马小隆，邵 谦，杨翠英，刘晓东，陈丽慧，寇小燕

·创新型人才培养·

从实验技能到创新能力培养的开放式实验教学

马小隆，邵 谦，杨翠英，刘晓东，陈丽慧，寇小燕

（山东科技大学 化学与环境工程学院，山东青岛 266590）

根据化学、化工类人才培养的特点，结合山东科技大学的实验教学实践，提出一种基于从实验技能到创新能力培养的开放式实验教学模式。以从实验技能到创新能力培养为主线，以“夯实基础，规范操作，培养能力，提升素质”为实验教学理念，以必修实验、开放实验、科技活动、技能竞赛相结合的内容体系为载体，以开放式的实验教学方法为手段，以网络化实验教学平台为支撑，从提高学生的实验技能着手，分层次、阶段性地提升学生动手能力、综合能力和创新能力。

高等教育；实验教学；实验技能；创新能力；

随着对实验教学模式的深入研究和广泛实践，开放式实验教学模式已被广泛地认可和应用，并且在培养学生的实践能力和创新能力方面产生了显著的效果［1］。但仍存在以下问题：（1）将开放性实验教学的重点落在课外的开放实验项目和研究创新型实验上，削弱了课内的基础性实验，强调了“创新能力”的培养，忽视了“实验技能”培养的重要性；（2）针对单一课程的开放性实验教学研究较多，而把开放性实验教学放在整体的人才培养目标、贯穿整个实验教学课程体系的层面上考虑较少；（3）缺乏系统细致的实施方案和制度保障，使开放性实验教学难以实施；（4）实验教材（讲义）面面俱到，没有给学生独自设计方案和自由发挥留出空间，没有形成集纸面教材、电子课件、视频教材、模拟实验相融合的立体化实验教材体系，不利于学生的自主学习和能力培养；（5）没有以网络化实验教学平台为支撑，使开放性实验教学形式简单，难以深入；（6）注重学生个人能力的培养，忽略了团队意识、协作能力的培养；（7）缺少相应的鼓励性政策措施，出现实验指导教师和学生积极性不高的现象，使开放式实验教学难以持续进行［2］。

针对以上开放实验教学中存在的问题，提出“基于从实验技能到创新能力培养的开放式实验教学模式”。旨在探索一条能有效地实施开放式实验教学，提高学生综合与创新能力的途径。

1 开放式实验教学模式的内涵与特征

开放式实验教学是一种全方位、立体化的实验教学模式，是一种全面的开放，是一项系统的工程。（1）实验教学的指导思想是开放的。充分体现学生的主体地位和教师的主导作用，为学生提供宽松、开放的学习环境，通过提高学生独立自主能力、塑造学生的探索精神和创新意识，达到人才培养的目标。（2）实验教学的内容是开放的：注重构建由基础到提高、由简单到综合的模块化、多层次的开放的实验教学内容体系，学生可以自选实验、自主实验，使学生的学习热情和探索精神得以释放和激发。（3）实验教学的手段是开放的：将多种现代教学手段与传统教学方法相结合，多媒体教学与网络教学、课堂教学与课外学习有机地融合，使实验教学的空间得到充分扩展。（4）学生的学习方法是开放的：提倡学生自主学习、引导学生勤以实践，勇于探索。不拘泥教材中的实验方案，通过查阅资料，自行设计方案，独立完成实验内容。（5）实验室管理是开放的：学生可以在课余时间、节假日时间进入实验室，不同专业、不同课程的实验室及仪器设备可以通用，使实验教学的时间得到延伸，实验室资源得以充分利用。（6）实验成绩的考评方法是开放的：根据不同实验课程的特点，制定灵活、多样的考评机制。如：基础性实验由平时成绩和考试成绩组成，综合设计性实验以实验方案和实验报告为重点评定成绩，研究创新性实验以论文答辩的形式评定成绩。（7）实验教学的目标是明确的：沿着从实验技能到创新能力培养这条主线，从基础的实验技能培养入手，有步骤、分层次推进，最终达到创新能力的提高。（8）实验教学的实施是有序的：有严格、细致的实验教学和实验室管理制度及相应的政策措施为保障，以功能完善、资源丰富的网络化实验教学平台为支撑，使开放式实验教学活动灵活、高效、规范、有序［3－4］。

