开放实验室 培养学生创新能力

开放实验室 培养学生创新能力

摘要:开放实验室是高校实验教学改革最重要的任务之一,对培养学生开拓意识、创新思维和动手能力具有重要意义。本文分析开放实验室的意义,对开放实验室的开放模式及实验室开放的保证措施进行了深入探讨。

关键词:开放实验室;开放模式;实验教学改革

目前在高校的教学活动中,普遍存在着重理论轻实践、重知识轻能力,对实验教学不重视等问题,在学生创新能力的训练和创造型人才的培养方面存在弊端。为了培养创新型高素质人才,各高校都深刻认识到必须改革传统的实验教学模式,采取各种措施提高学生就业竞争力。

传统的教学体系中实验教学被看作是理论教学的附属,认为实验教学的目的是加深对理论的理解,或把实验教学仅仅当作为验证理论,对实验教学不够重视;另外,现有的实验教学模式是以老师为中心,学生“照方抓药”式的做着实验,在规定的时间及配备好的仪器上,按实验指导书上的实验步骤,机械地完成实验任务,使学生的教学实践完全处于被动状态,束缚了学生的思考,压抑了学生的创造力;现行的实验室管理和运行机制也存在弊端。

所谓开放实验室,是指高校实验室在时间、空间、内容和教学方法等方面对学生全面开放,由学生自主选择并进行实验学习与研究的教学方式,能为学生的主动学习创造一个良好的外部环境。由于它能一改传统的实验教学模式,充分体现以人为本的教学理念,在为培养和提高学生的创新精神和实践动手能力,实现高校实验教学资源优化利用等方面起到十分积极的作用,因此开放实验室成为高校实验教学改革最重要的任务之一。

1建立开放实验室的意义

(1) 体现以人为本、因材施教的教育理念,满足学生自身学习的需求,培养学生的综合素质。开放式实验教学注重学生个性的差异,摒弃以往所有学生按统一的实验大纲在同一时间进行同一内容实验的模式,将学习的主动性交给学生,鼓励学生根据自身学习情况,有选择有目地的进行实验,变传统的被动学习为主动学习,符合因人而异、因材施教的教育理念 [1]。

(2) 激发学生主动学习的积极性。学生能做实验,能在一个发挥自身特长的教学环境成长,能按照自己的学习规律调整学习内容和时间,变被动为主动。

(3) 能够培养和锻炼学生发现问题、解决问题的能力。通过查阅资料,学生了解到一个专业方向有较多研究问题,但又不可能研究所有问题,面面俱到,需从中找到感兴趣且又对实际影响较大问题。这对学生是一次很好的锻炼,提高了学生制定实验方案的能力和创新能力,增加了学生胜任未来工作的自信心,为今后学习和走上工作岗位,奠定了扎实的基础。

(4) 促进教与学的相互提高。培养学生的综合素质,必然对教师的要求更高,每次实验都出现一些难以预料的问题,有些是教师从未遇到过的,这就要求教师要不断地充实自己,更新自己的知识,才能给学生更好的指导,促进教与学的相互提高,从而提高教师的专业水平、学术水平和科研能力。

2实验室开放模式

在传统的实验教学模式下,实验教学内容多为重复性、验证性实验,缺少综合性和设计性的内容。由于学生上课时间固定,学生也没有时间到实验室来选择自己感兴趣的实验项目进行实验,不利于全面、系统地培养学生实验能力和创新能力,影响实验教学质量的提高。开放实验室就是要引入新的教学模式,克服旧实验教学模式的弊端,在时间、空间、实验教学内容和实验方法手段上进行全面开放。

2.1实验室开放的时间模式

从实验室开放的时间上,可分为预约开放、定时开放和全天开放。根据实验室的具体情况将三种开放形式有机的结合起来,充分利用实验室资源[2]。

(1) 预约开放。首先由实验室列出可开放的实验内容和仪器设备,学生根据公布的情况向实验室提出要做的实验内容及所需的仪器设备,由实验室安排。

(2) 定时开放。每周安排固定的时间开放,在规定的开放时间,学生可进入实验室,利用实验室提供的仪器设备进行实验。

(3) 全天开放。整合实验室资源,设置全天开放的实验室,学生登记后随时可以进入实验室,进行自主实验,充分培养学生的创新能力。

2.2实验室开放的内容模式

在教学内容的改革上,应改变以验证性、描述性实验为主的局面,逐步减少这类实验的比例,增加综合性、设计性和创新性实验,按照基础训练、综合实验、设计创新实验三个层次组织实验教学。学生根据自己的具体情况分阶段选择,由浅入深、循序渐进、逐步提高,最终达到对学生创新能力的培养。

