“三性”實驗教學的探索與研究

楊方

摘 要 本文針對我國實驗教學現狀，響應各大高校，提倡“三性”實驗教學，對“三性”實驗教學模式進行探索與研究，結合實驗教學效果對培養學生與學生未來走向科技工作者崗位的有利性，因地制宜，不斷探索并完善“三性”實驗教學體系，為培養創新技術人才，達到更好的教學效果。

關鍵詞 “三性”實驗 創新能力 實踐教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.046

Abstract In view of the present situation of experiment teaching in our country response in Colleges and universities， advocating the "three characteristics" experimental teaching， exploration and research of experimental teaching mode of "three characteristics"， combined with the experimental teaching effect of training students and their future to the benefit of science and technology workers， adjust measures to local conditions， continue to explore and improve the "three characteristics" experimental teaching system， for the training of creative personnel， to better teaching effect.

Key words "three characteristics" experiment； innovative ability； practice teaching

1 當今社會我國高校實驗教學的現狀

在高等教育中，實踐教學具有相當重要的地位，同時也是衡量一所高校辦學水平的一個重要指標。①中國傳統教育模式是一種知識的灌輸，主要都是老師對學生的知識傳授，學生對于課本上知識的依賴性很強，使得學生在實際工作中無法獨立處理問題。一般的高等學校傳統的實驗教學都是在為理論教學服務，雖然近年來經過一些改革，將部分實驗教學單獨列為一門課程了，但是仍然無法脫離這個范疇。在開課內容上，基本上只是開設驗證性實驗，缺乏培養學生動手、設計能力的綜合性實驗。這種最基本的驗證實驗已經被限制成一定的模式，在實驗當中通常實驗的原理、儀器以及方法都是已經制定好了的，沒有一點需要學生深入思考的東西，只需要學生被動的接受實驗指導書上的要求，如模擬電路實驗，實驗箱中已經將絕大部分的電路連接好了，只需要將電源及信號源等外接設備連接好，根據實驗指導書上的步驟逐步操作就可以完成整個實驗內容，這種模式無法提高學生的動手能力，更是限定了學生的大部分思維能力，使得學生的知識體系不能夠得到升華。隨著實踐教學逐漸被各高校所重視，以及各高校對實踐教學不斷的研究與探索，隨之而來的教育理念的改變，教師隊伍的建設，教學內容的優化，各種軟硬件資源的優先配置，從教學實驗室的開放性教學模式，發展到學生基本上自主設計并完成的開放性實驗，都表明了實踐教學的改革已取得相當好的效果。

2 “三性”實驗的特點與優點

“三性”實驗一般是指綜合性、設計性、研究探索性實驗。②綜合性實驗，是指實驗內容涉及到多個方面知識，需要學生利用所學的多個學科的知識或者理論與方法，綜合性地將它們糅合到實驗過程當中的實驗。這種實驗方法對學生學習到的各種知識進行體系性的自我整合，以及能力與素質的培養等方面有著重要作用。設計性實驗是教師從旁輔助指導，在現有實驗條件下，學生自己設計實驗的整體方案，制定實驗的具體方法，選擇現有的實驗設備，并設計好實驗的操作程序，自己獨立進行實驗，并將實驗數據記錄下來，整理得到的數據，通過分析所得數據得到最后要研究的結論。探索性實驗是在老師的啟發下，在感興趣的領域或者老師給定的方向中選擇某一課題，根據這一課題進行的自主研究實驗，探尋所選擇課題所蘊含的真意，是早期大學本科生參與科研的一種入門形式，為今后攻讀碩士研究生與博士研究生奠定了基礎。③

3 “三性”實驗教學模式的探索與研究

發展“三性”實驗真正意義上的重點就是要提高學生創新與實踐的能力，這對于學生尤其是理工科學生的能力與素質是非常重要的，這對于高校來說是一項具有歷史意義的重要使命，同時也是一系列十分復雜的工作，是一項體制改革工程。因此我們要完成這一項歷史使命的一個重要途徑就是要深化高校的實驗教學改革，改變傳統教學觀念，改變實驗教學和課程體系，從而不斷培養學生的創新精神，使得學生的實踐能力能夠得到穩步提高。④