2 开放式实验教学的内容体系

化学化工类学科是实验性的学科，化学化工类学生的创新能力培养依赖于实验技能的提高。结合化学化工类专业培养方案，在实验教学内容体系上（见图1），设置“模块化、分层次”的课程结构，体现“夯实基础，规范操作，培养能力，提升素质”的实验教学理念，将实验教学内容设置为必修实验（包括基础性实验和创新性实验）、开放实验、科技活动、技能竞赛四个模块，达成一个完整的“从实验技能到创新能力培养”的实验教学内容体系，贯穿于整个四年的学习过程中。引导学生从被动学习转化为主动学习，提高学生从实验中学习知识、锻炼能力、提高素质的意识，使实验教学真正成为培养学生实验技能及创新能力的重要环节和必要手段，从而达到提高学生综合素质和科研创新能力的目标。在开放式实验教学内容体系中，必修实验课程是核心和基础，开放实验、科技活动是教学内容的延伸和提高，技能竞赛是激励措施和能力测试［5－6］。

图1 多模块、分层次的开放式实验教学内容体系

3 开放式实验教学的组织实施

在学生实验技能和创新能力培养的环节中，基础性实验是关键和重点。在开放式实验教学过程中，必须坚持“夯实基础，规范操作，培养能力，提升素质”的实验教学理念，从学生的实验技能入手，分层次、阶段性提高，逐渐达到创新能力的培养目标。

3.1 基础性实验课程

采取以班级为单位集体授课的方式，按“实验讲座、实验预习、实验操作、实验报告、考核与成绩评定”的模式实施。

学生自由组合成实验小组（每组3～4名），实行组长负责制，不同的实验项目实行组长轮换，以培养学生的责任心及组织与协作能力。既使是实行单人单套实验仪器进行操作的基础性实验项目，最好也组成实验小组，形成一个讨论与协作的团队氛围。

1）实验讲座。每门基础性实验课程根据各自课程的特点，在学生进入实验室前进行实验基础知识和安全知识讲座，使学生全面了解本实验课程的特点、常用仪器的用途及操作规范、安全知识等内容，为进入实验室进行实验预习和操作打下基础。

2）实验预习。预习方法灵活多样，可以网上查阅资料、参阅实验教材、游览实验课件（包括：电子课件、视频课件、仿真实验等），也可以进入实验室进行现场预习，了解实验条件和实验仪器的性能与使用方法。实验课前，将自行设计的实验方案（包括实验方法、操作步骤、仪器及试剂的选择、实验数据的采集等）提交实验指导教师审阅。指导教师针对方案中的缺陷与学生共同讨论，引导学生进行修改与完善。

3）实验过程。指导教师向学生讲授实验的重点内容和仪器的操作规范、安全事项，放手由学生独立完成实验过程。教师不断巡视，注意及时纠正不规范操作。针对学生实验中提出的问题，或由教师主动提问，组织学生讨论，引导学生独立思考问题、自行完成实验。实验结束时，指导教师点评学生的实验方案和实验操作的规范性。

4）实验报告。规范实验报告格式，突出实验方案、数据处理、问题讨论等内容。强调实验报告中原始记录的重要性，要求学生规范、真实地记录原始数据，培养严谨、求实的实验工作作风。实验报告由预习报告（内容包括：实验目的、实验原理、仪器试剂、实验方案等）与实验结束后的数据处理、问题讨论合并而成。

