开放的教学实验平台建设与创新性人才培养

刘 燕， 李晓波

(上海交通大学药学院实验教学与创新实践发展中心，上海 200240)

0 引言

在高等学校中，实验室是开发学生智力，启迪学生思维，培养学生实践能力，应用能力和创新能力的综合平台。高校实验教学作为高校教学工作中的重要组成部分，在培养学生分析问题、解决问题及动手能力等方面具有不可替代的作用。但是实验室要成为推动素质教育，培养创新精神、实践能力和科学态度的主阵地，必须突破传统的教育观念和教育模式，健全开放实验室管理体系，探索不同层次、多样化的开放教育模式和教学方法。

1 开放教学实验室的意义

目前高等院校的大多数教学实验室是封闭的，即学生只能在安排好的固定时间到实验室做规定的实验项目，学生按照确定的实验步骤，机械地完成实验课程。这样的教学模式极大地限制了学生发挥创新思维的空间，不利于培养学生的思维能力、动手能力、创新精神和综合素质。开放教学实验室就是针对这种传统的实验教学模式而改革的。开放教学实验室，是指在实验教学中所有实验资源向学生开放，让学生成为实验的主体［1-2］。学生自拟实验方案、查阅相关文献和参考资料，结合教师的专业指导，提出设计思路和实验步骤，这就有利于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。这种强调学生自主式、开放式、合作式、研究式为主的实验教学方式可以全方位促进学生的个性化培养。因而开放教学实验室对于培养大学生的实验能力和创新能力十分重要。

2 建立开放的教学实验平台

2.1 时间、空间、设备开放

首先，教学实验平台主要对本院系及全校相关专业学生开放;对特别优秀同时对药学感兴趣的中学生也可适当开放。同时，开放实验室在时间空间上的开放是教学实验室开放的必要条件。要尽可能延长教学实验室开放时间，鼓励和支持教学实验室利用寒暑假、双休日向学生开放，以拓宽实验时间和空间。可建立相应的门禁监控制度，由实验室管理人员根据情况向相应的教师、学生进行授权管理。实验室开放后，可明显提高实验室设备的利用率。教学计划中的实验教学任务相对有限，难以使这些设备充分发挥作用。只有尽可能开放教学平台，让更多的学生进入实验室参与实验活动，特别是开展课外的综合性、设计性、创新性实验，才能更好地发挥仪器设备的效能［3］。

2.2 实验内容开放

实验内容的开放是教学实验室开放的重要保障。加强对开放实验室实验内容的科学安排，对学生实行分层次开放实验。

(1)第一层次为基本教学仪器设备层次。对一、二年级的学生开放。如各专业实验需要用到的基础仪器，可以让学生利用课余及双休日时间进行学习。在做开放实验前，每个学生需经教师考核合格，方可操作使用相关仪器。以药学专业为例，比如药剂实验需要用到的:压片机、溶出仪、药物稳定仪、片剂四用仪等;药物化学实验:显微熔点仪、紫外分光光度仪、旋转蒸发仪等;学生提早熟悉了这些仪器的使用，在真正上实验课的时候就可以将大量学习仪器使用的时间节约出来，全身心的投入到实验本身的思路、设计上，达到培养学生分析问题、解决问题及创新思维的能力。

(2)第二层次为基础教学实验层次。主要以验证型、设计型实验为主。对二、三年级的学生开放。按照实验大纲和实验进度，分段列出实验。有些实验内容可以设计得比基础教学实验要求稍高，操作要求也高;有些可以与基础教学实验内容接近，但又不是简单重复，以供不同层次学生选择。比如药物化学、药剂学、生药学、药物分析等实验，可以根据培养方案将开放的实验课排在相应理论课之后，老师将可选的时间段挂在网上，学生按自己的时间自由选择到实验室完成相关实验课。