3.1 創新的具體含義

從一般意義來看，創新可以定義為：根據預定的目標，運用已知信息，開展能動的思維活動，產生某種新穎、獨特、有社會或個人價值的產品的個人智力品質。通常意義上我們所指的創新是指兩種創新類別的混合體：一種是知識上與科學上的創新，這種創新是指人類將一種前所未有的知識或科學創造出來，是一種原創，是人類對社會與自然的一種全新的認識；另一種就是人們通常見到的技術創新。對于高校來說，我們要探索與研究的通常是指第一種創新，也就是知識的創新與科學的創新。對于大學生來說，他們最需要的就是學會如何發現問題，并且根據自己所學知曉解決問題的理論依據，從而找出解決問題的方法。具體來說，當前高校學生的創新性體現在幾個方面：（1）憑借掌握的知識與積累的經驗獨立發現從未學習過的知識；（2）能夠對一個沒有現成答案的問題提出解決的方案及其原理；（3）能夠獨立根據自己的觀察發現新的問題并且能夠通過自己獨立的設計去完成相關的實驗，最終對發現的問題予以解釋。因此我們就需要培養學生擁有開拓性的思維能力、豐富的想象力、強烈的學習欲望以及良好的綜合知識思考能力。

3.2 實驗教學中培養學生創新能力的重要作用

高等學校是國家培養高素質人才的重要基地，也是知識創新的重要場所，實驗教學是高校教學實現素質教育和創新人才培養的一個重要環節，對培養學生創新精神和實踐能力起著重要的作用。⑤

（1）培養學生的觀察能力，提高學生的實驗技能。觀察能力在科研當中是至關重要的，只有透過現象能夠觀察到事物的本質，才能正確找到解決問題的方法。合理設計實驗教學內容才能正確培養學生觀察的技能，提高學生發現和解決問題的水平。同時，實驗教學也能夠培養學生在科學研究方面的綜合實驗技能，尤其是理工科學生，在這方面實驗教學顯得尤為重要，使得學生能夠通過實驗使得自己所掌握知識能夠更加融會貫通，同時能夠提升學生根據所學知識運用科學的方法進行探索與研究的能力，使得學生能夠在大學階段能夠掌握獨立學習知識，獨立思考以及獨立處理問題的能力。

（2）加深本科教育中實驗教學的改革，加強實驗環節在本科教學中所占的比重。通過改革實驗教學體系與實驗方案，充分使理論教學與實驗教學做到相輔相成，通過實驗教學，加深學生對理論知識的掌握程度。改變實驗教學中傳統的死板模式，逐步引導學生進入開放性實驗，培養學生自主創新精神與熱情。有利于開闊學生視野，對培養高素質人才有著十分重要的意義。

（3）加強實驗教學，對人類科技的進步同樣有著重要的推動作用。科學研究的發展總是有著實驗的身影，無論任何理論或是技術的研究都需要進行大量的實驗。⑥大量的事實證明科學家就是通過不斷的實驗才能獲知大量的現象，通過觀察實驗得來的現象，從而分析并整理總結出其中蘊含的規律，所以才能做出重大的貢獻。幾乎所有的科研項目都離不開大量的實驗，實驗在當今社會科技的迅猛發展中起著至關重要的作用。另外，高校的科學研究也同樣離不開實驗，提高學生的實驗能力也關系到教育面向世界與未來，對高校的科研也有著輔助的作用。傳統的實驗教學已經無法跟上社會發展的步伐，發展創新實驗教學才能使學生在未來的工作崗位上擁有更加完善的能力。

3.3 “三性”實驗的實踐

在實行創新實驗教學中，要進行逐步遞進式教學。

（1）在教學開始的階段，可采用老師指定題目，并給出部分核心設計或原理，以及實驗所需要達到的目標，由學生自行設計并完成剩余的設計內容，通過獨立思考進行相關的實驗，最終達到設計要求。以數字電子技術實驗中“三性”實驗“智力競賽搶答裝置的設計”為例，要求學生獨立設計一個四人智力競賽搶答器，并給出相應設計指標。首先，由老師給出核心電路：搶答電路部分原理，由一個4D觸發器構成使用開關控制輸出電路電平高低的電路；由若干個555定時器相關電路構成的若干個所需的CP時鐘脈沖電路，以及由一個555定時器相關電路構成的秒脈沖信號產生電路。最后設計指標要求為：當有一個人按下搶答開關后，其他人的開關失效，并顯示選中組號；當開始搶答后須有30秒倒計時；倒計時時間到了以后需要有報警聲音。這個設計當中涉及到觸發器、譯碼器、計數器、七段數碼管等元器件的使用，在數字電子技術實驗前面的驗證性實驗當中，這些元器件的應用驗證性實驗全部都做過，所以這個“三性”實驗其實就是考查學生對前面驗證性實驗的綜合運用能力，使得學生的綜合知識運用能力得到加強。

