开放实验教学改革现状与实践*

赵海波 高兴奎 林广凤 周秋淑

烟台大学海洋学院 山东烟台 264005

当今社会，创新能力和意识日益成为一个国家国际竞争力的最重要的决定因素之一。过去几十年来，我国的创新能力有了很大的提高，但和国际先进水平仍有一定的差距。为此，应大力加强学生的创新能力培养，为国家的进一步发展提供大批的高素质创新型人才，促进自主创新型国家建设。就高等学校工科学生而言，改进实验教学是实现创新型人才培养目标的重要环节，在培养学生创新能力教育中起着重要的作用。

1 实验教学现状

目前，国内许多高校在教学过程中重视理论教学和知识传授，忽视实践环节和能力培养，限制了实验教学的开展。实验教学课时较少，导致本科实验教学中的实验项目多为验证性实验，侧重于对所学理论知识的验证，在实验目的、方案、测试等过程设计方面重视不够。尤其是实验方案，主要由任课教师设计完成，学生未能主动参与，只能被动地接受实施整个实验过程，导致大部分学生在实验完成后对实验内容仍一片茫然，教学效果不佳。这种实验方法也无法调动学生的学习兴趣，不利于学生独立思考与创新能力的培养，无法独立开展新实验项目的研究。

2 开发实验教学

2.1 开放实验教学的优点

开放实验研究是让学生充分利用实验室的教学设备进行科研实践。开放实验室教学改革能充分调动学生的积极性，鼓励学生在实验项目设计过程中利用所学知识，创造性地解决实验中碰到的问题，在实验过程中培养学生分析问题、解决问题的能力。在开放实验教学中，学生可以主动地开展自主实验研究，能大大提高学生的独立思考与独立操作能力，培养创新意识并提高其创新能力。

2.2 开放实验教学现状

许多教学单位提出或开展了开放实验教学改革和相关研究。陈宁宁[1]认为应开展形式多样的实验室开放模式，如开放实验室、分阶段开放实验室、利用软件仿真开放实验室、建立学生创新实验室等。黄晓敏等[2]开展了生物技术专业的微生物学开放实验室实验教学，发现开放实验教学不仅突出了学生在实验教学中的主体地位，激发了学生的创新兴趣，还提高了学生的实践能力，克服了眼高手低的缺点。开放实验教学还实现了教学资源的充分利用，极大地发挥了实验室的潜力和功能。同时，为进一步增强实验教学效果，开放式实验教学需注重实验教师和技术人员的技术更新及提高技术操作技巧和排除故障的能力，重视教学内容的改革和实验室开放式教学的保障措施。岳文闻等[3]认为，开放式实验教学改革可以为高等职业技术学院学生提供实践学习条件，是教育教学改革的重要内容。陶为华等[4]探讨了基础化学的实验室开放教学模式，认为开放实验室应该是观念意识上的开放、时间空间上的开放和实验内容的开放。曹艳萍等[5]介绍了榆林学院化学与化工学院开放实验室教学的探索与实践。该校采取了验证性实验、提高型实验和探究型实验在内的3种实验室开放形式，建立了完善的规章制度，设立了开放实验专项基金并完善课题申报程序，取得了良好的教学效果。同时对实验室利用率、实验教学质量、师资队伍建设等存在的问题提出了改进措施。侯德民等[6]利用废旧仪器设备组建综合开放物理实验室，开展大学物理实验室开放教学改革，采取的措施包括更新物理实验教学目标、建立大学物理开放式实验教学新体系、利用校园网开发建立开放式物理实验教学与管理系统等。周金燕[7]介绍了景德镇陶瓷学院开放实验室教学改革情况，该校建立健全了开放性实验室管理规章制度，形成了一套开发实验室管理模式，所属院系采取了全面开放、定时开放、预约开放等不同的开放实验模式，并实行了科学化、信息化和网络化管理，取得了显著的教学效果。夏海兰[8]在分析现有实验室开放存在问题的基础上，提出要调动院系、实验指导教师和学生参与实验室开放的积极性，以进一步改善教学效果。她介绍了北京邮电大学实验室开放实践情况，该校制定了激励教师参与的相关政策，并通过创新学分、组织学生开展学科竞赛、推进大学生创新实验计划等多种形式，引导学生参与实践活动等。任才贵等[9]开展了大学物理实验的分级开放教学改革，提出了包括预备级、正式级、提高级的三层六级分级开放实验教学模式，通过由易到难逐级开放实验，满足了不同层次学生的学习要求，并提高了教学设备的使用率。