(3)第三层次为综合教学实验层次。对高年级学生开放，主要以设计型和研究型实验为主，在药学院主要是对大三小学期开设的“药物研发实验”。这是一个综合的设计型实验。该课程主要内容由中药、化学药和生物药三大类药物的制备组成。涉及内容广(药化、中药、药剂、药理、药分等)，全面覆盖了药学各个学科领域的知识点，学时多(119学时)，教师多(5位教师)，助教多(5位助教)。具体实验内容:① 总体情况介绍、中药实验讨论、中药设计与化药设计分组确定;② 胶囊的制备: 细粉制备; 粗粉制备; 粗粉提取; 制剂成型;③ 胶囊的质量控制;④ 中药设计性实验汇报;⑤ 热板法、醋酸扭体法测试药理;⑥化药研究介绍、实验讨论、设计性实验布置，化合物合成纯化;⑦原料分析;⑧ 化药设计性实验汇报;⑨ 药物注射液制备;⑩药物的药理实验。该课程为综合性实验，学生根据自己的兴趣和优势从中药、化学药和生物药中选择一种药物进行系统制备。实验内容、路线、方案全部由学生根据自己特点自主选择，学生参与度极高，主动性强，普遍反映良好。切实做到了以学生为实验主体、教师辅助指导的教学方法，极大提高了学生的主观能动性和参与度。全面培养和提升了学生的实践能力和创新思维能力。

(4)第四层次为研究实验层次。上海交大在全校本科生中启动了本科生研究计划(PRP)、各级(校级、市级、国家级)大学生创新计划及暑期科研见习岗。学生大一到大三期间都可以选择自己感兴趣的项目立项，并取得学校一定经费资助，从而进入实验室，创造性地综合运用自己所学知识，在教师的辅助指导下自由地设计实验，完成自己早期的科研梦想。整个实验过程完全以学生为主，教师为辅。教师尽量以启发的方式与学生讨论，引导学生自己去提出和解决问题。为全方位培养学生创新能力打下基础。药学院的学生在大学期间基本上全部都参与到该类研究计划中。近年来在SCI及核心杂志上发表了数十篇文章，并多次在上海市级和国家级的大学生创新活动中取得佳绩。

按四个层次开放教学实验室，并将有关实验内容综合到各层次实验教学中，逐步提高学生的实验操作规范、技能，及对实验现象的观察、分析、总结能力。有益于开拓学生的思路，加深对理论知识的理解，提高学生综合运用知识的能力。

2.3 建立实验教学综合管理信息系统

实行网络化系统管理，建立实验教学综合管理信息系统，提高开放实验室管理效率。该系统主要由三部分组成，实验室管理人员系统，实验教师管理系统，学生预约系统，满足开放实验的实验教学管理需要，提高实验平台各种资源的综合利用度。

(1)实验教学管理系统。实验中心管理人员将开放实验的各种信息公布于网站上，系统管理各开放时间、设备、实验安排等环节。具体内容可包括:综合信息发布、教学资源管理、课程体系管理、实验过程管理、仪器设备管理、系统安全管理、教师教学考核等功能。学生可以登录该系统预约实验，实验指导教师可以通过该系统了解实验预约情况，以安排实验的各种准备工作。

(2)实验教师管理系统。实验教师提前登录系统制定本学期相关实验开放计划，开放日期，并上传相关的实验课件。实验前登录教师管理系统，点击开放实验申请，指导教师可以了解相关开放实验的申请情况，根据学生人数向实验中心申请实验耗材，准备实验，实验后登录系统进行学生实验考核、录入实验成绩。

(3)学生预约系统。建立学生实验门户，选课学生输入学号和个人密码，通过Web界面登录系统，即可浏览本学期所有开放的实验教学内容，进行实验预约，查询个人预约情况，下载实验课件、实验设备说明、提前预习实验、上传实验报告、与教师互动等［4-7］。

2.4 实验师资人员的开放管理

实验师资人员的开放管理是教学实验室开放的有效保障。高校实验师资队伍包括实验课老师、实验技术人员和实验室管理人员。教学实验室开放需要做好实验内容的科学安排和实验室的科学管理。也就是说，实验师资队伍建设是教学实验室开放的有效保障，是开展创新教育成功的保障。但是目前的实验教师队伍人数有限，实验室开放后，实验室工作人员工作量大增，工作时间延长，设备管理和维护力量不足［8］。可从以下几方面解决:

(1)除基本教学实验需固定指导教师外，其他可选实验的指导教师要实行开放式管理，只要具有博士学位的相关专业老师都可报名指导。如药剂学实验中压片机的使用，只要是用过该类仪器的教师名字，都可以出现在可选教师里，教师自己定下可选时间，学生网上自由选择。这样既减轻了部分实验教师工作量，又增加了学生的选择面，提高了教师对教学实验的参与度。

