深化實驗教學改革提升學員科學素養

周立清+宋玉蘇

（海軍工程大學 湖北武漢 430033）

摘 要：部隊對軍校學員科學素養提出了很高的要求。實驗教學的全過程對于鞏固學員科學知識，培養科學研究方法，提高科研能力，形成科學品質，弘揚科學精神起著理論教學不可替代的作用。為了全面提升學員科學素養，培養創新人才，軍隊院校必須不斷深化實驗教學改革，強化綜合性、設計性、自主創新性實驗在人才培養中的作用，探索開放式實驗教學模式，逐步實現實驗教學的全面開放。

關鍵詞：實驗教學 教學改革 科學素養 開放式實驗教學模式

軍校學員作為部隊一個特殊的群體，不僅要提高自身的科學素養，還承擔著向部隊傳遞科學知識、科學能力、科學方法、科學精神和科學品質的重大歷史責任。軍隊院校實驗教學作為提升學員的科學素質，培養分析問題、解決問題的重要手段，有著其他教學環節不可替代的作用。為適應部隊發展對新型軍事人才培養的需求，針對實驗教學存在的問題，軍隊院校應該積極深化實驗教學改革，構建新型實驗教學體系，為培養創新能力、提升科學素養搭建良好的實驗教學平臺。

一、實驗教學的意義和作用

大學生科學素養是指大學生在掌握了一定的科學知識、科學研究方法和科學能力的基礎上，以求實原則、理性思維的科學精神來探索真理、服務社會。簡而言之，大學生所具備的科學素養包括科學知識、科學能力、科學方法、科學精神和科學品質五大要素[1]?？茖W知識是學員具備科學素養的基礎，是其他要素生成的根基；科學思維能力和科學實踐能力是科學能力的核心體現；科學方法主要是從事科學研究的方法論，指導科學實踐；堅持辯證唯物、實事求是、與時俱進是科學精神的本質；要具有高尚的科學品質是軍隊賦予學員的光榮使命。這五大要素之間相互滲透、相互促進、相互作用，從而構成了軍校學員科學素養的整體內涵。科學素養的五要素在實驗教學過程中都能得到很好的鍛煉，實驗的每一個步驟都是提升科學素養的過程。

1.實驗鞏固學員的科學知識

獲得知識的途徑主要包括直接和間接的方式，通過實驗獲得知識是直接獲取知識的方式。學員通過對課程的系統學習對知識有了初步的印象，通過實驗的現象和過程，能加深對理論知識的印象。也能使難以理解的知識變得淺顯易懂，使抽象變得具體形象。實驗還能激發學員探究問題的好奇心和學習的欲望，通過實驗獲得的知識記得牢固，用得靈活。

2.實驗培養科學能力，滲透科學方法

實驗是包括“提出問題、猜想結果、制定計劃、觀察、實驗、搜集證據、進行解釋、表達與交流”等活動的全過程，它以問題為中心，強調主動參與，注重合作與交流，是培養科學探究能力的主要途徑。通過實驗過程教員可以知道學員掌握各種不同的觀察方法，譬如：同中求異或異中求同的觀察，因果的觀察方法，重復的觀察方法。同時，提出問題、制定實驗計劃等活動可以激發學員的思維，培養思維能力和科學探究的能力。

3.實驗發揚科學精神，養成良好的科學品質

人類社會發展的歷史就是一部科技發展的歷史，人類的每一次科學創新和技術革命都是一些科學家執著的科學精神與品質的結果。透過實驗的表現追求真理的精神是長期一絲不茍的進行實驗形成的良好品質。通過實驗學員受到科學態度、科學精神的熏陶和感染，體會科學發現的艱辛，逐步養成實事求是、不迷信權威的科學態度，樹立追求真理、獻身科學事業的遠大理想。

二、傳統實驗教學模式的問題

長期以來，實驗教學多處于理論教學的從屬地位。傳統的實驗教學模式對學員能力的培養起到了一定的作用，但已不能適應創新型軍事人才培養的需要，還存在不少問題。

1.重理論，輕實踐，對實驗教學存在錯誤的認識

實驗教學長期以來被當做以驗證理論和加深對理論的理解為目的的教學環節，其存在依附于理論課教學。這種認識從根本上來說就是錯誤的。這是因為：①理論教學與實驗教學是兩個相互獨立、相互依存、相互促進與相互發展的教學體系。與理論教學相比，實驗教學更具有直觀性、時間性、綜合性和創新性，對于學員科學素養的提升具有不可替代的作用。②實驗是理論的源泉。成功的新實驗往往是新興學科的生長點，在開辟新的科學研究領域方面起著重要的作用。脫離實驗談理論，學員將難以理解理論知識的內涵，也無法把握理論的發展方向，更談不上對理論進行修正、拓展和提高。③實驗是培養綜合能力的手段。實驗教學不僅涵蓋了理論課的內容，而且比理論課更加復雜。學員通過實驗教學的各個環節，眼、手、腦并用，較好地訓練和提高了學員運用知識的能力以及創造性思維的能力。

