军队院校专业课实验教学设计

2013-08-15刘爱元赵国荣刘持胜

实验技术与管理 2013年4期

刘爱元，赵国荣，刘持胜

（1.海军航空工程学院控制工程系，山东烟台 264001；2.海军航空工程学院外训系，山东烟台 264001）

军队院校专业课的实验教学大致分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和研究探索性实验（也称自主性实验），其中，后3 种实验又称为“三性”实验。这些实验大多直接与实际装备、模拟训练器、武器装备仿真研究等内容结合紧密，是培养学员工程实践能力、装备实操能力及运用所学知识解决装备训练中出现的棘手故障能力的重要教学环节和实践平台。但是，在专业课实验教学中也反映出一个较为普遍的问题，即部分教员由于对综合性、设计性和自主性实验的内涵、特征、方法、手段，以及“三性”实验与基础性实验之间的区别认识不足，对教学设计重视和研究得不够，导致教学设计简单而混乱，控制实验教学的节奏明显不足，部分综合性实验与设计性实验的步骤、组织实施方法与基础性实验类同，部分自主性实验给学员提供的空间小，效果较差。

为了从教育思想、教学方法、教学手段到对学员的训练、培养诸方面弄清“三性”实验与传统的基础性实验的区别，有效地组织、实施专业课实验教学，提高军队院校专业课实验教学的质量，有必要对专业课实验教学设计进行分析与探讨。

1 “三性”实验的内涵与基本特征

“三性”实验是军队院校深化专业课实验教学改革、鼓励学员个性张扬、全面推行素质教育的重要途径。“三性”实验各自的内涵与基本特征，既是教员进行教学设计的重要依据，也是提高教员理性思考能力、锻炼组织实验教学能力的必备要素［1］。

1.1 综合性实验的内涵与基本特征

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识，或与本课程相关课程的知识，或运用综合的实验方法、实验手段，对学生的知识、能力、素质形成综合培养的实验［2］。一般而言，综合性实验的基本特征体现在以下几个方面：

（1）内容的复合性。专业课基础性实验的内容通常限于验证某一原理、某一结论或者是单一的基本操作、基本训练，而综合性实验的内容一般涉及一门课程的多个知识点，或涉及相关课程的内容，或组合多项单元实验。实验内容具有复合性，旨在培养学员综合知识的应用能力。

（2）方法的多元性。它是指在同一个实验中综合运用了2种或2种以上的实验方法，例如示范法、比较法、补偿法、模拟法、案例法等，旨在培养学员运用不同的思维方式和不同的实验原理，综合分析问题与解决问题。

（3）手段的多样性。它是指在同一个实验中综合运用了2种或2种以上的实验手段，例如测量与测试手段、实操手段、仿真手段、虚拟实验手段、沙盘手段、想定作业手段等，旨在培养学员从不同角度通过不同手段分析问题与解决问题，以掌握不同的实验技能。

（4）人才培养的综合性。无论是内容、方法、手段的综合，还是实验结果的综合分析和仿真演练，最终的落脚点应在于对学员能力与素质的综合培养。

1.2 设计性实验的内涵与基本特征

设计性实验是指在教员的指导下，学员根据给定的实验目的和实验条件，自己设计实验方案、选择实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理的实验［2］。设计性实验一般具有以下特征：

（1）内容的探索性。基础性实验的内容大多是对已经学习过的知识和理论的进一步验证，以加深认识、掌握实验方法、培养实验技能。而设计性实验的内容一般尚未被学员系统地学习了解，需要学员通过实验去学习，去认识。在整个实验过程中，学员目的明确，始终处于主动学习状态，学习的独立思维，特别是创造性思维活跃，既可有效调动学员主动学习的积极性，又让实验教学真正成为学员学习知识、培养能力的基本方法和有效途径。

（2）方法的多样性。设计性实验的实验目的明确且唯一，但实验条件可以选择且可以变化，因此，达到实验目的的途径和方法不尽相同。不同学员的知识能力不同，对达到同一个实验目的的认识思维也不同，他们往往通过不同的途径和方法达到实验目的。在设计性实验过程中，学员的独立思维和个性得到充分发挥，从根本上改变了千人一面的传统教学模式，有利于创新人才的培养。

