高校實驗教學(xué)目標探析

摘 要：設(shè)定合適的實驗教學(xué)目標，對于提升實驗教學(xué)的有效性具有基礎(chǔ)性作用。圍繞現(xiàn)代大學(xué)人才培養(yǎng)的目標，我們可以從實驗方法、實驗?zāi)芰Α⒖茖W(xué)態(tài)度三個維度來設(shè)定本科實驗教學(xué)目標。這三個維度的目標相互關(guān)聯(lián)，相互促進。而且，實驗方法與實驗?zāi)芰λ哂械膶哟谓Y(jié)構(gòu)，決定了實驗教學(xué)是一個多目標、多層次的系統(tǒng)。基礎(chǔ)型實驗只能達到低層次實驗教學(xué)目標，設(shè)計型實驗和探究型實驗是實現(xiàn)高層次實驗教學(xué)目標所必需的實驗類型。

關(guān)鍵詞：高校；實驗教學(xué)；實驗教學(xué)目標；教學(xué)有效性；實驗類型

實驗教學(xué)是為了實現(xiàn)人才培養(yǎng)總目標而組織起來的有計劃的教育活動，實驗教學(xué)必然要以“有效”為價值訴求。為了提高實驗教學(xué)有效性，自上世紀90年代以來，人們在實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式等方面進行了大量研究和有益探索，但現(xiàn)有研究忽視了實驗教學(xué)目標。這是導(dǎo)致實驗教學(xué)效果與開展實驗教學(xué)改革的預(yù)期存在很大落差的主要原因。為此，本文嘗試對實驗教學(xué)目標做較為深入的分析，以期為提升我國實驗教學(xué)有效性提供有益借鑒。

一、合適的教學(xué)目標是提升實驗教學(xué)有效性的基礎(chǔ)

教學(xué)目標是實驗教學(xué)的出發(fā)點，是實驗教學(xué)的靈魂，但是，實驗教學(xué)不是有了目標就行。只有目標合適，實驗教學(xué)才具備了有效的基礎(chǔ)，才能顯示應(yīng)有的價值，才能最終落實在學(xué)生的進步和發(fā)展上。

合適的實驗教學(xué)目標，首先要滿足大學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。實驗教學(xué)應(yīng)立足學(xué)情，適宜于學(xué)生，顯現(xiàn)出實驗教學(xué)的必要性和重要性。根據(jù)大學(xué)生的成長規(guī)律，分階段確立實驗教學(xué)目標，同時使各階段目標之間相互聯(lián)系，螺旋上升。合適的實驗教學(xué)目標，還必須建立在對“實驗”準確、深入理解的基礎(chǔ)上。對某一事物進行實驗，是因為事先不知道結(jié)果或并不完全確定結(jié)果，通過人為控制和干預(yù)對象，看它的后果如何。實驗的核心要素是創(chuàng)新和實踐。實驗教學(xué)的直觀性、實踐性、探究性是區(qū)別于理論教學(xué)的特有屬性。作為一名實驗教師，必須具有強烈的“實驗”意識，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，而不能在實驗課中大量開設(shè)驗證理論和定律的實驗，學(xué)生早已經(jīng)知道了實驗的結(jié)果，他們對這樣的實驗就沒有多少興趣。

合適的實驗教學(xué)目標支配著實驗教學(xué)的全過程，規(guī)定著教與學(xué)的正確方向。一方面，能夠使教師考慮所教學(xué)生的實際水平，面向大多數(shù)學(xué)生的需求，就實驗項目取舍與排序、教學(xué)方法選擇與組合、教學(xué)時間分配、教學(xué)評價程序安排等做出理性的決策，并在實施過程中作必要的調(diào)整，讓實驗教學(xué)活動順利展開，使實驗教學(xué)有效性得到保障。另一方面，能夠使學(xué)生在實驗教學(xué)目標指引下，有意識地選擇相應(yīng)的實驗學(xué)習(xí)方法或策略，促使他們達到實驗教學(xué)目標的要求。

二、實驗教學(xué)目標是一個多維度、多層次的系統(tǒng)

