秦 杰，劉紅玲，劉恩岐，巫永華，陳尚龍，唐仕榮

（徐州工程學(xué)院 食品工程學(xué)院，江蘇 徐州 221008）

實驗教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，與理論教學(xué)相輔相成，是一種有計劃、有組織地把科學(xué)知識、思維能力、實驗方法、操作技能傳授給學(xué)生的實踐活動。通過實驗教學(xué)，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的能力、啟發(fā)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識，更要培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和誠實的優(yōu)良品質(zhì)。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生只是按照既定實驗方案按部就班地被動地完成實驗任務(wù)，教學(xué)過程只注重了學(xué)生共性的發(fā)展而忽視了個性的培養(yǎng)，缺乏學(xué)生的主動性和創(chuàng)新欲望，實驗效果一般[1]。隨著高校教學(xué)改革的推進，這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式已與培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神人才的目標(biāo)脫節(jié)，更不適應(yīng)個性化人才培養(yǎng)的需要。

分層次開放性實驗教學(xué)是針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式而提出的，它將傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容進行模塊化整合，在時間、內(nèi)容和實驗室資源等方面對學(xué)生全面開放，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，采用教師或?qū)W生先提出實驗?zāi)繕?biāo)或創(chuàng)設(shè)問題情境，經(jīng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究，擬就實驗方案、擬定實驗步驟、選擇儀器設(shè)備，再獨立完成實驗，通過自主處理、分析實驗結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)形成實驗結(jié)論[2]。實踐證明，開放實驗室和開放性實驗教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進了學(xué)生的個性發(fā)展，實現(xiàn)了學(xué)生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高[3]。因此，構(gòu)建分層次的實驗教學(xué)體系、實施開放式實驗教學(xué)過程管理，是高校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新的必然選擇[4]。

徐州工程學(xué)院是地處蘇北的一所新建地方本科院校，緊密結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求，堅持錯位發(fā)展，突出服務(wù)地方，著力培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。食品科學(xué)與工程專業(yè)2011年入選教育部第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施專業(yè)。圍繞學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)和“卓越工程師計劃”的深度實施，不斷探索并逐步形成了分層次開放性實驗教學(xué)模式并取得了較好的教學(xué)效果。

1 分層次實驗教學(xué)體系的構(gòu)建

根據(jù)各專業(yè)實驗課程開設(shè)的實際情況，按照分層次、模塊化、漸次遞進的基本要求，建立了“基礎(chǔ)認(rèn)知型實驗、綜合應(yīng)用提高型實驗、研究創(chuàng)新型實驗”3個層次和“基本操作、技能培訓(xùn)、工程實踐、科技創(chuàng)新訓(xùn)練”4個環(huán)節(jié)有機結(jié)合的實驗教學(xué)體系。按照“專業(yè)基礎(chǔ)類、分析檢測類、專業(yè)綜合類、工程實踐類、創(chuàng)新訓(xùn)練類”五大教學(xué)模塊優(yōu)化整合實驗項目及內(nèi)容，拓展經(jīng)典實驗，加強新實驗技術(shù)和手段的引入，增加應(yīng)用性較強的綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗項目比重，將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容，從教師科研課題和生產(chǎn)實際面臨的問題中提煉出綜合設(shè)計性實驗項目，形成了完善的基礎(chǔ)－綜合、設(shè)計－創(chuàng)新3個層次的實驗教學(xué)體系。

基礎(chǔ)型實驗?zāi)芊从硨I(yè)的基本理論和基礎(chǔ)知識，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度及良好的操作規(guī)范。綜合設(shè)計型實驗集成專業(yè)綜合知識訓(xùn)練，結(jié)合教師科研成果設(shè)計不同的實驗項目，由教師引導(dǎo)、學(xué)生自主完成，進一步培養(yǎng)學(xué)生實驗的整體意識，提高學(xué)生對復(fù)雜問題的分析和處理能力。創(chuàng)新型實驗以科研訓(xùn)練為導(dǎo)向，以學(xué)生自主設(shè)計為主、教師指導(dǎo)為輔，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力[5]。

