实验教学存在的问题及改革措施

　第25卷第2期　2006年2月

实验室研究与探索

RESE

ARCH AND EXP LORATI ON I N LABORAT ORY

V ol. 25N o. 2　

Feb. 2006　

实验教学存在的问题及改革措施

常春耘, 　陆　南

(江苏科技大学电子信息学院, 江苏镇江212003)

摘　要:实验教学在全面提高学生的素质, 培养具有创新意识、实践能力强的复合型人才方面有着极其重要的作用。该文从对实验教学的认识、析, 在此基础上提出了具体的改革措施。关键词:实验教学; 教学改革中图分类号:G 642. 423文献标识码:A) 0235204

The Problem of and I ts Reforming Mea sure s

CH ANG Chun 2yun , 　LU Nan

(School of In formation , Jiangsu Univ. of Science and T echnology , Zhenjiang 212003, China )

Abstract :Experimental teaching is very im portant in im proving the students quality roundly and cultivating the com pound talents within innovative consciousness and high practical ability. A fter analyzing the problems of contents and m ode of experimental teaching in the current experimental teaching , this article presented s ome concrete innovation measures. K ey w ords :experimental teaching ; teaching reform

　　我们的社会已从计划经济进入了知识经济时代, 创造知识和应用知识的能力与效率将成为衡量一个国家综合国力和国际竞争力的重要因数。在新的历史时期, 高等教育面临前所未有的发展机遇, 人才的培养模式发生了深刻的变化, 更加注重素质教育, 特别是创新

[1]

精神和实践能力的培养。实验教学是高等院校教学体系的重要组成部分, 在培养学生理论联系实际创新精神和实践能力方面有着不可替代的作用。实验教学中需要学生自己主动去探索、发现, 自己去建构知识的意义; 实验教学中学生要主动搜集并分析有关的信息及资料, 对所学的问题提出各种假设并努力加以验证; 实验教学中学生要把当前学习内容与已有的知识相联系, 并对这种联系加以认真的思考, 实验教学具有直观

[2]

性、实践性、综合性、探索性、启发性等特点。实验中要求学生手脑并用更利于促进学生学习及培养学生的实践能力、创新能力; 通过实验环节的具体运用, 学生才可能把学到的理论知识内化为自有知识; 才能实现

[3]

从知识传授到能力培养的第一次飞跃。通过实验使

学生学会发现问题并且应用已有知识分析、解决实际问题的一般方法, 培养他们敏于观察, 勤于思考的习惯, 以及严谨的工作作风和百折不挠的科学精神。通过实验环节的运用, 使学生发现他们理论学习中的弱点与不足, 明确自己的努力方向。可见, 实验教学在全面提高学生的素质, 培养具有创新意识、实践能力强的复合型人才方面有着极其重要的地位。

1　实验教学存在的问题

1. 1　对实验教学的重要性认识不足

目前的实验教学中, 重视知识的传承而忽视能力的培养, 实验课大都附属于理论课。长期的应试教育, 养成了学生重视理论课学习而轻视实验课学习, 学生对实验课是敷衍了事, 实验教师也因为处于教辅地位被忽视而积极性不高。

1. 2　实验教学模式仍是应试教育模式

(1) 忽视了学生的主体作用。在实验中, 很多学

生的注意力大多集中在如何按照老师的详细指导, 照猫画虎地完成实验, 测出正确的实验数据, 一旦实验结果与老师要求的不一样, 或者出不了实验结果, 便直接请教老师, 很少自己去分析、思考失败的原因。整个实验过程中学生处在一种被动盲目的状态, 学生只是

收稿日期:2005205221

作者简介:常春耘(1968-) , 女, 江苏扬州人, 高级实验师, 硕士生, 研究方向:智能控制。T el :[1**********]6; E 2mail :chang-chunyun @163. com

236

　　　　实　验　室　研　究　与　探　索

[7]

第25卷　

老师指挥下的木偶, 只动手而很少动脑。缺少参与实

验的主动性和积极性, 实验教学方法方面, 注重程序化训练模式多, 发挥学生主动性不够; 重知识传授多, 培养学生动手操作力不够; 注重灌输式教学方法多, 采用启发式、研讨式教学方法少。不利于养学生的创新意识和创新能力。传统实验教学是以教师为中心的, 着重强调教师的“教”, 全部的教学设计都要围绕“教”而展开, 学生的“学”限定在教师的“教”之内。学生虽然也参与了实验教学活动, 但实质上是处于被动接受的状态, 学生的主动性、积极性受到一定限制, 不利于创造能力的培养。在这种模式下, 虽然也强调实验能力的培养, 但这种实验能力是被当作技能并以“知识”的形式来加以传授的, [5]