(1) 基础实验项目开放。这类实验项目主要针对低年级学生,注重对学生基本知识和基本技能的训练。应在教师的指导下进行,为以后做好后续的创新实验奠定基础。

由于各地中学的条件相差很大,彼此之间有一定的差距,尤其是大一学生的实验基础参差不齐,有的学生在规定的学时内能很好的完成实验,有的同学则无法完成。为此,利用实验室空闲时间,向这部分同学开放,让学生自由地来做实验,以尽快弥补学生实验能力的欠缺。

(2) 综合设计性实验项目开放。综合设计型实验项目是一个综合运用所学知识和技能解决问题的过程,具有以下特点:实验技能综合性(应用多种实验技能才能完成实验)、实验操作性(学生自己查资料、定方案、自行开展实验)、实验过程可思考性(实验有多种方法,学生可选择自认为合适的方法)。在此过程中,学生从不同角度、不同层面,采用不同方法进行实验设计,这能提高学生综合运用实验技能分析和解决问题的能力,培养学生初步的科研能力和创新精神,使他们学到科学研究的思维方法和研究方法。

(3) 自选实验项目开放。这类实验项目主要结合学生兴趣爱好,鼓励学生自选实验研究课题,在开放实验室中完成课题的方案设计、实验装置安装与调试、完成实验课题研究。这在一定程度上给予学生更大的自由度,充分调动起学生的实验积极性。

(4) 科研项目开放。这种类型的实验项目主要是指教师的科研项目向学生开放,积极吸引学生参与到科研项目中来。让学生较早地接触到实际科研项目,从中体会到一项科学研究工作的全部内涵,掌握科学研究的一般方法,培养学生严谨的工作作风和科研工作能力。

2.3实验室开放的实验教学方法和手段模式

在实验教学过程中,教师占有主导地位,学生处于被动状态,这就不利于充分发挥与调动学生学习的积极性,也难以实施学生分析问题、解决问题及综合设计能力的培养。所以必须改革实验教学方法和手段[3]。

(1) 注重引导。引导学生掌握学习方法,激发学生对实验的兴趣,为学生提供一个良好的环境。对于每个实验,教师必须讲清该实验在生产、生活的实际应用,使学生切身体会到其实用性及重要性。采用设疑、质疑的手段来引发学生的兴趣,让学生自己去解决,来增加学生学习积极性。

(2) 组织讨论。组织好课堂讨论,课堂讨论可以激发学生积极地思考问题,调动学生参与实验的积极性。实验课开始时,教师针对一些关键问题提出并展开讨论,学生经过深入思考,力争解决预习中不明白的问题。特别是实验后也必须开展讨论,指出学生在实验中普遍存在的问题,帮助学生归纳各实验操作的基本方法,达到巩固、提高的目的。

(3) 启发教学。采用启发式教学,从预习到上机实验,教师应尽可能地引导学生积极思考。并注意启发学生的主动思考能力,鼓励学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题。如学生实验遇到问题时,教师切忌把解决问题的方式方法直接给出来,而要采用启发引导方法,让学生通过思考和教师的指点,找出解决问题的途径。

(4) 构建网络化平台。充分利用计算机网络进行实验辅助教学,如学生可以在网上进行选择实验项目、实验时间及实验教师,可在网上进行实验预习,与教师讨论问题,教师可在网上批改实验报告,公布实验成绩等。网络化实验教学会给学生

带来极大的方便,提高教师的工作效率。

3实验室开放实施的条件

开放实验室虽然克服了传统试验教学模式的弊端,但会带来一些新的问题,为了真正落实开放实验室,保证实验教学质量,提高教学效果,必须在以下几个方面提供保证措施[4]:

