陳 敏, 張聲森, 周家容, 劉華日, 羊海軍, 羅志剛

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心; b.材料與能源學(xué)院，廣東 廣州 510642)

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公共基礎(chǔ)化學(xué)開放實驗平臺的優(yōu)化建設(shè)與實踐

陳 敏a, 張聲森b, 周家容b, 劉華日a, 羊海軍a, 羅志剛b

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心; b.材料與能源學(xué)院，廣東 廣州 510642)

開放實驗平臺是培養(yǎng)大學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)平臺。本文結(jié)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)開放實驗室的實際，對開放管理系統(tǒng)進(jìn)行一系列的優(yōu)化建設(shè)，提出了“分層次開放實驗教學(xué)”的教學(xué)理念，將開放實驗分為趣味性實驗、基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性和研究創(chuàng)新性實驗四個層次；開創(chuàng)性構(gòu)建開放實驗教學(xué)綠色化模式，為探索開放實驗教學(xué)運行與管理提供參考。

開放實驗平臺； 優(yōu)化建設(shè)； 開放管理系統(tǒng)； 教學(xué)模式

0 引 言

開放實驗平臺是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和創(chuàng)業(yè)能力的重要實驗教學(xué)場所[1]。開放實驗提倡“教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體”[2-4]，實驗教學(xué)中“輕結(jié)果，重過程”，減輕了學(xué)生的壓力，提供更為廣闊的自由空間讓學(xué)生進(jìn)行自由探究，其自主意識、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力能得到更為良好的鍛煉[5-7]。近年來，教育部、財政部在“本科教學(xué)工程”中特別要求：在大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等薄弱環(huán)節(jié)，建設(shè)開放共享的大學(xué)生實驗、實踐教學(xué)平臺，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的應(yīng)用型、研究型和創(chuàng)新型人才[8]。開放實驗是實驗教學(xué)改革中一個重要的課題，以其特有的優(yōu)勢在現(xiàn)代化實驗教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用[9]。

公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心的基礎(chǔ)化學(xué)實驗室從2008年開始，圍繞學(xué)校的整體辦學(xué)思路，結(jié)合基礎(chǔ)課程特點，化學(xué)實驗室利用公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心教學(xué)平臺優(yōu)勢，實施面向全校的學(xué)生開放并取得了可喜的成績[10-15]。但是隨著實驗開放力度的不斷提高，明顯地感覺到很多方面需要進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)。如：網(wǎng)上預(yù)約管理平臺需要優(yōu)化升級改造，使該預(yù)約管理系統(tǒng)具備良好的信息反饋功能；開放實驗內(nèi)容體系需要優(yōu)化建設(shè)，使參與開放實驗的學(xué)生能有更多的選擇；需要建立一個更加優(yōu)化的評價激勵機(jī)制，激發(fā)學(xué)生參與開放實驗的熱情。優(yōu)化后的開放實驗平臺成為各相關(guān)專業(yè)的一個交流和創(chuàng)新平臺，對開放實驗工作起了極大的促進(jìn)作用，取得了良好的教學(xué)效果。

1 優(yōu)化開放實驗管理系統(tǒng)

實驗室開放平臺的建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程[16]。近年來，本課題組成員對網(wǎng)上預(yù)約管理平臺進(jìn)行了一系列優(yōu)化升級改造，使該預(yù)約管理系統(tǒng)具備良好的信息反饋功能，進(jìn)一步改善“學(xué)生-計算機(jī)-教師”之間的交互問題。

1.1 優(yōu)化開放預(yù)約系統(tǒng)

優(yōu)化后實驗室開放管理系統(tǒng)是基于校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用了Browser/Server(瀏覽器/服務(wù)器)三層體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2000，采用ASP技術(shù)實現(xiàn)。這種體系結(jié)構(gòu)在硬件環(huán)境、系統(tǒng)安全、可維護(hù)性和擴(kuò)展性等方面都優(yōu)于以往的文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)和Client/Server結(jié)構(gòu)。它突破了空間和時間的限制，在實時交互性、異步性、信息廣泛性等方面優(yōu)勢明顯。

學(xué)生可以在任意網(wǎng)絡(luò)終端打開預(yù)約信息填寫界面(見圖1)，詳細(xì)填寫表中內(nèi)容即可提交預(yù)約信息至服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中，生成數(shù)據(jù)記錄，永久保存。在查看預(yù)約時，ASP腳本程序按時間倒序的順序，動態(tài)地將數(shù)據(jù)記錄從數(shù)據(jù)庫中讀寫成HTML文件，由常規(guī)Web瀏覽器呈現(xiàn)給學(xué)生。如此，學(xué)生可以在宿舍、圖書館、教室等不同場所，方便快捷地完成預(yù)約申請。

