论文部分内容阅读
摘要：培养人才、科学研究是高等院校的主要任务。实验教学是高等教育人才培养的重要组成部分，将实验教学与科学研究相结合，能够互相促进，更好地实现高等教育的目标。实验教学分为基础的验证式实验，提高的综合、设计类实验和创新的开放式实验，开放式实验教学和科学研究齐头并进，能够互相促进，更好地实现高等教育的目标。
关键词：科学研究；开放式实验教学；高等教育
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）04-0222-02
一、引言
国家在教育科研体制改革中明确指出“高等学校担负着培养高级专门人才和发展科学文化的重大任务”，“担负着国家基础研究和应用研究的重要任务”。高校的科研工作离不开实验环节，相对于传统教学过程而言，科学研究是紧跟最新科学技术发展的，如果能将这些先进的科技成果应用于学生的实验能力培养中，对学生的科研能力、创新能力提高会有很大助益。当前科技发展日新月异，在市场经济环境下，高校除了完成实验教学任务外，还应该实现产、学、研协作，创造更好的市场效益和社会财富。开放式实验教学和科学研究齐头并进，能够互相促进，更好地实现高等教育的目标，培养适应先进技术发展的高级创新型人才。
二、实验教学分类
根据培养创新性人才的要求，把实验教学分为基础的验证式实验，提高的综合、设计类实验和创新的开放式实验。
基础的验证式实验是对理论课内容通过实验的方式再现，重点培养学生的基本技能，一般都有明确的实验方法、步骤与结论，具有可重复性。提高的综合、设计类实验，通常是独立的实验教学，具有更强的目的性和综合性，为达到实验目标，学生可以在教师给出的实验目标下，自行设计实验过程，并随时根据实验过程中遇到的问题对实验步骤进行分析和调整，具有一定的创新性。创新的开放式实验主要是接近于科学研究的探索性方面的实验，往往没有明确的实验指导，要求更高层次的创新性。
减少基础的验证式实验，增加综合、设计类实验，提倡学生尽早介入教师的科研，增加创新的开放式实验，能够有效促进教学与科研的结合，促进学生的学业进步与教师的教学科研能力的提高。
三、开放式实验教学与科研
（一）开放式实验特点
1.教学目的。开放式实验教学的目的是帮助学生巩固基础知识、熟练专业技能，并能进一步让学生锻炼综合应用能力，培养创新能力，为将来就业或进行科学研究等工作打下坚实的基础。
2.教学主体。在验证式、综合设计类的传统实验教学过程中，教师是主体，学生机械按照实验步骤操作，被动接受实验过程。开放式实验教学过程中，学生是实验的主体，学生可以在教师规定的知识范围内，自行选择感兴趣的课题，选择符合课题要求的工具，寻找并确定实验方法，制定和调整实验步骤，处理和分析实验结果。
3.教学内容。传统实验教学内容与教材联系紧密，因此难免出现滞后现象。开放式实验教学内容综合最新发展的信息技术，能与科学技术发展同步。与跨学科综合型科学研究一样，开放式实验教学的内容通常综合性较强，有时也属于跨学科实验，需要学生掌握并灵活运用知识技术，能很好地培养学生的综合分析能力和实践应用能力。
4.实验指导书。在验证式、设计类等传统实验方式中，教师一般为学生提供实验指导书，其中会详细给出实验的目的、原理和步骤，较为负责的老师还将可能的问题与处理方法等详细给出。这样就使得学生失去了学习动力，没有了发现问题、分析问题、解决问题的探索过程，无法锻炼学生的钻研能力和分析、解决问题的能力。开放式实验的指导书或实验教材还是要与理论知识相结合，但其内容应该反映最新科技的发展，并尽量只给出大概的选题方向和实验要求，让学生自己完成实验选题、实验步骤、实验问题处理方法等部分，让学生中有较大的自由空间，学会自己策划实验方案。
5.教学方式。在验证式、设计类等传统实验方式中，多采用注入式教学，实验题目、步骤和工具准备等都由实验教师进行。实验时学生机械操作工具软件，获得数据结果，这样学生容易失去学习的主动性和积极性。而开放式实验教师只为学生提供實验资料、工具和解答部分实验问题等。因此，学生能够真正成为实验教学的主体，能够灵活运用自己掌握的知识，积极发挥聪明才智，锻炼解决科学问题的能力。
6.实验时间、条件。开放式实验一般需要实现三部分内容：时间开放（根据学生预约给予安排），项目开放和人员开放。因此对实验室条件提出了很高要求，要求实验室配备满足学生项目要求的环境，要求合理安排教师资源对学生提供必要的指导，要求实验室根据不同实验室的软硬件条件建立专门的预约网络平台，实现对实验资源的有效配置。这都对实验室的条件提出了很高的要求。