教學(xué)內(nèi)容方面，修訂并完善實驗、實踐教學(xué)計劃、實驗教學(xué)大綱，從實驗教學(xué)的整體出發(fā)，明確實驗課程的任務(wù)和目標(biāo)要求，調(diào)整實驗項目及內(nèi)容，構(gòu)建漸次遞進的實驗課程體系[6]。如儀器分析實驗等專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗，以基礎(chǔ)認(rèn)知型實驗為主，實驗項目涵蓋了電化學(xué)、分光光度計、紅外、原子吸收、氣相色譜儀、液相色譜儀等常見儀器分析的基本內(nèi)容，通過教師主導(dǎo)下的學(xué)生實驗，使學(xué)生能夠規(guī)范、正確地掌握和熟練地進行基本實驗操作，重點培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能。現(xiàn)代食品檢測技術(shù)實驗等專業(yè)（選修）課程實驗則以綜合性、設(shè)計性實驗為主，通過雙波長法同時測定樣品中的VC和VE、高效液相色譜法檢測常見的食品添加劑、食品中四環(huán)素殘留量的測定、食品中有機磷殘留量的測定等與生活實際密切相關(guān)的綜合性設(shè)計性實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生運用理論指導(dǎo)并能獨立進行樣品的采集制備、預(yù)處理、儀器操作分析、數(shù)據(jù)處理、報告撰寫的綜合能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力以及實際動手能力，為今后應(yīng)用儀器分析方法解決食品科學(xué)研究及其他相關(guān)的實際問題打下良好基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計（論文）以及大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練、個性化培養(yǎng)等創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以科研訓(xùn)練為導(dǎo)向，以學(xué)生自主設(shè)計為主、教師指導(dǎo)為輔，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力。

2 分層次開放性實驗教學(xué)過程管理

分層次開放性實驗教學(xué)，通常根據(jù)學(xué)生特點和實驗課程屬性由淺入深、循序漸進地實施不同的開放形式。對低年級學(xué)生，以公共基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗為主，重點訓(xùn)練其基本實驗技能和動手能力，可采取實驗分批、學(xué)生自由選擇實驗時間的開放形式。對高年級學(xué)生，以專業(yè)綜合和創(chuàng)新訓(xùn)練實驗為主，重在培養(yǎng)其分析、解決實際問題和創(chuàng)新實踐的能力，可根據(jù)教學(xué)需要采取實驗內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等全面開放。同時實驗室所有教學(xué)資源實行全天候開放，滿足學(xué)生科研實踐與創(chuàng)新訓(xùn)練的需要。

2.1 實驗室全天候開放

開放性實驗教學(xué)的實施首先要求實驗室開放，即實驗室在時間、空間，以及儀器設(shè)備等教學(xué)資源方面全部對外開放。學(xué)生除了在規(guī)定的實驗時間內(nèi)進行實驗外，還可以在課余時間預(yù)約進入實驗室開展課程實驗項目的再學(xué)習(xí)或者自行設(shè)計探究性實驗，真正給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)創(chuàng)造有利條件。實驗室的所有儀器設(shè)備，包括大型設(shè)備，只要是開放項目需要的，學(xué)生都可以在經(jīng)過培訓(xùn)掌握操作規(guī)程的前提下自由預(yù)約使用，這樣，既可提高學(xué)生的實踐操作技能，也能大幅提高設(shè)備的使用效率。

采用實驗室開放預(yù)約與儀器設(shè)備共享管理系統(tǒng)管理實驗室的全開放運行。開放管理系統(tǒng)包括智能門禁、儀器設(shè)備管理、大型儀器設(shè)備電源控制管理、視頻監(jiān)控管理、學(xué)生預(yù)約與實驗教學(xué)管理等子系統(tǒng)，實現(xiàn)了實驗室的全面開放與管理規(guī)范化、流程化、信息化的有效統(tǒng)一[7]。

