開放實驗教學改革現狀與實踐*

趙海波 高興奎 林廣鳳 周秋淑

煙臺大學海洋學院 山東煙臺 264005

當今社會，創新能力和意識日益成為一個國家國際競爭力的最重要的決定因素之一。過去幾十年來，我國的創新能力有了很大的提高，但和國際先進水平仍有一定的差距。為此，應大力加強學生的創新能力培養，為國家的進一步發展提供大批的高素質創新型人才，促進自主創新型國家建設。就高等學校工科學生而言，改進實驗教學是實現創新型人才培養目標的重要環節，在培養學生創新能力教育中起著重要的作用。

1 實驗教學現狀

目前，國內許多高校在教學過程中重視理論教學和知識傳授，忽視實踐環節和能力培養，限制了實驗教學的開展。實驗教學課時較少，導致本科實驗教學中的實驗項目多為驗證性實驗，側重于對所學理論知識的驗證，在實驗目的、方案、測試等過程設計方面重視不夠。尤其是實驗方案，主要由任課教師設計完成，學生未能主動參與，只能被動地接受實施整個實驗過程，導致大部分學生在實驗完成后對實驗內容仍一片茫然，教學效果不佳。這種實驗方法也無法調動學生的學習興趣，不利于學生獨立思考與創新能力的培養，無法獨立開展新實驗項目的研究。

2 開發實驗教學

2.1 開放實驗教學的優點

開放實驗研究是讓學生充分利用實驗室的教學設備進行科研實踐。開放實驗室教學改革能充分調動學生的積極性，鼓勵學生在實驗項目設計過程中利用所學知識，創造性地解決實驗中碰到的問題，在實驗過程中培養學生分析問題、解決問題的能力。在開放實驗教學中，學生可以主動地開展自主實驗研究，能大大提高學生的獨立思考與獨立操作能力，培養創新意識并提高其創新能力。

2.2 開放實驗教學現狀

許多教學單位提出或開展了開放實驗教學改革和相關研究。陳寧寧[1]認為應開展形式多樣的實驗室開放模式，如開放實驗室、分階段開放實驗室、利用軟件仿真開放實驗室、建立學生創新實驗室等。黃曉敏等[2]開展了生物技術專業的微生物學開放實驗室實驗教學，發現開放實驗教學不僅突出了學生在實驗教學中的主體地位，激發了學生的創新興趣，還提高了學生的實踐能力，克服了眼高手低的缺點。開放實驗教學還實現了教學資源的充分利用，極大地發揮了實驗室的潛力和功能。同時，為進一步增強實驗教學效果，開放式實驗教學需注重實驗教師和技術人員的技術更新及提高技術操作技巧和排除故障的能力，重視教學內容的改革和實驗室開放式教學的保障措施。岳文聞等[3]認為，開放式實驗教學改革可以為高等職業技術學院學生提供實踐學習條件，是教育教學改革的重要內容。陶為華等[4]探討了基礎化學的實驗室開放教學模式，認為開放實驗室應該是觀念意識上的開放、時間空間上的開放和實驗內容的開放。曹艷萍等[5]介紹了榆林學院化學與化工學院開放實驗室教學的探索與實踐。該校采取了驗證性實驗、提高型實驗和探究型實驗在內的3種實驗室開放形式，建立了完善的規章制度，設立了開放實驗專項基金并完善課題申報程序，取得了良好的教學效果。同時對實驗室利用率、實驗教學質量、師資隊伍建設等存在的問題提出了改進措施。侯德民等[6]利用廢舊儀器設備組建綜合開放物理實驗室，開展大學物理實驗室開放教學改革，采取的措施包括更新物理實驗教學目標、建立大學物理開放式實驗教學新體系、利用校園網開發建立開放式物理實驗教學與管理系統等。周金燕[7]介紹了景德鎮陶瓷學院開放實驗室教學改革情況，該校建立健全了開放性實驗室管理規章制度，形成了一套開發實驗室管理模式，所屬院系采取了全面開放、定時開放、預約開放等不同的開放實驗模式，并實行了科學化、信息化和網絡化管理，取得了顯著的教學效果。夏海蘭[8]在分析現有實驗室開放存在問題的基礎上，提出要調動院系、實驗指導教師和學生參與實驗室開放的積極性，以進一步改善教學效果。她介紹了北京郵電大學實驗室開放實踐情況，該校制定了激勵教師參與的相關政策，并通過創新學分、組織學生開展學科競賽、推進大學生創新實驗計劃等多種形式，引導學生參與實踐活動等。任才貴等[9]開展了大學物理實驗的分級開放教學改革，提出了包括預備級、正式級、提高級的三層六級分級開放實驗教學模式，通過由易到難逐級開放實驗，滿足了不同層次學生的學習要求，并提高了教學設備的使用率。

