高校开放式实验室的建设策略及其在教学中的作用

林景祥

摘  要：開放式实验是常规实验教学的检验与补充，为高校学生提供自主探索科学问题、锻炼实验技能的机会，有利于大学生创新能力和综合思维能力的培养。本文结合福建技术师范学院（以下简称本校）向应用型高校转型发展的一部分成果，对开放式实验室建设的相关问题进行分析总结，并浅析了开放式实验室在人才培养、实验教学中的辅助作用。

关键词：高校;开放式实验室;建设策略;作用

中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：2095-9052（2022）01-0-03

高校实验教学的目的是训练学生的实验技能，使其掌握必要的操作技能，提高实践能力，加深对理论知识的理解，最终达成学以致用、用以致学的效果。为了适应社会发展对具有综合素质、创新型、应用型人才的需求，本校材料与环境工程院的实验教学中心也在积极推进实验教学体系改革[1]。本校在向应用型本科高校发展的实践中，积极推进开放式实验室的建设。经过几年不断的探索与实践，本校的开放实验室建设初显成效，同时也出现一些问题。为了更好地开展、落实开放实验室建设，最终达到培养应用型人才的培养目标，本文对开放式实验室建设的实践进行总结，包括开放实验室的可行性分析、开放式实验室的建设注意事项、建设策略及其在教学辅助方面的作用。

一、开放式实验室建设的可行性

（一）开放式实验室建设的硬件条件

随着实验教学改革的深入，各大高校对实验室建设经费持续投入，使实验教学的硬件和软件都有了较大改善。开放式实验室可以提高实验室、仪器和设备的利用率，并促进教学改革和科学研究。在不影响常规实验教学的情况下，充分利用学校的实验室、仪器等资源，建设开放式实验室，在课余时间将实验室、仪器对学校本科生开放是完全可行的。

（二）开放式实验的过程管理可行

开放实验方案的最终确定，实验药品、仪器的领用，实验中的安全问题、实验后的实验仪器、药品归还、处置等环节都需要相关规章制度来保障。为此实验室针对各个环节制定了严格的规章制度、设计规范化流程，做到各个环节职责明确，提高效率。学生实验期间的安全管理是重中之重，在前期学生问卷中有一个问题是关于学生在开放实验过程中需不需要教师指导，有53.3%的学生明确表示需要教师指导，有43.3%的学生表示有需要时会请求教师指导，只有3.3%的学生明确表示不需要教师在场指导。学生希望教师在场指导从一个侧面反映出学生不够自信，但是也从另外一个角度说明学生希望得到教师的认可。这也给教师一次面对面、一对一指导学生的机会，确保学生实验过程的安全顺利进行。

（三）开放式实验室的预期使用率调查

开放式实验室建设中最关键的一环就是学生对开放实验室的使用。而开放实验室使用率的保障来自学生对开放实验的感兴趣程度和使用意愿，为此在开放式实验室建设之初，我们开展了面向学生方面的相关问卷调查。调查对象主要有包装工程专业各年级学生。开放实验室的问卷调查统计结果（见表1）表明对开放式实验室表示非常感兴趣的学生有36.7%，感兴趣的有48.3%，兴趣程度一般的有15%，不感兴趣的无;有高达78.3%的学生表示会去自主设计、做自己感兴趣的开放实验，当然也有21.7%的学生表达了不会去做开放实验的意愿，这就要求学校、学院应该采取相应的激励、奖励措施，让更多的学生自愿参加到开放实验中;调查学生估计一个学期会到开放式实验室做几次实验时，选择一个学期去做1～2次和5次以上实验的各有30.0%的学生，3～4次实验的有40.0%;此外大部分学生也表达了愿意自费去购买一部分实验材料。这些调查结果表明，很大一部分学生极有可能会去使用开放实验室，所以开放实验室的使用率是有保障的。实际事实也证明了前期的分析，我们在包装专业学生中实施开放实验室的过程中进行了统计，结果表明，有近半数的学生每个学期能利用开放式实验室开展1～2次的自主实验。

二、开放式实验室的作用

开放式实验室在人才培养中起到进一步提升学生实践、创新能力，特别是综合运用所学专业知识解决实际问题的能力[1]。例如，从武汉大学的分析化学实验室在实行开放式实验室的多年实践来看，学生的综合素质和分析问题、解决问题的能力也有较大的提高。笔者所在学院的包装工程专业自实施开放式实验室以来，学生参加各种级别比赛获奖情况，申请专利项数都有较大幅度提升。综合来看，开放式实验室的特色及其在教学中的作用主要表现在以下几个方面。

