对开放式实验教学的探索

王光第 付 强

摘要:对传统实验教学模式存在的问题进行了分析,提出了在我校推行开放式实验教学的建设性措施,包括改革教学方法,探索新型实验教学模式;政策上支持实验室开放;科学管理,保障开放实验室长效运行,并分析了开放实验室面临的新问题。

关键词:开放式实验教学;实验室开放;实验教学模式

实验教学是高校教学工作的重要组成部分。随着高等教育改革的不断深入和素质教育的全面推进,实验教学在高等院校人才培养过程中的地位越来越高。作为理论联系实际的桥梁,实验教学可巩固学生的理论知识,提高学生的动手能力。然而,多年来高校实验教学从属于理论教学,实验教学仅仅是理论教学的一种辅助手段,并不是一个独立的教学体系。传统的实验教学模式往往以班级为教学单位,教师严格按照计划内实验学时在课堂预先布置实验题目,讲解实验目的、实验要求及实验原理,学生在实验课上按照实验要求完成实验内容,课后书写统一格式的实验报告,其结果是学生养成了对教师指导的依赖。这种教学模式不能根据学生的现有能力因材施教,多以演示性和示范性教学内容为主,实验内容多为验证性实验,教学方法陈旧呆板,学生被动学习,忽视了学生的认知主体作用,过分注重了教师的主导作用。传统的实验教学不能充分发挥学生的学习自主性,严重影响了学生的学习兴趣,禁锢了学生创新思维与创造性的发展,学生个性发展受到严重忽视,不利于激发学生的创新意识和创新能力,培养出来的学生动手能力差。这种教学模式还使得各实验室相互独立,投资分散,仪器、设备重复购置,实验设备利用率低,资源不能共享,造成极大浪费。

建立开放实验室教学机制,改革实验教学方法

为适应社会需要,我校把培养“宽口径、厚基础、倡个性、重创新”的复合型专业技术人才作为人才培养的根本目标。为此,我们在实践中更新教育观念,改变陈旧落后的教学方法,加快实验教学改革,探索创新型人才培养模式,把知识学习与能力培养相结合作为教学目标,最大限度地开放实验室等教学资源。引导学生课余时间走入实验室,提高现有实验设备的利用率,激发学生的求知欲,培养学生的创新意识和创新能力,激发学生探索进取的精神,使学生养成科学严谨的学风以及实事求是的认知态度,从而全面提高学生的整体素质。

(一)改革教学方法,探索新型实验教学模式

在创新型人才培养模式下,实验教学改革的主要目标是改变传统的以教师为中心的教学模式,探索一种把学生作为主体,既能发挥教师的主导作用,又能充分调动学生的参与积极性和创新思维的新型教学模式。在教学过程中,教师要围绕培养学生的学习能力、动手能力和创新能力,从实验教学入手,改革实验项目和内容,发挥主导作用,不断探索提高教学质量的新方法。实验教学的改革,应以理论教学为基础,以培养国家建设需要的应用型人才为目标,以提高学生创新能力为主线,以国内外同类教学为参考构建实验教学体系。

教学改革应对课程体系进一步整合、优化,充分考虑学生的个性差异,因材施教,构建多元化的实验教学目标和要求。从改革实验内容出发,实验不仅要与理论基础相结合,更要有针对性,与实际问题相结合,与教师的相关科研课题相结合,与学生未来可能的就业岗位相结合。减少内容陈旧的验证性、演示性实验,增设综合性、设计性、研究性实验。应开放实验室,实施由必做基础性实验、选做综合性实验及设计性、研究性创新实验组成的适合因材施教的分层次实验教学。应少一些验证性的实验内容,逐步加大实验的难度和分量,强化能力培养和素质训练,增加具有探索性、应用性和创新性的综合性实验、设计性实验和研究性实验,以适应不同水平学生的需要。应采用循序渐进的培养方式,从直观的感性认识出发,激发学生的学习兴趣和潜在的创新意识。应给学生一定的思考空间,鼓励和引导学生学会思考,学会将知识融会贯通,自己获得理解和总结知识的能力。应注重学生个性培养和综合创新能力的培养,逐步建立有利于学生自主学习的新型开放式实验教学模式,完成理论和实验的完美结合。