5）实验考核与成绩评定。实验课程结束后，组织实验操作考核。设计有代表性、含有操作环节比较多的项目实验进行。制定详尽量化的操作评分细则，监考教师现场打分。考试时，学生写出书面的实验方案，再进行实际操作。考试结束时，监考教师要当场进行点评，让每名学生都清楚自己的问题所在，知道如何纠正，从而通过考试促进学生实验操作的规范性与实验能力的提高，以达到考试的真正目的。实验成绩由平时成绩与考试成绩相结合。平时成绩由实验预习、实验操作、实验报告三部分组成。突出实验方案、操作规范、实验结果讨论在平时成绩中的比重。不同的实验课程可以结合各自特点，力求制定灵活多样又客观公平的实验成绩评定方法。

3.2 创新性实验课程

以2～3周的综合大实验的形式开设，可以按项目分散进行。学生以课题组为单位由不同的教师分组指导，可以集中在教学实验室或分散到科研实验室中实施。实验成绩可以根据实验报告评定成绩或以小论文答辩的形式评定成绩。总之，创新性实验课程的实施应结合各自特点，灵活多样地开展。

3.3 开放性实验

由实验中心在网上发布课题和时间，学生进行网上预约后，进入实验室，学生自主完成实验。实验室实行教师值班制，负责对学生的管理和指导。

1）基本操作训练。针对化学实验中常用的玻璃仪器和分析仪器（如分析天平、分光光度计、酸度计等）的使用，学生参照化学实验基本操作规范和化学实验基本操作视频课件，反复练习、规范操作。

2）综合设计型实验。在学生完成基础性实验课程后，打破各门实验课程界限，制定多个综合设计型实验项目，组成一门实验选修课，分散在各个实验室中进行。在指定的学期内，由学生自选时间，独立完成全部的实验内容（包括方案制定、试剂配制、仪器选择与安装调试）。教师通过批阅实验报告评定成绩。

3.4 科技活动

结合学生的“科研立项”“创新创业训练计划”和“挑战杯”竞赛等，由学生自选课题，通过网上提交课题申请，经审核批准后，利用课余时间、节假日等进行实验。教师可以结合科研项目，选择适当内容，通过网络平台发布研究题目，学生网上选题，实行教师与学生双向选择。学生的科技活动分散到各个教学实验室或科研实验室中进行。

3.5 技能竞赛

实验技能竞赛可以激发学生学习的热情和兴趣，同时也是对实验教学效果的检测。通过准备和参加各项竞赛的过程，不仅提高了学生的实验操作能力、知识应用和综合设计能力，而且锻炼了学生的自学能力和团队协作能力。将实验技能大赛活动长期化、制度化，每年集中举办一次，内容分为多个竞赛模块，例如：无机与分析化学、物理化学、有机化学、仪器分析、化工原理等，不同年级的学生分别参加相应模块的竞赛。每年从大三学生中选拔部分优秀学生参加全国及省市高校化学、化工类实验技能（设计）大赛。

4 网络化实验教学平台及立体化实验教材体系建设

设计、开发集实验室开放管理与网络教学功能于一体的网络化实验教学平台，是对开放式实验教学的有力支撑。实现开放实验项目的发布与预约，学生自选课题的申请与审核，教师科研题目发布，网络教学、网络答疑、大型仪器使用预约等功能。用网络平台保障实验室开放活动高效、规范、有序的进行，拓展和延伸实验教学的内容和空间。

编写适于开放式教学的实验教材或讲义，制作或购置形式多样、内容生动的多媒体教材（包括电子课件、视频教材，仿真实验课件等），挂在网络化实验教学平台上，供学生随时随地自由浏览学习。随着内容的不断充实与完善，建立一个纸质教材和电子教材互补、平面化和网络化相融合的立体化实验教材体系，为学生搭建一个丰富多彩、形象生动的学习资料库，将实验教学延伸到开放的网络空间。