(2)对开放教学实验室工作，学校(学院)给予一定经费上的支持和保证。专门设立开放教学实验室补助费，对在晚上、双休日和节假日从事开放实验室工作的人员所付出的劳动给予尊重和工作量的认可，并给予一定补贴，以保护实验室工作人员的工作积极性。同时要提供多种形式的二次培训、交流机会，不断提高开放实验室管理水平。

(3)为了解决实验教学管理队伍人员不足问题，在开放管理上可以实施研究生实验助教管理模式。具体做法是学生先提出申请或由相关专业研究生导师推荐，经审查面试合格后，由专业教师对其进行培训，考核合格后，作为实验助教加入实验教师团队，参与开放实验室管理及部分实验指导工作。学院可为实验助理提供相应学分、助教费用及免费使用教学仪器的机会。

4 加强对开放实验室的管理

(1)对开放的教学实验室从人员、实验计划、仪器设备、经费实行一条龙管理，合理安排使用仪器设备和实验室，避免多个同学同时选用某台仪器设备。这样，学生的实验场所相对扩大，同时提高了仪器设备的使用率，最大限度开放实验室。

(2)开放形式可采取定时开放或预约开放。定时开放即由实验室固定开放时间，进行教学大纲规定必做的或有关自选仪器学习、实验小课题等。预约开放即由学生预先向实验室提出书面申请，讲明要做实验的内容。学生在进入开放实验室之前可在网上预约可用的开放时间及仪器、教室。

(3)实验室助教、指导老师根据学生人数多少和实验内容做好准备工作。

(4)学生进入开放实验室前须做好有关准备，查阅有关实验内容资料，并制定实验方案，网上提交并由指导教师审核。

(5)学生完成实验项目后应向实验室提交实验报告或小论文，实验室定期汇总、总结并可推荐优秀论文到有关刊物发表。

(6)开放教学实验室可根据开放时间、内容、学生人数，向学校实验室管理职能部门申请开放实验补助费。

(7)学校在办学经费分配上逐渐加大向基础教学实验室建设倾斜力度。上海交大药学院在“985三期”建设中获得了学校170余万元的支持，添置了大量教学仪器设备，使教学实验室设施得到了很大的改善和提高［9-15］。

4 结语

开放的教学实验室构建了一个可以激发学生主观能动性的大平台，调动了学生参与实践活动的积极性，提高了实验教学质量。通过合理统筹安排实验教学和自由开放时间，实验室及相关的教学仪器设备利用率得到显著提高。通过参加各级实验课题，极大提高了学生独立思考、解决问题和科研创新能力。总言之，实验室的开放对培养学生创新意识和创新能力发挥着重要作用。

开放实验室不仅仅是简单的时间和空间开放，而是一种科学的管理模式，涉及到实验室各种资源的综合配置和利用、实验师资队伍的优化以及相关管理制度的配套建设等多个问题［16-17］。教学实验室的开放，最大限度地放宽了大学生进行各种实验活动、科技创新的时间和空间，既增加了学生进入实验室的自由度，使学生能够更灵活地选择合理的活动时间和空间，也全面提升了学生的自主学习、主动创新能力。这种开放式的实验教学强调以学生为中心，在实验项目、实验内容、实验设备、实验方法、实验时间和实验难度等方面给予学生充分的自主权，可以使学生能够根据个人的实验基础和兴趣爱好选择相应的实验内容，充分发挥了学生的想象力和创造力，调动了大学生参与科技创新的积极性，全面培养了学生的创新精神和实践能力。

［1］胡仁杰.营造开放的实验教学环境，开展开放式自主实验教学［J］.实验室研究与探索，2006，25(7):822-826.

HU Ren-jie.To create the open teaching environment in Lab and develop the open and self-experimental teaching［J］.Research and Exploration in Laboratory，2006，25(7):822-826.

［2］蔡炳新，蔡 炽，曾鸽鸣，等.改革实验教育教学，培养创新型人才［J］.实验室研究与探索，2009，28(1):17-19.

CAI Bing-xin， CAIChi， ZENG Ge-ming， etal. Innovating experimental education and teaching to cultivate creative talents［J］.Research and Exploration in Laboratory，2009，28(1):17-19.

［3］白 云，柴 钰.加强开放式实验教学，培养学生的创新能力［J］.实验室研究与探索，2010，29(8):109-112.

BAI Yun，CHAI Yu.Enhancing open experimental teaching to cultivate students innovation abilities［J］.Research and Exploration in Laboratory，2010，29(8):109-112.

