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摘要:課外科技活動對大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著重要的促進作用，開放實驗是高校實驗教學改革的一項重大措施，通過合理化設計，可增強學生學習的主動性和創(chuàng)造性，全面提升學生的創(chuàng)新能力。開放實驗設計應緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，引入本學科最新發(fā)展成果，將分散的知識點系統(tǒng)化，使學生得到了綜合性訓練。本文通過分析，提出基于課外科技創(chuàng)新活動的開放實驗設計，以生物工程專業(yè)開放實驗為例，從實驗教學模式和運行模式兩方面進行了闡述。

關(guān)鍵詞:創(chuàng)新;開放實驗;實驗設計

創(chuàng)新是一個國家和一個民族發(fā)展的要求，也是其具有勃勃生機、始終保有強大活力的體現(xiàn)［1］。今天，培養(yǎng)大學生的科技創(chuàng)新能力已成為高等教育的一項重要任務。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代社會要求高等學校培養(yǎng)的理工科學生，不僅要有一定的科學技術(shù)知識和實踐動手能力，更應該有明確的科技創(chuàng)新意識、一定的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新經(jīng)驗［2］。課外科技活動注重學思結(jié)合、知行統(tǒng)一、因材施教，因此對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著重要的促進作用。同時在此過程中，學生獨立學習的能力得到增強，回到課堂學習時，也能夠更好的理解學習內(nèi)容，實現(xiàn)知識的融會貫通，最終實現(xiàn)學生綜合能力的全面提升［3］。實驗教學是培養(yǎng)學生綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的基礎，不僅可以加深和鞏固學生對理論知識的認識，鍛煉學生的基本實驗技能;而且通過綜合型和創(chuàng)新型實驗的開展，還可以進一步培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合設計能力［4］。開放性實驗是高校實驗教學改革的一項重大措施，以學生為本，以能力培養(yǎng)為核心，通過合理化設計，可以拓寬學生的專業(yè)視野，增強學生學習的主動性和創(chuàng)造性，通過實驗的訓練提升學生的創(chuàng)新能力［5］。以生物工程專業(yè)開放實驗為例，旨在鍛煉生物工程專業(yè)本科生的基本實驗技能，同時對各種生化儀器的性質(zhì)和使用進行了解。通過開放實驗的學習，加深和鞏固學生對生物工程相關(guān)理論知識的認識，進一步加強學生分析問題和解決問題的能力及設計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學生具備一定的科學研究能力和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

1開放實驗教學模式

開放實驗設計應緊跟學科發(fā)展的新動向，密切聯(lián)系科研與實踐，及時引入新知識與新技術(shù)到教學活動中。實驗內(nèi)容要由簡單的驗證型實驗向復雜的綜合型、設計型實驗轉(zhuǎn)變［6］。建立分層次的開放實驗教學體系，因材施教。根據(jù)學生年級的不同，所學理論知識的不同，能力水平和興趣愛好不同分層次開展實驗［7］。實驗主要分為三個層次:驗證型、綜合型、設計創(chuàng)新型。驗證型實驗是基礎，綜合型實驗是過渡，設計創(chuàng)新型實驗是核心。低年級學生因課堂教學為主要任務，可以開展驗證型為主的簡單實驗項目，既鞏固了他們所學的課堂知識，又鍛煉了實驗操作的基本技能，還學習到實驗設計的基本方法。高年級學生則開展綜合型、設計型等具有創(chuàng)新型的復雜實驗項目，這些實驗涉及到學科知識的綜合運用，同時要求學生能自己提出實驗方案，教師合理適當?shù)募右灾笇?，培養(yǎng)學生對知識綜合運用的能力，循序漸進的提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。生物工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)學生掌握生物工程研究的方法和手段，具備綜合運用基礎理論、專業(yè)知識、基本技能和現(xiàn)代工具等發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決本領域復雜工程問題的能力;并培養(yǎng)學生具有一定的創(chuàng)新意識和可持續(xù)發(fā)展理念，具有生物工程技術(shù)設計和開發(fā)的能力。因此我校生物工程開放實驗設計緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，引入本學科最新發(fā)展的成果，將分散的知識點系統(tǒng)化，使學生得到了綜合性訓練［8］。生物工程專業(yè)的開放實驗以酶制劑的產(chǎn)業(yè)化為視角進行目的產(chǎn)品全生命周期的設計訓練，如圖1所示，實驗內(nèi)容綜合了生物產(chǎn)品上游的提取加工過程及下游的分離純化過程。實驗整體是由五部分組成的綜合創(chuàng)新型實驗，但其中也涵蓋了驗證型實驗環(huán)節(jié)，學生可自主設計選擇的實驗環(huán)節(jié)等，比如選擇不同的提取、分離、固定化方式，對實驗條件進行優(yōu)化等。通過整個流程的訓練，使學生系統(tǒng)的掌握酶蛋白表達、純化以及固定化的思路、方法，運用生物化學、微生物學、發(fā)酵工程、生物反應工程、生物分離工程、分子生物學、基因工程和酶工程的基本理論和方法，進行具體實驗操作，提高學生利用理論知識指導實踐的能力，鍛煉學生的動手能力，以及在實際工作中解決問題的能力。大學生思維活躍，很容易對傳統(tǒng)實驗方法和理論提出質(zhì)疑，非常愿意做一些有自主思考價值的實驗。開放實驗的設計正是最大限度的滿足學生的這種需求。在開放實驗中可自主設計選擇的實驗環(huán)節(jié)，同學們可以充分展現(xiàn)個人才華，在好奇心的驅(qū)使下選擇自己的實驗方案，比如選取哪種酶的固定化方法，種類很多，各有利弊。這樣他們在自主選擇的實驗中經(jīng)常會碰到大量的問題，有些可以根據(jù)之前課本所學知識解決，有些即使是指導老師可能也沒有碰到過，這時怎樣解決實驗中的這些“攔路虎”，對于培養(yǎng)學生獨立思考的能力就顯得非常關(guān)鍵。通常，指導老師不會直接告訴學生答案，而是引導他們?nèi)ゲ殚喯嚓P(guān)書籍或文獻，鍛煉他們自己解決問題的能力，等他們找到合適的方法后再給予必要的修正。對于比較難的問題，指導老師也會給出建設性的意見，讓學生大膽提出自己的方案，然后共同去驗證。這樣的指導方式，在學生克服了一個個實驗難關(guān)之后，既使他們經(jīng)歷了科研思維的訓練，也體驗了創(chuàng)新過程的喜悅與成就感，有效的激發(fā)了他們創(chuàng)新意識和創(chuàng)新熱情。

