全面改革實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索

摘? 要：文章分析了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，其中包括教學(xué)模式缺乏活力、教學(xué)內(nèi)容比較落后、考核方法有待優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上，探討了改革實驗教學(xué)促進學(xué)生創(chuàng)新能力增強的相關(guān)對策，分別從實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)方法、教學(xué)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(guān)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力;實驗教學(xué);傳統(tǒng)教學(xué)

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

對于傳統(tǒng)實驗教學(xué)來說，對學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力缺乏重視，通常強調(diào)的是基本理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生一般都是從書本中學(xué)習(xí)相關(guān)知識，當(dāng)他們工作之后，動手能力及創(chuàng)新能力均有欠缺。對于實驗教學(xué)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(xué)中增強學(xué)生的創(chuàng)新能力，應(yīng)注重實驗教學(xué)方法的運用，對實驗課程進行變革，注重科學(xué)技術(shù)及理論方法的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過相關(guān)優(yōu)質(zhì)的實驗及操作技能訓(xùn)練，有助于拓寬知識面，進一步提高實驗設(shè)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(xiàn)自身素質(zhì)的提升。實驗教學(xué)能夠全面增強學(xué)生的素質(zhì)，既能提升學(xué)生的創(chuàng)新精神，也能增強實踐能力，有著極其關(guān)鍵的現(xiàn)實意義。除此之外，還在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把知識變?yōu)槟芰?，把學(xué)習(xí)者變?yōu)閷嵺`者方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，實驗教學(xué)屬于理工類人才培育的基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、傳統(tǒng)教學(xué)的不足

第一，教學(xué)模式缺乏活力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般以教師為主體，學(xué)生相對被動，往往只是根據(jù)實驗標(biāo)準(zhǔn)完成相關(guān)的操作。傳統(tǒng)教學(xué)模式，極易約束學(xué)生的思維，導(dǎo)致他們辦事按部就班，缺乏創(chuàng)新精神及創(chuàng)造能力，很難滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要。第二，教學(xué)內(nèi)容較落后。實驗教學(xué)并非是獨立設(shè)置的，大多依托于理論教學(xué)，充當(dāng)理論驗證的方式，內(nèi)容通常都是教學(xué)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(shè)計性的項目，因而學(xué)生的思維也被限制在這些理論內(nèi)容之中[1]?；谠撃Ｊ介_展的教學(xué)法，一般只適用對基本技能進行訓(xùn)練，而缺乏對創(chuàng)新能力的鍛煉，無法有效調(diào)動學(xué)生的積極性及創(chuàng)造性，學(xué)生也不能明確物理力學(xué)的整體概念。第三，考核方法有待優(yōu)化。針對常規(guī)的實驗來說，并不會單獨設(shè)課，也不會計入學(xué)分，因此，教師很難準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，無法對他們進行量化考核。即使是單獨設(shè)課，對于學(xué)生的成績評價，也都是由教師完成，學(xué)生通常處在被動狀態(tài)。若教師無法做到公平公正，極易對一些學(xué)生的積極性及創(chuàng)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(nèi)容也比較落后。不但給學(xué)生提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，還把詳細(xì)的操作步驟提供給了學(xué)生，這在很大程度上影響了學(xué)生的思維方式，限制了他們創(chuàng)新能力的提升。

基于以上問題，學(xué)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(shù)據(jù)來看，千篇一律，存在嚴(yán)重的抄襲問題。課程完成之后，部分學(xué)生連儀器儀表都不會應(yīng)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(xiàn)階段人才培育的需要。而實驗教學(xué)不但能夠提升學(xué)生分析問題的能力，還會對其思維及設(shè)計技能等進行訓(xùn)練。想要有效增強學(xué)生對理論知識的應(yīng)用能力，提升其解決問題的能力及開發(fā)設(shè)計的能力，應(yīng)對目前實施的實驗教學(xué)體系及方法進行變革。

二、基于改革實驗教學(xué)，創(chuàng)新能力培育的措施

實驗教學(xué)指的是實踐性教學(xué)活動，要求學(xué)生借助儀器設(shè)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(xué)習(xí)到相關(guān)知識及能力。不但能對書本知識進行驗證，還能讓學(xué)生了解各種設(shè)備的用途與用法，增強他們分析、解決問題的能力。

創(chuàng)新是民族及國家發(fā)展的源泉和動力，唯有創(chuàng)新才能推動社會、經(jīng)濟及科技的發(fā)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(chuàng)新型人才培育的需要。在高等院校的教學(xué)體系中，實驗教學(xué)是非常關(guān)鍵的構(gòu)成部分，也是對學(xué)生科技素質(zhì)進行培育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有助于全面提升他們的創(chuàng)新能力?；诖?，高校應(yīng)立足于應(yīng)用本科人才培養(yǎng)要求，對學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新能力進行培育。文章主要從實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)方法、教學(xué)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(guān)人士提供參考[2]。