圖1 開放實驗預(yù)約信息填寫界面

負(fù)責(zé)開放實驗室的管理員可隨時查詢預(yù)約記錄，及時進(jìn)行受理；預(yù)約了開放實驗的學(xué)生也可以隨時通過該系統(tǒng)查詢受理的情況。截至目前，已有10 000多人次通過該系統(tǒng)成功實施預(yù)約，大大提高了實驗室的開放效率。

1.2 建立開放實驗室考核準(zhǔn)入制度

公共基礎(chǔ)開放實驗平臺先后制訂了“實驗室開放管理細(xì)則”為實驗室的規(guī)范管理及實驗室開放工作的有序開展建立了制度性保障機(jī)制。為了加強(qiáng)和完善開放實驗室的管理，首先從預(yù)約管理制度上入手，提出身份認(rèn)證、預(yù)約受理、準(zhǔn)入和退出的預(yù)約管理和使用流程。同時，為確保開放實驗教學(xué)及科研工作的順利進(jìn)行，對進(jìn)入開放實驗室的學(xué)生實行安全考核準(zhǔn)入制，即學(xué)生必須通過本中心的“實驗室安全與環(huán)保知識”考試，成績在80分以上方有資格申請到開放實驗室做實驗。

1.3 建立開放實驗教學(xué)激勵機(jī)制

建立激勵學(xué)生提高實驗?zāi)芰Φ倪\行機(jī)制，并根據(jù)“華南農(nóng)業(yè)大學(xué)關(guān)于加強(qiáng)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動的決定”(華南農(nóng)辦[2003]138號)，對學(xué)生獨立設(shè)計完成的創(chuàng)新實驗給予創(chuàng)新學(xué)分獎勵或者在相應(yīng)的實驗課程上給予實驗成績的獎勵，如參加化學(xué)開放實驗室的學(xué)生如果本年度修讀“基礎(chǔ)化學(xué)實驗”課程的，可以在平時成績上最多加上5分(百分制)。

2 開放平臺實驗內(nèi)容體系優(yōu)化建設(shè)

2.1 構(gòu)建全新的分層次開放實驗教學(xué)體系

開放實驗管理模式創(chuàng)新是開放實驗管理創(chuàng)新的核心[17]?；瘜W(xué)開放實驗室從2008年初開始面向全校師生開放并取得了可喜的成績[11,14]?？偨Y(jié)開放實驗室前幾年的實踐經(jīng)驗，從2011年開始，開放實驗室結(jié)合授課學(xué)生年級、專業(yè)不同的特點，提出了“分層次” 開放實驗教改思路，即把開放實驗內(nèi)容分為趣味性、基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計性和研究創(chuàng)新性4個層次，針對不同年級/專業(yè)的學(xué)生，選擇不同的實驗內(nèi)容進(jìn)行分層教育。具體開放模式如圖2所示。

趣味性實驗是為文科類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的開放實驗，其目的在于讓學(xué)生通過實踐環(huán)節(jié)，在其綜合素質(zhì)培養(yǎng)中糅合進(jìn)實驗的元素；第二層次開放對象是普通大類學(xué)生，涉及到環(huán)境科學(xué)、農(nóng)學(xué)等30多個專業(yè)；綜合設(shè)計性實驗具有綜合性、研究性及專業(yè)性等特點，而設(shè)計性實驗以掌握解決問題的方法為主線，所以必須是在完成必修的基礎(chǔ)實驗課程內(nèi)容后對實驗很感興趣的同學(xué)才能參與；研究創(chuàng)新性實驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的探究和創(chuàng)新，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識、合作精神與科學(xué)態(tài)度，是完成高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效途徑，學(xué)生必須經(jīng)過基礎(chǔ)開放實驗及綜合設(shè)計性實驗的磨練，真正對科研有熱情的同學(xué)才能參與。大部分綜合設(shè)計性實驗項目后來成為本科畢業(yè)論文的選題，為本科畢業(yè)論文工作的開展打下了良好的基礎(chǔ)。到目前為止，我們每年開出的4個層次開放實驗項目約80多項，參與開放實驗學(xué)生每年超過1 000人，通過開放實驗各層次的學(xué)習(xí)，學(xué)生的實驗技能及科研能力均有不同程度提高，該模式取得了良好的教學(xué)效果。

