实验教学内容改革的实践与思考
添加时间: 2006-6-21 6:40:54 作者: 物理参考 阅读次数:144 来源: http://www.d9soft.com
关键词：高等院校；实验教学；改革；
实验教学是高等院校课程的重要组成部分。是对学生进行科学实验训练、使学生对所学理论知识强化印象、深化理解并从中传授使用仪器设备、探索实验科学理论的基本方法、提高学生动手和创新能力的重要环节。
实验教学内容与手段改革的重点在于改革单一的、以演示和验证为主的传统验证型实验,开设综合型、设计型实验。实验教学方法改革的重点在于激发学生参与实验的积极性, 改变由教师安排好实验,学生只是读取数据的状况为由教师提出任务,学生自主选择实验装置、确定实验步骤、分析判断实验结果的新模式。实验教学管理改革的重点在于规范化管理,其中包括实验分组人数的严格控制、实验前预习的检查、实验基本技能的考核,以及实验室的开放式管理等。
1 本科教学实验内容改革的历史与现状
在实验教学改革进程中,验证型、综合型和设计型实验仍然是各高等院校进行实验教学改革中共存的3种主要形式。
1.1验证型实验是为验证已经学习过的理论知识所设置的实验。验证型实验是实验指导教师将实验所需用品等准备齐全;学生根据“实验指导书”中的操作步骤进行操作,观察并记录下实验结果,包括仪器仪表读数、实验装置屏幕上显示的数字和图形等;最后学生照要求,将实验所用的设备、实验过程、结果、以及与理论对比情况等整理出实验报告。学生完成这种实验主要有3个直接收获:验证已经学过的理论知识;学习基本实验所用设备、仪器仪表的使用方法;学会记录和处理实验数据,攥写合格的实验报告。学生通过各种验证型实验,体验科学研究的过程,从中也能得到辩证唯物主义的思维方法,达到实事求是和严谨的科学作风的训练。
1.2综合型实验则是几个实验的组合。将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验,组合在一起形成一个大实验。例如,在液压实验课当中，将“液压油缸的维修与清洗”与“液压油缸的性能检测”两个实验组合成为一个大实验。学员首先根据理论课所学习的知识，分析液压油缸的内部结构及工作原理，然后对油缸进行分解，找出故障点进行维修，最后清洗组装。维修过后的液压油缸性能怎么样，学员可以用专用设备进行逐项检测。经过这样的实验,从教学方面衡量,学生不仅从实验中验证了所学知识,而且对液压类系列课程有了全面系统的了解,对所学知识的掌握与运用升华到一个新的高度。
1.3设计型实验是教师提出实验任务和目的,学生自行设计实验的全过程。如测试某种液压回路性能。实验需要的工具、仪器由学生自行选择;实验方案也由学生自己设计。指导教师只是指导学生弄懂实验原理,学生根据实验条件设计出切实可行的实验方案,同时选定必需的仪器。设计型实验常常带有一定的探索性或创新性。由于学生的情况不同,实验方案、实验仪器都有可能千差万别，学生参与实验的积极性很高,同时在实验中得到了锻炼。
2 教学实验形式的分析
由于教学实验的特点不同,它们各有其特定的作用,应当细致分析利弊得失,扬长避短。所以,在实验教学中的作用也应当有所不同。
2.1验证型实验基本能够达到实验课的教学要求,几十年的教学经验也可以给出基本肯定的结论。如果仔细地分析,验证型实验是不能十全十美地达到要求的,它有以下几方面不足:
①与理论教学的配合上,哪些理论知识点需要(或应该)用哪种实验手段强化,哪些理论知识需要用哪些实验来验证,是教师根据教学的一般规律或可能组织全体学生进行教学实验内容而安排的,而不是学生根据各自学习中的需要或进一步探索的兴趣所确定的,无法体现个性的发展;
②验证性实验项目一般都是验证某一门学科范围内的理论,对学生提高与扩展各门课程理论知识之间的联系、甚至对该学科内各部分知识之间的联系起不到作用;
③教师设计好实验往往把学生在实验中的思路局限在现象的观察上,常缺乏对细节和意外现象的注意,这种习惯对今后从事科学研究和新事物的探索非常不利,历史上有许多重大科学发现都是从实验中捕捉到的异常现象而得到的;
