开放式实验教学方法探索

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开放式实验教学方法探索

引言

开放式实验教学方法探索

中国的教育改革，突出强调了“素质教育”的重要性，在新的课程标准中，着重强调了探究能力和创新能力的培养要求。然而探究能力和创新能力属于综合能力，是由人的综合素质决定的，绝对不可能孤立培养。人的综合素质涉及知识技能、学习能力、感觉认知能力、思维想象能力、身心健康程度、情感意志、价值观念、行为习惯等各个方面，最终体现为人的探究创新能力和人的社会性。可是现行的以学生“考试分数”及“获奖”为标准，评价考核教师的教育评价体系，决定了教师根据“考试效益”抉择教学内容、安排课堂教学的必然后果。导致课堂教学模式以教师讲授和习题练习为主，课内实验也以演示或技能训练为主，而需要较多时间精力的探究与创新教育则被弃之不顾，造成学生的学习被动性或厌学心态，不利于学生综合素质的培养，不利于探究能力和创新能力的培养，有害于学生精神心理的健康和社会人格的健全。所以，有必要以新型的教学模式弥补现行课堂教学的缺憾，这是全体教育工作者的义务和责任。

传统学校教育以教材和考试内容为限，因此学生的无限发展性必然受到学校教育有限性的制约。所以，学校教育必须以学生的无限发展性需要为基点，充分重视教育的开放性，以实验教育而言，应当提倡开放式实验教学模式，以避免传统实验教学模式的不足。

一、确立开放式实验教学模式的理念

1、实施开放式实验教学模式的必要性

开放式实验教学能全面发展学生的综合素质，由于强调学生的独立自主性和主动性、实验团队的分工合作、实验内容与器材的开放性，要求学生自主发现实验课题、主动以创新的思想设计实验方案、以探究的精神提出解决问题的方法，所以更能发展学生的学习能力、感觉认知能力、思维想象能力、探究能力和创新能力，促进其身心健康、情感意志、价值观念、行为习惯的良性发展，有利于科学态度和科学精神的养成，有利于学生社会人格和精神心理的健全。

传统实验教学通常由科任教师主导，是否开展实验活动取决于科任教师，实验教师不具有决定权。但是，开放式实验教学在绝大部分学校尚无开展，仍处于群龙无首的状态，实验教师作为实验教育工作者，正可发挥其主导作用。实验教师有义务有责任发挥本身的优势作用，积极研究开放式实验教学模式的组织实施方法，主动积极地传播推广开放式实验教学模式，为提高实验教学质量、培养学生的综合素质、健全学生的精神心理和社会人格、发展学生的探究能力和创新能力做出应有贡献。

2、正确理解开放式实验教学模式的理念

何为开放式实验教学？首先它具有开放性，无论其教学理念、内容形式、实施方式、时间场所和参与人员等，均具有开放性，都是灵活多样的、可发展变化的，而非封闭有限的，所以说是开放的；其次，它不同于传统的课堂实验教学，是突破教材和课堂教学范围限止的实验教学活动，虽然涵盖了教材实验，与教材和课堂教学有着天然的联系，但既非课堂教学的延伸，也绝非课堂教学的补充，是相对独立的实验教学活动；另外，它是教学活动，是有组织、有规划、有秩序、有目的的教学活动，绝非放任自流、随意而为。

对于开放式实验教学模式，可以从实验教学的开放范围、组织实施、实验教学体系的构建、制度规范的建设等方面，进行开放式实验教学模式的探索与实践。

二、实验教学之开放性

1、实验室的开放

实验室开放的含义：一指实验室和仪器设备最大限度地满足师生的实验需要，不受现行教材和课堂教学的束缚；二指实验室的开放不限于本学科，可以跨学科开放；三指实验室向所有需要进行实验的师生开放而不限于特定人员，以满足他们各不相同的实验需求；四指不局限于设施完整的实验室，其他场所也被充分用于实验教学活动，并能得到实验室的全力服务。

无论是教材实验或自主设计的实验，无论是在校内完成或校外进行，无论是一次性实验或持续性实验，无论是单学科实验或跨学科综合实验，只要该实验具有合理性、有利于学生发展，实验室就应竭尽全力提供服务。也即实验室的服务不再限于所属学科,不再局限于教材实验和课堂教学,而是完全以学生的发展需要为服务宗旨。例如，实验室可以向需要补习复习、器材制作、野外试验的学生提供服务。