2.2 開創(chuàng)開放實驗教學(xué)綠色化創(chuàng)新模式

開放實驗必須在滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要的同時實現(xiàn)綠色化，只有將兩者結(jié)合起來，才能滿足時代的要求[10]。所以對于學(xué)生在網(wǎng)上預(yù)約的開放實驗，引導(dǎo)學(xué)生從優(yōu)選實驗項目[18-19]、優(yōu)選實驗方案[20]、優(yōu)選實驗儀器[21]及廢棄物的回收與處理[22]等方面對開放實驗進(jìn)行篩選。特別強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生引進(jìn)一些綠色化新技術(shù)，如在化學(xué)實驗教學(xué)中引進(jìn)微波輻射、固相微萃取等新方法、新技術(shù)，探索實驗規(guī)律，優(yōu)化反應(yīng)條件，在降低實驗室污染，保護(hù)環(huán)境的同時，讓學(xué)生了解相關(guān)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)方法，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時進(jìn)一步實現(xiàn)開放實驗室的綠色化。

通過近幾年來的探索實踐證明，以綠色化思想為指導(dǎo)，將綠色化教育滲透于開放實驗教學(xué)中，通過優(yōu)選實驗項目、實驗方案、實驗裝置，使開放實驗室的污染降到最低，這種做法實踐證明有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，有利于學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及綠色化意識。

2.3 構(gòu)建開放實驗項目備選超市模式

在完善開放實驗室的運行機(jī)制的同時形成開放實驗項目“超市”模式，通過優(yōu)選實驗項目，針對不同年級、專業(yè)的學(xué)生，設(shè)置趣味性、基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計性和研究創(chuàng)新性4個層次內(nèi)容，目前已形成“項目庫超市”的數(shù)量達(dá)到73項，形成比較完善的實驗方案并編進(jìn)全國高等農(nóng)林院?！笆濉币?guī)劃教材。項目“超市”每學(xué)期向在校學(xué)生開放，供學(xué)生自主選擇。

3 結(jié) 語

在公共基礎(chǔ)課實驗教學(xué)中心建立面向全校的網(wǎng)上預(yù)約開放系統(tǒng)，使該開放系統(tǒng)成為各專業(yè)的交流平臺，這個開放平臺已經(jīng)成為開展全校性的化學(xué)技能大賽及省級實驗室安全與環(huán)保知識競賽的一個交流平臺，為競賽的順利提供重要保證；開放的網(wǎng)上預(yù)約平臺成為化學(xué)開放實驗室平臺，為各相關(guān)專業(yè)的一個交流和創(chuàng)新平臺，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，實現(xiàn)各專業(yè)的資源共享，提高資源利用率；開放實驗平臺與大學(xué)生科技創(chuàng)新活動及實驗技能大賽緊密聯(lián)系，把化學(xué)實驗室作為創(chuàng)新活動的場所，實驗項目作為創(chuàng)新活動的內(nèi)容，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力探索一種新模式。

展望未來，目前正在著手開發(fā)基于手機(jī)Android平臺下的高校實驗室開放預(yù)約管理系統(tǒng)，開發(fā)成功后能更好的與傳統(tǒng)Web應(yīng)用進(jìn)行良好的銜接。手機(jī)對于學(xué)生是必不可少的一個物品，手機(jī)客戶端這種形式的實驗室開放預(yù)約管理系統(tǒng)，能更加貼近學(xué)生的生活習(xí)慣，并且適合學(xué)生年齡段的習(xí)性，這對學(xué)生更多的參與實驗室開放工作將有更好的促進(jìn)作用。

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Practice and Construction of Opening Platform for Common Basic Chemical Experiment

CHENMina,ZHANGSheng-senb,ZHOUJia-rongb,LIUHua-ria,YANGHai-juna,LUOZhi-gangb

(a. Center of Experimental Teaching for Basic Courses; b. College of Materials and Energy,South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

The opening experimental platform plays an important role in cultivating students’ practice ability and innovation ability. The opening experimental management platform was optimized construction taking into account the practice in the Center of Experimental Teaching for Basic Courses of South China Agricultural University. This paper proposes the concept of “Multi-level Opening Experimental Teaching” and divides it into four levels, which are respectively the interesting chemistry experiments, basic chemistry experiments, comprehensive and designed experiments, innovation experiments, and creatively constructs teaching new mode of green chemistry education. This teaching experience will provide a reference for the operation and management of the open experimental teaching.

opening experimental platform; optimized construction; opening management system; teaching mode

2015-06-20

2013年廣東省高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項目(粵教高函[2013]113-94);華南農(nóng)業(yè)大學(xué)2013年度教育教學(xué)改革與研究重點項目(JG13012);2014廣東省高等教育學(xué)會實驗室管理專業(yè)委員會基金項目(GDJ2014069);2014年廣東省本科高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程“精品教材”立項建設(shè)項目(粵教高函[2014]97-43)；2014廣東省高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項目(GDJG20142098)

陳 敏(1967-),女,廣東普寧人，碩士，高級實驗師,主要從事天然產(chǎn)物的研究及實驗教學(xué)工作。

Tel.: 13302303603; E-mail: chenmin@scau.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)03-0229-03