通过实验教学挖掘潜力.培养创新能力

　　摘 要：介绍了高校实验教学中存在的主要问题，分析了发挥学生实验主体作用须加强综合性、设计性实验，探讨了通过实践教学有效发现、挖掘学生潜力，进而培养学生创新能力的有效途径。

　　关键词：实验教学 挖掘潜力 创新能力 综合性 设计性实验

　　Study on discovering the potential and cultivating the creative abilities through experimental teaching

　　Fu Caifen1， Ge Hong1， Wang Fuguo2

　　1.North China electric power university， Beijing， 102206， China

　　2.Tianjin Dagang power plant， Tianjin， 300272， China

　　Abstract： In this paper， the main problems in universities’ experimental teaching are introduced； playing the main role of students is the key factor of strengthening the effectiveness of the comprehensive and design experiments is analyzed； the method of discovering students’ potential through experimental teaching is discussed； finally the effective pattern of experiment for cultivating students’ creativity are proposed.

　　Key words： experimental teaching； discover the potential； creativity； comprehensive and design experiments

　　随着当今“创意时代”的来临，我国急需培养创新、创意、创造型的人才以改善科技自主创新能力不强、关键技术受制于人的局面。目前，创新人才被各界广泛认同的基本素质特征是：具有创新意识、创新精神和以创新思维为核心的创新能力等[1]。这些基本素质特征，需要我们在人才培养过程中予以发现、加以启发、给予尊重，并进一步营造激励创新的环境，促进创新人才大量涌现，创新能力充分发挥。

　　高等教育是培养拔尖型创新人才的教育基础，一个人的能力素质和发展潜力很大程度上取决于本科阶段的教育和熏陶。目前，各大高校都在进行实验教学改革，积极探讨有效的实验模式，综合性、设计性实验的开发为学生创新能力的培养提供了契机。挖掘学生潜力，发挥学生实验主体作用是实验教学改革的最根本目标，学生主观能动性的体现是实验育人观念的根本改变。本文以我校实验教学为例，结合国内相关院校的情况，对这一问题进行探讨。

　　1 主要实验类型

　　高校实验教学的实验类型主要有验证性、演示性、综合性以及设计性4类。

　　验证性实验是以训练学生的实验技能、验证基本理论原理为主要目标的实验类型。其在实际教学中，强调操作技能的程序化和规范化。学生所能做的就是按照已经设计好的实验方案验证一个已知的结果是否正确。

　　演示性实验是教师在课堂上结合教学内容给学生做演示的实验，对培养学生实验技能起着示范作用，同时启发学生思维，更好地理解教学中的难点。

　　综合性实验是指学生在具有一定实验基础知识和基本操作技能的基础上，运用某一课程或多门课程的综合知识，对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。其目的在于锻炼学生对所学知识的综合应用能力，培养学生分析和解决复杂问题、数据处理以及查阅中外文资料的能力。

　　设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案，并加以实现的实验。它不但要求学生综合多科知识和多种实验原理设计实验方案，还要求学生能运用已有知识去发现、分析和解决问题。其目的在于培养学生掌握设计实验的一般方法和步骤，激发学生学习的主动性、创造性，提高组织能力、认识能力和创新能力。

　　可以看到综合性、设计性实验与验证性及演示性实验的不同点在于，前两类实验更强调学生的主体作用，使学生变被动为主动，从而激发学习热情，培养创新精神和提高创新能力。

　　2 实验教学中存在的主要问题

　　通过学习参观及阅读相关资料[2]，我们发现实验教学普遍存在以下问题：

　　2.1 实验内容和方法单一，学生被动做实验

　　传统实验教学模式在实验内容上：只是验证理论课上讲的基本概念和理论数据或是简单的基本技能训练，内容偏于简单；在实验形式上：全班同时做相同的实验内容，形式比较单一；在实验方法上：学生按教师规定的步骤或方法做实验，学习方法被动，不能调动和发挥学生的主观能动性。

　　2.2 实验教学效果不理想，学生对专业知识只见树木不见森林

　　传统实验教学方式导致学生往往只知道若干个独立问题的处理方式，无法理解这些实验问题在整个系统中的作用及它们之间的相互关系。

　　2.3 开展综合性、设计性实验受阻

　　对于已开设的综合性、设计性实验也存在一些实施问题，如实验课指导教师与学生配比低、实验设备不足、实验学时少、实验成绩不计入期末考核成绩等。以我校自动化专业课运动控制为例，设置了“单闭环直流调速系统实验”和“小功率直流随动系统实验” 两个综合性实验模块，面向180名学生开设。目前，我们仅有1名实验指导教师，10套设备，如果学生分成6个组，每次实验仍有30人同时进行，实验指导工作量大，任务重；此外，作为综合性实验，该课程只有4个实验学时；由于时间条件限制，实验成绩不便记入期末考核成绩，导致学生重视度不足……在此种情况下要达到综合性实验的预期目标，对指导教师和实验管理提出了严峻的考验。 　　2.4 学生缺少探索的动力，缺乏对实验的预习和准备

　　学生水平参差不齐，对实验指导教师存在不同程度的依赖，需要教师根据学生特点，挖掘学生潜力，加强创新思维和科学研究素质的培养。

　　目前各高校都在进行实验教学改革，积极开设综合性、设计性实验，为培养实用型、创新型和适应新时代发展需要的人才探索有效的实验教学方式方法。例如：建立基于校园网的网络管理平台[3]，加强多媒体辅助教学在高校理工科综合性、设计性实验中的应用[4]，积极探索综合性、设计性实验量化管理办法[5]，加强实验室管理、全面开放实验室[6]，加强综合性、设计性实验教学方案的设计[7]等。以上这些具体措施能为建立综合性、设计性实验立体开放平台提供有力支撑。