实验室的开放，绝非无序开放，绝非任由大家自由进出、随意而为，而是有组织、有秩序地开放，是由过去的封闭式管理变革为新的开放式管理模式，是新的实验室管理使用模式。对于那种把实验室开放，说成“实验室、仪器室随时开着，任由师生随时进出、使用”的错误观点，必须坚决反对，加以纠正。为使实验室实现有序开放，应对实验室开放的整体规划、管理细则、开放范围、实验室及器材的使用管理与协调、实验管理和相关记录等等，都应建立明确、具体、可行的制度规范。

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2、实验器材的开放

实验器材开放的含义，一指实验器材的供应不限于教材和课堂教学范围；二指实验器材的供应不限于所属学科，应当跨学科提供服务；三指实验器材的供应不限于特定人员，四指不限于现有实验器材范围，积极以自制、外借或器材替代等方式解决器材短缺问题，尽力拓展实验领域。

传统实验教学一般局限于已配备的实验器材范围，虽有少量自制仪器用于教学活动，但处于极次要地位。而开放式实验，因其实验内容的开放性，不再局限于现成仪器范围，所以，根据实验需要，自主制作实验器材的可能性,无论教师或学生都会遇到。全体师生均须确立不依赖现有实验器材条件的思想准备，要有信心和积极性突破现有器材的限止。对于器材短缺问题，可采取废物利用、就地取材、器材改进、替代转化、方案创新、组合利用、外借器材、外出实验、内外合作等方法，创造实验教学条件。例如，生活废水，可用于物质分析实验、物质分离实验、生物培养实验、污水处理实验；报废不能修复的仪器，可予拆分用于发明制作和自制实验器材。

3、实验教学内容的开放

传统实验教学的内容局限于教材的安排，甚至因任课教师偏爱于多做习题练习，而大量缩减教材实验。开放式实验不仅要涵盖全部教材实验，还要开展大量的课外实验，实验内容不仅来自教材或课外资料，并将大量来自于教学疑难和社会经济生活。例如，教材的延伸与拓展实验，替代性实验，用实验研究教学疑难，制作发明，调查社会经济问题等。

传统实验教学以演示类、练习类实验为主，而开放式实验教学则不拘实验类型，无论实验属于演示类、练习验证类、补习复习类、制作类，或改进型、创新设计型、探究型、命题型、自主设计型等，均予兼收并蓄，积极实施，只要其符合学生的发展需要，就应尽力开展。

传统实验教学侧重于操作技能，开放式实验教学则增加了科学调查与收集资料，自主调研并提出实验课题，自主完成实验的方案设计、实验研究过程、实验分析，科学思维方法与科学精神的培养等内容，着重于创新探究能力、科学方法和科学精神等教学目标。例如，布置学生调查本地生态环境的历史变化，可以培养科学调查能力；要求学生分析调查所得的资料，自主提出实验课题，可以培养学生提出科学问题、完成科研立项的能力；要求学生参考科技资料，设计实验方案，可以培养创新能力；根据实验方案，进行实验探究，并且依据实验反馈，改进完善实验方案，可以培养探究能力；要求学生根据实验结果，提出相关建议，可以培养运用科研方法解决实际问题的科研能力。

传统实验教学一般局限于单一学科，很少出现跨学科实验，而开放式实验教学则重视实验的广度和深度，有意识地开展跨学科的综合实验。跨学科的综合实验有利于培养学生的综合能力，促其融会贯通，提高其综合运用、灵活创新的能力。开放式实验教学之跨学科，不限于自然学科之间的横跨与综合，也包括自然科学与社会科学相结合。例如，生物培养实验必定需要生物学知识，也离不开多种仪器，如果自己动手制作温控设备，自然就用到物理、电学等学科知识。又如，以生产环境之有害物质与劳动者健康保护为课题，组织学生开展调查研究活动，则在研究过程中，需要完成调查、数据采集、数据分析、理化实验、动物实验、构建数学模型和计算机模拟等研究过程。为了完成实验研究过程，需要学习医学、化学、数学、经济学、法学、计算机等相关知识，可以有效地调动学生的主观能动性，培养学生的学习能力、探究能力和创新能力。

