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1、总第 105期第 3期 2010年 9月高? 校? 实? 验? 室? 工? 作? 研? 究 GAOXIAO SH I YANSH IGONGZUO YANJI USerial No .105,No .3 Sep .2010开放性实验教学模式探索与实践王少刚(南京航空航天大学 ? 材料科学与技术学院, 江苏 ? 南京?210016)摘 ? 要: 本文系统总结了目前高校开放性实验教学中存在的问题, 阐述了开放性实验教学的基本模式及其发展趋势, 并对材料科学与工程开放性实验教学模式进行了积极有益的探索, 学生在进行开放实验过程中, 相当于接受了一次系统的科研训练, 使学生的科研能力和创新工作能力得到
2、大大提高。关键词: 开放性实验; 教学模式; 创新能力培养? ? 实验教学是高等学校教学体系中的一个重要组成部分, 也是反映高校教学质量的一个重要环节, 在培养高素质人才中起着举足轻重的作用。按照 ?教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见 (教高 20071号 ) 文件精神,高等学校应大力推进实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新, 坚持知识、能力和素质协调发展, 实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变。通过积极探索实验教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新, 倡导以启发式教学和研究性学, 促进学生自主创新能力和实践技能的培养, 激发学
3、生的学习兴趣和潜能, 培养学生的团队协作意识和创新精神, 从而大大提高学生的分析问题和解决问题的能力, 在这种情况下, 开放性实验教学自然而然推到了各高校实验教学改革与创新的突出位置。1? 目前高校开放性实验教学中存在的主要问题依据文献 1, 经调查目前许多高校的实验室仍是封闭的, 并且实验教学受理论教学内容及教学计划进程的约束, 有限的实验学时基本上仍以验证性实验为主, 实验的目的是验证所学理论知识的正确性, 这种教学模式对提高学生的创新实践能力极为不利。就实验室开放而言, 近年来, 虽然国内各高校都普遍认识到开放性实验教学的重要性, 对实验室开放都进行了一定程度的探索和实践, 但能够真正把
4、开放实验教学工作落到实处、进行全方位开放的高校却为数不多。这是由于多年来, 我国高校的实验教学基本上都是采用以班级为单位, 依据课程教学计划安排、在规定的实验时间内, 学生按指导! 基金项目: 南京航空航天大学 2007年度第二批教育教学改革研究项目资助。! 作者简介: 王少刚( 1966), 男, 江西省吉安县人, 博士后,副教授, 材料系实验室主任, 研究方向:材料专业实践教学研究及先进材料的连接。! 收稿日期:2010- 01- 06, 修改:2010- 05- 05教师的示范操作机械地进行, 并形成了一套在特定时期行之有效的实验教学和管理模式。实验指导教师、实验管理人员和技术人员、以及
5、学生都普遍习惯和接受这个模式。但是, 开放性实验教学管理按照传统模式来执行有一定难度, 这是因为, 学生在开放实验过程中具有更 大的灵活性和自主性, 实验指导教师经常面对的是不同专业、不同年级的学生, 而且不同学生可以选择不同的实验时间, 造成每次参加实验的人数参差不齐, 使得教学过程的组织管理成为开放性实验教学面临的一个大问题; 此外, 在开放性实验教学中, 由于学生各自的实验方案设计及实验成功率等不确定性因素, 导致实验经费经常超出预算等 2 3。总结起来, 在开放性实验教学中存在的主要问题有:( 1) 教学理念和观念上的问题。传统的教学体系中对实验教学重要性的认识不够, 实验教学经常被看
