驗證性實驗在工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中的改革與應(yīng)用

張寶健 梁麗勤

摘 要：驗證性實驗是課程教學(xué)中的一種重要的實踐手段，看似簡單，卻對于提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，增加課程的吸引力具有非常重要的意義。本文結(jié)合微機原理與接口技術(shù)課程體系的建設(shè)，總結(jié)了驗證性實驗教學(xué)手段設(shè)計的思路和經(jīng)驗體會，對工科專業(yè)基礎(chǔ)課程如何更好地利用驗證性實驗的教學(xué)手段有重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：驗證性實驗；實驗教學(xué)；課程體系

1 引言

微型計算機是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域中迅速發(fā)展的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、智能儀器儀表、通信工程、武器裝備制造等行業(yè)之中[1]。“微機原理與接口技術(shù)”課程是國家開放大學(xué)電氣自動化技術(shù)共享專業(yè)的一門統(tǒng)設(shè)必修專業(yè)核心課程，旨在讓學(xué)生掌握微型計算機的基本原理和軟硬件開發(fā)技術(shù)，為嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。“微機原理”課程的專業(yè)性和實踐性較強，是難教、難學(xué)的課程之一[2]。本文針對國內(nèi)大學(xué)中微機原理實驗教學(xué)普遍存在的問題，提出了翻轉(zhuǎn)課堂式驗證性實驗教學(xué)方式。

2 夯實實驗教學(xué)的理論基礎(chǔ)

2.1 傳統(tǒng)驗證性實驗教學(xué)特點

傳統(tǒng)驗證性實驗教學(xué)，教師在實驗之前就會將實驗指導(dǎo)書發(fā)給學(xué)生，學(xué)生將實驗指導(dǎo)書進行打印。實驗指導(dǎo)書當中一般包含實驗題目、實驗?zāi)康摹嶒炛攸c和難點、實驗內(nèi)容、實驗步驟和實驗環(huán)境，學(xué)生在沒有實驗指導(dǎo)教師的情況下，也可以按著實驗步驟獨立完成實驗內(nèi)容。教師根據(jù)學(xué)生的實驗結(jié)果判定其是否掌握了實驗原理和方法，大多數(shù)學(xué)生能夠得出正確的實驗結(jié)果，但并沒有對實驗原理進行認真思考，只是機械地按照實驗步驟操作，沒有培養(yǎng)學(xué)生將實驗原理用于解決現(xiàn)實生活問題的能力。

2.2 傳統(tǒng)驗證性實驗的必要性

雖然驗證性實驗有著上述的教學(xué)特點，但是驗證性實驗是理解、深化和掌握課堂知識的必要手段之一，與課堂講授緊密配合，在夯實專業(yè)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實驗技能的過程中起著不可替代的作用[3]。首先，學(xué)生在課堂上接觸的是抽象空洞的理論知識，因此他們急需一個形象的過程來加深對理論知識的驗證和理解，安排驗證性實驗則是一個非常合理的辦法。其次，驗證性實驗是創(chuàng)新型實驗的基礎(chǔ)，只有打牢這個基礎(chǔ)，才會更好的進行知識的拓展與延伸。驗證性實驗根據(jù)理論對實驗項目進行具體分析，是一個對專業(yè)知識進行由表及里、由淺入深、由此及彼的認識、理解和學(xué)習(xí)的過程。通過對實驗方法和步驟的了解，學(xué)生通過手和腦的有機結(jié)合，培養(yǎng)正確的實驗思想，鍛煉基本技能。

3 實驗教學(xué)改革

既然驗證性實驗具有特定的作用，還不能完全的摒棄，但是一陳不變的實驗形式卻又大大禁錮著學(xué)生的思維，因此分析過去的驗證性實驗教學(xué)模式，對其進行去粗取精改革與整理，是驗證性實驗進行再設(shè)計的必要條件和基礎(chǔ)。

