淺談實驗教學模式與大學生科研與創新能力的培養

王 琳

(塔里木大學 植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300)

21世紀是科技高度發達的世紀，本世紀最大特點是科學技術的日新月異，社會競爭異常激烈。要想在競爭中立于不敗之地，就要培養高素質、高水平、高能力的人才。高等院校是培養高素質人才的基地、知識創新的重要場所,在整個知識的傳遞和轉換過程中將扮演前所未有的重要角色。如何適應知識經濟的需要,進一步更新教育思想和觀念,改革傳統的課程體系、教學內容、教學方法、教學模式和管理體制,培養具有創新精神和創造能力的大學生,是高校面臨的緊迫任務之一。因此，培養具有科研能力與創新意識強的新一代就成為現代教學的主旋律。為了全面培養具有創新精神和實踐能力的人才，我們應該大力加強實驗教學，改進實驗教學模式及方法，努力提高實驗教學質量。但是，目前我們在實驗教學中還存在一些問題，需要我們深入探討、共同努力。根據多年實驗教學經驗,筆者認為改進現行實驗教學模式與方法,進一步提高大學生創新思維與科研能力應從以下幾個方面入手：

1 提高實驗教師素質及實驗教師敬業精神[1]

由于教師不愿在實驗教學方案的設計上下工夫、花時間，導致實驗教學方法形式單一、陳舊，單純為了完成教學任務而安排實驗，對學生實驗能力的培養顯得沒有計劃、沒有目的、缺乏系統性。同時對引導學生積極、主動地學習，培養學生獨立思考的能力和習慣的指導思想不夠明確，教師在實驗教學中一手包辦現象嚴重，教學方式呆板,從教學內容到教學方式沒有給學生留出足夠的發展空間，學生最多只是機械模仿，缺少動手和動腦的機會。另外,過分強調實驗儀器珍貴的做法，會給學生增加心理負擔，使不少學生做實驗時小心翼翼、縮手縮腳，不敢大膽實驗。這種教學模式不利于提高學生發現問題和解決問題的能力，不利于引導學生突破思維定式的障礙，也不利于學生創新思維方法的形成，更不利于學生科研能力的發展。

教師的觀念、素質、能力直接關系到實踐教學的科學性、嚴謹性、規范性，與教師個人的專業知識、理論、規范的操作技能、熟練的分析綜合實驗現象的能力等有密切關系。教師應努力學習，通過自修和積極參加各種層次的業務培訓，不斷提高和更新自己的業務知識和技能，使自己能夠真正地、優秀地、出色地勝任實驗教學工作。另外，一個有能力的教師，如果不熱愛實驗教學，不愿在實驗教學上花精力、花時間，怕臟、怕累、怕麻煩、懶動手，實驗教學敷衍了事，效果也就可想而知。所以，一個教師只有行動到位，即在實驗教學中，能夠遇難而上，出現問題解決問題，缺少條件創造條件，勤于鉆研，鍥而不舍，飽含對實驗教學和學生的無限熱情，具有崇高的職業道德修養，才能真正搞好實驗教學，推動實驗教學的開展,切實提高實驗教學質量。

