公共基礎化學開放實驗平臺的優化建設與實踐

陳 敏, 張聲森, 周家容, 劉華日, 羊海軍, 羅志剛

(華南農業大學 a.公共基礎課實驗教學中心; b.材料與能源學院，廣東 廣州 510642)

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公共基礎化學開放實驗平臺的優化建設與實踐

陳 敏a, 張聲森b, 周家容b, 劉華日a, 羊海軍a, 羅志剛b

(華南農業大學 a.公共基礎課實驗教學中心; b.材料與能源學院，廣東 廣州 510642)

開放實驗平臺是培養大學生實踐動手能力和創新能力的重要教學平臺。本文結合華南農業大學化學開放實驗室的實際，對開放管理系統進行一系列的優化建設，提出了“分層次開放實驗教學”的教學理念，將開放實驗分為趣味性實驗、基礎性實驗、綜合設計性和研究創新性實驗四個層次；開創性構建開放實驗教學綠色化模式，為探索開放實驗教學運行與管理提供參考。

開放實驗平臺； 優化建設； 開放管理系統； 教學模式

0 引 言

開放實驗平臺是培養大學生創新實踐能力和創業能力的重要實驗教學場所[1]。開放實驗提倡“教師為引導，學生為主體”[2-4]，實驗教學中“輕結果，重過程”，減輕了學生的壓力，提供更為廣闊的自由空間讓學生進行自由探究，其自主意識、創新思維及創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“本科教學工程”中特別要求：在大學生實踐能力和創新創業能力等薄弱環節，建設開放共享的大學生實驗、實踐教學平臺，培養適應社會發展需要的應用型、研究型和創新型人才[8]。開放實驗是實驗教學改革中一個重要的課題，以其特有的優勢在現代化實驗教學中發揮著重要的作用[9]。

公共基礎課實驗教學中心的基礎化學實驗室從2008年開始，圍繞學校的整體辦學思路，結合基礎課程特點，化學實驗室利用公共基礎課實驗教學中心教學平臺優勢，實施面向全校的學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一步的優化改進。如：網上預約管理平臺需要優化升級改造，使該預約管理系統具備良好的信息反饋功能；開放實驗內容體系需要優化建設，使參與開放實驗的學生能有更多的選擇；需要建立一個更加優化的評價激勵機制，激發學生參與開放實驗的熱情。優化后的開放實驗平臺成為各相關專業的一個交流和創新平臺，對開放實驗工作起了極大的促進作用，取得了良好的教學效果。

1 優化開放實驗管理系統

實驗室開放平臺的建設是一項復雜的系統工程[16]。近年來，本課題組成員對網上預約管理平臺進行了一系列優化升級改造，使該預約管理系統具備良好的信息反饋功能，進一步改善“學生-計算機-教師”之間的交互問題。

1.1 優化開放預約系統

優化后實驗室開放管理系統是基于校園網絡系統，采用了Browser/Server(瀏覽器/服務器)三層體系結構，數據庫采用SQL Server 2000，采用ASP技術實現。這種體系結構在硬件環境、系統安全、可維護性和擴展性等方面都優于以往的文件服務器結構和Client/Server結構。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勢明顯。

學生可以在任意網絡終端打開預約信息填寫界面(見圖1)，詳細填寫表中內容即可提交預約信息至服務器端的數據庫中，生成數據記錄，永久保存。在查看預約時，ASP腳本程序按時間倒序的順序，動態地將數據記錄從數據庫中讀寫成HTML文件，由常規Web瀏覽器呈現給學生。如此，學生可以在宿舍、圖書館、教室等不同場所，方便快捷地完成預約申請。

圖1 開放實驗預約信息填寫界面

負責開放實驗室的管理員可隨時查詢預約記錄，及時進行受理；預約了開放實驗的學生也可以隨時通過該系統查詢受理的情況。截至目前，已有10 000多人次通過該系統成功實施預約，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入制度

公共基礎開放實驗平臺先后制訂了“實驗室開放管理細則”為實驗室的規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制。為了加強和完善開放實驗室的管理，首先從預約管理制度上入手，提出身份認證、預約受理、準入和退出的預約管理和使用流程。同時，為確保開放實驗教學及科研工作的順利進行，對進入開放實驗室的學生實行安全考核準入制，即學生必須通過本中心的“實驗室安全與環保知識”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 建立開放實驗教學激勵機制