　　3 充分挖掘学生潜力，发挥学生在高校实验教学中的主体作用

　　主体是与客体相对应的存在，哲学上指对客体有认识和实践能力的人、实践的对象，为属性所依附的实体。主体性又叫主动性，也就是自觉能动性，它是人全面发展最根本的特征，也是全面发展的核心和精神实质。主体性主要是指主体在与客体打交道的过程中所表现出来的能动性，它集中体现为主体的独立性、主动性和创造性。在教学活动中学生的主体性是指作为主体的学生在教师的引导下，处理同外部世界关系时所表现的功能性的特征，其主要表现为选择性、能动性、自主性和创造性[8]。

　　英语中有句谚语说道：“You may take a horse to the water， but you can not make him drink.”在现实中，我们经常看到，同样一名教师，同样一本教材，同样一个教学环境，不同的学生却出现不同的学习效果。导致这种差异的原因有多种，但其中重要的一条就是学生自身主观能动性发挥程度不一。因此有效发现、挖掘学生潜力，充分发挥学生在实验中的主体作用成为关键。

　　对于此问题，我们采取了以下措施：

　　（1）首先对学生在一二年级的成绩进行分类、剖析和评估。对于专业实验课所需要的基础课，如电子、电路成绩进行分析，筛选出有潜力做好本门课实验的学生。

　　（2）对学生实验前开展问卷调查。了解学生想做哪些实验，是否有兴趣进行复杂实验设计开发。

　　对于有潜力的学生应实现由“我必须实验→应付任务→依赖教师的讲解与辅导完成实验步骤→验证出相同的结果→按固定格式完成实验报告”到“我想做实验→提前充分准备→提出开设实验的申请报告→独立（或小组内）设计实验环节和步骤→验证自己预想的结果→在教师的指导下完成个性化的综合性、设计性实验报告”的飞跃。为通过实践环节使学生的创新能力得到锻炼和提高，我们设想了开设综合性、设计性实验的流程，如图1所示。

　　图1 综合性、设计性实验流程

　　在实验前，学生应明确综合性、设计性实验是自己可以选择的实验，完成该实验可以得到哪些锻炼和收获，如果想做就要自己主动想办法申请。在此基础上应充分了解实验的目的、方法，预习实验所涉及的理论知识，不能仅停留在对知识的验证上，还应深入思考与相关知识的关系，能否通过实验找到某种联系、解决某种疑惑、预设一些可能去验证等；在网上参阅浏览相关实验的数据库，看看前人在相关实验上解决了哪些问题，留有哪些疑问？自己是想验证某个结论还是挑战某项疑问？自己来设计实验的具体内容、步骤和具体的实验线路。最终把自己的想法和方案写成综合性或设计性实验的申请书（类似于开题报告），交给实验指导教师审阅。教师根据情况判断是否满足进入实验程序，如某方面不够再继续准备改进；如满足条件进入后续的实验程序。

　　在实验中，要根据提前设计的环节和步骤来完成实验，遇到和自己预想不同的结果时应尽可能独立分析、解决问题，也可与同伴探讨或请教指导教师。尽可能锻炼自己观察问题、解决问题的能力。

　　在完成实验过程中，尽量独立进行需求分析、通过资料查询、原理设计、方案论证、参数计算、模拟仿真、硬件实现、调试方法、数据处理、误差分析、总结报告等环节，使自己得到比较全面的锻炼。认真完成实验报告，交给指导教师进行修改完善，获得教师的评价。

　　通过以上步骤完成的综合性、设计性实验报告不亚于完成一篇学术论文，因为该实验充分发挥了学生的主观能动性，凝结了学生对相关知识的理解、综合分析能力，也是对学生动手能力、解决实际问题能力的锻炼和检验，同时，还调动了学生对实践探究的兴趣，是学生参与实践活动能力的最好证明。

　　总之，创新人才培养比一般大众化教育难度大、要求高。实验环节是实践教学的关键一环，是创新人才培养的重要阵地，只有坚持改革和创新才能适应社会的需求。为此我们要积极调动各方面因素，通过实验指导教师的实验设计自上至下发挥引领作用，通过学生的自发行为自下而上发挥实验主体作用，从而为培养既有扎实的理论基础，又有较强的工程实践能力和创新能力的高级人才提供良好的契机。

　　参考文献

　　[1] 宋永华，解启健.顺应改革 重构高校人才创新体系[J].中国高等教育，2008，396（9）：21-23.

　　[2] 傅彩芬，高谨.高校实验教学改革与培养学生创新能力的探讨―以华北电力大学为例[J].中国电力教育，2012（21）：74-76.

　　[3] 李伟，李春江.综合性大学综合性、设计性实验量化管理办法探索[J].佳木斯大学社会科学学报，2008，26（1）：130-131.

　　[4] 陈昕.综合性、设计性实验的开设与探索[J].忻州师范学院学报，2009，25（2）：114-115.

　　[5] 吕明，黄学辉，水中和.综合性、设计性、探究性实验与学生创新能力的培养[J].中国水运，2007，7（11）：251-252.

　　[6] 陈惠卿，雷历.提高综合性、设计性实验质量的探讨[J].广东科技， 2008（4）：21-22.

　　[7] 易昆南， 于菲菲. 在综合性、设计性实验中培养学生的创新能力[J].实验技术与管理， 2007，24（8）：8-9，14.

　　[8] 王光宇.发挥学生主体作用，构建数学活力课堂[D].苏州：苏州大学，2011.