全面改革實驗教學培養學生創新能力的探索

摘? 要：文章分析了傳統教學的不足，其中包括教學模式缺乏活力、教學內容比較落后、考核方法有待優化，在此基礎上，探討了改革實驗教學促進學生創新能力增強的相關對策，分別從實驗教學體系、實驗教學方法、教學手段、考核體系、師資團隊這五個方面進行了分析，希望能為相關人員提供借鑒。

關鍵詞：創新能力;實驗教學;傳統教學

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）43-0131-03

對于傳統實驗教學來說，對學生的創新意識及創新能力缺乏重視，通常強調的是基本理論的學習，學生一般都是從書本中學習相關知識，當他們工作之后，動手能力及創新能力均有欠缺。對于實驗教學來說，一般是把理論知識同實踐活動進行有機融合過程，因此，要想在實驗教學中增強學生的創新能力，應注重實驗教學方法的運用，對實驗課程進行變革，注重科學技術及理論方法的學習。學生通過相關優質的實驗及操作技能訓練，有助于拓寬知識面，進一步提高實驗設計能力及操作能力，逐步提高分析及解決問題的能力，從而實現自身素質的提升。實驗教學能夠全面增強學生的素質，既能提升學生的創新精神，也能增強實踐能力，有著極其關鍵的現實意義。除此之外，還在調動學生學習興趣，把知識變為能力，把學習者變為實踐者方面發揮著關鍵性的作用，實驗教學屬于理工類人才培育的基礎教學環節。

一、傳統教學的不足

第一，教學模式缺乏活力。傳統的教學模式一般以教師為主體，學生相對被動，往往只是根據實驗標準完成相關的操作。傳統教學模式，極易約束學生的思維，導致他們辦事按部就班，缺乏創新精神及創造能力，很難滿足現代社會的發展需要。第二，教學內容較落后。實驗教學并非是獨立設置的，大多依托于理論教學，充當理論驗證的方式，內容通常都是教學中的理論驗證，每一門課程的實驗都是獨立的，不具備綜合性及設計性的項目，因而學生的思維也被限制在這些理論內容之中[1]。基于該模式開展的教學法，一般只適用對基本技能進行訓練，而缺乏對創新能力的鍛煉，無法有效調動學生的積極性及創造性，學生也不能明確物理力學的整體概念。第三，考核方法有待優化。針對常規的實驗來說，并不會單獨設課，也不會計入學分，因此，教師很難準確掌握學生的學習狀況，無法對他們進行量化考核。即使是單獨設課，對于學生的成績評價，也都是由教師完成，學生通常處在被動狀態。若教師無法做到公平公正，極易對一些學生的積極性及創造性造成影響。第四，實驗教材比較單一。實驗課程運用的教材大部分都是自行編寫的，不但格式非常單一，內容也比較落后。不但給學生提供了相應的數據表格，還把詳細的操作步驟提供給了學生，這在很大程度上影響了學生的思維方式，限制了他們創新能力的提升。

基于以上問題，學生往往對實驗課程缺乏重視，甚至糊弄了事，從實驗報告及數據來看，千篇一律，存在嚴重的抄襲問題。課程完成之后，部分學生連儀器儀表都不會應用，更無法有效排查基本故障。實驗效果相對較差，無法滿足現階段人才培育的需要。而實驗教學不但能夠提升學生分析問題的能力，還會對其思維及設計技能等進行訓練。想要有效增強學生對理論知識的應用能力，提升其解決問題的能力及開發設計的能力，應對目前實施的實驗教學體系及方法進行變革。

二、基于改革實驗教學，創新能力培育的措施

實驗教學指的是實踐性教學活動，要求學生借助儀器設備，基于人為的有效控制，對實驗對象進行觀察及測定，從而學習到相關知識及能力。不但能對書本知識進行驗證，還能讓學生了解各種設備的用途與用法，增強他們分析、解決問題的能力。

創新是民族及國家發展的源泉和動力，唯有創新才能推動社會、經濟及科技的發展，進一步提升國際競爭力。高等院校的教育變革，有利于滿足創新型人才培育的需要。在高等院校的教學體系中，實驗教學是非常關鍵的構成部分，也是對學生科技素質進行培育的關鍵環節，有助于全面提升他們的創新能力。基于此，高校應立足于應用本科人才培養要求，對學生的實踐能力及創新能力進行培育。文章主要從實驗教學體系、實驗教學方法、教學手段、考核體系及師資團隊這幾個方面進行了探討，以期為有關人士提供參考[2]。

