王珊+楊續(xù)東+劉曉波

摘要：通過對高校工科實驗教學(xué)的改革，建立以“綜合性實驗”、“設(shè)計性實驗”為主的教學(xué)模式。采用“翻轉(zhuǎn)課堂”實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的實驗積極性。因材施教，按照學(xué)生的個體差異開展分級實驗教學(xué)。強化實驗師資隊伍建設(shè)，不斷充實實驗內(nèi)容，引入最新的科研成果，有效提高工科實驗的教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0269-02

一、實驗教學(xué)存在的問題

工科專業(yè)是指研究工學(xué)方面的學(xué)科專業(yè)，包括材料、機械、水利以及生物工程等學(xué)科的近百個專業(yè)[1]。實驗教學(xué)是工科院校培養(yǎng)大學(xué)生動手能力、實踐技能和創(chuàng)新思維能力的重要手段。但目前，國內(nèi)工科院校實驗多為演示性、驗證性，極少有設(shè)計性、綜合性的元素，實驗教學(xué)一直是被動盲目實驗的方式，即實驗對象、方法等關(guān)鍵因素都是由教師制定，其不僅抹殺了學(xué)生的創(chuàng)新思維，而且也不利于培養(yǎng)學(xué)生認真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灳?，容易產(chǎn)生實驗現(xiàn)象觀察不仔細，數(shù)據(jù)記錄不真實、不規(guī)范等問題。一些教師對實驗報告只注重書寫格式是否規(guī)范，而忽視數(shù)據(jù)處理結(jié)果的分析與討論，造成學(xué)生為完成報告而實驗。此外，一些課程對實驗成績的考核，僅以筆試方式進行，導(dǎo)致學(xué)生死記硬背實驗原理、方法和步驟，不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。學(xué)生如果不能通過實驗系統(tǒng)地整合知識，那么就完全背離了實驗的目的和初衷。

二、實驗教學(xué)的改革與設(shè)計

1.實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。實驗教學(xué)改革要以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性為出發(fā)點，改革陳舊、落后的實驗，不斷更新、充實實驗教學(xué)內(nèi)容。設(shè)置實驗更加貼近實際，將以“驗證性實驗”為主的實驗，逐漸過渡到“綜合性實驗”和“設(shè)計性實驗”。不斷充實實驗內(nèi)容，將最新科技成果引入其中，更加趨于“工程化”。這樣有利于開闊學(xué)生視野，提高學(xué)習(xí)興趣，強化創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，鍛煉實踐能力，增強綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

2.實驗教學(xué)設(shè)計。美國學(xué)者肯普提出“教學(xué)設(shè)計”為運用系統(tǒng)方法分析教學(xué)過程中各部分相互聯(lián)系的問題和需求，提出解決問題的最佳方案，然后評價教學(xué)成果的系統(tǒng)計劃過程，而大學(xué)實驗課程的“教學(xué)設(shè)計”是依據(jù)實驗教學(xué)的目標(biāo)，提出建立實驗教學(xué)的最佳方案以及優(yōu)化實驗教學(xué)設(shè)計效果的過程。（1）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。實驗教學(xué)的重點是對實驗教學(xué)內(nèi)容的制定。對驗證性實驗，應(yīng)強調(diào)演示和證明內(nèi)容相關(guān)的知識點，使學(xué)生加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生進行科學(xué)實驗的基本素養(yǎng)。學(xué)生要注重原始實驗數(shù)據(jù)的記錄，實驗報告的關(guān)鍵是進行實驗數(shù)據(jù)的處理，實驗結(jié)果的分析與討論。對于綜合性實驗是綜合所學(xué)的專業(yè)知識，強化靈活運用專業(yè)知識的訓(xùn)練，要求學(xué)生能夠掌握實驗方案的制定、實驗儀器設(shè)備的調(diào)試，實驗報告的數(shù)據(jù)分析等各環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。實驗報告要寫有完整的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理結(jié)果。結(jié)果分析說明所測數(shù)據(jù)存在問題，并提出改進意見。設(shè)計性實驗，是學(xué)生自行提出有創(chuàng)意的實驗方案，教師對實驗方案進行評價，從理論上分析和討論方案的可行性，并最終實施解決。學(xué)生要完成查閱資料、設(shè)計方案，確定實驗步驟，培養(yǎng)協(xié)同合作的團隊精神。要求學(xué)生分析實驗結(jié)果，寫出報告或小論文。（2）教學(xué)方法設(shè)計。在調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用“模塊化+個性化”的實踐教學(xué)理念，更新師生的教學(xué)理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。逐步完善實驗教學(xué)內(nèi)容與方法，并建立起實驗教學(xué)的管理制度和相應(yīng)的評價體系。在教學(xué)上應(yīng)設(shè)計出實驗的流程，給學(xué)生留下思考的空間，并對其進行個性化的啟發(fā)和指導(dǎo)。由學(xué)生確定實驗步驟，根據(jù)相關(guān)實驗所需設(shè)備、儀器及試劑等要求，選擇恰當(dāng)?shù)膶嶒炑b置或?qū)嶒瀮x器進行組裝、校準(zhǔn)。在實驗教學(xué)中要求設(shè)置的問題能為學(xué)生提供多種可選原理和儀器。學(xué)生帶著問題去思考，嘗試不同實驗方法的可行性，以優(yōu)化實驗過程的效果。學(xué)生不僅開拓了思路，極大地提高了動手能力，還培養(yǎng)了對實驗課的興趣。

