實驗室開放模式對提升學生創新能力影響

孫萬虹，李海玲，曹忻，徐靜，李慧婧，烏蘭

(西北民族大學實驗教學部，甘肅 蘭州 730030)

0 引言

現如今，創新性人才培養已成為高校人才培養的基本要求，也是高度切合社會需求，增強畢業生就業競爭力。因此，如何培養應用創新性人才成為高校深思的問題。黨的十九大召開后，各行各業都期望引進創新性人才，從單純的應用型人才需求轉向應用創新性人才需求。所以，應用創新性人才將是今后各個企業重要的需求類型，也將是高校著重考慮的問題[1]。

高校實驗室是相關專業人才培養的重要陣地，實驗是學生創新創業能力培養的重要環節，在高校創新人才培養體系中占有重要地位[2]。因此，高校對實驗室開放的力度、廣度、深度都越來越重視，實驗室開放的程度和收獲成為各類評估和認證的考核指標。在評估實驗室開放業績時，主要通過開放實驗項目數、接待人次數、完成學時數、社會服務項目數等。但主要還是要看學生通過開放實驗項目學到了什么、掌握了什么、培養了什么、激發了什么，評價和考核開放實驗室績效時學生的收獲應是最重要的指標，更應關注學生是否設計出新穎有趣的作品、取得可喜的成果、獲得有益的經驗，這才是實驗室開放的初衷和使命。

1 開放實驗室模式改革

鑒于實驗室開放與學生創新性培養共融共生、相互促進的密切關系，我校實驗教學部以改變實驗室開放模式為抓手，不斷加強改進實驗室開放模式與管理[3]。通過不斷豐富開放實驗項目、采用“虛實結合”模式、推廣多導師制、搭建實時互動平臺、培養學生工匠精神、積極調動師生積極性等舉措，激發學生實驗興趣，培養學生創新意識，促進和提高學生創新能力，從而實現學生綜合素養的提高。

1.1 豐富項目來源

開放實驗的良好運行以促進學生專業學習興趣為出發點，以實驗項目的合理選題、精心設計為基礎，以難易適中、密切聯系生活生產、緊跟時代科學發展的實踐項目為支撐，以提高學生的實驗技能、創新意識為目標。而以往開放實驗項目題目只有申請老師或學生自擬題目兩種模式，勢必影響開放實驗研究內容的廣度和深度，也限制了學生可選擇范圍。我們充分考慮不同層次、不同專業學生的學習需求，主要從兩方面進行改進：

首先，考慮到學校絕大多數學生來源于少數民族地區，少數民族學生占50%左右，學生的基礎相對薄弱，實驗動手能力更是層次不齊。因此，設計一部分開放實驗項目內容以培養學生規范操作，提高實驗操作技能，來滿足基礎相對薄弱同學的需求。大部分開放實驗項目內容以創新思維的綜合性和設計性實驗為主，內容上主要包括貼近生活的趣味性實驗、以提高基本操作技能和理論知識的基礎性實驗、以激發創新精神的綜合設計性實驗，來滿足基礎相對較好同學的需求。同時，內容上盡可能考慮不同專業、不同學科特點，設計貼近生活，又能理論聯系實際的實驗項目。另外，根據不同年級設計不同層次的項目，保證學生都需一定的努力才能完成。

其次，對實驗技能較好、研究興趣濃厚、創新意識強烈的學生，可以鼓勵參與到感興趣指導老師的各類研究課題中或鼓勵積極參與到實驗室高年級同學的創新團隊中，也可自行設計感興趣的實驗內容，與指導老師討論后在實驗室開展實施。在實驗研究過程中，遇到的問題可以隨時跟課題組的老師和研究生同學進行分析、探討。在此過程中，學生接觸到的研究內容或參與的課題都是目前研究或進行的新興課題，學生不僅可以了解當前研究動態、方向、發展前景，學習到新技術、新方法、新思路，還可以激發學生的創新意識和創新思維，為解決問題積極主動去探尋新思路、新方法，培養了學生的主動性和能動性。

1.2 采用“虛實結合”