7.考核方式。开放式实验课程目的是培养学生的应用创新能力，因此在实验课程的考核方面也应当围绕学生的应用创新能力。可以将传统的“实验操作 实验报告”的实验考核方式改为“实验操作 实验报告 开放式实验设计”，并加大开放式实验设计的比例。
（二）开放式实验对教师科研、教学的要求
开放式实验对教师的科研、教学水平提出了更高的要求。教师的实验教学工作应与其科研保持一致性。开放式实验要求教师能够积极钻研学术、不断更新知识、站在学科前沿，这样才能在教学中灵活生动，才能提出有意义的科学问题，思考并实行新的实验教学思路，才能激发、培养学生的实验兴趣。因此，开放式实验要求教师要多进行科学研究和实验，并从科研过程中获取开放式实验教学的素材。而教师的学术论文、专利等科研成果也能提高自己的学术知名度，在学生心目中树立更多威信。
实验大多是代课教师安排实验及时间，也可由实验室专任实验教师教授，这对实验专任教师的专业知识掌握提出了较高要求，可以提高实验教师投入到学习专业理论知识的热情。
在开放式实验教学的过程中，教师引导尤为关键。在实验教学中，教师应当综合运用视听教学工具，激发学生的学习兴趣，鼓励学生积极主动地加入到教学活动中来，并充分发挥他们的主体作用。尤其在实验准备的环节，要抓住学生的心理，设计每节课的导入，引发学生的好奇心，激起学生的求知欲。 随着网络化、大数据的发展，实施远程实验教学、建立云存储教学资源平台，达到教师科研资料、學生实验设计等资源共享，从而充分发挥智能化实验教学的作用。
在开放式实验教学过程中，教师给出实验的大致思路，并不断鼓励学生自主创新的实验过程，并鼓励学生争取学校、本地教育机构设立的“大学生科研创新活动基金”，为学生科研提供导师指导和经费支持，并逐步建立开放、完善的基础教学实验中心，协调实验室维护、实验人员配备等服务，实现实验室的全面开放。
四、开设开放式实验需要注意的问题
开放式实验并不意味着完全的自由，需要教师在实验设备、软件的操作规程、安全管理、实验教学质量方面进行严格管理和控制，发挥主导作用，使学生能够安全、有效地进行实验。开放式实验的根本目的是提高实验教学质量，因此，要把质量控制措施贯穿于整个实验教学过程中，对实验的效果进行跟踪。
开放式实验并不是排斥验证式、综合设计类实验，也并不是建议取消验证性、综合设计类实验，而是根据学生的特点将三种不同的实验类别分配合理的比例，从而在帮助学生建构扎实的理论、方法的基础上，鼓励学生进行知识技术的应用和创新，因此要求学生的知识结构清晰、逻辑清楚、实验基本功扎实。
开放式实验要求实验指导老师基本理论知识扎实、教学方法科学，并具备一定的科研能力，最好能将优秀的学生纳入到科研团队中，为学生创新创造更好的条件。另外，开放式实验需要指导老师用更多时间跟踪学生实验的进展，并能进一步通过学生展示与讲解、提问与交流等多种方式公正评价学生的实验质量。
实行开放式实验时，应实现教师资源、工具资源、实验室时间空间等实验教学资源的优化，实现高效率的配置和利用，使实验既能够满足学生的发展，又避免过度浪费的发生。
在高校推广开放式实验教学时，可以通过分步推进展开工作，即推行由点到线、由线到面的过程。“点”就是通过专业教师、工具、软件等资源较为丰富的实验室展开开放式实验教学，并通过教学实践过程获得丰富的经验，将在此获得的经验作为后续推广的借鉴。“线”就是由“点”构成的集合，“面”则是由“线”扩展而成的高校全面实行开放式实验教学的局面。推进过程中需要不断地总结教学经验，不断调整进步，使开放式实验教学符合社会需要和时代发展。
五、小结
专业课实验教学是高等教育的重要组成部分，是学生综合能力、分析能力、实践能力和创新能力培养的重要环节。为了完成提高学生综合实践能力和创新能力的培养目标，需要加大力度推进实验教学改革，在传统的验证式试验、综合设计类实验的基础上，推行开放式实验模式，帮助学生在牢固掌握基础知识的前提下，实现对知识的综合应用和创新发现。
参考文献：
[1]赵文玲，曾方.高等教育实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2010，29（10）.
[2]宋和宁.浅谈高等职业教育中的实验教学与科研[J].教育与职业，2008，（21）.
[3]吴朝建，汤菊平.论高校开放式实验教学体系的构建[J].湖南工程学院学报，2007，12（2）.
[4]付宝琴，吴文悌.探讨人才培养并行模式下的实验改革[J].实验室研究与探索，2006，25（3）.