（一）提高学生自主设计实验的能力

由于开放实验内容是由学生根据兴趣选定，因此实验方案必须由学生自主设计。设计的实验方案可以在有共同兴趣的学生间共享、共同探讨，起到集思广益的作用。开放实验成员之间的讨论、辩论可以使学生获得对实验内容、方案的全面了解，对实验方案更加熟悉，而学生对实验方案的熟悉程度直接与实验过程的顺利与否密切相关。开放实验方案设计能充分调动学生的主观能动性，在设计过程、互动过程中提高分析问题、解决问题及学生的团结协作能力，有利于学生设计出合理、安全、有效的实验方案。学生也可以利用网络资源在各种论坛上分享实验方案，与国内拥有共同兴趣爱好的人员进行广泛论证，征求专业同行的意见、建议，使设计方案更加优化、合理，不断提高学生实验方案的设计能力。

（二）学生自主选题、培养专业兴趣

学生在学习过程中对一些案例、问题可能产生一些个性化的新想法，而这些新想法就可以成为他们的开放实验选题，这往往就是潜在的创新点。开放实验室也使那些愿意提前接触科研、关注应用开发的学生有一个开展实验、验证想法的地方，进而培养专业兴趣。爱因斯坦曾经说过“兴趣是最好的老师”。在开放实验中，学生对自己感兴趣的个性化的实验课题必定会愿意投入更多的时间和精力去自主学习课题的相关知识[1]，查阅相关资料，最终把实验做好。在做实验的过程中，学生在不知不觉中学会到很多新知识，新的操作技能，更重要的是他们学会了解决实际问题的方法，从实验中获得成就感。有的实验可以延伸为自己毕业设计，乃至帮助学生确定考研专业方向，最终起到进一步培养、巩固其专业兴趣的作用。一些国外的科学大家就是由青少年时期培养的兴趣爱好而走上科学研究之路，最终走向世界科研前沿的。

（三）巩固常规实验教学成果

学生在开放性实验过程中，需要结合所学的理论知识进行不断操作，这不仅能加深学生对理论知识的理解，更能锻炼学生的实验操作技能并运用到实际操作中，最大程度上发挥实验环节在人才培养中的作用[2]。实验指导教师在学生实验过程中进行实时跟踪指导，对学生的错误操作做出及时纠正，对实验步骤进行详细讲解、补充，让学生不但知其然，还要知其所以然，提高实验过程中学生操作的规范性，充分发挥学生的主观能动性，积极参与到实验教学中来。并且，要提升学生对知识的综合运用能力，特别是对实验过程中出现的问题能够合理分析并寻找解决方案。在开放型实验中，学生主要是从指导教师身上获得实践活动的支持而非知识本身。在自主实验过程中，学生处于主体地位，发挥主体作用，教师只是为学生主动学习创造条件[3]。因此，与传统实验教学不同，开放实验是在师生共同努力下完成的，过程中学生起主体作用，教师只是辅助引导，所以开放式实验有利于对学生操作技能、分析问题、解决问题、创新能力进行培养[3]，达到巩固理论教学、常规实验教学成果的目的。

三、开放式实验室实施过程的问题与对策

基于以上对开放式实验室的可行性分析，在了解开放式实验室基本作用的基础上，为确保开放式实验室的建设及其正常、高效运行，本校及学院提供了相应的制度保障以及更为严格的实验室规章制度，设计合理、规范、高效的工作流程。为了更好地推进开放实验室建设，结合本校多年来开放实验室的实践，总结出开放式实验室建设的注意事项与对策如下。

（一）激励更多学生使用开放实验室

参与开放实验的学生比例不高，学生成果的评价较难，评价机制不够完善，使学生参与的积极性不高。学生参与开放实验的原动力不足是导致开放实验使用率不高的首要问题。为此，专业课教师在日常授课过程中应该适当增加一些开放课题、问题的讨论，通过讨论集思广益、开拓学生视野，适时培养学生的探索精神，增强其参与开放实验的原动力。学生在完成开放实验项目的过程中必然要耗费一定的材料费，学校应给予一定数额的补贴，防止因费用问题而降低学生开展自主实验的积极性。此外，为了充分调动和激发学生的参与热情[2]，学院应建立、健全完善的学生成果评价机制，并实施适当的奖励、激励措施。例如，将学生开展开放实验与相关专业课成绩挂钩，对参与开放实验给予一定加分;学生将开放实验的研究成果公开发表成研究论文、申请专利的可抵学分或毕业论文，或直接给予资金奖励、在学生的评优评先中优先考虑;在实验创新方面成果显著、表现突出的学生可以优先推荐或免试推荐攻读硕士研究生等政策[2]。只有将学生内在的探索精神和外在的激励机制有机结合起来才能真正实现开放实验质量、比例的显著提高。

