开放性实验对提高大学生创新能力的实验教学改革探讨

白泉+谢骐+王高升

摘 要：应用型本科院校是以培养应用型、创新型人才为其教育教学的主要目的。开放性实验教学有利于调动学生的主观能动性，培养学生的创新能力。本文阐述了开放性实验教学改革的意义，针对应用型本科院校实验教学存在的问题，对开放性实验教学模式的实施进行了探讨。

关键词：开放性实验;创新能力;实验教学改革

在知识经济时代，必须加强对创新人才的培养，而培养创新人才的核心在于创新能力和创新意识的培养，因此，加强对学生创新能力的培养，将是广大教育工作者必须密切关注的重大课题。特别是对于应用型本科工科院校来说，培养应用型、创新型人才是其教育教学的主要目的，因此实验教学改革迫在眉睫。传统的实验教学主要是验证性实验，这种教学模式与现代教育模式相悖，明显不能满足新形势发展的需求，因此，开放性实验教学是实验教学发展的趋势，它能够激发学生学习的积极能动性，并为大学生培养创新能力和综合能力提供了最合适的教学实验环境。

一、开放性实验的意义

开放性实验，不只是打开实验室大门，让学生自由地在实验室独立完成实验，而是由学生根据所掌握的理论知识，自行拟定实验题目，选定实验中所需要的实验器材和仪器设备，制定实验方案、设计实验步骤，处理和分析所得实验结果以及数据，最后以报告的形式写出来。实验室教师在此过程中只充当“服务”的角色，为学生提供服务，比如需要参考的实验资料，审查学生制订的实验方案以及帮助和解答学生在实验过程中遇到的问题。应用型本科工科院校旨在培养应用型和创新型人才，而传统的实验教学是验证理论学习的一个环节，只是教会学生能使用仪器，记住实验操作技能和验证实验原理，其结果并没有达到教学目的，因此必须进行实验教学改革。

开放性实验教学模式是一种新型的实验教学形式，以学生自主学习为中心，注重培养学生创新能力;采取开放实验室、开放实验项目和开放实验课题，充分挖掘实验室潜力和提高实验设备的效益。让学生通过研究热点和了解前沿学科发展的知识，学生与教师共同讨论确定实验方案，使实验课程真正成为创新教育不可缺少的部分，使学生真正形成自主学习、合作学习和研究学习的方式，这对于培养学生主动性与创造性的实践能力有重要的影响。

二、应用型本科院校实验教学存在的问题

1.传统实验教学多为演示性和验证性实验，缺乏综合性和设计性实验

长期以来，传统的实验多为验证性和演示性实验，这种实验教学的目的是让学生通过课程中开设的实验进一步理解、掌握和验证理论学习的知识点，也就是教师“灌输”知识，使学生在实验中掌握了最基本的实验技能和方法，验证了理论知识，但却忽略了对学生的创新能力和综合能力的培养。对于目前的应用型本科来说，课程设置了一些基础实验课、专业基础实验课、实习实训、课程设计和毕业设计等，但互相关联度不大，没有有机结合。虽然有一定的综合性，但还是多以实验验证为主。此方式毫无疑问制约了学生表现、发挥自我的机会，无法调动学生的主动性，始终处于被动学习的地位。

2.传统实验教学无法体现创新能力和学生主体性

传统实验教学受到多方面限制。比如：传统的实验教学在做实验时都是要求学生必须在规定的时间内把教师要求和布置的实验内容完成;传统的实验指导书中，几乎每个实验的实验目的、内容、要求和方法、实验步骤以及处理数据表格等都已规定拟好;传统实验较注重于实验过程和实验结果的准确性，因此实验成绩只需要根据考勤情况和实验报告给出，这些只作为理论教学的附属品。以这种方式的传统实验内容来组织教学，是无法启发学生的创新意识和发挥学生的主观能动性的，更谈不上培养他们的创新能力。

三、探讨开放性实验教学改革的实施

1.开放性实验教学内容

开放实验教学内容并不是意味着学生想做什么样的实验就做什么，想怎么做就怎么做，而是需要在教学大纲的统一规范下，将实验教学内容和课堂教学内容相结合。实验内容具体可分为演示性、验证性、综合性和设计性四个层次，考虑到学生在开放式实验教学是主体，实验的设计和安排就需要根据学生的认知水平，体现出分层次和个性化教学。将实验内容难度从浅到深，逐步推进，由验证性到综合设计性，逐步形成符合各个专业特点的实验体系，培养学生解决实际问题的能力和创新能力。

对于刚步入高校的大学生，教学重点是专业知识的积累和课内实验操作技能的训练，开设的多为演示性和验证实验，指导教师同时可以提出课内实验之外的拓展实验，鼓励学生参加各种知识竞赛（如力学竞赛、数学建模大赛等）和获取校外专业证书（如应用软件方面等）等。对于高年级的学生来说，以培养学生实践能力、综合设计能力和创新意识为主要目的，更注重如何将所学的知识综合运用起来进行创新和设计，这个阶段则以设计性和综合性的实验为主。首先，实验题目的设计是综合开发性实验的关键。题目的拟定要充分体现内容形式的新颖，难度层面要适中且可操作性强，同时，还要考虑学生能够掌握实验的具体的理论知识和基本技能，会熟练使用到哪些实验仪器设备的操作方法，实验创新的可能性等方面。其次，根据现代教学模式，实验内容可以是教师自己的科研课题的一部分，有利于培养学生创新能力。对于将要毕业和准备考研的学生来说，提前接触科研，他们探索知识能动性更高，同时他们会积极主动地提出实验设想，为教师的科研工作拓展思维空间;还可以针对大学生科技创新、全国挑战杯等大赛开设综合设计性实验项目;也可以将企业中的项目引进实验室，作为毕业设计的题目来源。学生通过科研课题、课外科技创新和企业实际实验课题，可以提高专业综合实践能力、团队协作能力、产学结合能力和创新意识。