(1) 改革传统的实验教学内容和实验教学方法。在实验教学内容改革中,除了应减少验证性实验,增加综合性、设计性实验外,更重要的是改变实验教学内容和理论教学的一一对应关系。实验教学应紧紧围绕能力培养构建内容体系,增加学生的动手机会、自主解决问题的机会以及查阅文献资料的机会。

实验教学方法灵活多样,对于验证性实验项目,应着重对学生的基本实验方法、实验技能进行指导和规范;对于综合性、设计性实验项目,应着重帮助学生提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

(2) 激发学生的积极性和创造性。学生在实验教学中处于中心地位。实验项目既要有面向低年级学生设定的基础性实验项目,也要有面向有一定基础的学生设定的设计性、综合性实验项目,还要有面向高年级学生的科研性质、自拟题目的实验项目,更要有培养学生人文素质的实验项目。充分开发实践性应用性更强的实验,引导学生进行实验研究,激发学生学习的兴趣。

在实验过程中,实验教师应积极采取启发式、讨论式、引导式、研究式的教学方法,鼓励和培养学生的怀疑精神和求异思维,对学生的任何新的设计思维和方案,实验教师应认真倾听和充分理解,提出指导性意见。学生在实践中遇到问题时,教师只指导学生参阅有关资料,不做具体解答。教师不再手把手教学生如何实验,只提供相关的技术资料,鼓励学生借助各种可能的手段获取自己所需的知识,解决遇到的各种问题。充分发挥学生的主动性和创造性。

建立开放实验项目学分制,将开放实验纳入学生时间教学环节,学生参加开放实验经考核合格后取得相应的学分,激励学生参与开放实验项目。另外,还可采取适当的奖励机制。

(3) 加强实验教学队伍的建设。为了保证开放式实验教学的效果和质量,需要选拔出责任心强、知识面宽、实验技能水平高的实验教师参与开放式实验项目。建设一支具有较高水平的实验教学师资队伍,是确保实验室开放的首要因素。学校要积极创造条件,加大培训力度,不断提高实验教师的业务水平和综合素质。

另外,加强配套的激励措施,激发实验教师的积极性,因为开放实验会使实验教师的工作量增加,应该承认他们的付出并完善工作量考核办法及奖励办法。

(4) 改革实验教学和实验室管理手段。利用计算机网络管理开放式实验教学和实验室,实现管理工作的科学化、信息化。由于开放实验室存在实验人员、实

验项目内容和开放时间的不确定性,需要建立一套完善的基于网络的开放实验室管理系统软件,对学生选修开放实验的选课、实验预约、实验过程、实验考核、成绩等全过程进行管理,同时也可对实验室仪器设备的开放式使用情况进行管理。

4结语

开放实验室要求实验项目开放、实验教学手段开放和实验室开放,它重在培养学生的创新能力和综合素质。通过开放实验室,学生从实验项目的申请到项目的结题,整个过程都是学生自主参与,始终处于主动地位,教师在必要时给予适当的辅导,因而充分发挥了学生的学习主动性,锻炼了他们分析问题和解决问题的能力,培养了他们的创新能力和综合素质,为将来的学习和工作打下了扎实的实践基础。

参考文献:

[1] 田甜. 高校开放式实验教学的意义及管理[J]. 中国科技信息,2007(23):265-267.

[2] 赵文敏,胡华,周怡. 开放实验教学模式的研究与探讨[J]. 实验室研究与探索,2006,25(9):1116-1118.

[3] 黄华,张永,江泽涛. 高校计算机实验教学改革的实践[J]. 电脑知识与技术,2007(9):886-887.

[4] 肖永生,黄丽贞,陈琼,等. 开放实验室的研究与探索[J]. 职业圈,2007(20):127-128.

Opening of the Laboratory for the Cultivation of Students’ Innovative Ability

LI Gui-zhi, ZHAO Yu-shuang, WANG Wei

(Computer Center, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China)

Abstract: Opening of the Laboratory is one of the most important tasks for university experimental teaching reformation which is beneficial for the cultivation of college students’ innovative and practical ability. The paper analyses the significance of the opening laboratory and discusses deeply the open pattern and implementation measures.

Key words: opening laboratory; open pattern; experimental teaching reformation

(编辑:白杰)