2.2 課內(nèi)實驗開放

對于教學(xué)計劃內(nèi)的實驗項目，可根據(jù)課程屬性采取不同的開放形式來完成[8]。對于生物化學(xué)實驗、微生物學(xué)實驗和儀器分析實驗等公共基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程，實驗項目以基礎(chǔ)實驗為主，對食品、生物、環(huán)境等專業(yè)開設(shè)，重點訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能。由于學(xué)生人數(shù)多、實驗批次多，此類實驗采用分時間開放的形式，即實驗指導(dǎo)教師根據(jù)實驗要求、實驗室和學(xué)生情況確定實驗批次、每批時間安排，然后發(fā)布于實驗室開放管理系統(tǒng)，學(xué)生自由選擇，預(yù)約參加實驗。學(xué)生除了在預(yù)約的實驗時間內(nèi)集中實驗訓(xùn)練外，還可以在課余時間預(yù)約進入實驗室開展課程實驗項目的再學(xué)習(xí)。從學(xué)生入校開始實施開放式預(yù)約實驗教學(xué)模式，真正給學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)創(chuàng)造有利條件，逐步提高學(xué)生自主訓(xùn)練的能動性。

對于專業(yè)（選修）課程實驗，實驗項目以綜合設(shè)計型實驗為主，實驗項目涉及專業(yè)知識，大都利用專業(yè)儀器設(shè)備進行實驗，具有一定的操作難度，同時各專業(yè)開設(shè)的課程均不相同，選修人數(shù)一般50～100人，分批讓學(xué)生自由選擇的話會極大增加實驗教學(xué)運行與管理的難度。采取先集中時間指導(dǎo)，講解實驗項目目的、實驗思路及所涉及的有關(guān)儀器操作，之后學(xué)生再預(yù)約進行實驗。學(xué)生經(jīng)過教師引導(dǎo)后，對實驗具有了較深的理解，再獨立自主地預(yù)約實驗操作，能進一步強化實驗的整體意識，提高對復(fù)雜問題的分析和處理能力。

選修實驗項目全部采用開放的形式組織教學(xué)。教師將課程實驗大綱、選修實驗項目名稱及選修要求公布在開放管理系統(tǒng)上，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)興趣自主選擇實驗項目，然后根據(jù)學(xué)生的選擇情況組織實驗教學(xué)，實施個性化培養(yǎng)。

2.3 實驗公選課程開放

結(jié)合專業(yè)實際，開設(shè)了“食品質(zhì)量與安全檢測技術(shù)”等實驗公選課，主要使用紫外分光光度計、原子吸收分光光度計、液相色譜儀、氣相色譜儀等大型分析檢測設(shè)備，開展食品功能成分、食品添加劑、食品中微量元素分析、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬等食品質(zhì)量與有毒有害物質(zhì)分析檢驗方面的實驗，面向食品、生物、化工和環(huán)境等專業(yè)對現(xiàn)代食品分析檢測技術(shù)非常感興趣的大二以上學(xué)生選修，使學(xué)生理解有關(guān)食品質(zhì)量安全檢測技術(shù)的基本原理，掌握相關(guān)的實驗基礎(chǔ)知識和操作技能。對于公選課程開放項目，以興趣小組的形式開放式教學(xué)。實驗中心首先將公選課實驗大綱、學(xué)時要求及項目名稱等信息公布在開放管理系統(tǒng)上，學(xué)生自主選擇，每個小組4～6人。學(xué)生預(yù)約后根據(jù)選修情況組織實驗教學(xué)，經(jīng)過教師指導(dǎo)后，學(xué)生獨立操作，對于一次沒有完成的實驗可以繼續(xù)預(yù)約，直到完成為止。最終的成績評定根據(jù)學(xué)生的技能操作、數(shù)據(jù)分析、實驗結(jié)果等綜合評定，強化學(xué)生的操作技能和團隊協(xié)作能力培養(yǎng)[9]。

2.4 課外項目開放

實驗室在實驗教學(xué)之余全天候面向?qū)W生開放，不受課時限制。課外項目開放可采取不同的形式，如教師發(fā)布的開放性實驗項目、大學(xué)生課外科技創(chuàng)新與實踐項目、教師科研項目等各種形式的實驗，以科研創(chuàng)新訓(xùn)練為主，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力。

（1）教師發(fā)布開放性實驗項目。指導(dǎo)教師定期發(fā)布教學(xué)計劃以外的綜合型、設(shè)計型實驗課題，或者是與實驗教學(xué)改革有關(guān)的開放研究課題，鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新設(shè)計實驗[10]。項目審核通過后，學(xué)生可自主選擇，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生興趣和特長選擇確定項目參與學(xué)生，則這些學(xué)生可以在項目指定的時間、空間范圍內(nèi)通過門禁管理系統(tǒng)隨時進入實驗室開展實驗。

