高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)管理模式探討

（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院 浙江·杭州 310000）

0 前言

著名科學(xué)家伽利略曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“實(shí)驗(yàn)是科學(xué)之父”。我國(guó)南宋文學(xué)家陸游也曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事須躬行”。在幾千年后的現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用也是顯而易見(jiàn)的，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)是高等院校教學(xué)尤其是研究型大學(xué)學(xué)生培養(yǎng)中間非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，拓展學(xué)生的思維方向的重要手段，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)近年來(lái)也受到眾多高校的較多好評(píng)，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)是一種能夠提升學(xué)生實(shí)踐能力的新型教學(xué)手段，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，較好的促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。應(yīng)現(xiàn)代化教育發(fā)展的要求，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，創(chuàng)新性及解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)都提出了越來(lái)越高的要求。在新課改的環(huán)境下，如何提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，是急需解決的問(wèn)題。高校實(shí)驗(yàn)性教學(xué)主要有教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)驗(yàn)以及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)等。

1 課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)

教學(xué)實(shí)驗(yàn)通常是根據(jù)課程要求設(shè)置的，主要采用的就是教師講授實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器用法，示范實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的流程。目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題：

（1）教學(xué)模式固化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用傳統(tǒng)的講授和示范模式，老師講學(xué)生聽(tīng)，老師示范學(xué)生看，學(xué)生操作后交報(bào)告，老師給成績(jī)的形式，學(xué)生純粹模仿，對(duì)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程理解不深入，且講授和做實(shí)驗(yàn)間隔時(shí)間過(guò)短，不能夠很好的理解。

（2）實(shí)驗(yàn)課老師少，學(xué)生多，時(shí)間短。通常一個(gè)50人作業(yè)的班級(jí)由一位教師一起開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)通常為2-3學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)老師無(wú)法指導(dǎo)每位學(xué)生的操作，也無(wú)法及時(shí)解答每位同學(xué)的問(wèn)題，同學(xué)的操作是否規(guī)范無(wú)法一一看到，這也造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣不大。

（3）通常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行的，一個(gè)小組內(nèi)有幾位同學(xué)，有的同學(xué)習(xí)慣依賴其他同學(xué)操作，編造實(shí)驗(yàn)報(bào)告，甚至抄襲同組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

針對(duì)這些問(wèn)題，教學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以采取如下措施：

（1）預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。教師可提前將實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器等提前講授并制作成小視頻，然后發(fā)送給學(xué)生，要求學(xué)生提前一天完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，有不懂的可在微信群，QQ群等進(jìn)行答疑。然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作也非常重要。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，調(diào)試好實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課來(lái)做就行了，這樣學(xué)生對(duì)每次實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作印象不深，理解不深入。部分學(xué)生可以參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的印象。由于實(shí)驗(yàn)空間有限，不可能每次都讓所有同學(xué)都參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，可分批次進(jìn)行，激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)興趣，也能更好的理解實(shí)驗(yàn)意義。參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作也能提高實(shí)驗(yàn)室的利用效率和實(shí)驗(yàn)室老師的管理效率，也能使學(xué)生的表達(dá)能力、操作能力、解決問(wèn)題的能力得到一定的提高。

（3）針對(duì)同組組員依賴其他同學(xué)操作的問(wèn)題，可以開(kāi)展小班實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加實(shí)驗(yàn)課教師，力爭(zhēng)每位同學(xué)都能操作。

針對(duì)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)新措施后的效果也進(jìn)行了一定的評(píng)價(jià)。

（1）調(diào)查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況。我們采用QQ群的方式，發(fā)布了實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)群視頻，要求同學(xué)們提前一天完成觀看。我們根據(jù)一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)班50人進(jìn)行了調(diào)查分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1完成預(yù)習(xí)效果好，完全掌握了實(shí)驗(yàn)流程，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器的使用的有36人，占72%；2完成了預(yù)習(xí)，但對(duì)實(shí)驗(yàn)原理或?qū)嶒?yàn)流程有個(gè)別疑問(wèn)的有8人，占16%；3未完成預(yù)習(xí)的有6人，占12%。如圖1所示。可以看出，預(yù)習(xí)效果整體較好，反復(fù)認(rèn)真學(xué)習(xí)了的掌握的較好，即便有個(gè)別問(wèn)題的，也可以在實(shí)驗(yàn)課上有針對(duì)性的進(jìn)行輔導(dǎo)，個(gè)別未完成預(yù)習(xí)的人應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，爭(zhēng)取深入的掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

圖1：預(yù)習(xí)效果調(diào)查圖

（2）調(diào)查學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作的意愿。還是根據(jù)這個(gè)50人的教學(xué)班來(lái)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1愿意參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，認(rèn)為很有意義的有40人，占80%；2愿意參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，但擔(dān)心沒(méi)有時(shí)間的有8人，占16%；3不愿意參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，覺(jué)得沒(méi)有意義的有2人，占4%。如圖2所示。可以看出，大部分同學(xué)都愿意參加實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作是實(shí)驗(yàn)課必不可少的部分，只有參加了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，才能更好的理解實(shí)驗(yàn)的意義，更好的掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程，也能發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問(wèn)題。