2 增強實驗的趣味性，激發學生的創新欲望

目前實驗教學模式僵化，實驗教學的基本原則沒有得到充分的體現，教學方式呆板，從教學內容到教學方式沒有給學生留出足夠的發展空間。就分組實驗來說，教材從實驗目的、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項，寫得面面俱到。然而每次實驗課教師還要花相當長的時間根據教材講實驗目的、原理等等，然后學生照著現成的實驗步驟或跟著教師動幾下，取幾個數據，實驗就算完成了，這樣做實驗，收獲不大。再說，現階段往往是一個班的學生同一時間做同一個實驗，用同一種方法、相同的儀器，都要在規定時間內做完，最后得出同一個結論。這樣就有可能導致部分學生看別人怎么做，自己就怎么做，特別是兩人合作時，有極少數學生只看不動手，也不留心實驗觀察，不記錄有關數據，更談不上去思考。以上實驗教學的現狀，極大地影響著實驗教學質量，與時代發展對人才的要求很不適應。實驗教學是實施科研與創新教育的重要基礎和手段，但當前實驗教學普遍存在著只重視簡單操作練習的問題，教師很少去引導學生思考和探索，不利于學生能力與創新思維的培養，因此必須改革實驗教學的方法。變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息傳遞與交流。教師在實驗課上只講重點、關鍵點和注意點，發揮好主導調控作用。主要方式是采取提問、答疑、討論、觀察實驗現象、動手操作等，在實驗中，加強對學生實驗“興趣”的培養。“興趣”是人的認識需要的情緒表現，它是個人活動動機的重要方面。可以說，興趣是創造的“內驅力”，要喚起興趣，不是靠空講實驗課重要的大道理，而是靠知識本身的魅力激發學生的主動探究的愿望。我們可從實驗教學內容入手，設計新穎的導入，激發學生的學習興趣，調動學生的情緒，使學生在“興趣”的驅使下，自覺地積極地進入學習和實踐狀態。例如，在花卉組織培養的實驗中，允許學生在同一時間做同一個實驗，采用不同種方法、不同的實驗步驟進行操作實驗。啟發學生是否還能在掌握實驗原理的基礎上，自己去觀察、實驗、自己設計。有的仿造老師的做法；有的采用基質中加入不同激素以及激素濃度；還有的學生在實驗材料上進行了創新，采用不同培養基培養及外植體部位不同等等，去觀察培養結果。這樣可以極大地提高學生學習的興趣，發展學生的個性，活躍學生的創新思維與能力的培養。老師給學生創新起了一個拋磚引玉的作用，學生們體驗到成功的喜悅，激發了對創造的渴望。

3 指導學生寫好實習報告，讓學生把實驗中零散的、浮淺的、感性的認識升華到集中的、深入的、理性的認識

實驗結束后，學生往往會得出一些與書本上不同的結果。而多數學生一般都會對此置之不理，而把書本上的正確結論寫上實驗報告。教師應鼓勵學生針對實驗結果發現問題，提出問題，想一想產生不同結果的原因，實驗失敗的原因，是否有改進的方法。并且當學生提出問題時，要耐心細致地幫助分析解答，不要指責學生操作方法上的差異。鼓勵學生用不同的方法得到同樣的結論。同時教師還要利用一定時間指導學生采取靈活多樣的方式展開交流。可以分小組進行，也可以全班進行；可以有針對性地就實驗中具體某個問題展開交流；也可以自由交流；可以談實驗成功之處，也可以談失敗、不足；可以談做法，也可以談經驗。交流要形式多樣，氣氛要活躍。要盡可能調動大多數學生的積極思維，留給他們一定的時間，讓他們有想、有說、有討論和交流的機會，通過交流讓學生把實驗中零散的、浮淺的、感性的認識升華到集中的、深入的、理性的認識。

4 加強探索性實驗的教學，盡可能變驗證性實驗為探索性試驗[2]

傳統教學方法，驗證性實驗往往是先講授后驗證其正確性。這種作法容易造成學生認識過程中思維定式，抑制學生的創新思維。應大膽改革不適應新形勢的實驗教學模式，教師可以把某些演示性、驗證性實驗設計為探索性、設計性實驗，讓學生獨立設計實驗，學生帶著興致和疑問去實驗和探索，在生疑、質疑、查疑、解疑的過程中，可以激發和滿足不同層次學生的探索與創新欲望，最大限度地調動學生自主學習的積極性和主動性，充分發揮學生的創造才能，培養他們的創新意識，鍛煉和培養自己的能力。

有些實驗可在驗證的基礎上，發動學生在實驗材料、實驗條件、實驗方法等環節上進行創新。例如：一串紅色素提取實驗，在完成驗證性實驗基礎上，根據學生的提議，用不同濃度乙醇、不同pH值的水溶液及不同有機溶劑(如丙酮、乙醚、石油醚等等)重復上述實驗。發現采取不同的提取方法,該色素提取效果差異較大，學生在相對獨立的實驗活動中體會創新的艱辛與愉悅，從而激發學生的創造性思維與獨立研究能力的培養。同時在實驗教學中，教師應不失時機地對學生中的標新立異的方法給予肯定、支持和幫助，鼓勵學生大膽地猜想和獨立地思考，并通過實驗否定錯誤的假設或修正不完善的猜想，從而使學生解決問題的勇氣、信心、毅力、科學研究能力和創造力都得到有效的培養。