（二）建设实验指导师资队伍

实验过程中教师难以照顾到学生的差异，实验安全管理难度较大。开放实验室的指导教师必须对学生提交上来的实验方案进行可行性论证，以确保实验能够安全顺利地进行，这对实验指导师资队伍提出了较高的要求。为适应开放的实验内容，指导教师必须要有扎实的实验技能与及广博的知识面和较强的应变能力，随时解决实验中遇到的问题;对学生提交上来的实验方案，要按研究内容进行初步分类，并指派专业对口的指导教师审核。课余指导、管理学生的开放实验必然牺牲指导教师、实验室工作人员的部分自由时间，这就要求相关人员必须有无私奉献的精神。当然高校也应当重视实验室工作人员及值班教师的贡献，承认教师、工作人员在开放实验室中的工作量并给予适当补贴，对指导有创新成果以及成功发表学术期刊论文学生的指导教师给予奖励等，充分调动其积极性[2]。

（三）建立高效的网上管理流程

从学生实验方案的提出到实验材料的准备，再到实验的实施完成，开放实验的管理流程长而烦琐，线下流程效率较低，容易受到各种因素的影响，导致效率低下。所以网上管理平台的搭建对提高管理效率来说是十分必要的。实现学生网上提交实验设计方案、仪器药品申请表、网上审核，使开放实验参与者能在线实时浏览药品到位、方案审核情况等一系列网络自动化管理功能[4]。实验中心对库存的药品名称、规格、存量等信息必须登记造册，编制电子清单，并实时在线更新备查，提高药品管理效率。在线实验仪器预约管理系统能为仪器的高效、有序使用提供可靠的平台。高效网上流程管理功能的实现，可以大大缩短实验准备时间，提高工作效率，同时也能改善学生开展开放实验的体验感，吸引更多学生参与到开放实验中。网上管理流程的搭建有利于对各个环节的控制，对方案进行总体评价、实现实验成本核算，学生也可以根据评价、成本核算对是否开展实验做自主决策。网上管理流程也有利于对学生开放实验进行存档，方便后期进行评价。

（四）实验用品、药品管理与领用

实驗中心对自身库存的药品名称、规格、存量等信息必须登记造册编制电子清单，并实时在线更新备查，提高药品管理效率。每个学生的方案各异，实验用品、试剂需求的品种、用量也不尽相同。在学生申请实验用品、试剂时要求学生列成清单，写明名称、纯度/规格、用量等信息，在学生领用后要及时更新库存信息备查。学生在完成开放实验项目的过程中必然要耗费一定的材料费，为了防止因费用问题阻碍学生开展自主实验的积极性，学校也应给予一定数额的补贴[2]。

（五）实验安全管理

开放实验室的相关人员必须明确学生、实验项目指导教师、实验管理人员在前期准备、实验实施和实验收尾等各环节各自的职责。学生在使用实验室用品，尤其是使用危险化学品，必须对药品的危害性有充分认识，对实验过程中使用到的药品试剂的物理化学性质、危害列出清单，并对药品试剂使用注意事项有充分认识。指导教师也要及时纠正学生的危险操作，适时提醒学生注意安全。

（六）仪器管理

实验中心要不断提高实验管理人员业务水平，要求实验管理人员将仪器使用说明整理成册，并提供给指导教师和学生自学，并在每个学期初对各大型仪器进行必要的讲座、集中培训，对培训合格的学生发放仪器使用许可。对一些操作复杂的仪器，容易在实验操作中出现问题，需要实验管理人员进行必要的再培训、实时指导和监督[4]。

四、结语

学生专业技能、动手能力、创新能力和综合思维能力的培养是实验教学体系的主旨，也是时代发展对高等教育提出的一项重要任务。教师应从学生实验技能、创新能力的培养角度出发，利用开放式实验室引导学生充分利用课堂内外的有利资源进行自主实验设计，让学生能够学会走出教科书，在更广阔的空间里探索新的知识。高校教师应不断推进开放式实验室教学体系改革与管理，使该模式日趋科学、合理、有效，从而培养出一批又一批具有较强实践能力和创新能力的新时代人才。

参考文献：

[1]叶能胜，郭长彬，左霞.《化学综合实验》教学实践对本科生创新能力的培养[J].首都师范大学学报（自然科学版，2018，39（5）：50-53.

[2]苏飞，等.开放性实验在大学生创新能力培养中的作用[J].高教学刊，2015（3）：74-75.

[3]王永明.应用现代教育技术构建开放型化学实验教学模式[J].实验技术与管理，2018，35（10）：19-21.

[4]徐金荣，等.开放式实验教学的管理工作方法探索[J].实验室研究与探索，2011，30（6）：172-174+212.

（责任编辑：董维）