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂在驗證性實驗課程中的應(yīng)用

2007年美國科羅拉多州林地公園高中首次采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式。該校2位化學(xué)教師制作了教學(xué)演示視頻資料，讓學(xué)生在家里觀看他們上傳的教學(xué)視頻，回到課堂上師生共同討論學(xué)習(xí)中的問題[4]。“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式就是學(xué)生承擔(dān)老師的角色的一種學(xué)習(xí)模式。學(xué)生利用課下的時間自主學(xué)習(xí)，靈活地安排學(xué)習(xí)，提前掌握課上需要掌握的知識點，課堂也不再是以教師講解為主，而是以師生之間互動討論、答疑解惑為主要旋律。所以，在驗證性實驗的開設(shè)上，也要運用這種成功過的教學(xué)模式年。

在微機原理課程的實驗課教學(xué)中，教師需要逐一講解計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳、編程指令、存儲器擴展和各種外圍芯片的應(yīng)用等。對于基礎(chǔ)知識略顯薄弱的學(xué)生，非常適合進行翻轉(zhuǎn)課堂式學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)越性在于學(xué)生可以自己安排和控制學(xué)習(xí)時間，觀看視頻課件等教學(xué)資源的節(jié)奏也可以自己掌握：懂了的可以快進，沒懂的可以退回去反復(fù)觀看，或停下來思考。課堂上，學(xué)生根據(jù)觀看視頻的情況提出問題，教師給予指導(dǎo)講解，也可小組討論，增加了教師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動。

3.2 采用多種多樣的教學(xué)方法

教師教學(xué)方法的單一性導(dǎo)致學(xué)生對驗證性實驗的厭倦，因此采用多種多樣的教學(xué)方法不僅可以提高學(xué)生的興趣，還可以提高教師的教學(xué)水平。

任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是指在教學(xué)過程中以若干分解的任務(wù)為中心，通過任務(wù)的完成來介紹基礎(chǔ)知識和技能，采取邊學(xué)邊練的方式來培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力[5]。采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，教師在下放實驗內(nèi)容之后，不再直接演示實驗的操作方法和解決方案，而是引導(dǎo)學(xué)生實驗任務(wù)進行自我分析，學(xué)生將與教師討論以及自行查找資料等不同的方式完的實驗任務(wù)，最后教師根據(jù)學(xué)生的實驗過程分析和討論結(jié)果對學(xué)生的實驗進行打分，作為實驗成績的標準之一。

啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)是“以學(xué)生為主題，教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教學(xué)理念的具體體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、想象力和創(chuàng)新精神。傳統(tǒng)驗證性實驗教學(xué)過程中，部分學(xué)生雖然看過實驗指導(dǎo)書和教師的演示，但是仍然存在一些實驗問題，當學(xué)生舉手向?qū)嶒炛笇?dǎo)教師詢問時，大部分教師采取直接動手為學(xué)生解決問題的方式，并沒有向?qū)W生講解出現(xiàn)問題的原因或引導(dǎo)學(xué)生解決問題。教師首先應(yīng)將問題進行分解，然后將分解后的問題不斷拋出，并分析出現(xiàn)問題的原因，最后引導(dǎo)學(xué)生逐一解決問題，得到正確的實驗結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和動手能力。

4 討論與展望

驗證性實驗，在對鞏固學(xué)生理論知識和后期培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新能力是有著非常重要的作用，但由于傳統(tǒng)驗證性實驗的特點，以及部分任課教師在教學(xué)方法上不積極的改進，導(dǎo)致驗證性實驗被看作是沒有實際意義的實驗。因此，打破傳統(tǒng)驗證性實驗教學(xué)的模式，改進教師的實驗方法，采用形式多樣的教學(xué)手段，不僅增強了驗證性實驗教學(xué)的實驗效果，而且能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，為他們增強創(chuàng)新性打下了堅實的理論基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]皮建輝，向?qū)O軍.創(chuàng)新實驗教學(xué)途徑的探索與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2007，5（2）：63-65.

[2]薛來，蔡毅飛.驗證性實驗中融合探究性和實戰(zhàn)性的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（11）：162-163.

[3]張京輝.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程能力目標的綜合評價[J].機械類教學(xué)論壇2009論文集.北京：高等教育出版社，134-137.

[4]蔡莉莎.基于翻轉(zhuǎn)課堂的單片機技術(shù)課程教學(xué)改革的探索[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，27（3）：85-87.

[5]高翔.任務(wù)驅(qū)動法在“Access 數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學(xué)中的實踐[J].學(xué)科建設(shè)與教學(xué)改革，2009（23）：139-141.

（作者單位：東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院）