近年来,我校已将实验室开放作为教学改革的重点,与实验室建设与管理相结合,不断整合优化,充分挖掘和利用现有教学设备资源,调整全校实验室的宏观布局。为打破专业课程之间的壁垒,我校还组建了跨学科、多功能的综合实验实训教学中心,将“计算与语音中心”、“电子电工实验实训中心”等基础实验室由原来校、院(系)两级管理体制改为校一级管理实验中心,搭建了由“基本技能训练平台”、“专业素养训练平台”和“综合创新训练平台”等组成的实验实训教学体系,为实验室的全面开放打下了基础。

(二)政策应支持实验室开放

为了突出“动脑动手”的办学特色,我校应进一步改革实验教学,建立开放实验室教学机制和创新基地,构建和完善开放式实验教学环境。应进一步制定切实有效的激励政策,设立专项经费,将教学计划外的实验室开放教学作为本科教学的第二课堂,专门制定和落实开放式实验教学工作量计算办法,特别对节假日或休息时间的实验室开放工作更应充分调动参与人员的积极性。可将实验室开放教学与教师及实验技术人员的工作目标挂钩,适当考虑实验室开放教学工作等同于教师及实验技术人员相应等级的科研工作。应加大实验教学改革力度,进一步完善学分制,建立实验课程学分制。可根据开放实验的数量和难度独立设置开放实验课程学分和创新学分,将开放性实验纳入公共选修课范畴,鼓励引导学生在课余时间积极参与开放实验教学,规定每位学生毕业前必须完成若干开放性实验项目。在开放实验教学中学生可以结合自身的学习情况自主选择开展已有实验项目,同时鼓励引导高年级学生以开放实验与科研项目相结合的形式积极参加教师的科研项目或利用所学知识更多地选择自主命题,自行设计实验方案,安排实验计划,合理利用时间,让学生有更灵活的时间安排学习。指导教师应在不断完善严谨的开放实验教学质量监督体系监督下,以学生参加科研活动的阶段性成果(论文或总结报告)考核评定学生成绩,对通过考核的学生给予相应学分;对完成了具有创新性成果(如科技创新,“挑战杯”等参赛获奖的作品和论文)的学生,可给予创新成果奖励学分;对跨专业参加开放实验所取得的实验学分和创新成果奖励学分可代替公共选修课的学分。鼓励各教学单位、教师和学生积极参与实验室的开放教学工作。

(三)科学管理,保障开放实验室长效运行

应建立一套网络化的、科学完善的开放实验教学管理体制,具体规定开放实验室的管理制度。应制定一套可操作的实施方案,在教学管理上,将开放实验纳入学生实验教学环节。教务处应组织教师认真研究制定实验室开放计划和开放性实验大纲,认真研讨梳理,逐步建立和完善可供不同专业、不同年级学生选择的开放实验项目库。实验内容要以开放实验室所开设的学科内容为基础,结合本专业创新人才的培养目标和当前最新技术发展及实验室的现有设备资源条件,参考学生学习需求,创新实验教学方法,设计开发内容新颖、综合性和设计性较强、学生感兴趣的开放实验项目。实验项目可按难易程度分为基本型、选做型和创新型,以院(部)为单位将开放实验项目报给教务处,教务处负责项目的审定和发布。在组织实施实验室开放的过程中,应通过网络设立与学生进行沟通交流的平台,及时准确地向全校学生公布拟开放实验室的开放计划、开放项目内容、实验室设备资源及指导教师情况,指导学生根据自己的专业、特长和爱好等对开放实验项目进行选择和准备。实验室在时间上对学生开放,学生可以在网上查看实验室空余时间,自由预约安排实验时间,不受课表限制。学生还可以通过交流平台自主选择实验项目,独立进行方案设计,完成实验并撰写实验报告。