（一）建立實驗教學體系

實驗教學的變革應打破傳統實驗教學的限制。結合素質教育的相關標準，將創新能力的培育當作主線，海南大學提出了工程力學實驗同MOOC相結合的方式。將實驗劃分成四部分：第一，實驗理論及實驗技術方面。通過MOOC教學，讓學生了解工程力學的相關理論、方法及軟件的應用，知道一些常用儀表的原理。可將這一部分落實到實驗教學的各個環節中，幫助后續三個部分實驗奠定理論基礎。第二，基礎訓練實驗。設置與工程力學相關的基礎訓練。讓學生了解基本的功能及方法，了解相關儀器儀表的運用、參數的設置以及數據的處理等。第三，綜合設計實驗。這一部分是應用性實驗，內容上應強調理論知識的運用，主要是對學生的綜合運用能力及實際解決問題的能力進行培育。第四，系統性實驗。這一部分不但具有一定的綜合性特點，也有一定的探索性，目的是對學生的創新能力進行培養，如金屬材料的拉伸實驗，基于教師的引導，讓學生自行查閱相關資料，設計方案，開展實驗及編寫實驗報告等。從而促進學生對知識的運用，增強其獨立工作的能力，進一步培育其綜合實踐能力，這也是對學生學習效果的檢驗。

人才培育模式的變革應注重強調學生的素質教育，尤其是創新能力，積極推動學生個性化發展[3]。對此，針對新的教學體系，應設置必須完成的項目、可選做的項目與研究性項目，以滿足各個層次學生的需要，全面落實因材施教原則。基于這樣的教學體系結構，不但能夠驗證教學成果，還兼具綜合性及創新性特征。針對實驗教學體系進行變革，是一項系統性工程，應做好創新人才的培育工作，明確理論教學體系同實驗方法間的關系。實驗教學體系的構建，應注重繼承及創新、個性及共性，進一步完善實驗教學內容，在實驗教學的各個環節貫徹創新意識。除此之外，實驗教學體系的實施，還應對各個專業的特征加以分析，作出適當調整，全面確保改革的可行性。

（二）優化實驗教學方法

第一，可將“被動”實驗轉變成“主動”實驗。在實驗教學體系變革的基礎上，也應對實驗教學方法進行變革，確保實驗教學的每一個環節及層次，都可以鍛煉學生的動手能力，全面提升他們的創新意識，改變教學模式，從過去以教師為主變為以學生為主，教師進行輔助引導的模式，最大限度地激發他們的積極性與創造性。一般來講，基于教師的引導，學生都能自主完成實驗。在開展實驗活動之前，教師可要求學生事先預習，如查找相關的資料，編寫實驗數據等。利用實驗促進其個性化發展，提高創新能力，讓學生積極加入實驗，探索實驗。實驗中遇到的一系列問題，可全面增強學生的創新能力及實驗能力，培育其科學素質。第二，將理論同實驗教學進行結合。為了切實增強實驗教學水平，不可單純地開展實驗教學，應同理論聯系起來。從兩者的關系來看，它們并非主從關系，事實上，二者屬于辯證統一關系，是相互依存的。利用實驗教學，能夠讓學生更好地掌握理論知識。只有在兩者的共同指導下，才能更好地發現問題、解決問題，實現創新意識及能力的增強。第三，創新實驗指導方法，對實驗能力進行培育。從實驗過程來看，教師應注重引導，而非講授，充分發揮引導人員及管理人員的作用。在上課之前，應先讓學生進行預習，做好方案設計，與學生探討相關的實驗方案和方案;針對實驗開始之前的講解，應加強重點及難點問題的講解，而不是講解全部內容;在進行實驗時，可借助啟發式教學法，對學生進行適當引導，并對個別學生進行輔導，將學生當作實驗主體，鍛煉他們獨立思考的能力，并進一步引導其發現問題并解決問題;實驗完成之后，應引導學生對實驗進行思考。唯有如此，才能持續強化其實驗能力及創新能力。這一過程對教師的引導有了更高的要求，教師不但要具備較廣的知識面，還應具備較強的實踐能力[4]。