1.3 自主性实验的内涵与基本特征

自主性实验是指学员在教员指导下，在自己的研究领域或教员选定的学科方向，针对某一或某些选定研究目标所进行的具有研究、探索性质的实验，是学生早期参加科学研究、教学科研早期结合的一种重要形式，是具有科学研究和探索创新性质的设计性实验［2］。与一般的设计性实验比较，自主性实验具有以下基本特征：

（1）内容的自主性。一般的设计性实验是教学计划中为达到某些教学目的而安排的，是针对学生群体的。自主性实验是学员根据自己对某个学科领域或某个学科方向研究探索的实际需要来安排的，其实验内容完全由学员本人或者在教员指导下由学员自主确定。自主性实验有利于学员个性的形成与发展，有利于优秀人才脱颖而出。

（2）结果的未知性。一般的设计性实验的结果对学员而言通常是未知的，其实验内容具有一定的探索性，但对教员而言通常是已知的，是一种教学训练行为，而自主性实验是为达到某个研究目的而进行的，其实验结果不但学员未知，教员通常也未知。正是这种未知，激发着军队院校学员对新技术装备的好奇心和求知欲望，激励着他们不断探索，不断创新。

（3）方法与手段的探索性。一般的设计性实验的原理、方法、手段通常是有章可循的，是针对学员知识、能力、素质培养的基本规格设计、安排的，而自主性实验一般是针对学员创新能力和科学研究能力培养的需要，结合具体的研究目的安排的，其实验过程本身就是一个研究、探索的过程，所采用的实验方法和手段通常要根据实验的进展和研究的需要不断地调整，不断地研究、探索。学员在研究、探索过程中既可培养创新意识和创新能力，又可培养科学研究的基本能力和基本素质。

2 专业课实验教学设计的内涵与对策

教学设计是指教员在实施教学前，运用现代学习与教学心理学、传播学、教学媒体论等相关的理论与技术，通过对教学过程各要素的分析研究，做出的关于教学目标、形式、顺序、结果的科学计划和构想［3］。主要包括教学任务的分析、教学目标的确定、教学内容的选择、教案的编写、教学策略的设计、教学情境的设计及教学活动的安排等［4］。

由上述教学设计的定义不难看出，教学设计的对象是教学活动进程的设计，它具有强烈的组织性、调控性和目的性。因此，教员进行教学设计时，必须弄清教学设计的基本要素，各要素之间的关系及递进规律，知道从何处着手，如何展开，最终达到什么目标，采取哪些步骤或方法实现预期的目标，教学过程中如何根据教学对象、教学条件、教学内容、教学环境和教学手段等情况调控教学过程，使教学设计更加科学合理，做到纵向有“骨”，横向有“肉”。

2.1 进行实验教学任务分析

教学设计前，首先应对教学环境和学员情况进行扎实而广泛的了解和分析，以便教学设计有针对性和“对症下药”。所谓教学环境分析，对专业课实验教学而言，是指教学过程中所涉及的教室情况、多媒体情况、网络运行环境情况、实验实习场所与设备情况、装备模拟及实操场所情况等。教学设计前，若对上述硬件环境逐一进行分析，方能有的放矢、胸有成竹。所谓学员情况分析，是指教学设计前，教员对学员的学习情况、知识点掌握程度、动手能力、学风情况，尤其是对学习成绩差的学员情况，通过问卷调查、召开学员座谈会、与学员个别座谈及了解理论课教员对学员的评价等方式、方法，综合而全面地分析学员的情况，对每位学员想什么、有什么兴趣爱好和特长、有什么思想和学习负担等情况进行认真梳理，尤其是对导致学习成绩差的学员的深层次原因进行个例解剖，有针对性地提出教学设计帮促实施方案。

2.2 制定实验教学目标

教学目标是教学活动想要达到的目的或标准［5］。制定教学目标，既是对整个教学活动的规范，也是为教学设计奠定基础。一般认为，教学目标是教学完成时应达到的结果［6］。典型的表述是：通过教学，使学员了解什么、熟悉什么、掌握什么。显然，这种教学目标的制定，侧重于学员的知识掌握程度，而新培训体系下军队院校专业课的实验教学目标，还应注重学员实操能力和装备训练中出现的棘手故障的分析、判断与解决问题的创新能力的培养。因此制定教学目标必须考虑教学过程中教员如何组织和引导，学员在教学过程中应该做什么、能够做什么和如何去做，才有利于达到实验教学的目标。

