實驗教學模式與實驗能力培養

摘要：開放式實驗教學需要學生具有一定的理論知識和實驗操作技能，在不同的培養階段需要有不同的培養方式。為了讓實驗教育在實驗能力培養方面起更大作用，對實驗教學模式進行了改革。針對不同的培養目標，在基本技能培養階段采用傳統實驗教學模式實行現場授課與指導，在綜合實驗技能培養階段采用半開放實驗教學模式實行指導、互動討論，在創新能力培養階段采用全開放實驗教學模式實行只指導不講授或開放式自主實踐方法。通過不同的教學模式，并完善開放式實驗教學的管理制度，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：實驗教學模式；傳統實驗教學；半開放實驗教學；全開放實驗教學；實驗能力

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）14-0281-03

為促進學生創新能力培養，我們對本科教學實驗體系進行了重構，建成了一個以傳統實驗教學—半開放實驗教學—全開放實驗教學為主線的立體型的實驗教學體系。在不同的培養階段采用不同的培養方式，在基本技能培養階段采用傳統實驗教學模式實行現場授課與指導，在綜合實驗技能培養階段采用半開放實驗教學模式實行指導、互動討論，在創新能力培養階段采用全開放實驗教學模式實行只指導不講授或開放式自主實踐方法。通過不同的教學模式，并完善開放式實驗教學的管理制度，取得了良好的教學效果。

一、實驗教學模式

1.針對基本技能培養的傳統實驗教學模式。傳統的實驗教學，強調基礎性和系統性，要求學生在規定的時間內做規定的實驗，采取現場授課與指導。有利于創新能力培養的開放實驗。雖然擺脫了傳統實驗教學模式的束縛，學生可在開放性實驗室中自主進行實驗，但是否所有的學生都可以進入開放性實驗室進行自主實驗呢？如果不加以限制而讓所有的學生都進入，由于其中有的學生沒有掌握好基本的實驗操作技能和實驗原理，就有可能引發實驗室安全事故，而且不在繼承已有知識基礎上的創新，往往是盲目的徒勞的創新。例如學生沒有訓練過RNA的提取、反轉錄及PCR技術中的引物的設計、反應條件的摸索、反應產物的分析鑒定等一系列技術，要求學生對某基因轉錄水平的表達進行檢測是很難取得成功的。因此，只有在學生掌握了基本的實驗操作技能和實驗原理后，才能進入開放性實驗室進行更高層次的實驗。開放性實驗教學的基礎還是傳統實驗教學，開放性實驗教學模式不能完全取代傳統實驗教學模式，他們之間是一個互補的關系。

在基本實驗方法和技能的訓練方面傳統實驗教學起著不可替代的作用。創新實驗教學必須安排必要的知識與基本技能的學習和訓練，使學生具有實驗所需的知識和技能，然后再注重學生的創新意識和創新能力的培養。傳統實驗教學模式，讓學生驗證、理解和鞏固理論教學的內容，獲得更加牢固的知識；同時通過實驗得到實驗技能的基本訓練，培養實驗技術和動手能力，激發起學生對實驗的興趣和潛在的創新意識，為進入設計性綜合性實驗打下堅實的基礎。

2.針對綜合實驗技能培養的半開放實驗教學模式。學生在學完一門課程或幾門內容相關的課程后，具有了較完整基礎專業理論知識和最基本的實驗操作技能，根據實驗室條件可以設計系列綜合性實驗。綜合性實驗的內容涉及相關的綜合知識或運用綜合的實驗方法、實驗手段。通過系列實驗和各種實驗操作，綜合運用多種類型的儀器，掌握各項實驗技術與方法，培養學生綜合應用所學知識的能力，使學生對所學知識真正做到融會貫通，充分發揮學生自己的主觀能動性和科學的思維方式，培養他們獨立分析問題和解決問題的能力。如在“動物營養與飼料科學”系列傳統實驗課程中我們讓他們學習了樣品的采集與制備、干物質測定、粗蛋白質測定（消化）、粗蛋白質測定（蒸餾）、粗脂肪測定、中性洗滌纖維測定、粗灰分測定、飼料中總磷測定、飼料中鈣的測定、應用飼料配方系統設計蛋禽系列飼料配方、應用飼料配方系統設計肉禽系列飼料配方、應用飼料配方系統設計豬系列飼料配方、應用飼料配方系統設計水產系列飼料配方、應用飼料配方系統設計草食家畜系列飼料配方、飼料加工設備的認知、預混料加工、顆粒飼料制作、飼料變異系數測定等實驗項目后，我們設置了“一種飼料資源進行營養價值評定”、“配制一種配合飼料，并對其營養價值進行評定”，“顆粒飼料加工工藝設計”、“不同加工工藝對飼料營養價值的影響”、“不同混合機、混合時間對混合均勻度的影響”等綜合性實驗項目。