關(guān)于實驗教學(xué)目標的設(shè)定，西方學(xué)者們在上世紀七八十年代進行了認真探討。其中以克洛普弗（Klopfer）的研究最為典型。1971年，克洛普弗提出理工科大學(xué)實驗教學(xué)要把重點放在以下五個方面：（1）知識和理解能力；（2）訓(xùn)練動手能力；（3）實踐科學(xué)的探索過程，包括觀察、測量分析數(shù)據(jù)、確定問題以及找出解決問題的方法；（4）了解科學(xué)家的工作方法；（5）培養(yǎng)對科學(xué)的興趣和科學(xué)態(tài)度。[1]顯然，這些目標在今天仍然是廣大高等教育工作者所追求的。實驗教學(xué)作為高校教學(xué)工作的重要組成部分，其目標的設(shè)置應(yīng)服從或服務(wù)于大學(xué)人才培養(yǎng)目標。現(xiàn)代大學(xué)人才培養(yǎng)目標要體現(xiàn)“自主、合作、創(chuàng)新”的時代精神。[2]圍繞人才培養(yǎng)目標的變化，我們可以把現(xiàn)代大學(xué)本科實驗教學(xué)目標分為實驗方法、科學(xué)態(tài)度、實驗?zāi)芰θ齻€維度，讓學(xué)生通過實驗活動在這三個方面得到提升。而且，實驗方法與實驗?zāi)芰λ哂械膶哟谓Y(jié)構(gòu)，決定了實驗教學(xué)是一個多目標、多層次的系統(tǒng)。

（一）實驗教學(xué)目標的維度

1. 實驗方法

大學(xué)生學(xué)會實驗的方法，是本科實驗教學(xué)應(yīng)有的起點。實驗要取得實效，需要有正確的方法。本科實驗教學(xué)，不再是僅僅向?qū)W生傳授實驗知識和操作技能，使學(xué)生了解“是什么”“為什么”和“怎么做”，而是應(yīng)該教給學(xué)生如何通過實驗來解決問題、認識世界的方法。只有這樣，才能讓大多數(shù)學(xué)生真正領(lǐng)悟到實驗的“有用”和“意義”。這里的“實驗方法”是指與實驗相關(guān)的科學(xué)方法。與實驗相關(guān)的科學(xué)方法是實驗活動經(jīng)驗程序化、規(guī)范化的結(jié)果，是科學(xué)家群體在長期實驗研究過程中所形成的一整套有效的思維方式和操作規(guī)則。實驗方法是科學(xué)家們產(chǎn)生知識的知識，也是學(xué)生獲得知識的重要手段。學(xué)生掌握了實驗的方法，不僅可以運用自己的智慧去進行實驗活動以探索未知，而且可遷移到其他方面，在科學(xué)研究、日常生活和社會生活中都可以發(fā)揮巨大的作用。在我們現(xiàn)行的實驗教材（實驗指導(dǎo)書）中，各學(xué)科自己的實驗方法是以實驗技能的形式體現(xiàn)的，而觀察、測定、記錄等操作實驗的方法和設(shè)計實驗的方法都是隱含在實驗內(nèi)容之中，沒有專門的系統(tǒng)闡述。我們把“實驗方法”用一個維度單列出來，是為了凸顯它的作用。

2. 科學(xué)態(tài)度

實驗過程是認知、情感和行動協(xié)同進行的過程，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度是實驗教學(xué)所特有的對學(xué)生培養(yǎng)所不可忽視的方面。我們知道，科學(xué)實驗本身就要求具有忠誠老實、實事求是的科學(xué)態(tài)度。在實驗過程中，為了取得可靠的實驗事實和現(xiàn)象，必須堅持實驗觀察的客觀性，克服主觀性和頭腦中的任何偏見，堅信實驗事實，尊重觀察到的真實現(xiàn)象。如果實驗失敗，就應(yīng)該運用理論思維對失敗的原因進行認真的分析和探討。因此，實驗教學(xué)過程也是進行科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)過程。在我們的教育界，包括科技界有一種浮躁的情緒，甚至有抄襲、剽竊等現(xiàn)象，北京大學(xué)前校長許智宏倡議，要對青年人，特別是大學(xué)生進行基礎(chǔ)訓(xùn)練。[3]特別是在當(dāng)今，這一維度的影響就顯得特別重要。