（三）改進教學手段

第一，借助現代化教學方式。在開展實驗教學時，可借助多媒體技術及計算機網絡技術等現代化教學方式，全面提高實驗教學效率，改進教學過程;保證實驗教學的生動性及直觀性;調動學生熱情，激發他們的學習興趣;增強教師的教學水平。第二，開放實驗室。該方式是促進創新型人才培育一種行之有效的方式。開放實驗室一般是把實驗室當作實驗教學及研究等的場所，為學生提供所需的一系列條件。開放實驗能夠在很大程度上激發學生的個性思維，進一步增強其創新能力。學生在實驗結束之后，還可結合自己的興趣，開展一些相關的實驗，或是把平時生活中的創意在實驗室中完成，不但能讓學生從被動式學習轉為探索式學習，還為其創造獨立空間，讓他們擁有充足的時間進行實驗，對實驗方案進行優化，對實驗現象進行分析，總結實驗成果等。極大地提升了他們解決問題的能力，進一步增強創新能力，將實驗室變成培育創新型人才的基地。第三，引入MOOC教學手段。制作適合MOOC特點的工程力學實驗方案;專業教師結合方案進行實驗操作，并不斷修正實驗方案;錄制和剪輯工程力學實驗視頻;對比傳統實驗教學和MOOC實驗教學的優劣。

（四）構建完善的考核體系

實驗教學考核的重點在于學生對相關實驗知識內容的了解，對儀器的操作能力以及對實驗技能的掌握，目的是對他們的動手能力進行考核。現階段，在工程力學實驗課程中，有關的考核方式一般包含五點內容：第一，任務設計。對學生的設計能力進行考核。第二，儀器操作。根據整個考核過程，可以看出學生對儀器的熟練程度。第三，任務完成。基于指定的時間范圍內，對學生的實驗任務執行狀況進行考核。第四，數據處理。當學生操作完成之后，對他們得出的實驗數據及結果進行考核。第五，知識鞏固。對有關的力學基本知識、儀表應用和實驗技能等進行考查，檢驗其熟練程度。除此之外，每一部分所占的比例也應有所區別，實驗考核應達到總實驗成績的50%。

（五）組建優秀的師資團隊

第一，強化教師教學創新能力。傳統的實驗教學轉變成新的教學體系，對于教師來說，他們也從原來的主體地位變成主導地位，但是他們是創新能力培育的主導，要求教師應具備較強的創新能力[5]。第二，增強教師專業業務素質。教師不但要擁有豐富的專業基礎知識，還要具備相應的專業教學能力，且知識及能力要全面，結構也應足夠科學。科學的知識結構不僅包括專業基礎知識，還應包括教育理論知識等;科學的能力結構不僅包括具備專業能力，還包括具備基本的教育能力，其中教育能力包含多項能力，比如信息轉換能力及教育引導能力等。第三，增強教師科研能力。教師只有具備一定的科研能力，才能將學科中先進的知識及問題講授給學生，教授其新的科研手段及方法。第四，提升教師人格魅力。進行實驗教學時，教師同學生可以進行近距離的交流，所以教師的教學態度及作風，都會對學生人格的形成造成較大的影響。

三、結語

綜上所述，創新能力的培育是長期性的系統工程，并非借助某一門課程就能實現的，要結合人才的培育過程加以實現。實驗是培育創新能力的關鍵環節，教師應持續改進教育思想及理念，深化實驗教學變革，促進教育模式的變革，為創新能力的培育構建優異的實驗教學環境，使學生能夠在良好的環境中更好地學習。

參考文獻：

[1] 師瑞霞，楊中喜，陶文宏，等. 基于學生創新能力培養的現代材料測試技術實驗教學改革研究與探索[J]. 科技視界，2021（20）：21+294.

[2] 彭少丹，丁聯成，李曉強，等. 實驗教學改革與學生創新能力培養探索[J]. 實驗科學與技術，2020，12（01）：144-145+179.

[3] 黎雙飛，王娟. 實驗教學改革對學生創新能力培養的實踐與探索[J]. 實驗室研究與探索，2019，29（08）：199-201+232.

[4] 李莉，任林柱，張英，等. 探索實驗教學改革培養學生創新能力[J]. 中國科教創新導刊，2018（17）：25-26.

[5] 胡國軍，馮方. 實驗教學改革與培養學生創新能力的探索[J]. 紹興文理學院學報（自然科學版），2017，29（04）：99-101.

（薦稿人：路平，海南大學土木建筑工程學院副教授）

（責任編輯：汪旦旦）

基金項目：海南大學教育教學改革研究項目“工程力學實驗MOOC教學實踐研究”（項目編號：hdjy1757）。

作者簡介：張楊（1978—），女，博士，海南大學土木建筑工程學院土木工程實驗教學中心主任，講師，研究方向：結構工程、工程材料。