在綜合實驗中采用指導、互動討論的方法。實驗時老師僅指出實驗的名稱、實驗目的和提供與本實驗相關的實驗儀器、藥品等基本條件，由學生獨立開展實驗，老師只指導、進行互動討論，最后對實驗情況進行講評。

針對綜合實驗技能培養的綜合性實驗，需充分發揮學生的主觀能動性，以及由于實驗時間較長、大型儀器臺/套數的限制等原因就必須采用半開放實驗教學模式。實驗室通過書面或網絡的形式公布實驗的題目與具體要求，并規定每個實驗的選修人數與每個學生選修實驗的個數；學生根據實驗要求與自己的興趣來決定所選做的實驗，然后再通過書面或網絡的形式進行預約，實驗室在規定的時間內向學生開放，學生可以根據自己預習的情況和其他課程上課情況靈活安排時間實驗。

3.針對創新能力培養的全開放實驗教學模式。經過綜合實驗技能訓練，為培養學生的創新能力，實驗室定期發布開放性、設計性實驗項目。設計性實驗項目類別有：探索性實驗、課程論文、科研實踐、SRTP、查詢與鑒定等。學生根據研究目標和實驗條件，自行查閱相關資料，設計實驗方案、實驗內容和步驟，選擇儀器設備，組裝實驗裝置，配制藥品和試劑，然后進行實驗操作，觀測實驗現象，解決實驗中出現的各種問題，書寫實驗報告，并對出現的可能結果給予一定的解釋。通過設計性實驗，使學生對科學研究的基本方法和程序有了一個清楚的認識和體驗，有效調動了學生的主動性，既提高了他們的動手能力，又使他們養成了自主式、合作式、研究式、開放式的學習習慣，最終達到提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，同時提高學生的團隊協作能力。

針對創新能力培養的設計性實驗，實驗過程從頭到尾都是學生自主決策的過程，強調學生主體的作用。形式靈活，須不受課時限制，可在不同的時段，或課內或課外完成。整個過程實行全開放式教學。創新性實驗中進行只指導不講授或開放式自主實踐方法。為避免學生出現不切實際的實驗設計方案，教師應對項目的可行性進行分析，使研究性實驗難度適當，具有可操作性。

二、適應傳統實驗、半開放實驗和全開放實驗教學模式的實驗教學管理體系

1.管理體系建設。一個良好的管理體系能使實驗室和儀器設備保持高效的運轉。經過幾年的建設，實驗室基本建成了一套基于“開放”的管理體系，適應傳統實驗教學模式、半開放實驗教學模式和全開放實驗教學模式。實驗中心的所有儀器、設備和實驗室除了承擔傳統實驗教學的教學任務的時間外，所有本科生均可以免費使用實驗中心的設備和實驗室。

2.實驗中心管理網站建設。為確保實驗室的高效、有序的運轉，更好地服務于本科教學，專門為實驗室建設了一個管理網站。主要內容涵蓋了物料管理、設備管理、實驗教學管理、儀器設備開放管理、實驗室預約管理等。這個網站除了發布實驗室信息外，還具有較高程度的自動管理功能。如學生需進入實驗室進行自主創新實驗，必須通過安全考試，取得合格成績之后才能預約儀器，當學生在預約儀器時，系統會自動顯示使用說明供學生學習，學習之后系統會自動顯示可供預約的時間，學生預約該設備后，管理員可在網上根據該生使用儀器設備的情況決定是否同意，獲得同意后該生可在預約的時間內使用校園卡通過實驗室的門禁系統，開門后預約的儀器會自動通電處于待用狀態，學生使用結束后通過校園卡刷門禁系統，系統會自動斷電、鎖門。管理員可以通過后臺給予學生儀器使用評價，若有不規范操作則可作扣分處理。扣分到一定程度就取消學生在一定時間內使用實驗室設備的權限。

三、效果

針對基本技能培養、綜合實驗技能培養和創新能力培養等不同培養目標，采用不同的培養模式，經過幾年的實踐，取得明顯成效。循序漸進的實驗教學模式，增強了學生的實驗興趣，提高了他們的操作能力，學生的基本功扎實了，學生的積極性、主動性和創造性得到了充分發揮，一批優秀學生的個性得到了充分的發展。

參考文獻：

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