（一）建立實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)的變革應(yīng)打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的限制。結(jié)合素質(zhì)教育的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將創(chuàng)新能力的培育當(dāng)作主線，海南大學(xué)提出了工程力學(xué)實驗同MOOC相結(jié)合的方式。將實驗劃分成四部分：第一，實驗理論及實驗技術(shù)方面。通過MOOC教學(xué)，讓學(xué)生了解工程力學(xué)的相關(guān)理論、方法及軟件的應(yīng)用，知道一些常用儀表的原理?？蓪⑦@一部分落實到實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，幫助后續(xù)三個部分實驗奠定理論基礎(chǔ)。第二，基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗。設(shè)置與工程力學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)訓(xùn)練。讓學(xué)生了解基本的功能及方法，了解相關(guān)儀器儀表的運用、參數(shù)的設(shè)置以及數(shù)據(jù)的處理等。第三，綜合設(shè)計實驗。這一部分是應(yīng)用性實驗，內(nèi)容上應(yīng)強調(diào)理論知識的運用，主要是對學(xué)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(tǒng)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(xué)生的創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，如金屬材料的拉伸實驗，基于教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生自行查閱相關(guān)資料，設(shè)計方案，開展實驗及編寫實驗報告等。從而促進學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗。

人才培育模式的變革應(yīng)注重強調(diào)學(xué)生的素質(zhì)教育，尤其是創(chuàng)新能力，積極推動學(xué)生個性化發(fā)展[3]。對此，針對新的教學(xué)體系，應(yīng)設(shè)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(xué)生的需要，全面落實因材施教原則?；谶@樣的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，不但能夠驗證教學(xué)成果，還兼具綜合性及創(chuàng)新性特征。針對實驗教學(xué)體系進行變革，是一項系統(tǒng)性工程，應(yīng)做好創(chuàng)新人才的培育工作，明確理論教學(xué)體系同實驗方法間的關(guān)系。實驗教學(xué)體系的構(gòu)建，應(yīng)注重繼承及創(chuàng)新、個性及共性，進一步完善實驗教學(xué)內(nèi)容，在實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)貫徹創(chuàng)新意識。除此之外，實驗教學(xué)體系的實施，還應(yīng)對各個專業(yè)的特征加以分析，作出適當(dāng)調(diào)整，全面確保改革的可行性。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)方法

第一，可將“被動”實驗轉(zhuǎn)變成“主動”實驗。在實驗教學(xué)體系變革的基礎(chǔ)上，也應(yīng)對實驗教學(xué)方法進行變革，確保實驗教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)及層次，都可以鍛煉學(xué)生的動手能力，全面提升他們的創(chuàng)新意識，改變教學(xué)模式，從過去以教師為主變?yōu)橐詫W(xué)生為主，教師進行輔助引導(dǎo)的模式，最大限度地激發(fā)他們的積極性與創(chuàng)造性。一般來講，基于教師的引導(dǎo)，學(xué)生都能自主完成實驗。在開展實驗活動之前，教師可要求學(xué)生事先預(yù)習(xí)，如查找相關(guān)的資料，編寫實驗數(shù)據(jù)等。利用實驗促進其個性化發(fā)展，提高創(chuàng)新能力，讓學(xué)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(xué)生的創(chuàng)新能力及實驗?zāi)芰?，培育其科學(xué)素質(zhì)。第二，將理論同實驗教學(xué)進行結(jié)合。為了切實增強實驗教學(xué)水平，不可單純地開展實驗教學(xué)，應(yīng)同理論聯(lián)系起來。從兩者的關(guān)系來看，它們并非主從關(guān)系，事實上，二者屬于辯證統(tǒng)一關(guān)系，是相互依存的。利用實驗教學(xué)，能夠讓學(xué)生更好地掌握理論知識。只有在兩者的共同指導(dǎo)下，才能更好地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實現(xiàn)創(chuàng)新意識及能力的增強。第三，創(chuàng)新實驗指導(dǎo)方法，對實驗?zāi)芰M行培育。從實驗過程來看，教師應(yīng)注重引導(dǎo)，而非講授，充分發(fā)揮引導(dǎo)人員及管理人員的作用。在上課之前，應(yīng)先讓學(xué)生進行預(yù)習(xí)，做好方案設(shè)計，與學(xué)生探討相關(guān)的實驗方案和方案;針對實驗開始之前的講解，應(yīng)加強重點及難點問題的講解，而不是講解全部內(nèi)容;在進行實驗時，可借助啟發(fā)式教學(xué)法，對學(xué)生進行適當(dāng)引導(dǎo)，并對個別學(xué)生進行輔導(dǎo)，將學(xué)生當(dāng)作實驗主體，鍛煉他們獨立思考的能力，并進一步引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)問題并解決問題;實驗完成之后，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行思考。唯有如此，才能持續(xù)強化其實驗?zāi)芰皠?chuàng)新能力。這一過程對教師的引導(dǎo)有了更高的要求，教師不但要具備較廣的知識面，還應(yīng)具備較強的實踐能力[4]。

