實踐課程中的創(chuàng)新實驗教學(xué)

劉東奇

（攀枝花學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，四川攀枝花 617000）

0 引言

半個多世紀以來，世界各國在不同的起點和基礎(chǔ)上，都在努力實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化?？萍紕?chuàng)新是一些國家顯著提高科技創(chuàng)新水平的基本戰(zhàn)略，已形成越來越強的競爭優(yōu)勢。這些國家被稱為創(chuàng)新型國家。當(dāng)前，全面建設(shè)小康社會正處于關(guān)鍵時期。根據(jù)具體情況和需要,中國提出科技進步和創(chuàng)新作為經(jīng)濟社會發(fā)展的主要驅(qū)動力,增強自主創(chuàng)新能力作為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式、提高國家競爭力,建設(shè)創(chuàng)新型國家作為面向未來的重大戰(zhàn)略[1]。

創(chuàng)新是一個國家發(fā)展的動力，是一個國家進步的靈魂。建設(shè)創(chuàng)新型國家，關(guān)鍵在于人才的培養(yǎng)和利用。創(chuàng)新型高素質(zhì)人才是學(xué)校目前的目標之一。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力已成為學(xué)校教育改革的一項重要任務(wù)。實驗課程是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要途徑之一。學(xué)生在實驗中能夠?qū)⒗碚撆c實踐結(jié)合起來，能夠識別問題、分析問題、解決問題。創(chuàng)新實驗教學(xué)在國內(nèi)外高校和同行中正在興起[2]。

1 創(chuàng)新實驗教學(xué)的重要性

實驗教學(xué)是理論知識與實踐活動、間接經(jīng)驗與直接經(jīng)驗、抽象思維與形象思維、傳授知識與訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)過程。但是，多年的實踐教學(xué)模式大多是由教師按照屬于學(xué)生的教師指導(dǎo)或書本上的安排對已經(jīng)安排在實驗室儀器設(shè)備上的步驟進行調(diào)試、測量、記錄并做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。試驗的結(jié)果可以很容易地得到。也就是說，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是以教師為中心的。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下進行模擬操作。學(xué)生在這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中本質(zhì)上是一種被動的接受狀態(tài)。他們的學(xué)習(xí)積極性、積極性都受到了一定的限制。實踐證明，這種實驗教學(xué)方法對學(xué)生學(xué)習(xí)如何進行初步實驗，學(xué)習(xí)設(shè)備的基本使用是有益和必要的。然而，這種實驗教學(xué)模式不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。學(xué)生的個人主動性和創(chuàng)造性受到了限制。他們發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力非常有限。這種教學(xué)模式對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、研究能力還遠遠不夠。因此，多年來，雖然我們的學(xué)生在中國的大學(xué)同時培養(yǎng)和教育，相比于發(fā)達國家的學(xué)生，考試成績往往可以很高。他們在面對解決實際問題時，往往缺乏必要的實踐能力，也缺乏獨立思考和創(chuàng)新精神。

創(chuàng)新高素質(zhì)人才的缺乏直接導(dǎo)致了我國科技創(chuàng)新能力的薄弱。根據(jù)波士頓咨詢集團2009 年發(fā)布的調(diào)查顯示，中國的國家創(chuàng)新能力目前在該報告中僅排在第27 位，處于的中間水平。這與中國經(jīng)濟社會發(fā)展水平不相符合，也遠遠低于中國經(jīng)濟社會發(fā)展的要求。這也與國家對創(chuàng)新政策的支持不相稱。我國科技創(chuàng)新形勢十分嚴峻。創(chuàng)新實驗教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要途徑。創(chuàng)新實踐教學(xué)不僅是為學(xué)生實踐能力提高的重要途徑,也是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的主要入口點，是實施全面素質(zhì)教育最有效的形式之一。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！痹趯嵺`中，經(jīng)常在教學(xué)中設(shè)置創(chuàng)新實驗有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高，由此可見創(chuàng)新實驗教學(xué)的重要性[3]。

2 創(chuàng)新實驗的意義

創(chuàng)新實驗要求學(xué)生能夠結(jié)合自己所學(xué)的知識提出具體的實驗內(nèi)容，以提高我們學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)為主線。它改變了由教師和學(xué)生共同解決問題的實驗?zāi)Ｊ?。這些實驗要求學(xué)生設(shè)計自己的實驗儀器，并著重對實驗結(jié)果進行分析和研究，結(jié)果也是多種多樣的。與傳統(tǒng)的測量驗證實驗相比，創(chuàng)新實驗是一種更高層次的實驗訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)學(xué)生在研究設(shè)計中獨立工作的能力。創(chuàng)新實驗教材與普通實驗教材是完全不同的，它沒有測試原理和實驗步驟，教材中包含了一系列的問題、實驗要求和參考提示。學(xué)生需要根據(jù)自己的能力找到并閱讀參考資料來回答這些問題。根據(jù)一定的實驗要求，選擇自己的實驗儀器，設(shè)計實驗步驟，觀察并記錄實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)，并研究發(fā)現(xiàn)實驗過程中的各種問題，最終完成試航。只有這樣，才能知道實驗的原理和步驟，自己做好準備，才能達到實驗的要求。通過這樣的實驗，學(xué)生深入了解物理實驗，提高自我學(xué)習(xí)能力、實踐能力、設(shè)計能力，以及分析問題、研究問題、解決問題的能力，激發(fā)創(chuàng)新。而這樣的實驗往往耗時較長，往往無法通過，甚至反復(fù)失敗，這是培養(yǎng)學(xué)生獨立從事科學(xué)研究的能力，特別是創(chuàng)新能力的要求。