3 開放實驗教學實踐

2011年，煙臺大學頒布了教學實驗室開放實施指南，鼓勵學生結合實驗室的方向和條件，聯系相應實驗室和指導教師，自行設計、選擇實驗研究課題，并針對所選課題進行實驗設計，提出實驗目的、實驗方案和實驗步驟，在開放實驗室中獨立完成課題的方案設計、試驗裝置的安裝與調試等工作，課題完成后需撰寫實驗報告。

在實驗室開放課題資助下，熱能與動力工程專業開展了“熱泵系統動態性能實驗”項目。該項目按如下流程在本專業小型制冷裝置實驗臺上進行。

1）實驗前準備。項目組成員針對實驗目標，進行了實驗方案的設計，確定了實驗原理和實驗步驟。從熱泵系統的制冷和制熱兩個功能出發，明確需要測量的主要參數并進行了測量設備的布置和調試。考慮到實驗過程中，系統部分部件處于高壓高溫下運行，在指導教師的建議下制定了項目應急預案。

2）實驗的開展。項目組成員按照各自特長，對實驗測試進行了分工，明確了實驗操作和數據記錄事項。實驗的操作主要包括系統的啟停、節流閥開度的調節、風機風閥開度的調節、運行方式轉換調節等。記錄的數據包括電壓、電流、壓力、風速、溫度等參數。由于事先準備充分，實驗進行得很順利。

3）數據的整理。實驗數據采集完成后，項目組成員利用Excel和Refprop軟件進行數據處理。通過數據的整理，學生熟練掌握了Excel數據運算與繪圖功能，也對本專業常用的制冷劑物性計算軟件有了初步的了解。

4）實驗討論。實驗完成后，學生針對實驗數據就熱泵系統的性能變化規律進行詳細的分析討論，提出自己的見解，加深對相關專業課知識的理解。

4 開放實驗教學體會

1）在開放實驗室項目中，實驗項目是學生在所學專業知識基礎上提出的，這要求學生不僅要對所學專業知識的牢固掌握，還要具有運用所學知識解決問題的創新意識。解決實驗中碰到的問題，經常需要融會貫通綜合運用所學專業知識，這不僅提高了學生靈活運用知識的能力，也鍛煉了其創新能力。

2）實驗開放項目是集中在一個學期內完成的，由于時間有限，就要求實驗項目要小而精，大的題目不適合作實驗室開放課題。鼓勵學生結合專業知識提出與日常經歷密切相關的實驗項目，培養其專業素養，形成把專業知識貫穿于生活之中的良好習慣，能主動地運用所學專業知識解決實際問題。長此以往，學生的創新意識就會得到啟發。

3）通過開放實驗室項目的實施，學生的動手能力得到了很大的提升，能夠較熟練地進行專業實驗的操作，同時對所學專業知識也有了更深刻的理解。如在本次實驗中，學生對溫度測量、系統循環、性能參數計算原理等方面有了更深刻的認識。

4）實驗室開放項目還能培養學生的協作精神。專業實驗中需要較多的測量與操作，單人匹馬難以進行，學生之間組隊進行實驗能很好地的鍛煉其團隊合作精神。

5）存在的問題。由于學習經歷單一，學生實驗層次普遍偏低，今后應鼓勵學生多閱讀相關專業文獻，增加對所學專業研究前沿的了解，從而進一步提升學生的創新能力。

[1]陳寧寧.高校工科實驗室的開放與實驗教學模式的改革[J].實驗技術與管理,2006,23(4)：110-112.

[2]黃曉敏，曾松榮，柯野，等.實驗室開放式教學改革與創新人才培養[J].實驗技術與管理，2006,23(3)：16-18.

[3]岳文聞,肖新元,黃偉凡.開放型創新實驗室在地方高校教學改革中的作用[J].廣東技術師范學院學報：自然科學版,2011(4)：56-57.

[4]陶為華,侯亞華.基礎化學實驗室開放模式探討[J].內蒙古石油化工,2004,30(5)：31-33.

[5]曹艷萍,馬亞軍,霍文蘭,等.實驗室開放的探索與實踐[J].榆林學院學報,2010,20(4)：87-90.

[6]侯德民,鄂英子,緒源.開放式大學物理實驗教學改革的研究與實踐[J].齊齊哈爾師范高等專科學校學報,2007(6)：39-40.

[7]周金燕.開放性實驗室管理研究與實踐[J].重慶科技學院學報：社會科學版,2007(1)：119-120.

[8]夏海蘭.高校實驗室開放運行機制的探索與實踐[J].北京林業大學學報：社會科學版,2009,8(增)：47-50.

[9]任才貴,艾劍鋒.大學物理實驗分級開發教學改革與實踐[J].大學物理,2007,26(12)：36-40.