2.實驗教學內容和體系不適應創新人才培養的需求

創新教育是隨著新一輪技術革命和知識經濟的來臨，社會經濟、文化發展對高級專門人才所應具有的特征提出的新要求[2]。軍校作為軍隊人才培養的主要基地，處于知識更新和技術創新的前沿，為在這里學習和工作的人們提供一個求知和創新的環境。近年來，許多院校都在努力探索實驗教學體系和內容的改革，但局限于觀念、條件、經費等方面的阻力，效果不十分明顯。目前，部分院校還是以驗證性實驗為主。驗證性實驗強調的是驗證理論，培養動手能力，訓練基本實驗技能。這種以培養基本技能為主要目的實驗固然重要，但這種項目不能激發學員的興趣，不利于學員思維能力、科研能力、創新能力的培養。此外，傳統的實驗教學方法往往是“學員按規定時間進入實驗室，教員講解實驗步驟，學員按教員講的和實驗講義一步一步重復實驗，得出預期的結果”，這種教學方法單一，學員自由發揮的余地不多，不利于創新教育的發展。

3.缺乏得力的實驗教學質量監控措施

隨著軍隊院校本科教學工作評價的開展，各個院校理論教學質量監控措施不斷完善，也逐步重視實踐教學的教學質量監控問題。但受傳統的“重理論、輕實踐”思想的影響，加上實踐教學特殊性，使得實踐教學的質量監控一直未能全面有效地開展。雖然教學評價體系中關于實驗教學的評估內容不少，可缺乏系統性，操作性不強，評價的時候，這些內容經常成為走過場、送分的項目，不能真正地起到實驗教學質量監控的作用。此外，由于實驗課程在時間、場地和教學方法等方面很大地區別于理論教學，常用的多級聽課制度和學員評教很少涉及實驗課程。由于實驗教學監督的缺失，使得實驗課程的“備課、預做實驗、講解實驗原理與實驗要領、指導學員實驗、批改實驗報告、總結講評實驗情況等”系列實驗教學的全過程只有實驗教員獨立完成，其質量好壞全憑教員個人的水平和品德，加上實驗師資力量不足，難以督促學員認真實驗并做好實驗分析工作，導致了實驗教學達不到預定的效果。

三、加強“三性實驗”建設，培養科學探究精神

在本科教學工作評價方案中提出要增加“綜合性、設計性、自主性實驗”的比例，一些專家將之簡稱為“三性實驗”?！叭詫嶒灐敝匾晫W員科學創新精神的培養，起著傳統實驗難以比擬的作用。

1.重視基礎實驗教學，培養科學技能

實驗教學是理工科學員吸收、理解并運用理論知識，接受科學思維和培養創新意識的平臺。重視“三性實驗”教學，不意味著偏廢基礎實驗教學。傳統的基礎實驗以演示性和驗證性實驗為主，側重于某一個定律或者某個結論或者單一操作或者基本訓練，是培養學員基本操作技能、觀察力和判斷力，養成良好實驗習慣的必不可少的實驗環節。

2.綜合性實驗強化科學知識，培養科學能力

綜合性實驗要求對所學理論知識和基礎實驗知識進行有機融合，去解決復雜的實際問題，目的是培養綜合運用能力、分析和解決問題的能力，綜合性實驗有章節內部的綜合，也有跨章節、跨課程的綜合。就需要在全面掌握科學知識的基礎上，變被動學習為主動學習。綜合性實驗具有啟發思維、開發潛能的作用，通過實驗內容、方法、手段的綜合，使學員掌握綜合的知識，培養綜合考慮問題的思維方式，達到科學能力和綜合素質培養的目的。綜合性實驗的結果在實驗前并不一定知曉，需要學員用所學的科學知識和能力自己尋找實驗結果，大大提升了學員學習的內在驅動力，從而培養了學員科學探究精神。

3.設計性實驗是科學方法形成的有效手段

設計性實驗是實驗教學方式和方法的變革。它是由教員提出實驗項目、實驗目的，學員運用現有科學知識自行設計實驗方案，并獨立完成實驗寫出實驗報告。通過設計性實驗的訓練，學員的認識能力、創造能力和組織能力得到了較為全面的鍛煉。更重要的是學員通過設計性實驗的鍛煉，逐步了解科學研究的思路和方法，形成嚴肅的科學態度，嚴密的科學作風。