3. 實驗?zāi)芰?/p>

實驗教學(xué)促進學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶嵘@是本科實驗教學(xué)最根本的目標。實驗?zāi)芰κ窃趯嶒灮顒又行纬珊桶l(fā)展的、直接影響實驗活動效率、保證實驗活動順利進行和完成的個性心理與生理特征。20世紀90年代初期以前，教育教學(xué)界將實驗?zāi)芰ΚM義地理解和定位為實驗操作能力，從而導(dǎo)致在實驗教學(xué)中把實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，簡化為實驗操作技能的培養(yǎng)。廣義的實驗?zāi)芰?yīng)該覆蓋實驗活動的全部過程，而不只是一部分，包括：選擇和確定實驗課題的能力；設(shè)計實驗方案的能力；實驗操作能力；收集和處理實驗事實、實驗數(shù)據(jù)并作出結(jié)論的能力等。培養(yǎng)學(xué)生選擇和確定實驗課題的能力，是非常必要的。當(dāng)今高等教育改革的一大主題是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。要創(chuàng)新，首先要能夠提出問題，并根據(jù)已有條件去確定研究的課題。擁有實驗?zāi)芰τ诖髮W(xué)生以后進入工作崗位獨當(dāng)一面，進行研究，或者進行產(chǎn)品設(shè)計、項目管理等等，都具有重要意義。

本科實驗教學(xué)是一個多目標系統(tǒng)。實驗方法、科學(xué)態(tài)度、實驗?zāi)芰κ瞧渲腥齻€主要維度。三個維度之間是互動關(guān)系，對學(xué)生任何一個方面的培養(yǎng)都和其他二項互相聯(lián)系，任何一種目標的獲得都會同時強化其他目標獲得的可能性，但是這并不等于可以用一個目標來取代另外一個目標。

（二）實驗教學(xué)目標的層次

本科實驗教學(xué)目標也是一個多層次的系統(tǒng)，實驗方法與實驗?zāi)芰哂衅鋬?nèi)在的層次結(jié)構(gòu)。實驗教學(xué)目標的層次不是靜態(tài)的，而是一個動態(tài)的、逐級遞進的過程，是“若干個下一級通過相干性關(guān)系構(gòu)成具有新的性質(zhì)的上一級的逐級構(gòu)成性關(guān)系的等級結(jié)構(gòu)”[4]。

在學(xué)會實驗方法的目標上，由低到高可分為三個層次。掌握方法規(guī)范是最基本的要求，即學(xué)生會使用儀器、懂得規(guī)范，不因誤操作而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤或發(fā)生危險。第二層次是選擇實驗方法，即學(xué)生能根據(jù)所要解決的實驗問題和任務(wù)，正確選擇常用的實驗方法，把握實驗現(xiàn)象的本質(zhì)。第三層次是評價實驗方法，是指學(xué)生能對自己或他人的實驗方法的優(yōu)劣做出評價，并根據(jù)具體實驗問題及時調(diào)整實驗方法。

在實驗?zāi)芰Φ哪繕松希傻偷礁弑憩F(xiàn)為三個層次。基本層次是實驗動手能力，主要表現(xiàn)為：選擇、裝配、使用必要的實驗儀器和設(shè)備的能力；組織和完成實驗操作，控制實驗條件，實現(xiàn)預(yù)期的實驗結(jié)果的能力等。第二層次是自己根據(jù)已經(jīng)提出的問題和任務(wù)去設(shè)計和完成一個實驗的能力，主要表現(xiàn)為：運用有關(guān)的知識技能設(shè)計合理實驗方案的能力；根據(jù)實驗的需要，選擇、調(diào)試、使用實驗儀器設(shè)備的能力；運用所學(xué)到的知識對實驗現(xiàn)象、實驗誤差做出合理的分析和解釋并得出有關(guān)的結(jié)論的能力。第三層次是自己提出問題、自己去實驗以獲得新知的能力，主要表現(xiàn)為：發(fā)現(xiàn)、提出具有探究性的實驗問題的能力；針對某個實驗問題，善于從實驗原理、操作、步驟、試劑選用、儀器裝置等方面，設(shè)計與眾不同的實驗方案的能力；靈活選取儀器設(shè)備并進行裝配、調(diào)試、操作的能力；能根據(jù)實驗中所得到的數(shù)據(jù)獨立進行分析并提出自己獨到見解的能力。

實驗教學(xué)目標層次的劃分是相對的，在同一種或不同教學(xué)策略下可以實現(xiàn)多個層次的目標。高層次目標在低層次目標的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展，并在發(fā)展的過程中對其下的各個層次目標產(chǎn)生影響，即高層次目標的發(fā)展也帶動低層次目標的發(fā)展。因此，實驗教學(xué)目標高、低層次之間是一種互為前提、共同發(fā)展的辯證關(guān)系，實驗教學(xué)目標由低級向高級演變的過程正是反映了學(xué)生的動態(tài)發(fā)展過程。