3 开放实验教学实践

2011年，烟台大学颁布了教学实验室开放实施指南，鼓励学生结合实验室的方向和条件，联系相应实验室和指导教师，自行设计、选择实验研究课题，并针对所选课题进行实验设计，提出实验目的、实验方案和实验步骤，在开放实验室中独立完成课题的方案设计、试验装置的安装与调试等工作，课题完成后需撰写实验报告。

在实验室开放课题资助下，热能与动力工程专业开展了“热泵系统动态性能实验”项目。该项目按如下流程在本专业小型制冷装置实验台上进行。

1）实验前准备。项目组成员针对实验目标，进行了实验方案的设计，确定了实验原理和实验步骤。从热泵系统的制冷和制热两个功能出发，明确需要测量的主要参数并进行了测量设备的布置和调试。考虑到实验过程中，系统部分部件处于高压高温下运行，在指导教师的建议下制定了项目应急预案。

2）实验的开展。项目组成员按照各自特长，对实验测试进行了分工，明确了实验操作和数据记录事项。实验的操作主要包括系统的启停、节流阀开度的调节、风机风阀开度的调节、运行方式转换调节等。记录的数据包括电压、电流、压力、风速、温度等参数。由于事先准备充分，实验进行得很顺利。

3）数据的整理。实验数据采集完成后，项目组成员利用Excel和Refprop软件进行数据处理。通过数据的整理，学生熟练掌握了Excel数据运算与绘图功能，也对本专业常用的制冷剂物性计算软件有了初步的了解。

4）实验讨论。实验完成后，学生针对实验数据就热泵系统的性能变化规律进行详细的分析讨论，提出自己的见解，加深对相关专业课知识的理解。

4 开放实验教学体会

1）在开放实验室项目中，实验项目是学生在所学专业知识基础上提出的，这要求学生不仅要对所学专业知识的牢固掌握，还要具有运用所学知识解决问题的创新意识。解决实验中碰到的问题，经常需要融会贯通综合运用所学专业知识，这不仅提高了学生灵活运用知识的能力，也锻炼了其创新能力。

2）实验开放项目是集中在一个学期内完成的，由于时间有限，就要求实验项目要小而精，大的题目不适合作实验室开放课题。鼓励学生结合专业知识提出与日常经历密切相关的实验项目，培养其专业素养，形成把专业知识贯穿于生活之中的良好习惯，能主动地运用所学专业知识解决实际问题。长此以往，学生的创新意识就会得到启发。

3）通过开放实验室项目的实施，学生的动手能力得到了很大的提升，能够较熟练地进行专业实验的操作，同时对所学专业知识也有了更深刻的理解。如在本次实验中，学生对温度测量、系统循环、性能参数计算原理等方面有了更深刻的认识。

4）实验室开放项目还能培养学生的协作精神。专业实验中需要较多的测量与操作，单人匹马难以进行，学生之间组队进行实验能很好地的锻炼其团队合作精神。

5）存在的问题。由于学习经历单一，学生实验层次普遍偏低，今后应鼓励学生多阅读相关专业文献，增加对所学专业研究前沿的了解，从而进一步提升学生的创新能力。

[1]陈宁宁.高校工科实验室的开放与实验教学模式的改革[J].实验技术与管理,2006,23(4)：110-112.

[2]黄晓敏，曾松荣，柯野，等.实验室开放式教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理，2006,23(3)：16-18.

[3]岳文闻,肖新元,黄伟凡.开放型创新实验室在地方高校教学改革中的作用[J].广东技术师范学院学报：自然科学版,2011(4)：56-57.

[4]陶为华,侯亚华.基础化学实验室开放模式探讨[J].内蒙古石油化工,2004,30(5)：31-33.

[5]曹艳萍,马亚军,霍文兰,等.实验室开放的探索与实践[J].榆林学院学报,2010,20(4)：87-90.

[6]侯德民,鄂英子,绪源.开放式大学物理实验教学改革的研究与实践[J].齐齐哈尔师范高等专科学校学报,2007(6)：39-40.

[7]周金燕.开放性实验室管理研究与实践[J].重庆科技学院学报：社会科学版,2007(1)：119-120.

[8]夏海兰.高校实验室开放运行机制的探索与实践[J].北京林业大学学报：社会科学版,2009,8(增)：47-50.

[9]任才贵,艾剑锋.大学物理实验分级开发教学改革与实践[J].大学物理,2007,26(12)：36-40.