5 嘗試研究性學習，培養創新與科研能力

在實驗教學中，還可選擇恰當的科研課題，讓學生去設計實驗的方法和步驟，然后用實驗去驗證其方法和步驟是否正確和恰當。例如:扦插育苗實驗,首先在實驗前讓學生收集大量有關扦插育苗的信息資料,依據大量信息寫出自己實驗的總體思路及技術方案,然后以自己的設計思路為指導在教師的引導下進一步去具體實施,在實施過程中教師要提出啟發性問題：(1)濕度、溫度變化、剪切部位不同對扦插成活率有何影響?(2)枝條部位及枝條年齡不同對扦插成活率有何影響？扦插基質不同、扦插時間不同對扦插成活率有何影響？等等。學生根據已學知識，并通過對親自動手制作的實驗材料以及觀察到的現象，得出結論。教師只要稍做歸納，就能達到突破教學難點，鞏固學生知識的目的，培養了學生創造性思維能力。同時使學生逐漸養成獨立獲取知識和創造性地運用知識的能力。因此研究性學習不僅培養了學生收集、處理和加工信息資料的能力，更重要的是可以使學生接觸到大量的實際問題，使他們在自主活動中提高應用所學知識解決實際問題的能力。幾乎所有參加過研究性學習的學生都認為：研究性學習是個人興趣、個性特長最好的發展方式，完全是一種自主創造性的學習活動。

6 創建開放實驗平臺全面培養本科生科研綜合能力[3，4]

隨著社會對人才要求的不斷提高，社會對人才的需求要求高校注重對學生能力和素質的培養，特別是加強實踐能力、創新能力和創新意識的培養。實行實驗室開放管理，不僅可以提高實驗室設備的利用率，又有利于學生自主安排實驗及科研活動，充分調動了學生學習的主動性和積極性，有利于學生對書本知識的鞏固以及實踐能力和創新能力的培養，為學生鍛煉成長，畢業后就業打下扎實基礎。而且開放式實驗教學是一種以實驗過程的開放性與學生參與的自主性為特點的實驗教學模式，讓學生通過實驗做到知識的融會貫通，以及培養學生獨立獲取知識和技能的能力，以及應用這些知識和技能的能力，從而真正有效地培養學生的創新能力和科研綜合素質。目前已被國內外諸多高校采用且收效明顯，如德國漢堡大學的實驗室全天向學生開放,并有專業人員進行指導,使學生動手能力提高很快；美國路易斯安那大學，實驗室從9∶00～22∶00對學生免費開放，學生獨立完成綜合性、設計性實驗課題。而相比之下,傳統實驗教學從教學任務、教學方法、到教學環節表現為千篇一律，基于同一模式，缺乏個性。這種保守、封閉、“捆綁”式的實驗教學體系嚴重束縛了學生的主動性、靈活性和創造性。顯然，舊的實驗教學體系已經不再適應當前科學技術的發展和培養跨世紀人才的需要，因此，改革勢在必行。

7 結語

(1)實驗教學要注重在“趣”字上啟發、誘導，做到集培養興趣、激發求知欲、啟迪思維于一體。同時要正確對待學生在實驗操作中的錯誤。

(2)加強探索性實驗，拓寬學生的活動空間和思維空間，激發和滿足不同層次學生的探索與創新欲望。另外還可嘗試利用計算機輔助實驗教學。

(3)教師在實踐教學中處于主導地位，教師實踐能力的強弱直接關系到實踐教學的效果。因此，要搞好實踐教學首先要有實踐技能過硬的教師。

(4)嘗試開放式實驗教學模式，真正有效地培養學生的創新能力和科研綜合素質。

(5)如何結合學生的年齡特點和自然科學的學科特點，開展研究性的實驗教學活動，使學生較早參與科研活動，這仍然是一個急需廣大自然科學教師實踐和研究的大課題。

[1]易紅.高校實驗教學與創新人才培養[J].實驗室研究與探索,2008,27(3):1～4.

[2]周文富.地方高校實驗教學模式改革與創新人才培養[J].實驗室研究與探索,2009,28(7):97～100.

[3]宋前秋.美國開放課堂理論和實踐概述[J].江西教育科研，1998，(4)：11～13.

[4]黃曉亮，李洪波.淺談高校實驗室的開放[J].實驗室科學，2008，(4):183～184.