④科学态度和工作作风的训练局限在严格遵从既定研究计划的基础上,缺乏独立研究工作者的自觉主动的训练;
⑤验证性实验一般都有前人做过的(甚至是又经过提炼精简,专门为教学而设计出的)实验,实验者遇到的情况简单,没有次要的,甚至毫无关系的现象的干扰,学生得不到应有的锻炼;
⑥在实验过程的管理方面如果不严格,容易造成学生缺乏思考,过后即忘的后果。
从验证型实验的特点看,在训练实验基本技能期间的大学低年级学生仍应以验证型实验为主,但必须加强管理,尽量避免验证型实验的各种不足。实验指导教师在指导验证型实验时,应当在指导学生验证理论、学习实验仪器操作的基础上,加强实验能力的培养,着重培养学生灵活运用知识、分析与解决问题的能力。
2.2综合型实验建立在验证型实验的基础上,每个综合型实验是由一门或若干门课程中有一定内在联系的实验组成。经过综合型实验的训练,学生对分属于各个学科的知识有了更深的了解,有利于把握其中的联系,使得学生对这些知识的认识得以升华。根据实验综合的程度不同,每个综合型实验所用时间多少不同,实验的重点需要放在展示知识的内在联系上。根据综合型实验的特点,综合型实验比较适合学习基础课程之后的年级,或者做过一定基础实验之后的学生。最好安排在学生做过验证型实验之后,对部分实验仪器有所了解,在很短的时间内,一气呵成。
2.3设计型实验往往涉及许多学科,需要实验者有较多的理论知识和实验经验,能了解和使用的实验仪器达到一定数量,必要时能够想到使用某台仪器,并且会安排一定的实验步骤,达到实验预期的目的。设计型实验难度较大,不仅实验项目的提出较难,涉及基本知识的范围和深度不易掌握,设计能够达到目的的方案更加困难。从本科生学习来看,设计型实验能够使具有一定基础的学生加强实际应用能力,使得学生对理论和实验方法的理解和运用,达到更高的层次。但是,如果将设计型实验作为仅有的基本实验,将难以达到预想的结果。根据设计型实验的特点,其与综合型实验一样,比较适合高年级学生。设计型实验需要的实验设备条件也较为复杂,而且具有不确定性。教师在指导设计型实验时,不仅要与学生一起分析实验任务,还要准备回答学生遇到的各种问题,难度较大。在大学就读期间,设计型实验所占比重不宜过多。
3 教学实验改革的方向
针对现有各种实验的不足,教学实验首先要在总体结构上进行改革。哪些理论知识要学生以实验方法验证、加强理解,哪些基本仪器的操作方法属于学生必会技能,怎样有效地提高学生实验动手能力,等等方面需要整体规划。我院液压实验室在合格评估的基础上,对液压类各门课程的实验进行了综合改革:首先将其组成一门实验课,实行单独设课,为液压类实验整体综合设计创造条件;其次对实验课时进行调整,防止过多地减少实验学时;重新修订教学大纲,根据不同的实验,进行必要的改革、重组、调整。提高部分验证性实验的水平,并将其改为应用型实验。经过改革,学生不仅验证了课堂上学习的知识,而且,还提高了学生学习的积极性。
有些实验组成了综合型实验,比如:学生在学习制图时,设计1根材料拉伸标准试件;在金工实验时,自己加工出试件;在力学实验课上,用自己车出的试件测出材料的力学性质,并观察试件材料组织的金相结构。或者,在拉伸实验前后两次观察材料的组织,对比组织的变化。对于专业实验,综合的程度要多一些。比如:我院发射工程专业的液压实验,结合专业方向的改革,不仅将专业实验内容改为适应实际装备的转化,而且与设备控制实验内容综合在一起,进行整合。设计研制了综合实验台,将部分专业实验综合在一起,引导学生将专业知识综合起来、融会贯通地理解。
4 教学效果
通过几年的教学改革实践,我们收到了意想不到的效果。学生不仅从实验中得到了锻炼,学到了实验技能,而且在做实验时的动手机会多了,培养了他们的科学的思维方法与创新能力的结合,而且实验的综合能力得到了提高。
总之,实验教学的改革必须要求教师改变传统的应试教育观念,以新颖的角度展开实验教学,充分挖掘各方的潜力,积极探索,勇于创新,不断提高和完善实验水平,为培养合格人才做出自己的贡献。
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