建立激勵學生提高實驗能力的運行機制，并根據“華南農業大學關于加強大學生科技創新活動的決定”(華南農辦[2003]138號)，對學生獨立設計完成的創新實驗給予創新學分獎勵或者在相應的實驗課程上給予實驗成績的獎勵，如參加化學開放實驗室的學生如果本年度修讀“基礎化學實驗”課程的，可以在平時成績上最多加上5分(百分制)。

2 開放平臺實驗內容體系優化建設

2.1 構建全新的分層次開放實驗教學體系

開放實驗管理模式創新是開放實驗管理創新的核心[17]。化學開放實驗室從2008年初開始面向全校師生開放并取得了可喜的成績[11,14]。總結開放實驗室前幾年的實踐經驗，從2011年開始，開放實驗室結合授課學生年級、專業不同的特點，提出了“分層次” 開放實驗教改思路，即把開放實驗內容分為趣味性、基礎性、綜合設計性和研究創新性4個層次，針對不同年級/專業的學生，選擇不同的實驗內容進行分層教育。具體開放模式如圖2所示。

趣味性實驗是為文科類專業學生開設的開放實驗，其目的在于讓學生通過實踐環節，在其綜合素質培養中糅合進實驗的元素；第二層次開放對象是普通大類學生，涉及到環境科學、農學等30多個專業；綜合設計性實驗具有綜合性、研究性及專業性等特點，而設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實驗課程內容后對實驗很感興趣的同學才能參與；研究創新性實驗教學強調學生的探究和創新，目標是培養學生的創新能力、創新意識、合作精神與科學態度，是完成高校創新人才培養目標的有效途徑，學生必須經過基礎開放實驗及綜合設計性實驗的磨練，真正對科研有熱情的同學才能參與。大部分綜合設計性實驗項目后來成為本科畢業論文的選題，為本科畢業論文工作的開展打下了良好的基礎。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，參與開放實驗學生每年超過1 000人，通過開放實驗各層次的學習，學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效果。

2.2 開創開放實驗教學綠色化創新模式

開放實驗必須在滿足創新人才培養需要的同時實現綠色化，只有將兩者結合起來，才能滿足時代的要求[10]。所以對于學生在網上預約的開放實驗，引導學生從優選實驗項目[18-19]、優選實驗方案[20]、優選實驗儀器[21]及廢棄物的回收與處理[22]等方面對開放實驗進行篩選。特別強調引導學生引進一些綠色化新技術，如在化學實驗教學中引進微波輻射、固相微萃取等新方法、新技術，探索實驗規律，優化反應條件，在降低實驗室污染，保護環境的同時，讓學生了解相關的先進科學技術方法，可以激發學生的求知欲，同時進一步實現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，將綠色化教育滲透于開放實驗教學中，通過優選實驗項目、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生綜合素質的提高，有利于學生實驗技能的培養，有利于激發學生的創新熱情和培養學生的創新精神及綠色化意識。

2.3 構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制的同時形成開放實驗項目“超市”模式，通過優選實驗項目，針對不同年級、專業的學生，設置趣味性、基礎性、綜合設計性和研究創新性4個層次內容，目前已形成“項目庫超市”的數量達到73項，形成比較完善的實驗方案并編進全國高等農林院校“十二五”規劃教材。項目“超市”每學期向在校學生開放，供學生自主選擇。

3 結 語

在公共基礎課實驗教學中心建立面向全校的網上預約開放系統，使該開放系統成為各專業的交流平臺，這個開放平臺已經成為開展全校性的化學技能大賽及省級實驗室安全與環保知識競賽的一個交流平臺，為競賽的順利提供重要保證；開放的網上預約平臺成為化學開放實驗室平臺，為各相關專業的一個交流和創新平臺，在培養學生創新能力的同時，實現各專業的資源共享，提高資源利用率；開放實驗平臺與大學生科技創新活動及實驗技能大賽緊密聯系，把化學實驗室作為創新活動的場所，實驗項目作為創新活動的內容，為培養學生創新能力探索一種新模式。

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

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

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

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

G 642.0

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1006-7167(2016)03-0229-03