4、实验教学方式的开放

开放式实验教学的实施方式是灵活多样的，教材实验可以班级为单位分组进行，并辅以困难学生的补习性实验；对于教材以外的实验，宏观而言是面向全体学生，微观而言可以面向部分学生。因为学生的发展性需要是有差别的，所以，教材以外的实验，应依学生的需要以实验团队的形式开展，每个学生都能参与开放式实验，但实验内容和完成形式绝不强求一致

开放式实验教学的进行，可以课内完成，也可课外进行；既可在室内，也可在室外；既可在本校，也可到外单位；既可师生合作，也可学生自主完成；既可本校独立进行，也可校内外合作；既可是任务型，也可取竞赛方式等，形式多样，且可多种方式相互结合。例如，通常由教师完成的演示实验，可以改成学生演示，即预先布置学生自由组团，为课堂教学准备演示实验。学生采用的实验方案可以是教材现成、教材实验的改进、自主设计或利用课外资料等。通过课前的招标打擂，决出优秀实验组，获得教学演示资格。

5、参与人员的开放性

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传统实验教学属于封闭式教学模式，限于同班师生参与其中，而开放式实验教学的参与人员具有开放性，可以跨年级、跨学科、跨单位组成实验教学团队。例如，根据物理学知识进行声学实验的小组，可以聘请音乐教师做顾问，指导传统乐器的制作；与软件设计人员合作，运用计算机技术进行模拟实验或辅助设计；又如，农业病虫害调查和预报的研究小组，可以聘请农技人员指导。

现以生活垃圾的治理为例，可以综合物理、化学、生物、环保、法律和政府管理部门的专业人员，组成多学科、校内外相结合的实验指导小组，而学生研究团队，可以公开招募。指导学生分别从物理、化学、生物、资源回收利用、垃圾减排和环保立法等角度，研究探讨生活垃圾的治理问题。考虑到学生的知识水平，有关科学生活方式、清洁生产与垃圾减排的关系，垃圾的分类存放、回收利用、密封发酵以及动物（蚯蚓、蛆等）、植物治理等垃圾处理方法，管理机制、环保立法与垃圾治理的关系等课题，可以引导学生着重研究。

结束语

教育创新是永远的话题，不存在僵化不变的教学模式，教学不能为“应试”内容所束缚，必须有突破、有创新，教学模式必须有利于培养创新探究的意识、习惯和创新探究能力。本文简单探讨了开放式实验教学模式的开放性，但是有关实验教学体系的构建、实验教学的组织实施、制度规范的建设等探索经验，将在后续文章中予以介绍，以期达到抛砖引玉的目的。

浅析高等学校开放式实验教学探索2017-04-23 06:03 | #2楼

当今社会，创新已经成为一个重要的方法来保持竞争优势。因此，在各高校十分重视学生的创新和创造能力。如何培养学生的创新能力已成为实验中需要研究的教学问题。

高校教学实验室是进行科研和生产基地的重要地基，也是培育和发展创新人才的平台。因此，实验教学的重要地位已日益成为高校教学一个不可分割的重要组成部分。[1]实验教学是高等教育的重要组成部分，侧重于培养学生的操作技能以及发现，分析和解决问题的能力，目前的实验教学只是对学生有限的辅助教学形式，创新和研究方面的训练是不够的。随着经济和信息社会对专业技能的发展，创新人才的需求增加。高校不仅承担传统的实验室实验教学任务，而且是转变学生的思维方式，培养发明创造和科学的态度意识的重要场所。开放式实验教学中重点培养学生实践能力，创造力和创新意识，鼓励创新和积极性引导学生的兴趣，拓展学生学习和实践训练的发展空间。

在新形势下，高校教育和教育制度的改革提出了新要求，是面临新的机遇和挑战。高等教育必须转变思想，更新教育体制，改革人才培养和加强学生的整体素质和创新能力的培养。[2]本文结合开放实验教学的体会和实践经验，对开放实验教学的特点以及应该注意的问题进行了探索。

