高校教學實驗及開放性實驗管理模式探討

（中國科學院大學杭州高等研究院 浙江·杭州 310000）

0 前言

著名科學家伽利略曾經說過“實驗是科學之父”。我國南宋文學家陸游也曾經說過“紙上得來終覺淺，絕知此事須躬行”。在幾千年后的現在，實驗對科學發展的促進作用也是顯而易見的，實驗、實踐教學是高等院校教學尤其是研究型大學學生培養中間非常重要的一個環節，是培養學生創新精神和實踐能力，提升學生的綜合素質，拓展學生的思維方向的重要手段，開放性實驗近年來也受到眾多高校的較多好評，開放性實驗是一種能夠提升學生實踐能力的新型教學手段，可以提高學生的學習興趣，提高學生學習積極性，較好的促進學生創新能力的培養。應現代化教育發展的要求，對學生的實驗動手能力，創新性及解決問題的能力培養都提出了越來越高的要求。在新課改的環境下，如何提高高校實驗教學質量，是急需解決的問題。高校實驗性教學主要有教學實驗和科研實驗以及開放性實驗等。

1 課程教學實驗

教學實驗通常是根據課程要求設置的，主要采用的就是教師講授實驗原理，實驗儀器用法，示范實驗過程，學生做實驗，提交實驗報告的流程。目前教學實驗中存在的問題：

（1）教學模式固化，實驗教學多采用傳統的講授和示范模式，老師講學生聽，老師示范學生看，學生操作后交報告，老師給成績的形式，學生純粹模仿，對實驗的整個過程理解不深入，且講授和做實驗間隔時間過短，不能夠很好的理解。

（2）實驗課老師少，學生多，時間短。通常一個50人作業的班級由一位教師一起開展實驗，實驗學時通常為2-3學時，實驗老師無法指導每位學生的操作，也無法及時解答每位同學的問題，同學的操作是否規范無法一一看到，這也造成學生對實驗興趣不大。

（3）通常的實驗教學是實驗分組進行的，一個小組內有幾位同學，有的同學習慣依賴其他同學操作，編造實驗報告，甚至抄襲同組同學的實驗報告。

針對這些問題，教學實驗中可以采取如下措施：

（1）預習實驗。教師可提前將實驗原理，實驗儀器等提前講授并制作成小視頻，然后發送給學生，要求學生提前一天完成實驗預習，有不懂的可在微信群，QQ群等進行答疑。然后再進行實驗。

（2）實驗準備工作也非常重要。傳統實驗教學通常是教師準備好實驗材料，調試好實驗儀器，學生在實驗課來做就行了，這樣學生對每次實驗前的準備工作印象不深，理解不深入。部分學生可以參與實驗準備工作，激發學生的學習興趣，加深對實驗的印象。由于實驗空間有限，不可能每次都讓所有同學都參加實驗準備工作，可分批次進行，激發同學學習興趣，也能更好的理解實驗意義。參與實驗準備工作也能提高實驗室的利用效率和實驗室老師的管理效率，也能使學生的表達能力、操作能力、解決問題的能力得到一定的提高。

（3）針對同組組員依賴其他同學操作的問題，可以開展小班實驗教學，增加實驗課教師，力爭每位同學都能操作。

針對開展實驗教學新措施后的效果也進行了一定的評價。

（1）調查學生的實驗預習情況。我們采用QQ群的方式，發布了實驗的預習群視頻，要求同學們提前一天完成觀看。我們根據一個實驗教學班50人進行了調查分析。結果發現，1完成預習效果好，完全掌握了實驗流程，實驗原理，實驗儀器的使用的有36人，占72%；2完成了預習，但對實驗原理或實驗流程有個別疑問的有8人，占16%；3未完成預習的有6人，占12%。如圖1所示。可以看出，預習效果整體較好，反復認真學習了的掌握的較好，即便有個別問題的，也可以在實驗課上有針對性的進行輔導，個別未完成預習的人應加強學習的主動性，爭取深入的掌握實驗內容。

圖1：預習效果調查圖

（2）調查學生參與實驗準備工作的意愿。還是根據這個50人的教學班來進行調查，結果發現，1愿意參加實驗準備工作，認為很有意義的有40人，占80%；2愿意參加實驗準備工作，但擔心沒有時間的有8人，占16%；3不愿意參加實驗準備工作，覺得沒有意義的有2人，占4%。如圖2所示。可以看出，大部分同學都愿意參加實驗準備工作，認為實驗準備工作是實驗課必不可少的部分，只有參加了實驗準備工作，才能更好的理解實驗的意義，更好的掌握整個實驗的流程，也能發現實驗中可能遇到的問題。

