對開放式實驗教學的探索

王光第 付 強

摘要:對傳統實驗教學模式存在的問題進行了分析,提出了在我校推行開放式實驗教學的建設性措施,包括改革教學方法,探索新型實驗教學模式;政策上支持實驗室開放;科學管理,保障開放實驗室長效運行,并分析了開放實驗室面臨的新問題。

關鍵詞:開放式實驗教學;實驗室開放;實驗教學模式

實驗教學是高校教學工作的重要組成部分。隨著高等教育改革的不斷深入和素質教育的全面推進,實驗教學在高等院校人才培養過程中的地位越來越高。作為理論聯系實際的橋梁,實驗教學可鞏固學生的理論知識,提高學生的動手能力。然而,多年來高校實驗教學從屬于理論教學,實驗教學僅僅是理論教學的一種輔助手段,并不是一個獨立的教學體系。傳統的實驗教學模式往往以班級為教學單位,教師嚴格按照計劃內實驗學時在課堂預先布置實驗題目,講解實驗目的、實驗要求及實驗原理,學生在實驗課上按照實驗要求完成實驗內容,課后書寫統一格式的實驗報告,其結果是學生養成了對教師指導的依賴。這種教學模式不能根據學生的現有能力因材施教,多以演示性和示范性教學內容為主,實驗內容多為驗證性實驗,教學方法陳舊呆板,學生被動學習,忽視了學生的認知主體作用,過分注重了教師的主導作用。傳統的實驗教學不能充分發揮學生的學習自主性,嚴重影響了學生的學習興趣,禁錮了學生創新思維與創造性的發展,學生個性發展受到嚴重忽視,不利于激發學生的創新意識和創新能力,培養出來的學生動手能力差。這種教學模式還使得各實驗室相互獨立,投資分散,儀器、設備重復購置,實驗設備利用率低,資源不能共享,造成極大浪費。

建立開放實驗室教學機制,改革實驗教學方法

為適應社會需要,我校把培養“寬口徑、厚基礎、倡個性、重創新”的復合型專業技術人才作為人才培養的根本目標。為此,我們在實踐中更新教育觀念,改變陳舊落后的教學方法,加快實驗教學改革,探索創新型人才培養模式,把知識學習與能力培養相結合作為教學目標,最大限度地開放實驗室等教學資源。引導學生課余時間走入實驗室,提高現有實驗設備的利用率,激發學生的求知欲,培養學生的創新意識和創新能力,激發學生探索進取的精神,使學生養成科學嚴謹的學風以及實事求是的認知態度,從而全面提高學生的整體素質。

(一)改革教學方法,探索新型實驗教學模式

在創新型人才培養模式下,實驗教學改革的主要目標是改變傳統的以教師為中心的教學模式,探索一種把學生作為主體,既能發揮教師的主導作用,又能充分調動學生的參與積極性和創新思維的新型教學模式。在教學過程中,教師要圍繞培養學生的學習能力、動手能力和創新能力,從實驗教學入手,改革實驗項目和內容,發揮主導作用,不斷探索提高教學質量的新方法。實驗教學的改革,應以理論教學為基礎,以培養國家建設需要的應用型人才為目標,以提高學生創新能力為主線,以國內外同類教學為參考構建實驗教學體系。

教學改革應對課程體系進一步整合、優化,充分考慮學生的個性差異,因材施教,構建多元化的實驗教學目標和要求。從改革實驗內容出發,實驗不僅要與理論基礎相結合,更要有針對性,與實際問題相結合,與教師的相關科研課題相結合,與學生未來可能的就業崗位相結合。減少內容陳舊的驗證性、演示性實驗,增設綜合性、設計性、研究性實驗。應開放實驗室,實施由必做基礎性實驗、選做綜合性實驗及設計性、研究性創新實驗組成的適合因材施教的分層次實驗教學。應少一些驗證性的實驗內容,逐步加大實驗的難度和分量,強化能力培養和素質訓練,增加具有探索性、應用性和創新性的綜合性實驗、設計性實驗和研究性實驗,以適應不同水平學生的需要。應采用循序漸進的培養方式,從直觀的感性認識出發,激發學生的學習興趣和潛在的創新意識。應給學生一定的思考空間,鼓勵和引導學生學會思考,學會將知識融會貫通,自己獲得理解和總結知識的能力。應注重學生個性培養和綜合創新能力的培養,逐步建立有利于學生自主學習的新型開放式實驗教學模式,完成理論和實驗的完美結合。