在实行开放式实验教学过程中,指导教师应对学生自主命题的实验或创新性实验认真分析审查实验方案的可行性、合理性,并有针对性地及时给予现场指导,解答学生在实验中遇到的各种问题,启发学生积极进行独立深入的思考,培养学生的创新意识和创新能力。开放实验教学要建立对学生综合实验能力的考核制度,建立和完善考核评价质量监控体系,制定考评方案,合理制定考核计分标准。考评内容与方法要真实反映学生的实验技能。可参考实验方案设计、实验结果、实验报告、论文和答辩等,并结合指导教师的评价,作为学生成绩评定的依据,实行全面考查。要将考核的重点放在学生在实验教学过程中所表现出来的主动性与创新性方面,重点考核学生运用知识的能力、创新意识;考核学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力。创新考核主要包括选题、实验方案设计、实验方案实施、实验效果、结果分析等。实验结束时,学生要提交实验报告,指导教师对实验内容进行验收,给出实验成绩。还应通过实验评价学生对原理、概念、方法等的综合运用能力,鼓励学生独立思考,组织开展小组讨论,培养学生之间相互学习的意识和团结协作精神。

开放实验室可对不同专业、不同年级学生实行不同的开放内容、开放程度,满足不同学科、不同专业、不同年级学生的实验教学要求。实验室的开放要与人才培养目标总体要求相结合,对于低年级学生,主要训练其基本技能和动手能力,对于高年级学生,则应注重培养其创新精神及独立科研能力。实验室的开放应有利于综合性、设计性和研究性实验的开设,为学生提供一个自主学习的时间和实验锻炼的空间,可以极大地调动学生学习的积极性,提高学习兴趣,激发学生学习的主动性,提高学生实验技能,有助于促进学生个性化发展和创新思维的发挥,培养学生独立分析问题、解决问题的能力和科研能力,为学生开展科研创新活动构筑一个良好的支撑平台。

开放实验室面对的新问题

实验室的开放弥补了传统实验教学的不足,同时也产生了一些难以解决的新问题。开放实验室延长了实验室的工作时间,在提高实验设备使用率的同时提高了实验耗材和仪器设备的损坏速度,由此增加了设备维护的费用,也增加了设备维护的难度和工作量。目前,我校的实验室管理人员都是按传统实验室管理方式来定岗定编的,教师和实验技术人员只能利用课余时间甚至休息日开放实验室,进行实验教学的辅导工作。这样,教师和实验技术人员的工作量必将成倍增加,这些超额的工作量所带来的新问题必须在政策保护及经费支持下合理解决才能充分调动教师的参与积极性。另外,实验时间的延长,也使得实验指导力量显得明显不足,由于开放性实验涉及的实验内容较广,学生随时会提出各种各样的问题,要帮助他们解决这些问题,就要求实验指导教师的知识面要宽,知识更新要快,既要有扎实的理论基础,又要有丰富的实践经验,这就对指导教师提出了更高的要求。现有的实验教师难以胜任开放性实验的要求,必须主动参加培训,不断吸取新知识、学习新技术、掌握新方法,提高理论知识及操作技能。总之,我校应制定和完善一系列相关制度,处理好这些矛盾,采取切实有效的措施保证实验教学质量,不断完善实验教学管理和评价机制,确保开放实验教学高效运行。

开放式实验教学有利于拓宽和深化学生的专业知识,不仅能使学生加深对理论知识的理解,帮助学生实现理论与实验的有机结合,也是促进教师专业水平和科研能力迅速提高的有效途径。同时,开放式实验教学还可实现各院系资源共享,提高实验室教学仪器设备的使用率,促进本科实验教学的发展。因此,尽管有很多困难,各高校仍应积极开展开放实验室的实践探索。

参考文献:

[1]王泽生,陈子辉.高校实验室开放管理机制的探索[J].实验室科学,2007,(6).

[2]王树良.建立实验室开放长效机制的制约因素及对策[J].实验室研究与探索,2007,(5).

[3]李勇军,刘子建.研究型大学“四主线三层次”实践教学体系的构建[J].高等理科教育,2007,76(6).

作者简介:

王光第(1962—),男,天津市人,天津工程师范学院高级实验师,主要从事实验室管理与实验教学。