5 开放式实验教学的保障措施

开放式实验教学的实施应在原有实验室和实验教学管理制度的基础上，补充完善相关的管理制度。如实验室安全与开放管理办法、实验教学的实施与考评办法、实验仪器、试剂领（借）用办法等。

为激励学生参加开放性实验和科研活动的热情，调动教师参加开放式实验教学工作的积极性，学校、学院应制定相应的制度与措施，如将开放实验作为选修课程纳入学生实践教学环节、设立科研活动的“创新学分”、制定实验室开放工作量计算办法等［7－8］。只有在制度与政策保障下，开放式实验教学才能稳定、有序、长期地实施。

6 结束语

开放式实验教学过程中，教师是学生知识学习和能力培养的设计者、组织者和指导者［4］。少一点灌输和束缚，多一点引导和启发，更多的提倡由学生独立、自主地完成实验。鼓励学生不拘泥于实验教材，自行设计不同的实验方案。实验课不受限于实验学时，允许实验超时，允许课后另选时间重复实验。

开放式实验教学在实施过程中，指导教师要特别注意处理好知识传授与启发引导的关系、自主实验与规范操作的关系。自主实验不是自由实验，实验的内容、方案、时间可以自主，但实验操作过程必须规范。开放式的实验教学不是不讲课，而是要把握好讲什么、讲多少的分寸。给学生留出自主发挥的空间，留什么、如何留？即要保证受益群体的最大化，又能兼顾学生个体化的差异，是摆在每位实验教师面前新的课题。总之，开放式实验教学是对实验指导教师提出的更高要求和新的挑战。

［1］邵谦，杨静，刘青云，等.基于协作学习的化工类立体化实验教学体系的构建［J］.高校实验室工作研究，2011，110（4）：1－3.

［2］盖功琪，宋国利.开放式实验教学管理模式的研究与实践［J］.黑龙江高教研究，2009（5）：162－164.

［3］李晓莉，侯玲玲，郝雪.高等学校开放式实验教学模式的问题分析及对策［J］.沈阳建筑大学学报：社会科学版，2011，13（3）：382－384.

［4］宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（2）：91－93.

［5］衡涛，范文芹.全开放性实验教学在高等教育中的应用［J］.实验室研究与探索，2011，30（8）：336－338.

［6］马小隆，刘晓东，杨翠英，等.化学实验开放式教学模式的研究与实践［J］.实验室科学，2011，14（6）：183－186.

［7］林鸣，郭飞君，于龙.创新型开放实验教学体系初探［J］.长春师范学院学报：自然科学版，2011，30（1）：113－115.

［8］刘琴.开放式实验教学研究现状及展望［J］.实验科学与技术，2010，8（4）：81－82.

Study on Open Experimental Teaching Model Based on from Experimental Skill to Innovation Ability

MA Xiaolong，SHAO Qian，YANG Cuiying，LIU Xiaodong，CHEN Lihui，KOU Xiaoyan
（College of Chemical and Environmental Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China）

The open experimental teachingmodel from experimental skills training to innovation capability is proposed based on the characteristics of the chemical and chemical engineering personnel training，combined with experimental teaching practice in our college.The main point of teaching is from experimental skills to innovation capability train.“Compacting foundation，standardizing operations，cultivating the ability，enhancing accomplishment”is the experimental teaching philosophy.The compulsory experiment，open experiment，scientific and technological activities，skills competitions are the carrier of experimental teaching.The open experiment is experimental teachingmeans.Network teaching is the support of teaching platform.Our aim is to improve the skills of the student's experimental skill，and comprehensive and innovative ability at different levels and stage.

advanced education；experiment teaching；experiment skill；innovation ability

G40－034

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.054

2013－10－28；修改日期：2014－02－28

山东省高等学校教学改革基金资助项目（2012244）。

马小隆（1960－），男，大专，高级实验师，主要从事实验教学与实验室管理工作。