所謂“虛實結合”是將虛擬仿真技術引入開放實驗研究中，也是充分利用虛擬仿真實驗室資源，對于一些實驗操作不夠自信、或在實驗室無法開展、或存在安全隱患的研究內容，學生可通過虛擬仿真技術進行視頻學習，而不受時間和地點的限制。在開放實驗中讓學生借助虛擬實驗觀察實驗過程，掌握規范的實驗操作，避免在真實實驗中出現過失或實驗事故，又可以滿足部分同學對實驗室不能完成實驗內容的需求。虛擬仿真技術作為實體教學資源的有效補充，不僅可拓展學生學習的范圍、內容、深度，也讓學生學習更方便、安全、靈活[4]，滿足不同興趣學生的需求。開放實驗的目的就是培養學生發現問題、解決問題的能力，而虛擬實驗器材的添加、實驗條件和藥品的選擇不受現實條件的限制，學生可根據實驗需要進行多種可能探索，大大提升了學生的研究興趣，激發了學生的創新性。因此，虛擬實驗在一定程度上也起到學習引導作用，成為真實實驗的有效補充。

1.3 加強實踐教學隊伍建設

通過開放實驗是引導學生掌握本學科或相關領域的基礎理論知識和研究方法的有效途徑之一，也是引導學生進行創造性學習，把讀書、思考和研究緊密結合應用起來，不斷提高自己的研究能力。因此，穩定多學科的實踐教學隊伍是實驗室全面開放的堅強后盾，也是實驗室開放能夠取得顯著成效的有力保障。相對而言，一般高校只保障能夠正常開展教學科研的實驗室管理隊伍，實踐教學隊伍相對薄弱[5]。而建設一支穩定的實踐教學隊伍，對每位教師的要求并不低，必須了解本學科國內外的現狀和發展趨勢，能夠掌握本研究領域的研究發展趨勢，能夠根據不同學生的需求設計不同的研究內容，具有指導和組織課題組進行研究工作的能力和經歷。同時，指導老師的積極性、責任感、業務能力是學生開放實驗收效的重要保證，最基本也是最重要的一點，要對學生有耐心、有愛心，能夠積極引導、鼓勵學生，讓學生對于本學科充滿探索熱情，在此基礎上才能談培養學生的創新性。

為鼓勵和滿足不同專業和學科學生都能積極參與，并充分保證不同學科的學生能得到良好的學習效果，推廣多導師制非常有必要，即不同專業、學科的老師組建團隊，每位同學可以選擇多位指導老師，力爭為學生提供最全面、最專業的指導，為培養創新性人才保駕護航。

1.4 嚴格要求實驗過程，培養學生工匠精神

工匠精神更趨近于一種職業精神，是近年來國家提倡的對從業者在職業道德、職業能力、職業品質上的一種衡量方式[6]。因此，在實驗室開放過程中，不僅要考慮實驗室安全管理、設備保障、師資力量，還要對開放實驗的主體提出嚴格的要求。因在開放實驗過程中，從資料搜集、設計科學合理實驗方案，再到實驗操作，解決出現的問題，都要求學生自己動手，積極主動思考，科學嚴謹，精益求精，還需提升自己的專業知識和對專業的深刻認識，提高實驗技能，強化獨立完成工作的意識，培養創新意識與能力，為以后打造良好的職業品質和職業技能。所以，在開放實驗室是過程中，要嚴格要求學生規范操作，能夠認真分析實驗數據，實事求是，對實驗數據可以進行科學合理的分析，得出實驗結論，并能寫出研究總結報告，學習研究論文的書寫?？傊?，就是最大限度地挖掘學生各方面的技能，使學生在實踐過程中提升自己的學習品質和創新意識，培養學生的工匠精神。

1.5 搭建實時互動平臺

搭建高效的開放實驗信息化管理平臺是當今信息化技術飛速發展的時代需求，也是為了滿足方便師生互動、節約時間、提高效率的需求[7-8]。開放實驗信息化平臺應設有系統管理員、實驗項目負責老師、學生、實驗室管理員等主要模塊。目前，我校隨還沒有開放實驗信息化平臺，但是，開放實驗信息化平臺的建設也是迫在眉睫的事。我們也可通過借助微信公眾號實現開放實驗項目的公布、學生選擇申報、實驗安全常識測試、實驗過程問題討論等一系列操作，既節約師生時間，又方便提問與討論，提高效率。