一、开放式实验室管理

1.开放式实验教学的三要素

开放式实验教学包括实验时间，实验内容和实验主体三个要素。[3]

（1）实验时间开放。实验时间开放包括时间点开放和实验学时开放，不再统一要求，可以自由选配。开放实验室，学生可以在任何时间进入，实验室的实验必须立足于开放时间的前提。

（2）实验内容的开放。主要是指我们的实验内容，已不再是千篇一律，不同的学生可与不同的学科实验，实验对象相同的具体测试程序也有所不同。

（3）实验主体开放。其含义之一是实验教学的主题是自愿的，参与不再是标准要求；另一层含义是指主体试点范围扩大。

2.开放式实验性质

高校开放实验室从功能可分为开放式教学，科研和社会服务开放型。高校实验室工作应该是开放的实验教学，促进开放运行，并促进作为首要任务人员的培训。作为实验教学，实验室开放，为学生自主学习环境，因此从实验教学的角度来看，开放实验室的完全意义上应包括三个方面：教学时间的开放，开放式的教学内容和教学环境开放。

3.开放式实验的意义

传统的观念认为实验教学是课堂理论教学的补充，作为一种辅助实验课程，并且是验证式实验教学。实验室开放，学生可以根据自己的学习情况和兴趣来选择或设计自己的试验项目，实验从验证性实验到综合性和设计性过渡。[4，5]这种转变的作用和意义主要体现在：

（1）提高教学水平和教学质量，并在实际中能更好地培养学生的创新能力。实验室开放有利于开放的教学活动的顺利实施，在这一事件中，在合作的“双重”模式的学生和教师使用，在“教”与“学”，以找到最佳结合点，充分发挥学生的主观能动性。学生的创新能力，以实现一个开放性实验，首要条件是建立一个开放实验室。这是我们对教学改革的第一步。开放性实验不是简单地打开了实验室将实验时间延长，而是根据项目的实验测试独立发展自己，设计实验步骤，实验的内容应具有探索和创新。

（2）促进和提高实验室技术人员，提高实验室资源的有效利用水平。综合实验室，实验的设计将涉及大量的新知识，随时会有问题，这是对实验的指导教师及实验室技术员提出了更高的要求。促进教师不断学习新知识，拓宽他们的知识和提高自己。开放实验室，学生做实验在时间和内容方面不再受限制，可以由学生自己选择，测试频率和测试周期节律的调控提高利用实验室资源。

二、开放式实验室队伍建设

1.实验队伍建设

该实验室的水平，不仅要看看先进的实验设备和良好的环境条件，更重要的是看是否有一个思想先进，业务水平高，具有创新能力的实验教学队伍的优良作风。[3，4]

（1）加强队伍的素质教育，重视对实验教学人员的业务培训。在一定的理论基础，以雄厚的技术，奉献，敬业，创业精神，求实的精神，建立了实验队伍，实验室建设与管理是关键。[2]随着时代的发展，学科之间的交叉学科，高校实验室技术人员发展的相互渗透，越来越高的知识层次的需求，对实验室人员的整体情况，以便能够统筹规划和有序运行的实验室。因此，为了提高实验室的整体水平，学校应建立工作人员业务培训制度，不断提高实验室技术人员和管理水平，更新知识的专业素质，提高质量，使他们的理论水平和实验方法不断提升。

（2）加强实验教师队伍的稳定，促进实验教学队伍结构的合理化。高校实验室应给予最优先的教师队伍。一个结构合理，优秀的运营测试团队，实验教学和科学实验的有序，提高了实验教学保障的基本水平。高校教学型的测试团队，应该注意的年龄结构和合理的职称，使技术职称和知识结构的合理化，团队年轻，并给高级工作人员充分发挥青年实验者主导作用，逐步完成了新的取代旧的实验室技术人员，以提高实验队伍业务水平。[4]充分吸引理论和研究培训和教学经验的高品位，高学历，高品质，高素质的人才充实到实验队伍作为实验室的学术带头人，以促进学术标准，提高教学水平。