[5]梁上燕.论高校实施开放式实验教学的条件保障[J].甘肃科技，2007，23（9）.
[6]吴兴强.浅谈高等职业教育开放式实验教学[J].中国高校科技与产业化（学术版），2006，（z1）：181-182.
关键词：科学研究；开放式实验教学；高等教育
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）04-0222-02
一、引言
国家在教育科研体制改革中明确指出“高等学校担负着培养高级专门人才和发展科学文化的重大任务”，“担负着国家基础研究和应用研究的重要任务”。高校的科研工作离不开实验环节，相对于传统教学过程而言，科学研究是紧跟最新科学技术发展的，如果能将这些先进的科技成果应用于学生的实验能力培养中，对学生的科研能力、创新能力提高会有很大助益。当前科技发展日新月异，在市场经济环境下，高校除了完成实验教学任务外，还应该实现产、学、研协作，创造更好的市场效益和社会财富。开放式实验教学和科学研究齐头并进，能够互相促进，更好地实现高等教育的目标，培养适应先进技术发展的高级创新型人才。
二、实验教学分类
根据培养创新性人才的要求，把实验教学分为基础的验证式实验，提高的综合、设计类实验和创新的开放式实验。
基础的验证式实验是对理论课内容通过实验的方式再现，重点培养学生的基本技能，一般都有明确的实验方法、步骤与结论，具有可重复性。提高的综合、设计类实验，通常是独立的实验教学，具有更强的目的性和综合性，为达到实验目标，学生可以在教师给出的实验目标下，自行设计实验过程，并随时根据实验过程中遇到的问题对实验步骤进行分析和调整，具有一定的创新性。创新的开放式实验主要是接近于科学研究的探索性方面的实验，往往没有明确的实验指导，要求更高层次的创新性。
减少基础的验证式实验，增加综合、设计类实验，提倡学生尽早介入教师的科研，增加创新的开放式实验，能够有效促进教学与科研的结合，促进学生的学业进步与教师的教学科研能力的提高。
三、开放式实验教学与科研
（一）开放式实验特点
1.教学目的。开放式实验教学的目的是帮助学生巩固基础知识、熟练专业技能，并能进一步让学生锻炼综合应用能力，培养创新能力，为将来就业或进行科学研究等工作打下坚实的基础。
2.教学主体。在验证式、综合设计类的传统实验教学过程中，教师是主体，学生机械按照实验步骤操作，被动接受实验过程。开放式实验教学过程中，学生是实验的主体，学生可以在教师规定的知识范围内，自行选择感兴趣的课题，选择符合课题要求的工具，寻找并确定实验方法，制定和调整实验步骤，处理和分析实验结果。
3.教学内容。传统实验教学内容与教材联系紧密，因此难免出现滞后现象。开放式实验教学内容综合最新发展的信息技术，能与科学技术发展同步。与跨学科综合型科学研究一样，开放式实验教学的内容通常综合性较强，有时也属于跨学科实验，需要学生掌握并灵活运用知识技术，能很好地培养学生的综合分析能力和实践应用能力。
4.实验指导书。在验证式、设计类等传统实验方式中，教师一般为学生提供实验指导书，其中会详细给出实验的目的、原理和步骤，较为负责的老师还将可能的问题与处理方法等详细给出。这样就使得学生失去了学习动力，没有了发现问题、分析问题、解决问题的探索过程，无法锻炼学生的钻研能力和分析、解决问题的能力。开放式实验的指导书或实验教材还是要与理论知识相结合，但其内容应该反映最新科技的发展，并尽量只给出大概的选题方向和实验要求，让学生自己完成实验选题、实验步骤、实验问题处理方法等部分，让学生中有较大的自由空间，学会自己策划实验方案。
5.教学方式。在验证式、设计类等传统实验方式中，多采用注入式教学，实验题目、步骤和工具准备等都由实验教师进行。实验时学生机械操作工具软件，获得数据结果，这样学生容易失去学习的主动性和积极性。而开放式实验教师只为学生提供實验资料、工具和解答部分实验问题等。因此，学生能够真正成为实验教学的主体，能够灵活运用自己掌握的知识，积极发挥聪明才智，锻炼解决科学问题的能力。
6.实验时间、条件。开放式实验一般需要实现三部分内容：时间开放（根据学生预约给予安排），项目开放和人员开放。因此对实验室条件提出了很高要求，要求实验室配备满足学生项目要求的环境，要求合理安排教师资源对学生提供必要的指导，要求实验室根据不同实验室的软硬件条件建立专门的预约网络平台，实现对实验资源的有效配置。这都对实验室的条件提出了很高的要求。
7.考核方式。开放式实验课程目的是培养学生的应用创新能力，因此在实验课程的考核方面也应当围绕学生的应用创新能力。可以将传统的“实验操作 实验报告”的实验考核方式改为“实验操作 实验报告 开放式实验设计”，并加大开放式实验设计的比例。