創(chuàng)新有堅實的基礎(chǔ)。堅實的基礎(chǔ)不僅來自對基礎(chǔ)知識的扎實掌握，更來自于基礎(chǔ)研究方法和思維方式中所體現(xiàn)的知識。這些都為我們的實驗創(chuàng)造性設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。

有針對性的反對是創(chuàng)新的規(guī)律。在實驗中，實驗?zāi)康目梢杂|發(fā)我們的思維取向。在實驗?zāi)康闹笇?dǎo)下，根據(jù)課題要求和給定的條件下，利用儲備的知識和科學(xué)的思維方式，分析相關(guān)的場景，精心構(gòu)思實驗原理、安排實驗項目和程序進行實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗數(shù)據(jù)。

應(yīng)用目的是創(chuàng)新的標準。知識和技能可以通過實踐轉(zhuǎn)化為能力。這就要求學(xué)生從日常生活中發(fā)現(xiàn)的問題出發(fā)，仔細觀察周圍的環(huán)境，通過觀察、分析，建立清晰的物理圖景，建立物理思想，從理論上解決問題。文化創(chuàng)新的方向是拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生無盡的潛能。

創(chuàng)新實驗教學(xué)通過更新實驗內(nèi)容、改進實驗方法、工具和教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。通過這種模式來激發(fā)學(xué)生的主動性，激發(fā)學(xué)生的主動創(chuàng)造思維，從而達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。在創(chuàng)新實驗教學(xué)過程中，一方面考慮到學(xué)生對實驗內(nèi)容更新的渴望，組織和引導(dǎo)學(xué)生對實驗方法、工具和教學(xué)模式的思考；另一方面，盡量給學(xué)生更多的時間和空間，讓學(xué)生自己完成自己的實驗設(shè)計，自己完成實驗的整個過程，以及對實驗結(jié)果的分析和處理。

創(chuàng)新實驗可以促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過科學(xué)理論或課程的最新研究內(nèi)容和知識，提出了自己感興趣的研究方向，利用圖書館和互聯(lián)網(wǎng)廣泛的訪問相關(guān)文獻了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，獲取大量的信息。這不僅為學(xué)生解決問題提供了理論基礎(chǔ)，也使學(xué)生在課堂之外獲得了很多知識，拓展了學(xué)生的視野。學(xué)生在鞏固文獻的基礎(chǔ)上，有可能提出和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，以未知問題為基礎(chǔ)進行學(xué)習(xí)和討論。

3 創(chuàng)新實驗方法的實施

在實施創(chuàng)新實驗中，首先要實現(xiàn)師生互動，即在實驗的教學(xué)過程中，要求學(xué)生積極參與實驗的設(shè)計和準備。老師只給學(xué)生一些啟發(fā)性的指導(dǎo)，以避免學(xué)生養(yǎng)成坐著享受的習(xí)慣。在實際操作中，教師介紹了實驗設(shè)計的目的、意義、如何協(xié)調(diào)研究項目和設(shè)計步驟等知識。然后在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生選擇自己的課題，查看文檔等信息源，獲取解決實際問題的信息，撰寫實驗設(shè)計(選擇實驗方法、實驗條件、實驗設(shè)備等)。學(xué)生首先做預(yù)實驗，然后做正式實驗，最后寫論文和報告，以培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，頑強的工作作風(fēng)，勇于開拓創(chuàng)新的意識。由學(xué)生自己提出的試點項目將在實驗由教師演示后接管，給予評價和不適當(dāng)?shù)膱鏊?。學(xué)生在實驗的基礎(chǔ)上進行修改、豐富和改進。這種方法有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和研究能力。其次，在實驗教學(xué)中充分利用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)。這些技術(shù)包括充分利用網(wǎng)絡(luò)、計算機、多媒體表達方式，利用計算機輔助教學(xué)軟件進行實驗，促進虛擬、模擬實驗和技術(shù)手段的使用。同時，對于一個特定的實驗，將虛擬模擬和實際實驗相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，增強他們探索科學(xué)問題的精神。最后，在實驗中提出問題，尤其是開放式問題，使學(xué)生產(chǎn)生尋找問題解決方案的欲望。有可能創(chuàng)造一種解決問題的方法和程序來訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力與愿望解決問題。對于創(chuàng)新實驗，根據(jù)一群人的實際需要，一個團隊有2 ～3 人。教師必須參與，尤其是創(chuàng)新實驗或大型設(shè)計實驗。但教師主要注重質(zhì)量控制，防止設(shè)備損壞和事故發(fā)生。教師一般不評論技術(shù)加工，以最大限度地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。當(dāng)他們遇到技術(shù)問題時，老師試著讓學(xué)生互相討論并自己解決這些問題。必要時，老師還給予一些啟發(fā)式的指導(dǎo)，培養(yǎng)相互合作的團隊精神，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。

4 結(jié)語

新世紀創(chuàng)新實驗教學(xué)的建設(shè)與實施是國家和社會賦予學(xué)校的使命。實驗教學(xué)改革與科學(xué)研究的密切結(jié)合是創(chuàng)新實驗進行教學(xué)的必由之路。我們要積極引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)研究工作、課外科技活動，不斷加強創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，這是培養(yǎng)實踐性人才和創(chuàng)新型人才的主要途徑。