實驗教學的改革思考

張小波

【摘要】我校是一所培養讓學生更好的走向社會的創新型、應用型專業人才的大學，實驗教學至關重要。本文分析了傳統性實驗教學形式的利弊，剖析了各種類型實驗的作用和特點，提出了實驗教學的改革應建立在加強基本訓練、逐步開設綜合性型、設計型實驗的觀點，初步探索了實驗教學改革的方向。

【關鍵詞】實驗教學 改革與思考

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）05-0058-02

實驗教學是高校課程教學的重要組成部分，是培養創新型、應用型專業人才不可或缺的教學形式。原教育部部長周濟在第二次全國普通高等學校本科教學工作會議上就曾經指出：“知識來源于實踐，能力來自于實踐，素質更需要在實踐中養成；各種實踐教學環節對于培養學生的實踐能力和創新能力尤其重要；對于大學生成長至為關鍵。要培養高素質人才，就必須重視實踐教學環節”。在教育部組織的本科教學評估指標體系和教育部與各省市組織的高等院校評估中，高校的實驗室建設和實驗教學質量的提高以及新世紀教學改革和研究的立項課題中，實驗教學改革占有相當大的比重。

一、實驗教學的主要形式

驗證型、綜合型和設計型實驗仍然是各高等院校進行實驗教學的三種主要形式。

驗證性實驗是指為確認已獲得的知識的正確而進行的實驗，亦即在結論已知的前提下進行的實驗。其特點是結論具有唯一性；其功能是為接受性學習保駕護航，提供令人信服的、足夠的事實支持。進行驗證性實驗，學生在“實驗指導書”的指導下，使用材料是確定的，實驗要求、操作步驟是固化的，實驗現象與預設是一致的。對學生而言，他們得到的是不可抗拒的認知，無需全面仔細的觀察，只要將實驗所用的設備、實驗過程、結果以及與理論對比情況等整理出實驗報告。學生完成這種實驗主要有3個直接收獲：驗證已經學過的理論知識；學習基本實驗所用設備、儀器儀表的使用方法；學會記錄和處理實驗數據，攥寫合格的實驗報告。學生通過各種驗證型實驗，體驗科學研究的過程，從中也能得到辯證唯物主義的思維方法，達到實事求是和嚴謹的科學作風的訓練。

綜合型實驗則是幾個實驗的組合。將同一門課的幾個實驗，或者是幾門課的實驗，組合在一起形成一個大實驗。例如，我校在數字電子和模擬電子技術實驗中，將數字電子和模擬電子性能測試的兩個實驗結合在一起，形成綜合型實驗，使兩個實驗綜合后收到較好的效果。管理類專業開設的“ERP”綜合實驗，用“ERP”作為多個實驗的結合點。學生根據指導教師提出的要求（各類數據、參數、物流、核算、營銷等），自己設計實驗方案，（包括財政稅收、金融工程、證券交易、市場營銷等），經指導教師審核批準后，學生自己來完成實驗的全過程。經過這樣的實驗，學生不僅要求要能寫出一個完整的、合格的實驗報告，還要作出一個有關經濟管理系列課程較全面的系統報告，對所學知識的掌握與運用升華到了一個新高度。

設計型實驗是教師提出實驗任務和目的，學生自行設計實驗的全過程。其特點是結論可能具有多元性（這與學生怎樣實驗、推究有關）；其功能是使學生在設計、探索、推究中培養實踐能力、思維能力和創新精神。其基本模式是；提出問題——做出猜想或假設——進行實驗設計——實施實驗——記錄實驗現象或數據——得出結論。在這個沒有預設、類似于科學研究的實驗中，材料、儀器是自行選擇的，實驗步驟是自行規劃并完成的，不同學生獲得的實驗現象可能是有差異的，故得出的結論可能就是多元的。通過交流、討論、評價，在形成共同認知的過程中，還有可能“生成”新問題，解決新問題。如評價和測定智能機器人的性能，或測試某種虛擬儀器性能等，實驗需要的工具、儀器由學生自行選擇，實驗方案也由學生自己設計。指導教師只是指導學生弄懂實驗原理，學生根據實驗條件設計出切實可行的實驗方案，同時選定必需的儀器。設計型實驗常常帶有一定的探索性或創新性。由于學生的情況不同，實驗方案、實驗儀器都有可能千差萬別。有些專業開出的實驗是應用型實驗，具有很強的實用性，學生參與實驗的積極性很高，同時在實驗中得到了鍛煉。

二、實驗教學內容形式的分析

實驗教學的內容和類型不同，其特點、作用不同，應當細致分析利弊得失，取長補短。在實驗教學中驗證型實驗完全能夠達到使學生強化對理論知識的認識、驗證理論知識的結論；使學生掌握實驗的基本原理與使用，學會完成實驗的方法和操作程序；學會從實驗數據的分析中得出反映事物本質的結論；學生能描述實驗過程，完成實驗報告；通過實驗教學內容和模式，培養學生實事求是、嚴謹、仔細、認真的科學態度和工作作風。實驗教學的豐富經驗完全證明這些結論的正確性，但驗證型實驗很難激發學生的綜合設計、綜合分析、創新意識能力和培養科學研究的思維方式。這些正是如今大學生必須具備的綜合能力和素養，我們必須要有足夠的重視。