近年來,我校已將實驗室開放作為教學改革的重點,與實驗室建設與管理相結合,不斷整合優化,充分挖掘和利用現有教學設備資源,調整全校實驗室的宏觀布局。為打破專業課程之間的壁壘,我校還組建了跨學科、多功能的綜合實驗實訓教學中心,將“計算與語音中心”、“電子電工實驗實訓中心”等基礎實驗室由原來校、院(系)兩級管理體制改為校一級管理實驗中心,搭建了由“基本技能訓練平臺”、“專業素養訓練平臺”和“綜合創新訓練平臺”等組成的實驗實訓教學體系,為實驗室的全面開放打下了基礎。

(二)政策應支持實驗室開放

為了突出“動腦動手”的辦學特色,我校應進一步改革實驗教學,建立開放實驗室教學機制和創新基地,構建和完善開放式實驗教學環境。應進一步制定切實有效的激勵政策,設立專項經費,將教學計劃外的實驗室開放教學作為本科教學的第二課堂,專門制定和落實開放式實驗教學工作量計算辦法,特別對節假日或休息時間的實驗室開放工作更應充分調動參與人員的積極性。可將實驗室開放教學與教師及實驗技術人員的工作目標掛鉤,適當考慮實驗室開放教學工作等同于教師及實驗技術人員相應等級的科研工作。應加大實驗教學改革力度,進一步完善學分制,建立實驗課程學分制。可根據開放實驗的數量和難度獨立設置開放實驗課程學分和創新學分,將開放性實驗納入公共選修課范疇,鼓勵引導學生在課余時間積極參與開放實驗教學,規定每位學生畢業前必須完成若干開放性實驗項目。在開放實驗教學中學生可以結合自身的學習情況自主選擇開展已有實驗項目,同時鼓勵引導高年級學生以開放實驗與科研項目相結合的形式積極參加教師的科研項目或利用所學知識更多地選擇自主命題,自行設計實驗方案,安排實驗計劃,合理利用時間,讓學生有更靈活的時間安排學習。指導教師應在不斷完善嚴謹的開放實驗教學質量監督體系監督下,以學生參加科研活動的階段性成果(論文或總結報告)考核評定學生成績,對通過考核的學生給予相應學分;對完成了具有創新性成果(如科技創新,“挑戰杯”等參賽獲獎的作品和論文)的學生,可給予創新成果獎勵學分;對跨專業參加開放實驗所取得的實驗學分和創新成果獎勵學分可代替公共選修課的學分。鼓勵各教學單位、教師和學生積極參與實驗室的開放教學工作。

(三)科學管理,保障開放實驗室長效運行

應建立一套網絡化的、科學完善的開放實驗教學管理體制,具體規定開放實驗室的管理制度。應制定一套可操作的實施方案,在教學管理上,將開放實驗納入學生實驗教學環節。教務處應組織教師認真研究制定實驗室開放計劃和開放性實驗大綱,認真研討梳理,逐步建立和完善可供不同專業、不同年級學生選擇的開放實驗項目庫。實驗內容要以開放實驗室所開設的學科內容為基礎,結合本專業創新人才的培養目標和當前最新技術發展及實驗室的現有設備資源條件,參考學生學習需求,創新實驗教學方法,設計開發內容新穎、綜合性和設計性較強、學生感興趣的開放實驗項目。實驗項目可按難易程度分為基本型、選做型和創新型,以院(部)為單位將開放實驗項目報給教務處,教務處負責項目的審定和發布。在組織實施實驗室開放的過程中,應通過網絡設立與學生進行溝通交流的平臺,及時準確地向全校學生公布擬開放實驗室的開放計劃、開放項目內容、實驗室設備資源及指導教師情況,指導學生根據自己的專業、特長和愛好等對開放實驗項目進行選擇和準備。實驗室在時間上對學生開放,學生可以在網上查看實驗室空余時間,自由預約安排實驗時間,不受課表限制。學生還可以通過交流平臺自主選擇實驗項目,獨立進行方案設計,完成實驗并撰寫實驗報告。