3.翻轉(zhuǎn)實驗教學(xué)。“翻轉(zhuǎn)教學(xué)”就是將以教師為主的課堂教學(xué)和以學(xué)生為主的課外學(xué)習(xí)交換位置，實現(xiàn)以翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)為主的課堂教學(xué)方式。建立翻轉(zhuǎn)課堂實驗教學(xué)模式，首先要明確教師與學(xué)生在實驗課前、課堂以及課后的具體任務(wù)。（1）實驗課前學(xué)習(xí)。在實驗課前，學(xué)生根據(jù)教師安排的實驗任務(wù)，自主安排學(xué)習(xí)時間和地點。教師為學(xué)生提供詳細的課前指導(dǎo)材料，包括在網(wǎng)絡(luò)平臺等資源，學(xué)生與教師通過互動交流，明確實驗中存在的問題，極大激發(fā)了實驗學(xué)習(xí)的興趣。（2）實驗課堂學(xué)習(xí)。學(xué)生按4—6人分組，在教師的指導(dǎo)下，分工合作完成實驗。由于實驗操作過程的實時性和不可重現(xiàn)性，教師只有在實驗課堂上觀察每個學(xué)生的實驗情況，才能對學(xué)生的真實操作水平做出客觀評價。學(xué)生首先明確實驗過程中的重、難點問題，教師引導(dǎo)學(xué)生獨立思考并解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的求知欲。教師要了解學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握情況，引導(dǎo)學(xué)生對實驗內(nèi)容進行總結(jié)和分析。（3）實驗課后學(xué)習(xí)。在實驗課后開展小組討論，鞏固實驗知識點。教師與學(xué)生交流得到反饋信息，了解學(xué)生實驗過程存在的問題。對學(xué)生的實驗結(jié)果進行評價，強調(diào)學(xué)生在今后實驗中應(yīng)注意的問題。

4.充分調(diào)動學(xué)生積極性。陳舊、落后的實驗設(shè)備極大地抑制了學(xué)生的實驗興趣和對新知識的渴望。隨著國家對高校經(jīng)費投入力度的不斷加大，實驗室各種新型實驗儀器設(shè)備得到很大提升。高校各專業(yè)實驗室已經(jīng)具備了從基礎(chǔ)實驗到進行高水平實驗的實力，對先進的儀器和相關(guān)領(lǐng)域較前沿的實驗方法學(xué)生有著濃厚的興趣，學(xué)生也迫切希望能用先進的儀器設(shè)備進行實驗。同時，現(xiàn)代化設(shè)備需要學(xué)生具有相關(guān)的專業(yè)知識，從而激發(fā)了學(xué)生對理論課程的學(xué)習(xí)熱情。

在實驗教學(xué)中要避免滿堂灌式教學(xué)方法，教師提示實驗操作的關(guān)鍵步驟和注意事項，讓學(xué)生自己動手實踐，教師要為學(xué)生留下思考的余地，培養(yǎng)學(xué)生在實驗過程中能透過現(xiàn)象去發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

5.因材施教。實驗教學(xué)應(yīng)注重對不同能力的學(xué)生因材施教，按照學(xué)生實驗的差異開展分級教學(xué)。工科實驗教學(xué)從博士、碩士到本科，每個層次都有各自的實驗教學(xué)模式。層次越高學(xué)生獨立性的成分就越多。

三、實驗師資建設(shè)

若實驗教師工程實踐能力薄弱，會對學(xué)生科技創(chuàng)新思維缺少正確的引導(dǎo)，學(xué)生在實驗過程中碰到問題不能得到及時解答，從而喪失了對后續(xù)實驗的興趣，學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性受到嚴(yán)重影響，實驗效果也達不到預(yù)期的目標(biāo)。學(xué)生實驗創(chuàng)新的思路、能力往往受實驗教師的直接影響。因此，強化實驗師資隊伍建設(shè)尤為重要。

四、開放性實驗室建設(shè)

開放性實驗室是工科院校實驗室體系改革的方向，學(xué)生可根據(jù)自己的計劃到實驗室預(yù)約實驗時間。如何能科學(xué)合理安排開放時間，既能充分利用有限的實驗室資源，提高儀器的使用率，又能給學(xué)生提供一個自由、獨立實驗的空間，是開放性實驗室教學(xué)中急需解決的問題。實驗室可將內(nèi)容相關(guān)、時間安排上能銜接的實驗項目集中開設(shè)，這樣便于實驗室管理，學(xué)生也能根據(jù)自己實際情況選擇實驗時間。開放性實驗室能夠真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)方針，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，有效提高學(xué)生的實踐能力以及科研能力。

結(jié)論：

本文分析了高校工科專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題。通過加強工科實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，促使學(xué)生更好地掌握所學(xué)理論知識。具體來說，高等工科院校開設(shè)實驗課的教學(xué)改革包括以下內(nèi)容：

1.以“驗證性實驗”逐漸過渡到“綜合性實驗”和“設(shè)計性實驗”。培養(yǎng)學(xué)生在實驗過程中能透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)屬性的能力，構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炈季S方法與打造實事求是的科學(xué)精神。

2.開展實驗教學(xué)設(shè)計，基于“模塊化+個性化”模式，更新實驗教學(xué)理念，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)，加強實踐環(huán)節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃，培養(yǎng)學(xué)生動手和實操能力。

3.充分討論當(dāng)前師資隊伍對實驗教學(xué)的影響，通過提高教師的實踐能力，組織教師到企業(yè)參加實踐鍛煉，對當(dāng)前工科專業(yè)人才培養(yǎng)實踐教學(xué)具有重要的意義。

參考文獻：

[1]王文生，史曉娟，王曉敏.提高工科本科實驗教學(xué)質(zhì)量的思考與建議[J].中國印刷與包裝研究，2012，4（4）：57-60.