圖2：參與實驗準備工作調查圖

2 開放性實驗

由于教學實驗多根據課程進行設置，相對比較簡單，僅僅是對課本上某種現象的一種展示，且實驗用時少，較難深入揭示實驗現象。在這種情況下，多高校都針對本科生開展了開放性實驗，高校開放性實驗是教學實驗的一個有力補充。開放性實驗能很好的調動學生的學習積極性，提高學生的操作水平和科研能力，更好的為社會培養高素質應用型人才。

開放性實驗具有如下特點：

（1）實驗主體是學生。開放性實驗具有很好的探索特性，有利于培養學生探索的特性。開放性實驗的主體是學生，要解決的是課題如何設計，實驗如何做，數據如何分析等，這些都是學生在開始課題的時候要考慮的，教師在其中只起到了輔助作用。

（2）實驗內容學生定。開放性實驗和課程教學實驗有很大不同。課程教學實驗是根據課程中的知識點設置的驗證性或展示性實驗，有固定的實驗原理，固定的實驗儀器，固定的實驗流程，只是對現象進行展示或說明。而開放性實驗能夠根據課題特點由學生自主設計實驗內容，根據實驗內容確定實驗所用的儀器，在得到一些實驗數據的基礎上對實驗內容進行修正，力爭更好的完成課題任務，得到較好的結果。這個過程中，實驗內容的設定都是由學生來完成的，極大的激發了學生的學習興趣。

（3）培養學生創新性。創新性是學生進行開放性實驗的前提。學生不能人云亦云，拿著常規的實驗設計或前人已經做過的實驗設計來申請，必須具有一定的創新性和一定的可行性才能申請并通過。學生可以在進行實驗設計的過程中，自主制定實驗方案，選擇實驗用儀器，在老師的幫助下，解決實驗中可能遇到的問題，進行合理的數據分析，總結實驗過程中的失誤等。

開放性實驗能較好培養學生實驗設計，動手實踐能力，也使學生能夠深入了解整個科研實驗是什么樣的流程。但是開放性實驗目前也存在一定的問題：

（1）開放性實驗室管理難度大。由于每位同學的開放性實驗題目不一樣，對實驗儀器的需求不一樣，且開放實驗無法固定時間、地點，參與開放性實驗課題的同學也較多，參與實驗人員不固定，這就給實驗管理人員帶來了極大的挑戰。能夠進行開放性實驗的實驗室教師應統籌規劃，認真協調實驗人員和實驗儀器使用時間，提高實驗室使用效率。

（2）參與開放性實驗的同學知識儲備不足。部分同學申請開放課題時，可能對實驗結果抱有較高期待，真正做起來卻發現實驗設計很難實現，甚至根本無法達到想要的結果。這就對開放性實驗的指導教師提出了較高的要求，在實驗籌備階段能給學生提出有效、中肯的建議，與同學多溝通，及時指導、開解同學，以免同學失去學習興趣。

開放性實驗室管理可采用如下措施：

（1）科學規劃實驗室開放時間，引進預約機制，學生使用實驗儀器提前進行預約，進實驗室提前進行預約，充分利用時間，合理分流，提高實驗室利用效率。

（2）學生自主學習，自主參與實驗室管理。如每位開放性實驗課題由負責人進行統一管理，課題進行期間，使用完實驗儀器進行登記，對物料的領用也要進行登記，并保證實驗進行期間的安全，如有問題，應及時匯報當值教師。

3 課程認可度反饋

我們收集了課后學生對實驗課程的認可度反饋，設置課程的滿意度調查問卷，如圖3所示。結果顯示，學生對實驗課程的滿意度較高，多數同學認為課堂氣氛不錯，通過實驗了解了很多新知識，學會操作了一些新儀器，并根據實驗目的自己設計了一些小實驗，收獲匪淺。這也更堅定了我們進行課程改革的決心。

圖3：課程滿意度調查問卷

4 結語

實驗室是理論教學和實踐教學重要的場所，是高等院校實驗教學、科學研究、生產試驗和技術開發的重要基地，在培養創新人才、應用型人才、復合型人才中發揮著重要的作用。實驗教學和開放性實驗的改革方便了實驗室開放管理，提高了教學資源的共享利用率;促進了全校學科整合和科學研究水平。