創(chuàng)新實驗教學模式有助于本科生科學素養(yǎng)的提高

周瑞莎?宋江鋒?李巧玲

【摘 要】通過驗證性實驗、設計性實驗、創(chuàng)新性實驗、工業(yè)化工藝流程的四步驟學習和鍛煉，能有效地讓學生理解基本科學觀點，掌握科學知識和方法，同時有助于理解科學技術對人類生活和工作所產生的影響，能夠實現知識和實踐的有效結合。通過該種創(chuàng)新實驗教學模式能有效地提高學生的科學素養(yǎng)。

【關鍵詞】本科生 研究生 創(chuàng)新實驗 科學素養(yǎng)

1.背景

科學素養(yǎng)由相互關聯(lián)的三部分組成：科學知識、科學方法和科學對社會的作用，換句話說，科學素養(yǎng)三部分就是理解基本科學觀點；理解科學方法；理解科學技術對人類生活和工作所產生影響的認知能力。由于學生科學素養(yǎng)的水平高低直接關系到國家和民族的發(fā)展，而教育承擔著培養(yǎng)、提高學生科學素養(yǎng)的任務，因此對高等教育過程中科學素養(yǎng)的提高的研究具有重要的現實意義。

實驗教學是高校培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新型人才不可缺少的重要環(huán)節(jié)， 對學生思想素質、工程素質、文化素質的培養(yǎng)具有不可替代的作用。但傳統(tǒng)的實驗教學模式偏重于對所學知識的驗證， 也就是說，傳統(tǒng)的實驗教學要求學生必須在規(guī)定的時間內根據實驗參考書提供的實驗步驟和方法， 完成驗證性實驗， 并根據實驗結果加以總結， 以加強和鞏固所學的知識。這種試驗教學方法能有效地提高學生對所學知識內容的加深，有利于實驗技能的培訓和提高，但忽視了學生好奇心和探究欲的訓練，制約了學生個性的主動積極性，限制了學生創(chuàng)新能力的發(fā)揮和創(chuàng)新素質的培養(yǎng)。同時傳統(tǒng)實驗教學更多側重實驗室驗證，而缺少對從實驗室產品到工業(yè)化產品的具體認知。如何通過創(chuàng)新性實驗教學提高學生的科學素養(yǎng)是目前高等學校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個亟待解決的難題。

2.創(chuàng)新實驗教學的實施構想

創(chuàng)新性實驗教學模式，有效地促進產學研在整個學科建設中的良性互動和可持續(xù)發(fā)展。保證學生能受到系統(tǒng)的科研訓練，充分發(fā)展創(chuàng)新能力，從而起到提高學生科學素養(yǎng)。初步設想從以下幾個方面具體實施創(chuàng)新實驗教學。

首先，進行驗證性實驗，重在學習先進理論知識和實驗技能。

驗證性實驗是為驗證理論課所講某一專題內容而開設的實驗。其目的是為了鍛煉學生的實驗能力，由教師講解、學生操作。以往是教師從實驗目的、步驟、注意事項及預期結果等方面進行講解，學生效仿進行操作。現在驗證性實驗教師不再單純地講解，而是處處設問，讓學生仔細思考作答，提高學生運用科學知識，確定問題和做出結論的能力。

其次，開展設計性實驗，重在設計，為了更好地理解科學過程和科學方法，以提高學生設計實驗綜合應用能力。設計性實驗是在驗證性實驗基礎上開設的，通過設計性實驗有目的地鍛煉學生組織協(xié)調能力，了解獨立從事實驗的理論知識、前期準備、實驗設計過程及預期目標。學生通過查閱相關工具書或文獻，或通過網絡搜索到該課題的各種資料，并寫出綜述，完成課題報告，由專業(yè)課教師審核后，確定開題時間。在實驗過程中，教師把好安全關并及時糾正錯誤的同時，應充分發(fā)揮學生的主觀能動性，提高其獨立思考和操作能力。了解學生的構思，發(fā)現實驗方案中的缺陷，然后根據課題要求和實驗室條件，最終確定實驗方案。

再次，開設創(chuàng)新性實驗，創(chuàng)新性實驗的開設主要是基于設計性實驗基礎上進行的實驗，旨在鍛煉學生運用各種知識和技能進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新性實驗的程序與設計性實驗相似，區(qū)別在于如何創(chuàng)新，如何改進。通過對創(chuàng)新性實驗的研究意義、國內外研究現狀、研究目標、研究內容及擬解決的研究難題、研究方案、可行性分析、特色與創(chuàng)新之處、研究計劃及預期研究成果、工作基礎、工作條件的全方位的分析，從而使學生深刻地了解研究過程，從而培養(yǎng)良好的科學研究思維習慣。

最后，搭建和創(chuàng)新性實驗相關的小試模型并搭線參觀與設計實驗相關的工業(yè)化工藝流程，實現產學研的有效結合。通過實現學生從實驗室到工業(yè)化工藝流程設計的直觀對比，從而尋求創(chuàng)新技術在工業(yè)化應用過程的可能性及其弊端，理解科學技術對人類生活和工作所產生的影響的認識能力。

3.創(chuàng)新實驗教學的實施方法

通過創(chuàng)新實驗教學的實施構想，我們發(fā)現要完成這些創(chuàng)新實驗教學需要教師和學生的共同努力，需要學生具有很強的學習主動性、積極性；需要教師的積極指導。為了調動教師和學生的積極性，我們認為需要開放實驗室，建立本碩共享的實驗平臺，實現教師、學生雙向互贏的局面。

建立本碩共享的實驗平臺，使得研究生課題和本科生設計實驗緊密結合。實驗儀器搭建、分離技術的學習、理論知識在實踐中的應用都能充分地融合，從而有效提高本科生學習知識、理解知識、運用知識的能力，從而能提高他們學習的主動性和積極性。利用本科生學習的主動性和積極性，能幫助研究生完成一定量的科研工作，這也能增加研究生對本科生的學習指導責任。本碩共享平臺的建立，能有效地把教學和科研有機聯(lián)系起來，在本碩互動的條件下，實現有效調動本碩生的積極性。通過這種平臺實現科研興趣的培養(yǎng)，并養(yǎng)成良好的工作態(tài)度，團隊精神和優(yōu)良的科學素養(yǎng)。

4.結語

總之，通過驗證性實驗、設計性實驗、創(chuàng)新性實驗、工業(yè)化工藝流程的四步驟學習和鍛煉，能有效地讓學生理解基本科學觀點，掌握科學知識和方法，同時有助于理解科學技術對人類生活和工作所產生的影響，能夠實現知識和實踐的有效結合，從而在無形之中實現了科學素養(yǎng)的提高。通過本碩平臺的建立，能有效地保證教師、學生雙向互贏的局面，從而完成這種創(chuàng)新性教學。

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