的能力。这样的实验教学环境下, 、创新思维、。

(2) 实验结果, 。其实得出正确结果固然重要, , 学生的观察能力, 发现问题、分析问题、解决问题的能力, 实验操作能力等是否得到培养, 实验研究能力是否得到发展, 则往往被忽视。

(3) 实验教学内容方面, 偏重于传统验证性实验。验证性实验较多不利于激起学生学习的兴趣和热情。致使实验教学形式化、程序化, 失去了实验课的本意—培养学生的运用已有知识解决实际问题的综合能力、严谨的工作作风和勇于探索的科学精神。学生进行科学实验和独立工作的能力在实验课中并没有得到有效的锻炼和提高。这可能也是学生不重视实验课的原因之一。科学实验本来是一个综合的智力活动, 它包括实验方法、方案的确定、现象观察、数据测量、结论分析, 我们进行实验教学的目的本来也是想通过这一系列活动的训练, 培养学生对知识的综合分析和运用能力, 而过去这种程式化的实验方法显然没有达到我们开设实验课的目的。

[6]

[4]

进的同一教学体系的两个方面。我们转变观念, 才能实验教学真正起到培养创新精神和实践能力的目的。2. 2　采用素质教育的实验教学模式

(1) 实行以学生为中心的教学方式。目前, 我国高等学校对学生创新精神和创造能力的培养一直是一个突出的薄弱环节, 传统的教学模式不利于学生学习主动性的发挥; 不利于学生个性的发展和拔尖人才的脱顾而出。要转变传统教育观念, 树立以人为本, 为学, 。让, 让学生真正成3个基本定理, 由学生自己设计电, , 合理选用测量仪表以及需要测量的各个电路参数, 预先并画出数据表格, 自拟实验时, 教师只提出任务和目的并帮助论证, 在对实验中学生出现的各种问题也只是给与提示, 引导学生认真对实验中的问题多考虑“为什么”, 而不是只掌握“怎样做”。引导他们运用已有知识分析判断故障部位, 并进行排除。而实验线路、参数和方法都由各人设计。由于各人实验线路不尽相同, 培养了学生独立思考、分析问题和解决问题的能力; 在实验中自己接线、查线路, 进行参数测量培养了学生动手能力; 最后综合分析, 加深了对理论知识深刻理解和实际体会, 不仅动手还要动脑, 实验过程中, 从实验方案选取、实验电路的参数选择、电路连接, 故障排查、实验数据测试记录、实验现象分析到结论, 每一步都是学生自主进行, 充分调动了学生实验的积极性和主动性, 学生是在做自己的实验, 而不是老师要我做实验。虽然实验的电路简单, 但是自己设计的, 整个实验过程都是自己安排的, 自己有什么想法和创意都可以到实验室里来试一下。最后的实验结果, 更是所有辛劳的结晶, 所以做完实验学生有了成就感。通过实验既让学生初步尝到了科学实验研究和探索的乐趣, 也增强了学生对实验课的兴趣, 同时

, 在整个实验过程中让学生逐步自己学会并掌握进行科学实验的方法, 锻炼了运用已有知识发现问题、分析问题、解决实际问题的能力。也避免了过去实验电路单一, 数据雷同, 学生抄袭实验数据的现象。学生的独立性和创造力不是凭空产生的, 而是在平时的学习和实验过程中一点一点培养的。

(2) 改变重结果轻过程。让学生明确做实验不仅仅是测量几个数据, 而是要让学生明白为什么要做这个实验, 做这个实验想说明什么问题, 测这些数据是为了说明什么问题, 引导学生思考采用什么方法测好、测准这些数据, 哪些因素会影响这些数据的测量, 为什么采用这个实验方案, 其他方案是否可行? 各参数为什么这么取? 为什么要这样安排, 得不到要求的实验结

2　实验教学的改革措施

为了培养具有创新精神和实践能力的学生, 针对实验教学存在的问题, 应采取以下措施加强实验教学。2. 1　改变观念, 重视实验教学

就是要改变重理论轻实验的观念。高校教学主要有理论教学和实践教学两部分, 要搞好实验改革和教学, 必须转变思想观念, 即转变理论教学高于实践教学的思想, 转变轻视实验教学的观念。实践是理论的源泉, 理论是实践的总结和升华, 从理论到实践, 从实践到理论, 是掌握、探索和创新知识的基本规律和基本途径。因此, 理论教学与实践教学的关系不是主从关系, 而是辩证统一的关系, 是相对独立、相互依存、相互促

　第2期

常春耘, 等:

实验教学存在的问题及改革措施

237

果怎么办? 改变实验条件后又回出现什么实验结果? 各个参数之间有什么关系? 实验中应注意哪些事项, 如何改进已有的实验; 对实验中出现的异常现象如何分析等问题。我们不仅关注实验的结果, 更关注得到这些实验结果的全过程, 只有这样, 学生才能真正学会做实验, 才能真正掌握科学实验的方法。