圖2：參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作調(diào)查圖

2 開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)

由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)多根據(jù)課程進(jìn)行設(shè)置，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，僅僅是對(duì)課本上某種現(xiàn)象的一種展示，且實(shí)驗(yàn)用時(shí)少，較難深入揭示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在這種情況下，多高校都針對(duì)本科生開(kāi)展了開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，高校開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)是教學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)有力補(bǔ)充。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫恼{(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的操作水平和科研能力，更好的為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)具有如下特點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)主體是學(xué)生。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)具有很好的探索特性，有利于培養(yǎng)學(xué)生探索的特性。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的主體是學(xué)生，要解決的是課題如何設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)如何做，數(shù)據(jù)如何分析等，這些都是學(xué)生在開(kāi)始課題的時(shí)候要考慮的，教師在其中只起到了輔助作用。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)生定。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)有很大不同。課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)課程中的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置的驗(yàn)證性或展示性實(shí)驗(yàn)，有固定的實(shí)驗(yàn)原理，固定的實(shí)驗(yàn)儀器，固定的實(shí)驗(yàn)流程，只是對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行展示或說(shuō)明。而開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋鶕?jù)課題特點(diǎn)由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定實(shí)驗(yàn)所用的儀器，在得到一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行修正，力爭(zhēng)更好的完成課題任務(wù)，得到較好的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)定都是由學(xué)生來(lái)完成的，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性。創(chuàng)新性是學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的前提。學(xué)生不能人云亦云，拿著常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或前人已經(jīng)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)申請(qǐng)，必須具有一定的創(chuàng)新性和一定的可行性才能申請(qǐng)并通過(guò)。學(xué)生可以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，自主制定實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)用儀器，在老師的幫助下，解決實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問(wèn)題，進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的失誤等。

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^好培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，動(dòng)手實(shí)踐能力，也使學(xué)生能夠深入了解整個(gè)科研實(shí)驗(yàn)是什么樣的流程。但是開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)壳耙泊嬖谝欢ǖ膯?wèn)題：

（1）開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室管理難度大。由于每位同學(xué)的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)題目不一樣，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的需求不一樣，且開(kāi)放實(shí)驗(yàn)無(wú)法固定時(shí)間、地點(diǎn)，參與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)課題的同學(xué)也較多，參與實(shí)驗(yàn)人員不固定，這就給實(shí)驗(yàn)管理人員帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。能夠進(jìn)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室教師應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，認(rèn)真協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)人員和實(shí)驗(yàn)儀器使用時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)室使用效率。

（2）參與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的同學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備不足。部分同學(xué)申請(qǐng)開(kāi)放課題時(shí)，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果抱有較高期待，真正做起來(lái)卻發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，甚至根本無(wú)法達(dá)到想要的結(jié)果。這就對(duì)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師提出了較高的要求，在實(shí)驗(yàn)籌備階段能給學(xué)生提出有效、中肯的建議，與同學(xué)多溝通，及時(shí)指導(dǎo)、開(kāi)解同學(xué)，以免同學(xué)失去學(xué)習(xí)興趣。

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室管理可采用如下措施：

（1）科學(xué)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，引進(jìn)預(yù)約機(jī)制，學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)儀器提前進(jìn)行預(yù)約，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提前進(jìn)行預(yù)約，充分利用時(shí)間，合理分流，提高實(shí)驗(yàn)室利用效率。

（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主參與實(shí)驗(yàn)室管理。如每位開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)課題由負(fù)責(zé)人進(jìn)行統(tǒng)一管理，課題進(jìn)行期間，使用完實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行登記，對(duì)物料的領(lǐng)用也要進(jìn)行登記，并保證實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間的安全，如有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)當(dāng)值教師。

3 課程認(rèn)可度反饋

我們收集了課后學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的認(rèn)可度反饋，設(shè)置課程的滿意度調(diào)查問(wèn)卷，如圖3所示。結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的滿意度較高，多數(shù)同學(xué)認(rèn)為課堂氣氛不錯(cuò)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解了很多新知識(shí)，學(xué)會(huì)操作了一些新儀器，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖约涸O(shè)計(jì)了一些小實(shí)驗(yàn)，收獲匪淺。這也更堅(jiān)定了我們進(jìn)行課程改革的決心。

圖3：課程滿意度調(diào)查問(wèn)卷

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)室是理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)重要的場(chǎng)所，是高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、生產(chǎn)試驗(yàn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)的重要基地，在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、應(yīng)用型人才、復(fù)合型人才中發(fā)揮著重要的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的改革方便了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理，提高了教學(xué)資源的共享利用率;促進(jìn)了全校學(xué)科整合和科學(xué)研究水平。