在實行開放式實驗教學過程中,指導教師應對學生自主命題的實驗或創新性實驗認真分析審查實驗方案的可行性、合理性,并有針對性地及時給予現場指導,解答學生在實驗中遇到的各種問題,啟發學生積極進行獨立深入的思考,培養學生的創新意識和創新能力。開放實驗教學要建立對學生綜合實驗能力的考核制度,建立和完善考核評價質量監控體系,制定考評方案,合理制定考核計分標準。考評內容與方法要真實反映學生的實驗技能。可參考實驗方案設計、實驗結果、實驗報告、論文和答辯等,并結合指導教師的評價,作為學生成績評定的依據,實行全面考查。要將考核的重點放在學生在實驗教學過程中所表現出來的主動性與創新性方面,重點考核學生運用知識的能力、創新意識;考核學生在實驗過程中發現問題、分析問題和解決問題的能力。創新考核主要包括選題、實驗方案設計、實驗方案實施、實驗效果、結果分析等。實驗結束時,學生要提交實驗報告,指導教師對實驗內容進行驗收,給出實驗成績。還應通過實驗評價學生對原理、概念、方法等的綜合運用能力,鼓勵學生獨立思考,組織開展小組討論,培養學生之間相互學習的意識和團結協作精神。

開放實驗室可對不同專業、不同年級學生實行不同的開放內容、開放程度,滿足不同學科、不同專業、不同年級學生的實驗教學要求。實驗室的開放要與人才培養目標總體要求相結合,對于低年級學生,主要訓練其基本技能和動手能力,對于高年級學生,則應注重培養其創新精神及獨立科研能力。實驗室的開放應有利于綜合性、設計性和研究性實驗的開設,為學生提供一個自主學習的時間和實驗鍛煉的空間,可以極大地調動學生學習的積極性,提高學習興趣,激發學生學習的主動性,提高學生實驗技能,有助于促進學生個性化發展和創新思維的發揮,培養學生獨立分析問題、解決問題的能力和科研能力,為學生開展科研創新活動構筑一個良好的支撐平臺。

開放實驗室面對的新問題

實驗室的開放彌補了傳統實驗教學的不足,同時也產生了一些難以解決的新問題。開放實驗室延長了實驗室的工作時間,在提高實驗設備使用率的同時提高了實驗耗材和儀器設備的損壞速度,由此增加了設備維護的費用,也增加了設備維護的難度和工作量。目前,我校的實驗室管理人員都是按傳統實驗室管理方式來定崗定編的,教師和實驗技術人員只能利用課余時間甚至休息日開放實驗室,進行實驗教學的輔導工作。這樣,教師和實驗技術人員的工作量必將成倍增加,這些超額的工作量所帶來的新問題必須在政策保護及經費支持下合理解決才能充分調動教師的參與積極性。另外,實驗時間的延長,也使得實驗指導力量顯得明顯不足,由于開放性實驗涉及的實驗內容較廣,學生隨時會提出各種各樣的問題,要幫助他們解決這些問題,就要求實驗指導教師的知識面要寬,知識更新要快,既要有扎實的理論基礎,又要有豐富的實踐經驗,這就對指導教師提出了更高的要求。現有的實驗教師難以勝任開放性實驗的要求,必須主動參加培訓,不斷吸取新知識、學習新技術、掌握新方法,提高理論知識及操作技能。總之,我校應制定和完善一系列相關制度,處理好這些矛盾,采取切實有效的措施保證實驗教學質量,不斷完善實驗教學管理和評價機制,確保開放實驗教學高效運行。

開放式實驗教學有利于拓寬和深化學生的專業知識,不僅能使學生加深對理論知識的理解,幫助學生實現理論與實驗的有機結合,也是促進教師專業水平和科研能力迅速提高的有效途徑。同時,開放式實驗教學還可實現各院系資源共享,提高實驗室教學儀器設備的使用率,促進本科實驗教學的發展。因此,盡管有很多困難,各高校仍應積極開展開放實驗室的實踐探索。

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作者簡介:

王光第(1962—),男,天津市人,天津工程師范學院高級實驗師,主要從事實驗室管理與實驗教學。