當然，驗證型實驗也有很多方面的弊端，如與理論教學的配合上，不利于發展思維、培養能力，體現學生的個性發展；對學科內各部分知識之間的聯系很難起到拓展作用；其結論唯一的實驗特點，很難使人關注實驗過程中的“生成”問題，可能會導致學生認知的僵化、片面等；培養的學生可能會缺乏獨立研究和自覺主動的訓練意識，導致實驗興趣疲勞，認知無趣，不利于調動學生的積極性，甚至挫傷了學生的探索精神。這些缺失是幾十年實驗教學經驗的積累，毋庸置疑。從驗證型實驗的特點看，在基本實驗和訓練實驗基本技能中任能發揮舉足輕重的作用，但必須加強管理，盡量避免驗證型實驗的各種不足。加強實驗能力的培養，著重培養學生靈活運用知識、分析與解決問題的能力。

綜合型實驗是經過一個階段的學習后，在學生具有一定的基本知識和基本技能的基礎上，運用一門課程或多門課程的知識對學生實驗技能和方法進行綜合訓練的一種復合型實驗。綜合型實驗一般可以在一門課程的一個循環之后開設，也可以在幾門課程之后安排一次有一定規模的、時間較長的實驗。經過綜合型實驗的訓練，學生對屬于各個學科的知識有了更深的了解，有利于把握其中的聯系，使得學生對這些知識的認識得以升華。

設計型實驗一般是在學生基礎性教學實驗的基礎上，經歷了一個由淺入深的過程之后開設。它不但要求學生綜合多門學科的知識和各種實驗原理來設計實驗方案，而且要求學生能充分運用已學到的知識，去發現問題、解決問題。設計型實驗往往涉及許多學科，需要實驗者有較多的理論知識和實驗經驗，能了解和使用的實驗儀器達到一定數量，必要時能夠想到使用某臺儀器，并且會安排一定的實驗流程，達到實驗預期的目的。設計型實驗難度較大，對學生教師的要求高，必須在基本實驗掌握的基礎上進行，學生的基礎知識，設計、應用、創新能力要強，教師的應變反映要快而準確。

三、實驗教學的改革思考

就我們目前的實驗課程而言，基本上是附屬于各專業的理論課程，因而造成了實驗課程的局限性，實驗時間少、內容單一。而且，這些實驗課程多數為驗證型實驗，學生在實驗課上只是按照老師的講解或是教材的安排進行操作，以完成實驗為目的，屬于被動的進行實驗。調動不了學生的主動性與積極性，而且創新意識與創新精神無法得到充分的發揮。所以，這種形式的實驗課程已不能滿足社會發展的需要和實驗教學的要求。

首先，實驗教學的改革要從實驗教學手段入手，學校要針對自己的實際情況，將改革的重點或突破口放在實驗條件、環境、方法的現代化方面上，改進原有設備，增加投入大量硬件，提高實驗結果的準確性和先進性，保證實驗技術手段的實用性和新穎性。當然這是基礎，必須做足，做實。

其次，在現有專業實驗課程的基礎上，要改革實驗教學體系總體結構，建立一個新的實驗課程體系，充分調動學生的主動性和積極性，在基礎實驗的前提下，培養學生的綜合分析能力與實驗動手能力，進而提高獨立解決實際問題的能力以及創新、科研能力。

再次，改革實驗教學內容，其重點在于改革單一的、以演示和驗證為主的傳統驗證型實驗，開設綜合型、設計型實驗。方法上要由教師安排好實驗，學生要從只是觀察、讀取數據的狀況改變為由教師提出任務，學生自主選擇實驗裝置、確定實驗步驟、分析判斷實驗結果的新模式上來。

最后，要從制度上保障實驗教學改革的順利開展，教務主管部門要高度重視實驗教學的改革，積極引進“雙師型”教師，為整體綜合型、設計型實驗創造條件；在修訂教學計劃和大綱時，要注重調整不同類型的實驗課時，在保證總實驗課時的基礎上增加綜合型、設計型實驗的課時的比重；提高實驗教學任課老師的教學水平，要從源頭上解決和調動廣大教師從事實驗教學的積極性；進一步強化實驗教學的管理，明確管理職能，使之更具規格化、系列化、實用化。

當前，我們正處于“十二五”建設的重要時期，作為一名高校實驗教學管理人員要充分認識到開展實驗教學改革研究的重要意義，以新穎的角度展開實驗教學改革與創新，充分挖掘各方面的潛力，積極探索和研究新形勢下實驗教學建設發展的新思路與途徑，不斷深化實驗教學改革。

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