2開放實驗運行模式

開放實驗的根本目的是為學生提供一個開放、寬松的實驗和研究環(huán)境，既包括實驗教學方式的開放，也包括實驗室管理模式的開放。通過開放實驗的訓練培養(yǎng)學生設計思維、開拓意識、創(chuàng)新能力、科學素養(yǎng)和動手能力，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下良好基礎［9］。人才培養(yǎng)，關(guān)鍵在教師。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和工程實踐能力的一流人才，師資隊伍建設尤為重要［10］。開放實驗往往涉及多門課程內(nèi)容交叉，實驗過程出現(xiàn)的問題和困難也較多，因此要加強指導教師的科研業(yè)務水平和工程實踐能力。通過老教師“傳幫帶”作用、以及開展對外交流、培訓學習、合作研發(fā)等措施，使指導教師具備扎實的理論功底、豐富的實踐經(jīng)驗以及創(chuàng)新思維驅(qū)動的鉆研能力。為調(diào)動青年教師的積極性，引導他們在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)活動中發(fā)揮更重要的作用，考慮到青年教師資源少的現(xiàn)實問題，學校積極聯(lián)系地方企業(yè)，通過走訪、合作的方式開展交流、實踐，及時了解企業(yè)需求，逐步調(diào)整實驗教學內(nèi)容和模式，使每位青年教師都能獨立進行開放實驗指導，適應國家發(fā)展需求。此外，為了鼓勵更多高素質(zhì)的教師都能參與學生課外科技創(chuàng)新活動的指導，出臺了具體的獎勵措施，如對參與競賽獲獎的開放實驗指導教師在課題申報、職稱評定等方面給予相應的優(yōu)惠政策，同時根據(jù)獲獎級別給予相應的獎勵。開放實驗選擇學生課外時間完成，這使得實驗室教師的工作壓力增大，實驗室日常管理更為復雜，故通過建立健全實驗室使用及安全等一系列管理規(guī)定，保障開放實驗的正常開展，保障實驗儀器設備的良好使用。

3結(jié)語

大學生課外科技創(chuàng)新活動是以學生為主體，以導師適當引導的方式來開展的。目的是通過具體科學問題的提出，尋找解決問題的方案，最終解決某一個在該領域尚未解決的問題，從而實現(xiàn)一定程度上的創(chuàng)新。開放實驗有效地利用了實驗室資源，充分發(fā)揮了學生的創(chuàng)造性思維，獨立思考能力，主動挑戰(zhàn)困難的能力，可全面提高學生的綜合素質(zhì)，為我校生物工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索出一條有效途徑。

參考文獻

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［10］許弟建，施金良.開放實驗室培養(yǎng)具有工程實踐能力的創(chuàng)新人才［J］．重慶科技學院學報(社會科學版)，2010(2):167－169.

作者:賀瑩 馬麗 周麗亞 劉冠華 姜艷軍 單位:河北工業(yè)大學化工學院