三、本科實驗教學(xué)目標的層次是通過不同類型的實驗來實現(xiàn)的

本科教學(xué)中的實驗有多種，不同的實驗所具有的教育價值是不同的，其層次也不相同。根據(jù)科學(xué)實驗的基本規(guī)范和學(xué)生知識增長、能力發(fā)展的規(guī)律，可以把教學(xué)實驗劃分為基礎(chǔ)型、設(shè)計型、探究型三種類型，它是一個在認識和能力發(fā)展上不斷提升、在科學(xué)素養(yǎng)上由掌握具體操作方法到形成科學(xué)思維方式的實踐培養(yǎng)過程。[5]不同類型的實驗相互配合，共同實現(xiàn)本科實驗教學(xué)目標。

基礎(chǔ)型實驗只能達到低層次實驗教學(xué)目標。在基礎(chǔ)型實驗中，實驗方案由教師提供，學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨立操作來實施實驗方案。學(xué)生參與的實驗活動，具體包括實驗操作、觀察、測定、記錄、整理、思考和概括結(jié)論。基礎(chǔ)型實驗的教育價值是非常有限的，可以加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生正確地使用科學(xué)儀器，學(xué)習(xí)實驗方法規(guī)范，豐富學(xué)生的實驗操作經(jīng)驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能和動手能力。

設(shè)計型實驗和探究型實驗是實現(xiàn)高層次實驗教學(xué)目標所必需的實驗類型。設(shè)計型實驗是教師只向?qū)W生提出要解決的問題，進行課題定向；學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的具體實驗任務(wù)、可使用儀器設(shè)備和場地的條件，自行設(shè)計實驗方案，并實施實驗方案，撰寫實驗報告。設(shè)計型實驗要求學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能設(shè)計出實驗方案，經(jīng)過交流、討論和教師咨詢、指導(dǎo)后，由學(xué)生在實驗室中進行實驗。因此，學(xué)生的自主性和學(xué)習(xí)積極性可以大為提高，有利于培養(yǎng)學(xué)生運用實驗手段來分析、解決問題的能力和創(chuàng)造精神。探究型實驗是在設(shè)計型實驗的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自己提出一個要探究的問題，這類實驗的活動幾乎全部都由學(xué)生完成。由于要獨立地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，會促使學(xué)生用高度的責(zé)任心和熱情，以及認真和實事求是的科學(xué)態(tài)度來解決問題，其科學(xué)素養(yǎng)可以全面地得到鍛煉和提高。

教師可以根據(jù)學(xué)生的情況，就同一個實驗對象設(shè)置成不同類型的實驗，以實現(xiàn)不同的教學(xué)目標。以金屬塊密度實驗為例，如果給學(xué)生完成的操作程序并要求他們嚴格遵循，根據(jù)確定的值計算出其密度，這個實驗就是基礎(chǔ)型實驗。它可以訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范地操作，培養(yǎng)其操作技能。如果要求學(xué)生用不同的測量方法得出結(jié)果，或者向?qū)W生提供幾種測量體積的方法，讓他們比較不同的測量方法得出的種種結(jié)果，這樣的實驗就成了設(shè)計型實驗。它可以讓學(xué)生在同一個實驗項目下設(shè)計出不同的實驗方案，由學(xué)生實施自己的方案，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，發(fā)揮其主觀能動性。如果在鋁塊外面涂上一層漆，使其原色被掩蓋，然后問學(xué)生怎樣進行測量才能確定材料的物理屬性，這個實驗就成了探究型實驗。這樣更能啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力，增強他們的好奇心，激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能，提升實驗?zāi)芰Α?/p>

參考文獻：

[1]Klopfer, L .E. Evaluation of learningin science. In: Bloom B S, Hastings J T, Madaus G F(eds.) Handbook of Formative and Summative Evaluation of Student Learning. Mc Graw—Hill, New York，1971.

[2]肖川.論大學(xué)教學(xué)的目標追求[J]中國大學(xué)教學(xué)，2005（9）.

[3]許智宏.科研不端行為的成因是基本訓(xùn)練不夠[EB/OL]. http://www.china.com.cn/review/txt/2007-02/05/content 7762725.htm.

[4]奉公.“層次”概念的混亂與對策[Ｊ].科學(xué)技術(shù)與辯證法，1999（4）.

[5]趙建華.本科教學(xué)實驗的分類研究[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012（1）.

(責(zé)任編輯陳志萍)