4.自主創新性實驗全面提升學員科學素養

把科研內容和科研成果融入實驗教學，設置了以科研項目研究為主要內容的“自主創新性實驗”，讓學員自己查閱文獻，自己選擇科研項目，自己進行項目研究，自己撰寫研究論文?？蒲羞^程就是一門極好的、高質量的“自主創新實驗”。以科研為載體的“自主創新性實驗”是培養學員創新思維、創新能力，有利于綜合運用科學知識、科學能力、科學方法，培養科學精神和科學品質，從而全方位地提升學員科學素養。

四、構建多層次開放式實驗教學模式

開放式實驗教學模式適應創新性人才培養的要求，打破傳統的教員講解學員重復實驗的教育方法，強調教員的引導啟發功能和學員的個性化發揮，已經被公認為是一種培養學員創新思維的教學方法，是衡量院校實驗室教學質量的一個重要指標。其形式包括時間開放、內容開放、資源開放和科研開放等。但實驗室開放也不是萬能的，不同層次實驗的教學目的、實驗內容和方法均有所不同，因此，在開放式教學模式上也要采取不同的策略[3]。

1.落實基礎實驗的預約

基礎層次的實驗以培養學員的觀察能力、認識能力、基本操作能力和良好的實驗習慣為目的，內容都是基礎實驗的演示或基本知識和理論的驗證，主要是基礎的課程實驗或者是實驗課程，其時間上的安排最好能和理論課程同步。加上學員還沒有多少實驗基礎，自主學習能力和自我約束力較差。這時，教員隨堂指導是必要的。為了配合理論課程時間的需要，可以采取集體預約這種近似開放的教學模式。每個教學班級可以根據教學需要，分組預約或者整班預約，這種模式也解決了實驗設備臺套數數量有限的問題。

2.抓好綜合性設計性實驗的分時段開放

綜合層次的實驗是為培養學員綜合實踐能力和自主學習能力為目的，內容涉及單科知識的綜合，或者多門知識的綜合，主要為專業基礎或者專業課程的實驗[4]。此時，學員掌握了一定的實驗技術，具備一定的綜合實踐能力和自我約束力，這種層次的實驗適合時間上開放和選擇性內容開放。教員可以根據培養目標設計出不同難易的綜合性實驗，分別在不同的時間段對學員開放。學員可以根據自己的實際情況選擇其中的部分實驗，但要規定部分必須選做的實驗項目，這樣就滿足因材施教的需要。設計性實驗層次以培養學員的創造能力和組織為目的，一般有實驗教員給出實驗目的，學員自行設計實驗方案，自行實驗并寫出實驗報告，在條件容許的情況下，學員也可以自己根據所學知識給出實驗目的，自己設計方案并實驗。這類實驗學時較長，可以預約周末，或者實驗室比較空閑的時候進行。

3.由點到面逐步實現自主創新性實驗的全面開放

學員進入開放性實驗室，可以根據自己的意愿和創意自由地進行實驗，這是實驗室開放的最高形式。由于目前院校教育資源普遍緊張，使得完全開放式的實驗教學在院校普及是比較困難的事情。因此，各院校都在積極的建設創新實驗室，為一些學有余力的學員提供實驗條件。這些實驗室有專門的教員管理，完全開放，學員可以擬好實驗項目進實驗室進行實驗和創新。學員的實驗項目也可以來自各種級別的學科競賽項目或者教員科研項目。這種開放式實驗教學模式注定了規模小，惠及面窄，因此，也造成了部分學員動手能力強，學科競賽獲獎豐富，大部分學員創新意識和動手能力得不到培養的現狀。為了扭轉這種局面，一方面可以在條件允許的情況下，擴大創新實驗室的規模；另一方面，可以根據學科分類建設開放式多媒體學習室，提供本學科的研究熱點和最新成果的媒體播放，供多數學員觀看；還可以建設成開放的拆裝實驗室，就是將各類實驗室淘汰下來的儀器設備集中起來，供學員拆裝，學員在拆裝過程中不僅鍛煉了動手能力，也熟悉了本學科設備更新的情況。這樣一來，就可以保證不同層次的學員都進行開放式實驗。

參考文獻

[1]那明明.大學生科學素養現狀調查及分析——以重慶某高校為例[J]. 大學研究與評估，2009（7） ： 81.

[2]王坤.高校實驗教學現狀及對策分析[J].遼寧教育研究2006（1） ： 108.

[3]周樹棠.關于高校實驗室開放的研究[J].實驗技術與管理，2006，23（5） ： 125-126.

[4]王志軍.也談開放式實驗教學[J].實驗室研究與探索，2010，29（3） ： 99.