［4］廖庆敏，秦钢年.建立开放实验室，提高学生的实践能力和创新能力［J］.实验室研究与探索，2010，29(4):162-165.

LIAO Qing-min， QIN Gang-nian. Buildingopen laboratoryto enhance students’practical and innovation abilities［J］.Research and Exploration in Laboratory，2010，29(4):162-165.

［5］李文杰.开放实验室教学模式探索及实践［J］.重庆工学院学报，2006，20(6):157-159.

LI Wen-jie.Exploration and practice of open laboratory teaching pattern［J］.Journal of Chongqing Institute of Technology，2006，20(6):157-159.

［6］李春梅，雷 历.开放实验室浅议［J］.实验室研究与探索，2004，23(12):193-195.

LI Chun-men，LEI Li，Discussion on opening laboratory ［J］.Research and Exploration in Laboratory，2004，23(12):193-195.

［7］张春荣.开放实验室，充分发挥实验设备功能［J］.实验技术与管理，2002，19(6):125-127.

ZHANG Chun-rong.Open laboratory of experimental equipment，give full play to the function［J］.Experimental Technology and Management，2002，19(6):125-127.

［8］陈大鹏.必须重视高校实验师资队伍建设［J］.实验技术与管理，2000，17(5):64-66.

CHENG Da-peng.Attention to the construction of experimental teaching team in colleges［J］.Experimental Technology and Management，2000，17(5):64-66.

［9］于永江，王洪刚，郝金光.开放式实验教学模式及实验室开放管理系统探讨［J］.鲁东大学学报(自然科学版)，2008，24(3):241-244.

YU Yong-jiang，WANG Hong-gang，HAO Jin-guang，A tentative analysis of the open-mode laboratory and Its management system［J］.Lu Dong University Journal(Natural Science Edition)，2008，24(3):241-244.

［10］陆申龙.开放教学实验室，提高学生创造能力［J］.实验室研究与探索，1999，(6):8210.

LU Shen-long，Open teaching laboratory for improving creative abilities of students［J］.Research and Exploration in Laboratory，1999，(6):8210.

［11］陈大鹏，吴丽芬.实验室开放的实践与探索［J］.实验技术与管理，2003，20(6):159-161.

CHENG Da-peng，WU Li-fen，Exploration and practice of opening laboratory［J］.Experimental Technology and Management，2003，20(6):159-161.

［12］秦惠洁.实验教学培养创新人才的实践与建议［J］.实验室研究与探索，2000(5):11-14.

QIN Hui-jie.Practice and suggestions about development of creative personnelthrough experimentteaching ［J］. Research and Exploration in Laboratory，2000(5):11-14.

［13］陈东海，王祖强，王照君.加强对学生创新和能力的长期培养［J］.实验室研究与探索，2006，25(2):215-217.

CHEN Dong-hai，WANG Zu-qiang，WANG Zhao-jun，Strengthen the long-Term education for students innovation and ability［J］.Research and Exploration in Laboratory，2006，25(2):215-217.

［14］赵维武.本科生实践创新能力培养的研究［J］.实验技术与管理，2006，23(1):83-85.

ZHAO Wei-wu，Research on cultivating practice and innovation ability forundergraduate［J］. ExperimentalTechnology and Management，2006，23(1):83-85.

［15］秦钢年，黄大明，卢福宁，等.构建适应创新型人才培养的实验教学体系［J］.实验室研究与探索，2012，31(1):101-104.

QIN Gang-nian，HUANG Da-ming，LU Fu-ning，et al.Construction of an experimental teaching system for cultivating adaptable and creative talents［J］.Research and Exploration in Laboratory，2012，31(1):101-104.

［16］易 红.高校实验教学与创新人才培养［J］.实验室研究与探索，2008，27(2):1-4.

YI Hong，Experimental teaching of university and cultivation of innovative talent［J］.Research and Exploration in Laboratory，2008，27(2):1-4.

［17］郑家茂，熊宏齐，潘晓卉.构建开放创新实验教学体系推动学生自主学习［J］.中国高等教育，2009(5):39-41.

ZHENG Jia-mao，XIONG Hong-qi，PAN Xiao-hui，Constructing the open and innovative experiment teaching system to promote students’autonomous learning，［J］.China Higher Education，2009(5):39-41.