2.开放性实验教学模式的实施

（1）实施过程

①教师公布实验项目，学生提交实验方案

教师可在每个学期开学之初，把实验项目向学生公布。对于基础性的实验项目就在少数几个专业实验室完成;对于综合性和设计性的实验项目，需要学生通过查阅文献资料，了解实验背景（国内外研究状况）、实验目的和实验内容后，根据实验设备和实验要求，提出切实可行的具体实验设计方案，包括实验所需要的仪器清单、实验项目步骤和注意事项等内容。

②学生和教师共同讨论确定最终实验方案

学生在进行综合设计性实验前两周，将实验方案提交给教师。由于受到实验室条件和学生自身条件的影响，实验方案存在不合理之处再所难免，教师可根据具体问题，与学生商量讨论，同学生详细分析，在尊重学生思路的前提下，共同制订出具有可操作性的实验方案。

③学生动手实验，教师从旁指导

实验方案通过审核后，学生可以向教师预约实验操作的时间。学生按照已确定的实验方案，自己动手准备实验器材、搭建实验平台和完成具体的实验操作。学生在实验过程中，教师需要从旁指导，解答学生遇到的难题，如实验仪器的使用和操作规范等。

④学生总结实验，教师进行评分

学生完成实验后，自主对实验结果数据进行分析和总结，教师根据学生完成情况（如实验准备和实验方案等）进行评分。最后，学生将完成的实验以报告的形式提交给教师。

在学生设计和准备实验的过程中，可以帮助他们发现问题，引导他们积极思考来解决这些问题的方法。在确定实验方案时，学生研究问题的基本方法和创新意识也会得到培养。最后，在对实验进行书写总结报告时，学生学会了处理和分析问题的能力。

（2）实施条件

为了保证开放性实验教学的顺利开展，需要具备三个方面的基本条件：

①学生方面

在这个学习过程中，需要学生具有一定的自觉性。开放性实验模式提供的教学环境较为宽松和自由，必须具有这个前提，实验教学任务才能保质保量的完成，才能达到所期待的实验效果。除此之外，还要帮助学生培养学习的自觉性和积极性，激发他们的学习兴趣，因此，需要制定相应的管理措施和建立相应的机制和体系。如奖励机制，对在实验过程中完成质量好且项目具有创新性的学生进行奖励等。

②教师队伍方面

实验指导教师队伍必须具有较高素质。要达到开放性实验的目的和意义，学校提供给学生的实验项目必须具有以下特点：数量多，内容前沿，项目创新，能反映本学科的最新发展。所以作为“引路人”的指导教师，本身知识面就要宽且具有活跃和新颖的学术思想，及时掌握和了解本学科最先进的前沿知识和进展，才能在学生实验的过程中引导他们发现新观点、新知识和新方法，才能使他们创新有了源泉，视野得到开拓。这就要求实验指导教师必须不断提高和充实自身的业务素质和知识结构，才能适应新的教学要求。

③实验室管理和建设方面

要加强实验室的管理和建设。进行开放性实验教学会出现实验数目的增多和实验时间的增加，特别是工科院校的实验教学，实验项目要有相匹配的实验设备，因此，实验室的软硬件环境必须有所保障。由于实验设备利用率提高，各种仪器设备的维护、耗材都需要供应得上。所以管理层应在实验室建设方面给予一定的资助。同时，实验室负责教师可以组织学生一起对实验室设备进行维护和保养。在此过程中，可以进一步挖掘实验设备的潜功能，开发出创新性和探索性的实验项目。

四、结论

开放性实验教学是实验教学改革的重大举措，有利于教师转变以传授知识为主的传统教学观念，注重培养学生的创新意识和科学素质;有利于调动学生学习的自觉性和积极性，激发他们的好奇心和求知欲。教师必须营造宽松、自由的创新氛围，形成以“学生为主体”的实验教学模式，才能够培养出符合市场需求、时代需要、人才竞争渴求的学生。这就需要我们继续积极探索适合本校特色的开放性实验教学模式的规律和创建实验教学改革体系，解决在实施过程中出现的问题，进一步提高实验教学质量和教学效果，促进开放性实验室教学改革有实质性的进展。

参考文献：

[1]乔海曙，李远航.大学生创新能力培养研究综述[J].大学教育科学，2008（1）：20-23.

[2]苗娟，魏学锋，董铁有.工科院校开放性实验教学模式初探[J].教育理论与实践，2012，32（9）：58-60.

[3]张波，贯会明.开放性实验在实验教学体系构建中的作用[J].实验室研究与探索，2010，29（9）：135-137.

[4]张伟伟，刘俊华.高校实施开放性实验教学模式的探讨[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2011，11（4）：114-118.