6、作理论教学的附属, 实验学时相对模糊,弹性大, 考核不够规范, 没有真正建立起与培养创新性人才相适应的实验教学体系; 另一方面, 尽管许多高校实行开放性实验教学已有很长一段时间, 但由于现行体制和观念上的原 因, 仍有不少人包括指导教师和学生对实验室全面开放的重要性认识仍然不够, 导致实验指导教师和实验技术人员参与这项工作的主动性和积极性不高, 人员安排困难以及实验经费不足等; 并且还有部分学生担心开放实验会过多占用理论课的学习时间, 导致参与开放实验的积极性不高, 甚至勉强应付 4 5;( 2) 实验室管理问题。与传统实验室相比,开放 实验室在运行过程中, 存在着实验时间不确定、实验项目更多
7、、实验内容日趋复杂、实验对象的多层次和多专业等许多问题。开放实验是学生自主进行实验, 相对较为分散, 这样给实验室的安全、有效管理带来了新问题。与此同时, 由于不同学生的知识水平和操作技能存在较大差异, 而开放实验中指导教师直接参与指导或引导的力度减少, 这在一定程度上更易造成仪器设备的损 坏, 使得对仪器设备的维护保养任务重、难度加大, 实验室的安全管理工作量大大增加。因此, 有必要重新制定实验室开放管理办法、仪器设备管理办法、低值消耗品领用办法、开放实验室安全使用规定等一系列规章制度, 在实施过程中, 对进入开放实验室进行实验的学生提出具体要求或条件限制, 并通过开发计算机管理系统对开放实
8、验室进行监控管理, 以确保实验室运行的安全性、有序性和高效性 6 7。( 3) 实验过程中的指导问题。教师在传统实验教学中的实验引导时间过长, 学生在实验过程中往往缺少主动性和积极性。这是因为, 学生在实验操作过程中基本上完全按实验指导书或教师示范的实验操作步骤来进行, 作为实验主体的学生处于被动学习和机械操作的状态, 在很大程度上遏制了学生的开放性思维, 不利于培养学生的独立思考能力、动手能力和创新能力。采用开放性实验教学后, 学生的实验内容相比以往较复杂, 难度增加, 涉及的知识面也较宽, 在实验过程中可能随时会出现这样或那样的问题, 因此对实验指导教师的业务能力相应提出了更高的要求, 指
9、导教师应具备更多的知识储备和较高的实验操作技能。基于此, 要求实验指导教师必须不断地学习新知识, 以全面提高自身的实验技术水平 6- 8。( 4) 教学内容更新及实验质量评价问题。目前有些高校的实验项目及实验内容比较陈旧, 难以紧跟时代步伐, 实验课程的考核对整个实验过程缺少激励机制。另外, 由于人员配备和实验经费紧张等各方面原因, 造成实验教学内容更新缓慢。现阶段对实验课程的考核大多数只重视实验结果的考核, 即以学生实验报告和教师印象为主要依据而进行的延迟性考核。这种实验结果考核模式不可避免地会引起一些负面效应, 如实验成绩的评定可能难以客观真实地反映学生的实验能力和操作技术水平, 在一定程
10、度上会造成做实验的不如看实验的,看实验的不如写实验的不良风气, 不利于在实验中培养学生实事求是、理论联系实际的优良学风 8, 因此, 对实验教学质量的考核评价急需改革创新。( 5) 开放性实验教学中的经费问题。前些年高校的大规模扩招, 导致许多高校的资金短缺、实验硬件条件严重不足, 落后的仪器设备无法适应开放性实验教学的需要, 也就谈不上激发学生的实验积极性。高校实验室的全面开放, 必然会涉及到经费问题, 包括实验室的运行管理、仪器设备的保养维护、实验用品消耗等费用, 以及开放性实验中的不确定性因素导致增加的费用等。此外, 还涉及到指导教师的酬金问题, 由于开放实验指导教师的工作量大大增加,
11、因此应适当提高实验指导教师的报酬, 以充分调动其积极性和主动性, 为实验室开放的可持续发展创造条件 4 6。2? 开放性实验教学的基本模式及发展趋势进行开放性实验教学, 必须对现有实验教学模式和内容体系进行改革, 通常由专业培养目标要求依据由浅入深、循序渐进、以及兼顾个性化培养等原则, 目前在许多高校都形成了由 #基础性实验、综合设计性实验、研究创新性实验 构成的三层次开放性实验教学体系。其中的基础性实验类似于目前的课程实验, 主要涉及一些基本理论知识训练, 实验的目的是巩固课堂教学内容, 增强感性认识; 而综合设计性实验教学方式和要求与基础性实验教学的有所不同, 该层次内容主要为经过基础性实