2 開放實驗室保障管理

2.1 實驗室安全管理

實驗室安全是實驗室正常運行的最基本也是最重要的保障[9]。為了保障實驗室的安全運行，我校加強完善實驗室安全制度和管理制度，注重培養學生的安全意識，加強實驗室管理人員的安全防范意識，配齊實驗室的安全防護器材。對師生定期進行實驗室應急事故演練，提高師生的消防安全意識，增強實驗室安全防護和實驗室突發事故處理能力。在進入實驗室前，對大一新生進行實驗室安全網上考試，確保學生掌握實驗室基本安全常識。

首先，開放實驗室保管藥品種類繁多，特別有機化學開放實驗室，絕大多數藥品具有腐蝕性、易燃、有毒等特點，使用過程中稍有疏忽就有可能引起燒傷、火災、中毒等事故的發生。對于開放實驗室藥品的管理雖實行雙人雙鎖，但還未做到精細化管理。因很多學生對實驗安全的重要性和危害性認識不足，在實驗過程中不夠重視實驗安全防護，對化學品的危害只是停留在書本層面。如在無機性質實驗過程中，對藥品用量、試劑的加入順序都有明確要求，但仍有學生總覺試劑用量越多越好，加入順序隨意更改；也存在實驗操作過程中，藥品濺到皮膚隱瞞不說或錯誤處理的情況，都反應了學生對實驗室藥品規范使用和危害不夠重視。所以，在實驗室藥品管理過程中，不僅要做到精細化管理，還應通過視頻、現場演示等提高學生的安全意識，增強應急處理能力。

其次，開放實驗室所用儀器絕大部分是玻璃制品，雖玻璃儀器屬于常規儀器，但玻璃儀器易破易碎，存在劃傷割傷的危險。因此，開放實驗室玻璃儀器擺放應按由高到低、先里后外的次序擺放；柜中儀器還應遵循沉重鐵器放下柜，玻璃儀器放上柜的原則。而目前在實驗室儀器管理方面我們還不夠精細化，開放實驗室儀器存放柜并未針對不同性質開放實驗室所用儀器特點而專門設計。

2.2 建立優質資源庫

建立微視頻資源庫。利用微視頻受現代年輕群體關注高和網絡傳播速度快的特點，將實驗室安全知識、儀器設備規范操作、以往開放項目和各個開放實驗室情況介紹等拍攝為微視頻，可以是：常規玻璃儀器規范操作演示、錯誤操作示范、錯誤危害演示；常用設備的操作流程演示、關鍵操作講解；以往開放實驗項目、相關進展情況等介紹。在學生進入開放實驗室之前在公眾號發布，讓學生通過觀看視頻，對實驗室涉及到實驗操作、儀器設備、實驗室情況都有一個詳細的了解，提高學生對即將進入實驗室有一個全面的了解，這將成為學生順利開展實驗的有效補充[10]。

建立往屆開放項目成果庫。篩選往屆已完成的優秀開放項目，將其實驗設計、實驗過程原始材料、實驗成果整理成電子文檔，按其學科分類，掛在實驗教學部開放實驗專欄下或分享到公眾平臺，讓學生在進入實驗室前可以充分學習，對開放實驗的過程、學習方法、預期目標有一個更清晰的了解，也促使學生對自己提出更高的要求。

3 結語

在創新型人才培養的教育背景下，以創新性卓越人才培養為目標，改變開放實驗的開放模式，加強開放實驗室的保障建設，是開放實驗成效的有力保障。通過豐富開放實驗項目來源、采用“虛實結合”、加強實踐教師隊伍建設、創建實時互動平臺、建立優質資源庫等一系列舉措，激發學生參與開放實驗項目的熱情，搭建資源共享、互動平臺，培養學生的科學素養和創新思維，從而提高學生解決問題的能力，為實現創新人才培養添磚加瓦。