如验证电路的3个基本定理, 过去实验时是给学生一个固定的电路让学生测量相应的电压电流量计算这些电量之间的是否满足3个定理。就算完成实验。现在我们改变以往的模式, 不给学生现成的电路, 而是将电路设计的任务交给学生, 讲解为了验证这些定理需要什么样的电路形式, 让学生知道实验电路的形成过程。因为需要验证基尔霍夫定理, 不止一个节点和回路, , 理。, 立源, 。通过对电路用途的分析引导学生自己设计实验电路, 拟订实验方法和步骤以及需要测量的各个电路参数, 预先画出数据表格, 实验前让学生明确为什么做这个实验、怎么做这个实验, 实验结果达到什么目的, 由于目的明确, 学生做实验的主动性大大提高。鼓励学生采用不同实验方案, 通过实验结果分析比较不同实验方案的优劣, 如让学生比较4种测量电路等效参数的方法那一种更接近实际值。使学生懂得工程设计中方案的选择对结果的影响。如果实验结果不是所预期的, 会有哪些原因会影响实验结果, 引导学生运用学过的理论知识分析, 同时也告诉学生理论计算和工程实际的实验结果是有差异的, 工程实际中有更多的影响因素, 每一个参数条件的变化都会影响到实验结果, 而理论分析是建立在理想的电路模型基础上的, 所以理论分析时有的因素没有考虑, 而实际电路工作时这些因素在起作用。比如使用的电压源, 理论分析时认为理想电压源都是内阻为零的, 而实际中所用的电压源是有内阻的, 如理论上叠加定理对任何独立源都成立, 但实际中学生发现当一个电压源成为另一个电压源的负载的时候实验结果不满足叠加定理, 究其原因就是由于电压源的内阻在起作用。鼓励和引导学生对实验现象和数据中出现的异常现象进行分析和质疑, 锻炼他们对理论知识的运用能力和发现问题、分析问题解决问题的能力和工程意识。同时也培养他们敏锐的观察力和勤于动脑的思维习惯。培养和强化学生的实验意识, 使其学会并重视通过实验来解决问题。2. 3　优化实验内容实验教材中, 验证实验占有较大的比例, 而实验内容又多以服务于理论教学设计的。这种实验类型和实

验内容, 特别不利于培养学生的。为了训练学生的创造思维, 打破传统的实验为理论教学服务的观念, 精设教学内容, 培养学生创新。压缩验证实验的教学时数, 增加自拟性实验、综合性实验、设计性实验及研究性实验的内容。在实验教学中充分了解学生的学习状况, 将学生的实验教学分层次进行。采用粗放式分类和个别式辅导相结合的方式, 把实验内容根据难易程度分为A 、B 、C 类学生根据自己的能力自主选取一类。同递进式安排, 、自拟性实验、设计、, , 自成体系, 让学生在, 学生的, 同时, 也使他们的创新性思维习惯得到培养。他们在体会到实验成功的快乐的同时也真切的感到设计并不难, 我也能掌握。对实验能力差的学生, 加强基本知识和基本技能的讲解和训练, 实验内容上加强验证性实验, 力求使他们掌握基本的实验技能和实验方法, 提高他们对实验的兴趣和信心。对于学习好动手能力强的同学, 实验中少讲解, 只给他们提示, 尽量发挥他们的主动性和创造性。同时在实验内容上也注意新颖性、趣味性和实用性, 实验内容多增加一些有实际应用背景的相关内容使学生觉得学有所用。充分利用现代化教学工具引入计算机辅助分析、设计手段, 使学生贴近现代工程技术状况, 学生可以不受器件和仪器设备的限制, 自由地进行自己的设计, 给学生的想象力和创造力提供一个实现的舞台, 激发学生进行实验的兴趣和热情。通过综合性实验、开放实验室、创新实验室, 参加老师的科研项目, 使他们得到更系统更深入的工程训练, 给他们提供更广阔的空间发挥他们的创意和潜力。

3　结　语

总之, 实验教学的改革是一项系统工程, 培养学生的创新能力是实验教学永远追求的目标。上述改革的措施能否有效的实施, 关键在是否有一批高素质实验教学人员队伍。能否开出高水平的综合性、研究性的实验, 能否达到培养学生的实际能力和创新思维的目

[8]

的, 完全取决于指导教师的科研和教学水平。现在的大学生有强烈的求知欲, 已初步具备独立观察问题的能力, 喜欢自己观察和思考问题, 判断是非。他们对教师的要求也很高, 总希望自己的老师知识渊博, 具有出色的教学方法, 想尽快地从课堂上、从实验室获取新知识, 接触新事物。所以应尽量安排具有丰富科研、教学经验的教师担任实验教学指导教师。否则即使实验内容再好, 安排再合理, 学生得不到好的指导也未必能