（2）在學生已經經歷過幾次初始階段“三性”實驗的訓練以后，逐步可向開放式實驗發展。⑦由老師設定具體的方向，老師擬定或者老師與學生討論擬定具體題目，在老師的指導幫助下填寫項目申請（填寫課題來源、課題研究目的、具備的實驗條件、擬采用的設計方法、預期達到的實驗效果），在整個設計過程中，老師只提出設計項目最后的總體效果，不作具體的實驗指標，具體的實驗指標通過學生獨立地從不同角度和方位的思考得到，培養學生在這一過程中獨立分析的科學研究能力，使學生能夠通過探索性的研究與分析最后解決問題，同時老師通過學生動手能力的高低因材施教，給不同層次的學生分別加以指導，加強對學生完成實驗的整個過程的把握，通過學生自查，以及填寫實驗項目中期檢查報告等方式，最后書寫結題報告，來全程管理學生的整個實驗過程，從而實現整個“三性”實驗的預期效果，同時也能適應不同層次學生培養的需要。

（3）改善實驗條件?！叭浴睂嶒灲虒W模式需要有相應的硬件環境，傳統的實驗室都是以一門實驗課作為單位配置的，而要達到“三性”實驗教學模式的條件，則需要對相應的實驗儀器進行配置與整合，從而創造能夠實現綜合性實驗的基礎條件。大部分傳統的實驗室都不是每學期都開實驗，而且也不是每天都有實驗，在沒有實驗的時間通常都處于關閉狀態，這就造成了資源的浪費，遏制了學生的特長與興趣。因此就需要調配資源、重新整合與配置適用于“三性”實驗教學模式的綜合性實驗室。⑧

3.4 加強相應教學管理

為適應“三性”實驗教學模式的實施，應當有相應配套的管理措施。在具體實施的過程中，通過實踐來制定適應的管理制度，并建立能夠反映出學生實驗與創新能力水平的評價體系。具備“三性”實驗資源條件的實驗室也應當配合實驗過程實行開放，使得“三性”實驗教學能夠有序地實現教學目標。

3.5 加強實驗教師隊伍的建設

進行任何改革建設，隊伍的建設都是相當重要的，是實現實踐教學的前提條件。由于大部分實驗教師學歷普遍不高，所以應當鼓勵實驗教師參加進修學習，積極提高自身學歷以及技術水平，從而提高實驗教師的素質，并且從教學儀器廠家學習相關實驗技能，進一步提升實驗教師的實驗教學技能，強化隊伍的建設。除教師外，嘗試吸收高年級實驗技能較強的學生或研究生，以勤工助學或是學生實踐學分的形式，（下轉第136頁）（上接第105頁）參與實驗室管理、輔助教師進行實驗教學工作，這樣做可以提高實驗教學的質量與效率。提高實驗教學人員各方面待遇，鼓勵實驗教師指導“三性”實驗的積極性，讓優秀的實驗教師能夠盡可能發揮應有的作用。

4 結束語

在“三性”實驗教學改革中，以專業培養為目標，通過循序漸進、由簡到難的形式形成遞進式實驗教學體系；通過整合及合理配置實驗資源，構成適應于“三性”實驗發展的專業綜合性實驗室；通過實驗教師隊伍建設，為“三性”實驗教學模式保駕護航。

注釋

① 肖偉才.理論教學與實踐教學一體化教學模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011（4）：81-84.

② 陳語林.創新型“三性”實驗教學模式的探索與實踐[J].黑龍江高教研究，2005（1）：159-160.

③ 張洪奎.開展探索性實驗培養學生創新精神[J].中國大學教學，2011（11）：70-72.

④ 劉翠紅，陳秉巖，王建永.基于學生實踐和創新能力培養的實驗教學改革[J].科技創新導報，2011（1）：168-169.

⑤ 張旭東，鐘福祖.高校素質教育與創新人才培養模式研究[J].教育文化論壇，2013（1）：38-42.

⑥ 鄒用民.實驗技術是科學研究的重要支撐[J].科技資訊，2013（1）：237.

⑦ 孫文彬.開放性創新實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2006（2）：17-20.

⑧ 裘利堅，沈義民.綜合性開放實驗室管理手段的實踐與研究[J].實驗技術與管理，2006（10）：133-135.