（三）改進教學(xué)手段

第一，借助現(xiàn)代化教學(xué)方式。在開展實驗教學(xué)時，可借助多媒體技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)方式，全面提高實驗教學(xué)效率，改進教學(xué)過程;保證實驗教學(xué)的生動性及直觀性;調(diào)動學(xué)生熱情，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣;增強教師的教學(xué)水平。第二，開放實驗室。該方式是促進創(chuàng)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(dāng)作實驗教學(xué)及研究等的場所，為學(xué)生提供所需的一系列條件。開放實驗?zāi)軌蛟诤艽蟪潭壬霞ぐl(fā)學(xué)生的個性思維，進一步增強其創(chuàng)新能力。學(xué)生在實驗結(jié)束之后，還可結(jié)合自己的興趣，開展一些相關(guān)的實驗，或是把平時生活中的創(chuàng)意在實驗室中完成，不但能讓學(xué)生從被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為探索式學(xué)習(xí)，還為其創(chuàng)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(yōu)化，對實驗現(xiàn)象進行分析，總結(jié)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(chuàng)新能力，將實驗室變成培育創(chuàng)新型人才的基地。第三，引入MOOC教學(xué)手段。制作適合MOOC特點的工程力學(xué)實驗方案;專業(yè)教師結(jié)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(xué)實驗視頻;對比傳統(tǒng)實驗教學(xué)和MOOC實驗教學(xué)的優(yōu)劣。

（四）構(gòu)建完善的考核體系

實驗教學(xué)考核的重點在于學(xué)生對相關(guān)實驗知識內(nèi)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(xiàn)階段，在工程力學(xué)實驗課程中，有關(guān)的考核方式一般包含五點內(nèi)容：第一，任務(wù)設(shè)計。對學(xué)生的設(shè)計能力進行考核。第二，儀器操作。根據(jù)整個考核過程，可以看出學(xué)生對儀器的熟練程度。第三，任務(wù)完成?；谥付ǖ臅r間范圍內(nèi)，對學(xué)生的實驗任務(wù)執(zhí)行狀況進行考核。第四，數(shù)據(jù)處理。當(dāng)學(xué)生操作完成之后，對他們得出的實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果進行考核。第五，知識鞏固。對有關(guān)的力學(xué)基本知識、儀表應(yīng)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(yīng)有所區(qū)別，實驗考核應(yīng)達到總實驗成績的50%。

（五）組建優(yōu)秀的師資團隊

第一，強化教師教學(xué)創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)轉(zhuǎn)變成新的教學(xué)體系，對于教師來說，他們也從原來的主體地位變成主導(dǎo)地位，但是他們是創(chuàng)新能力培育的主導(dǎo)，要求教師應(yīng)具備較強的創(chuàng)新能力[5]。第二，增強教師專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)。教師不但要擁有豐富的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還要具備相應(yīng)的專業(yè)教學(xué)能力，且知識及能力要全面，結(jié)構(gòu)也應(yīng)足夠科學(xué)?？茖W(xué)的知識結(jié)構(gòu)不僅包括專業(yè)基礎(chǔ)知識，還應(yīng)包括教育理論知識等;科學(xué)的能力結(jié)構(gòu)不僅包括具備專業(yè)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(zhuǎn)換能力及教育引導(dǎo)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(xué)科中先進的知識及問題講授給學(xué)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(xué)時，教師同學(xué)生可以進行近距離的交流，所以教師的教學(xué)態(tài)度及作風(fēng)，都會對學(xué)生人格的形成造成較大的影響。

三、結(jié)語

綜上所述，創(chuàng)新能力的培育是長期性的系統(tǒng)工程，并非借助某一門課程就能實現(xiàn)的，要結(jié)合人才的培育過程加以實現(xiàn)。實驗是培育創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師應(yīng)持續(xù)改進教育思想及理念，深化實驗教學(xué)變革，促進教育模式的變革，為創(chuàng)新能力的培育構(gòu)建優(yōu)異的實驗教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生能夠在良好的環(huán)境中更好地學(xué)習(xí)。

參考文獻：

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[2] 彭少丹，丁聯(lián)成，李曉強，等. 實驗教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)，2020，12（01）：144-145+179.

[3] 黎雙飛，王娟. 實驗教學(xué)改革對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)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(xué)改革培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J]. 中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2018（17）：25-26.

[5] 胡國軍，馮方. 實驗教學(xué)改革與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索[J]. 紹興文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，29（04）：99-101.

（薦稿人：路平，海南大學(xué)土木建筑工程學(xué)院副教授）

（責(zé)任編輯：汪旦旦）

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

作者簡介：張楊（1978—），女，博士，海南大學(xué)土木建筑工程學(xué)院土木工程實驗教學(xué)中心主任，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程、工程材料。