2.引入新的激励和竞争机制

为了调动教师和实验技术人员充分发挥积极性和创造性，建立适当的政策和措施，以激励教师和实验室技术人员，自觉地为实现实验室工作的各项目做出贡献智慧，高效，有序运作的主动性，充分发挥他们的积极性。这些创新的体制和机制都必须围绕实验室工作人员和教师，调动积极性，主动性和创新性，积极参与，有利于教师和实验室人员的培训，为全民终身教育，不断更新知识，借鉴现代新知识，新管理，帮助促进了实验室人员的智慧发挥。

3.结合专业特点建立实习基地

专业教学实践是高等教育的重要组成部分。在实习基地开展课外开放实验，创新实践教学的实验研究本科学位的学生提供了课堂的主会场，帮助学生巩固和验证理论知识，提高学生运用他们的知识解决实际问题的能力一个不可替代的作用。不仅提高了学生的生产实践，而且要帮助学生研究自己的实践课外活动，有助于培养学生的研究思路。三、开放式实验的指导问题

1.建立交流平台，提高教师的素质和水平

开放式实验室对指导教师提出更高的要求，不仅要求他们有扎实的理论-功底、娴熟的动手能力和丰富的实践经验，而且要求他们有超前的科学实验意识和世界一流的敏锐眼光。实验指导教师实行相互交流互访制度，国外著名大学教师来国内学校对实验室指导和建设，从实验使用、管理和实验设计等多方面进行交流，使实验室吸收国外先进科学思想。另外给国内实验指导教师提供进修和培训的机会，让他们去国外大学实验室进行访问学者，才能提高他们的业务能力和综合素质，才能保证实验室教师吸收新鲜思想，保持世界一流实验指导意识，进而为学生能力的培养创造更好的条件。在实验室开放教学中，实验性质由验证性向设计性、综合性过渡，使学生处于教学的中心地位，这样有利于调动学生的学习积极性，激发学生解决问题的兴趣，培养学生分析和解决问题的能力。目前的实验教学中，无论是实验项目的数量，还是实验项目的难度都远远超过以往，为了保证实验室开放的效果和质量，各实验室需选拔出责任心强、知识面宽、实验技能水平高的教师和实验技术人员参加实验室开放工作。

2.尽快培养或引进一批承担实验室开放的师资队伍

承担实验室开放教学的教师在准备、http://www.oh100.com辅导开放式实验的过程中，常常会碰到比以往更多的知识难点，因此对教师的要求将会更高。首先实验室主任要由高学历、有较强实际工作经验的人来担任，只有高水平的实验室主任才能对实验室的建设发展做出良好的规划，并对实验室行使有效的管理；对实验指导老师从思想和业务两个方面加强培训，要求全体任课教师熟练掌握基本的多媒体教学与实验演示的手段；其次要引进一批了解新技术、新知识国外大学的师资队伍，探索实验新方法，提高实验室开放的质量和效率，对新进教师全部引入实验室工作，熟悉相关课程的实验程序。最后探索对高校实验教师实行合理走读形式，有利于充分利用高校实验教师资源以及资源均衡发展，促进实验教师资源薄弱学校实验发展和提高，另外走读还有利于提高实验教师积极性，防止实验教师资源浪费。

四、开放式实验室资源共享

为了实现实验室资源的合理配置，对未来高校实验室建设和管理的指导思想应当是开放和共享教学资源。高校实验室资源包括人力资源，设备资源，硬件和软件，三个重要方面的管理。实验室人力资源发展是原动力，设备和硬件资源是实验室发展的基础，实验室软件管理是有序高效运行的保障。这项工作不仅有利于教师进行科学研究，提高研究水平，而且提高仪器的利用率，也有利于学生创新能力。另一方面，扩大开放，开放给学生和教师，提高设备利用率，避免重复，提高现有设备的利用率。因此，做好人力资源，设备和实验室资源，是实验室建设的基础工作中的合理分配。[4]

五、结束语

在这个重要的教学实验室、科研平台建设中，人力资源、设备和资源的合理配置以及实验室管理的三个和-谐管理是重要方面。实验教学是培养创新人才的重要保障，开放式实验室是一个重要手段，可以充分调动学生积极性，培养学生的实践能力和创新精神。努力促进实验教学的开放形式，提高资源利用效率，促进实验教学质量。

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