12、验训练后, 由学生综合运用所学的理论知识进行设计开发实验, 目标是培养学生的综合素质和创新精神, 使学生初步具备分析问题和解决问题的能力; 研究创新性实验是开放性实验教学的最高层次, 实验项目一般是由指导教师结合科研课题、企业项目或结合课程建设、专业建设和实验室建设等提出的带有一定探究性质的实验, 通常只给出实验的目的及要求, 留出更多的思维空间, 让学生根据已有的知识基础进行实验方案设计, 另外也可以由学生根据自己的兴趣能力, 或结合参加创业设计大赛、学科竞赛等, 充分利用实验室的现有仪器设备, 自己设计实验项目和实验内容, 由实验指导教师审查通过后, 在教师的协助和指导下完成。采用三层次开
13、放性实验教学, 可较好地解决现阶段高校实验室开放与资源条件之间的矛盾, 是一种较为可行的实验教学开放模式 1 , 6。另一方面, 高校实验室开放要结合已有的实验条件并考虑到不同学生的特点来进行, 对于低年级学生, 以训练其基本实验技能和动手能力为主; 对于高年级学生, 重在培养其分析解决实际问题和创新实践的能力。基础实验室可采取全面预约开放的形式, 专业基础实验室和专业实验室根据教学需要则采取部分或全部实验内容开放的形式 4。根据自身情况不同, 各高校实施的开放模式也不尽相同, 但大多表现为教学开放、科研开放和学生学科竞赛开放等形式。所谓教学开放一般是以课程教学目标要求、实验项目属性为出发点;
14、 科研开放是以教师或企业提供的科研项目、课程建设或实验室建设项目等为出发点; 学科竞赛开放则是以学生参加 #挑战杯 、 #创业设计大赛 和 #电子设计竞赛 等为牵引,制定切实可行的开放实验教学模式。通常都是采取以学生为主体、教师为主导的实验教学模式。目前已探索实践了多种开放模式, 例如学生参与科研项目型、科技开发制作型、学科竞赛型、人文素质与能力培养型、对外服务型等开放模式。其中对外服务开放模式是在满足学校教学和科研的前提下, 面向校外单位如科研院所、企业和兄弟院校等提供实验检测、分析测试、技术咨询等外协服务, 以充分利用实验室的各种资源。实验室对外开放有助于进一步提高仪器设备的共享、共用,
15、提高仪器设备特别是大型仪器设备的使用效率, 增加实验室开放运行的造血功能 9。总结目前开放实验教学已取得的72? 高 ? 校 ? 实 ? 验 ? 室 ? 工 ? 作? 研? 究? ? ? ? ?总第 105期经验, 未来开放性实验教学的改革发展趋势将集中体现在以下几个方面:( 1) 实验教学模式和实验教学体系。开放实验教学模式, 应结合各高校自身实际特点, 采取灵活的、多种形式的实验室开放, 因材施教, 以满足各个层次学生的需要。例如, 演示型和基本操作训练型; 课内实验项目型; 课程设计与毕业设计型; 自拟实验项目型; 学生参与科研型; 学生科技竞赛型; 创新实践训练计划型等。根据学生的专业
16、培养要求、知识结构和体系、学校的办学特色和实验条件、以及实验的难易程度等分级别分层次组织实验教学。实验课程通过建立三层次的实验教学体系, 即基础性实验、综合设计性实验、研究创新性实验, 将实验项目分散在不同学期、不同阶段内完成 6 , 10。( 2) 开放实验项目设立及内容安排。实验室对学生实行全面开放, 是为了培养学生的综合实践能力和创新工作能力, 这首先要激发学生的实验兴趣, 即要求开放实验项目及内容要能对学生产生足够的吸引力, 使之感兴趣从而积极主动地参与其中, 因此, 在实验项目的设立及 实验 内容 的 安排 上,尽可 能 做到# 新、特、多 。所谓#新 , 就是项目设立及内容安排要完全不同于一般的实验项目和内容;#特 就是实验项目的设立及内容要充分体现实验室的现有特色和建设水平, 使学生有机会接触到一些本学科专业发展前沿的实验项目及内容;#多 就是通过进一步丰富拓展实验内容, 使学生能尽可能多的学习使用常规实验接触不到的仪器设备尤其是大型仪器设备 11。在教学内容的安排