（2）學(xué)生自行設(shè)計開放性實驗項目。學(xué)生根據(jù)興趣自行組隊，在調(diào)研的基礎(chǔ)上確定實驗內(nèi)容、設(shè)計實驗方案，然后通過討論、答辯從而完善實驗項目。對于一些產(chǎn)品開發(fā)類型的自選項目，要求學(xué)生結(jié)合市場需求，將項目按產(chǎn)品要求設(shè)計，盡可能將實驗成果轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品開發(fā)。項目經(jīng)實驗室審核通過后，指定開展該項目的開放性實驗室，同時為這些學(xué)生開通進入該實驗室的權(quán)限。在項目指定的時間空間范圍內(nèi)，這些學(xué)生可以隨時進入該實驗室開展實驗。學(xué)生自行設(shè)計實驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)，掌握科學(xué)研究的基本程序和方法，為走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)[11]。

（3）畢業(yè)設(shè)計（論文）開放。畢業(yè)設(shè)計（論文）是教學(xué)過程最后階段采用的一種總結(jié)性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為充分滿足學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的開放需要，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）工作安排，為學(xué)生指定開展畢業(yè)設(shè)計（論文）的實驗室并開通權(quán)限。畢業(yè)設(shè)計（論文）期間，學(xué)生可隨時進入該實驗室開展實驗。對于需要使用其他實驗室的儀器設(shè)備，則通過儀器設(shè)備預(yù)約管理系統(tǒng)預(yù)約使用。

（4）教師科研型開放項目。面向高年級學(xué)生，吸收部分優(yōu)秀學(xué)生進入實驗室參與教師的科研活動[12]。教師發(fā)布部分科研項目，審核通過后，學(xué)生可自主選擇，教師根據(jù)學(xué)生興趣和特長選擇、確定學(xué)生。獲準(zhǔn)參與的學(xué)生可以隨時進入相關(guān)實驗室開展實驗，進行科研訓(xùn)練。

（5）大學(xué)生科技創(chuàng)新型開放項目。積極倡導(dǎo)和鼓勵大學(xué)生開展科技創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)活動，指導(dǎo)學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)項目，切實提高學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力和科研實踐能力。對立項的大學(xué)生創(chuàng)新項目，實驗室審核后，指定獨立的開放性實驗室用于開展該項目。

3 分層次開放性實驗教學(xué)模式的實施效果

實施分層次開放性實驗教學(xué)，構(gòu)建以學(xué)生為中心、學(xué)生自我訓(xùn)練為主的開放實驗教學(xué)模式，學(xué)生可通過網(wǎng)上預(yù)約確定實驗項目，自主進行實驗，給學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)空間，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，促進了學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。實驗室開放預(yù)約運行1年來，開放效果明顯，實驗室工作量飽滿。實驗指導(dǎo)教師、實驗室管理人員、技術(shù)人員等開發(fā)的實驗室開放項目25項、立項學(xué)生自擬開放項目22項、省級大學(xué)生實踐創(chuàng)新項目14項、校級大學(xué)生實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目14項、教師科研型開放項目300余項等，實驗室課外開放時間超15萬小時／年，受益學(xué)生人數(shù)達1500人以上。學(xué)生實踐創(chuàng)新能力明顯提高，獲省大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”比賽銀獎1項，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽獎8人次，省高校畢業(yè)生優(yōu)秀論文2篇，省大學(xué)生創(chuàng)新論文大賽獎8篇，徐州市自然科學(xué)優(yōu)秀論文二等獎10篇，學(xué)生第一作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，有22名學(xué)生考取江南大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等高校的碩士研究生。

4 結(jié)束語

分層次開放性實驗教學(xué)突破原有的封閉狀態(tài)，把學(xué)生置于一種開放、主動、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境，給學(xué)生提供了一個完善自我、表達自我的空間和舞臺，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，促進了學(xué)生的個性發(fā)展和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，對提高學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)有顯著的作用。同時有利于最大限度地利用教學(xué)資源、促進產(chǎn)學(xué)研用的深入結(jié)合、提高實驗教學(xué)水平，促進了高校實驗室的快速發(fā)展。

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