（二）开放式实验对教师科研、教学的要求
开放式实验对教师的科研、教学水平提出了更高的要求。教师的实验教学工作应与其科研保持一致性。开放式实验要求教师能够积极钻研学术、不断更新知识、站在学科前沿，这样才能在教学中灵活生动，才能提出有意义的科学问题，思考并实行新的实验教学思路，才能激发、培养学生的实验兴趣。因此，开放式实验要求教师要多进行科学研究和实验，并从科研过程中获取开放式实验教学的素材。而教师的学术论文、专利等科研成果也能提高自己的学术知名度，在学生心目中树立更多威信。
实验大多是代课教师安排实验及时间，也可由实验室专任实验教师教授，这对实验专任教师的专业知识掌握提出了较高要求，可以提高实验教师投入到学习专业理论知识的热情。
在开放式实验教学的过程中，教师引导尤为关键。在实验教学中，教师应当综合运用视听教学工具，激发学生的学习兴趣，鼓励学生积极主动地加入到教学活动中来，并充分发挥他们的主体作用。尤其在实验准备的环节，要抓住学生的心理，设计每节课的导入，引发学生的好奇心，激起学生的求知欲。 随着网络化、大数据的发展，实施远程实验教学、建立云存储教学资源平台，达到教师科研资料、學生实验设计等资源共享，从而充分发挥智能化实验教学的作用。
在开放式实验教学过程中，教师给出实验的大致思路，并不断鼓励学生自主创新的实验过程，并鼓励学生争取学校、本地教育机构设立的“大学生科研创新活动基金”，为学生科研提供导师指导和经费支持，并逐步建立开放、完善的基础教学实验中心，协调实验室维护、实验人员配备等服务，实现实验室的全面开放。
四、开设开放式实验需要注意的问题
开放式实验并不意味着完全的自由，需要教师在实验设备、软件的操作规程、安全管理、实验教学质量方面进行严格管理和控制，发挥主导作用，使学生能够安全、有效地进行实验。开放式实验的根本目的是提高实验教学质量，因此，要把质量控制措施贯穿于整个实验教学过程中，对实验的效果进行跟踪。
开放式实验并不是排斥验证式、综合设计类实验，也并不是建议取消验证性、综合设计类实验，而是根据学生的特点将三种不同的实验类别分配合理的比例，从而在帮助学生建构扎实的理论、方法的基础上，鼓励学生进行知识技术的应用和创新，因此要求学生的知识结构清晰、逻辑清楚、实验基本功扎实。
开放式实验要求实验指导老师基本理论知识扎实、教学方法科学，并具备一定的科研能力，最好能将优秀的学生纳入到科研团队中，为学生创新创造更好的条件。另外，开放式实验需要指导老师用更多时间跟踪学生实验的进展，并能进一步通过学生展示与讲解、提问与交流等多种方式公正评价学生的实验质量。
实行开放式实验时，应实现教师资源、工具资源、实验室时间空间等实验教学资源的优化，实现高效率的配置和利用，使实验既能够满足学生的发展，又避免过度浪费的发生。
在高校推广开放式实验教学时，可以通过分步推进展开工作，即推行由点到线、由线到面的过程。“点”就是通过专业教师、工具、软件等资源较为丰富的实验室展开开放式实验教学，并通过教学实践过程获得丰富的经验，将在此获得的经验作为后续推广的借鉴。“线”就是由“点”构成的集合，“面”则是由“线”扩展而成的高校全面实行开放式实验教学的局面。推进过程中需要不断地总结教学经验，不断调整进步，使开放式实验教学符合社会需要和时代发展。
五、小结
专业课实验教学是高等教育的重要组成部分，是学生综合能力、分析能力、实践能力和创新能力培养的重要环节。为了完成提高学生综合实践能力和创新能力的培养目标，需要加大力度推进实验教学改革，在传统的验证式试验、综合设计类实验的基础上，推行开放式实验模式，帮助学生在牢固掌握基础知识的前提下，实现对知识的综合应用和创新发现。
参考文献：
[1]赵文玲，曾方.高等教育实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2010，29（10）.
[2]宋和宁.浅谈高等职业教育中的实验教学与科研[J].教育与职业，2008，（21）.
[3]吴朝建，汤菊平.论高校开放式实验教学体系的构建[J].湖南工程学院学报，2007，12（2）.
[4]付宝琴，吴文悌.探讨人才培养并行模式下的实验改革[J].实验室研究与探索，2006，25（3）.
[5]梁上燕.论高校实施开放式实验教学的条件保障[J].甘肃科技，2007，23（9）.
[6]吴兴强.浅谈高等职业教育开放式实验教学[J].中国高校科技与产业化（学术版），2006，（z1）：181-182.