儀器在相關(guān)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(xué)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(dǎo)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(xué)實驗中心及其下屬各實驗室負責(zé)，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(xué)實驗中心審批后，通過網(wǎng)絡(luò)等方式提供給學(xué)生選擇，實驗項目的實驗記錄和項目結(jié)題工作由實驗室完成，并交由教學(xué)實驗中心存檔.

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

項目實施管理主要指實驗室開放時，必須有指導(dǎo)教師或?qū)嶒灱夹g(shù)人員值班，負責(zé)做好教學(xué)秩序、器材供應(yīng)、實驗室安全等管理工作，并認真做好實驗室開放記錄［8］.學(xué)生在每個實驗項目(測試整理)完成后，應(yīng)向項目所屬實驗室提交實驗技術(shù)報告，實驗指導(dǎo)教師定期對實驗技術(shù)報告進行考核評級.實驗中在做好成果收集的同時，應(yīng)該對優(yōu)秀的實驗論文推薦并指導(dǎo)發(fā)表工作.各教學(xué)實驗中心應(yīng)定期將實驗室開放的情況及效果報實驗室與實驗教學(xué)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(xué)生、指導(dǎo)教師和實驗室三方進行考核，根據(jù)各自的任務(wù)和職責(zé)不同，考核的內(nèi)容和指標也各不相同.

學(xué)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(shè)計總結(jié)，對設(shè)計的基本原理、實驗儀器情況、結(jié)果分析等內(nèi)容進行必要的說明，并將實驗報告提交給指導(dǎo)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(dǎo)教師應(yīng)該按照開放實驗預(yù)約登記表的安排指導(dǎo)實驗，解答學(xué)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(jié)果進行審批，并敦促學(xué)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(shè)備的維護情況、開放實驗的量、開放實驗情況總結(jié)、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(shè)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(xué)生、指導(dǎo)教師和實驗室管理技術(shù)人員，相應(yīng)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(xué)生參加課外開放實驗經(jīng)考核達到要求者可申請學(xué)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(dǎo)工作考核激勵機制，將實驗室開放納入學(xué)院、教學(xué)實驗中心的目標管理和教學(xué)評估的范疇，把實驗室開放工作水平作為學(xué)院考核的重要指標.以年度為單位，評選一批在培養(yǎng)學(xué)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(yīng)該為學(xué)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(shè)備的準備、實驗指導(dǎo)教師的安排等多方面綜合考慮，使學(xué)生完成這些實驗題目難度適中，與科研和生產(chǎn)實際結(jié)合緊密，每一個題目的完成能保證學(xué)生得到大的收獲.對于綜合性、設(shè)計性的實驗項目，有指導(dǎo)老師現(xiàn)場指導(dǎo)，而對于創(chuàng)新性且周期長的開放實驗，學(xué)生能有老師定期的指導(dǎo)，解決學(xué)生在實驗過程中遇到的問題.實驗室為學(xué)生創(chuàng)造良好的開放實驗環(huán)境，調(diào)配所需要的實驗設(shè)備與儀器，實驗技術(shù)人員必須為設(shè)備提供良好的維護和維修服務(wù).

3.3 拓展開放實驗的內(nèi)涵與外延

開放實驗的目的是提高學(xué)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(xué)生開放，因此開放實驗在內(nèi)涵與外延上都有必要擴展.

從開放內(nèi)容上來看，鼓勵學(xué)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(jié)果不是唯一的，甚至有可能無法實現(xiàn)結(jié)果，但學(xué)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(xué)生開放以外，還應(yīng)該向非本專業(yè)學(xué)生開放，也應(yīng)該向全校教師、研究生開放，也可向外單位相關(guān)專業(yè)有需要的學(xué)生與技術(shù)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(shè)備和指導(dǎo)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(shù)檢測、工程分析等服務(wù)向社會開放.也為學(xué)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(xùn)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(yīng)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(shè)計原理、設(shè)計過程、結(jié)果演示、課題答辯等進行評判后給出開放實驗總成績.

4 結(jié)語

高校實驗教學(xué)是整個課程教學(xué)的重要組成部分，也是學(xué)生應(yīng)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(xué)只能培養(yǎng)學(xué)生最基本的實驗知識與實驗技能，這也不是實驗教學(xué)的唯一目的.創(chuàng)新能力與科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)一直是實驗教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，開放性實驗教學(xué)能很好地培養(yǎng)學(xué)生的這一能力.開放實驗的興起與發(fā)展是適應(yīng)高校實驗教學(xué)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(nèi)容與形式，是有關(guān)開放實驗問題研究的永恒話題.

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