[9]

够取得好的实际效果。(下转第243页)

　第2期

刘国瑜:国家重点实验室的创新文化建设

243

4. 2　树立以人为本的科学理念

创新的关键是靠人的积极性、主动性、创造性的发挥。因此, 国家重点实验室的创新文化建设必须把以人为本的理念当作重要的指导思想。坚持以人为本, 就是坚持以科研人员个体的发展为本, 努力构建一个有利于催生创新灵感、激发创新潜能、保持创新活力的良好的科研生态环境, 大胆探索吸引人才的各种有效政策, 结合实际逐步建立起与能力、水平和贡献相适应的人才激励与竞争机制, 建立起有利于拔尖创新人才脱颖而出和能吸引国内外优秀人才到实验室工作的运行机制。坚持以人为本, 特别要加强对尖子人才个性、特殊性创造才能的理解、保护与支持。一方面, 因为他们在创新活动中具有不可替代的作用, 置。另一方面, , 该善待、, 境, , 让他们集中精力做学问。4. 3　崇尚创新追求真理创新是国家重点实验室建设永恒的主题, 良好的创新文化氛围是有创新能力的人才和有竞争力的成果的温床。实验室应确立崇尚创新、追求真理的科学思想, 尊重科学家独特的敏感和创造精神, 鼓励他们进行自由探索和原始性创新, 调动他们的积极性, 最大限度地发挥他们植根于团队协作中的个人创造潜能, 增强他们创新的自信心, 树立敢为人先的意识, 勇攀世界科学高峰; 要允许失败, 不急于求成; 要提倡和弘扬“百花齐放、百家争鸣”的方针, 鼓励学术民主, 积极开展科学评论, 保障不同学术思想、观点之间能真正地进行平等竞争。作为个体的创新者, 在讨论科学问题上应当是完全平等的, 而不应当以权威压制人, 以名望排挤人,

以资历轻视人。特别是要给“小人物”和非共识研究以生存和发展的空间。4. 4　造就开放的科学环境

在当今大科学研究、交叉学科研究已成主导的情形下, 在科学研究国际化的趋势下, 开放是创新的灵魂和源泉。为此, 国家重点实验室应加大管理体制方面的创新力度, 实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制。要切实加强实验室内部研究人员之间、课题组之间、自由创造基础上的合作, 、群智; , 不能够只进, , ; 、短期讲学、合作研究、人才培养、开放课题等各种方式, 建立紧密的协作关系。科研人员来往要频繁, 学术争论气氛要热烈, 通过各种学术观点的激烈交锋, 单个学科的深入开拓, 不同学科的交叉融合, 形成良好的科学生态环境, 实现科学系统的协同进化, 激发科学家个人的创造力和新思维, 推动科技创新和创新人才快速成长。参考文献:

[1]　徐冠华. 大力构建有利于创新的文化环境[J].中国软科学,2001,

(3) :127.

[2]　孙国际. 创新文化[J].科学学与科学技术管理,2002, (6) :50252. [3]　金吾伦. 创新文化的内涵及其作用[N].光明日报,2004203216. [4]　张春美. 马克斯・佩鲁茨(1914～2002) :科学不是一种平静的生活

[J].自然辩证法通讯,2004, (4) :86294.

[5]　王荣德. 诺贝尔科学奖中的“人才链”及其启示[J].科学学研究,

2000, (2) :70276.

[6]　眭平. 多领域研究模式与科技创新[J].科技导报,2002, (1) :202

24.

[7]　蒋红花. 省重点实验室创新能力建设的实践与思考[J].实验室研

究与探索,2004, (9) :94296.

(上接第237页)

参考文献:

[1]　查　珍, 周元祥. 改革实验教学培养复合型人才[J].合肥工业大

[5]　朱向群. 改革实验教学培养学生实践能力[J].实验技术与管理,

2001, (1) :1082111.

[6]　王春义, 等. 加强实验教学, 提高学生的创新能力[J].实验技术与

学学报(社会科学版) 2000,

(4) .

[2]　马鑫金, 应安明, 王桂玲. 电路实验教学改革的尝试[J].实验室研

管理,2002,19(3) :1292131.

[7]　姜艳萍实验教学与创造性人才的培养[J].实验室研究与探索,

2001,20(5) :9211.

[8]　程爱华, 等. 实验教学培养学生创新能力的研究[J].实验室科学,

2000, (3) :83285.

[9]　朱　莉. 改革实验教学, 培养创新能力[J].实验技术与管理,2003,

20(1) :70272.

究与探索2002, (6) :45248.

[3]　钱　锋. 培养创新能力, 改革实验教学[J].实验室研究与探索

2000, (3) :10213.

[4]　周凤云. 强化工程意识, 突击能力培养[J].实验室研究与探索

1999, (2) :49250.