另外，教学设计的一切活动都是为了学员的学，教学目标能否实现，要在学员自身认识和发展的学习活动中体现出来，而作为学习活动主体的学员在学习过程中又是以自己的特点、通过重建自己的认知结构来获得知识的。因此，要取得教学设计的成功，制定教学目标时必须注重对学员的分析，若将教学目标确定得过高，就会使教学脱离大多数学员的实际水平；若将教学目标确定得过低，就会低估学员已有的知识与技能，使之在不必要的实验内容分析或教学活动上浪费精力和时间［7］。

2.3 设计实验教学策略

教学策略是对完成特定教学目标而采取的教学顺序、教学活动程序、教学方法、教学组织形式和教学媒体等因素的总体考虑［8］，它是教学设计的重点。教员上实验课前需考虑选择什么教学方法和手段，确定什么教学程序来实现教学目标，这种选择的过程即为教学策略的设计过程。

就专业课实验教学而言，教学策略大致可以分为2类，即产生式教学策略和替代式教学策略［6］。产生式教学策略是指教员将实验内容、目的、要求等提前发给学员，由学员自行组织、阐明和安排教学活动，教员注重做好启发和引导。这种教学设计常用于设计性实验教学和自主性实验教学。替代式教学策略是指教员上课前根据教学目标和实验内容，提出明确的目的和要求，对实验原理和实验设备设计做出清晰的精讲、略述、插问、插播、设疑和逻辑进程等教学安排，并在教学中呈现给学员。这种教学设计常用于基础性实验教学和综合性实验教学。

设计实验教学策略通常应遵循以下原则：

一是要适合教学对象的特点［9］。不同层次、不同年龄、不同特征的学员，基础不同、学习风格不同，对完成教学目标的方式和喜好亦各不相同，因此设计教学策略时，应对授课对象的特征进行认真梳理和仔细分析。

二是要考虑教员自身的素养条件。每位教员的兴趣、爱好、知识面、气质和特点各有不同，教学设计应扬其长，避其短。如语言表达能力相对弱的教员，应在教学媒体的选择与制作、形体语言和启发互动等环节上加大设计力度，以弥补自身不足。

三是要考虑教学条件的可能性。教学策略的实施受教学设备、设施和资源等条件的制约，因此，设计教学策略时要考虑所能提供的教学条件，以防停电而无法上课等情况的发生。

四是要考虑突发事件的处置方案。由于参加实验的学员水平、动手能力存在差异，实验过程中有可能出现误操作，烧坏元器件，甚至烧坏仪器设备等突发事件，因此，设计教学策略时应充分考虑出现上述情形时的处理方法。

2.4 内容备“厚”，教案写“细”

撰写教案时首先要理清该门实验课程在人才培养和专业建设中的地位，并依据课程标准，采用“读、查、插、归”四步式“吃透”教学内容［10］。“读”，是指对课程教材和实验教材的内容进行精读和研读；“查”，是指查找与实验教材内容相关的其他文献资料中的内容，并将其融入教学内容之中；“插”，是指将科研和学术研究中的相关内容以及本学科领域的发展趋势等内容，根据实验目的和授课对象适度插入其中；“归”，是指将所有内容按照基础性实验、综合性实验、设计性实验、自主性实验的内涵与特征进行组织、划分和归类。为了显现启发式教学和创新能力教学，在归类时应预先设想课堂互动的时机和方法，撰写课堂互动的语言表述，及创新能力培养的具体方法。通过上述“四步式”备课，即可将所授内容备“厚”。

所授内容备好以后，在明确教学目的、要求与注意事项的基础上，按照“一导入”、“一主线”、“多逻辑”和“一模式”撰写教案［11］。“一导入”是指根据该学科领域的发展动态、科学家和某一学者的趣事、生活常识及所授内容的承接关系等导入授课主题；“一主线”是指将授课内容按照学员的思维习惯、难易程度和递进关系等，进行纵向排列，并在相关部位注明“精讲”、“略述”、“发问”、“互动”、“讨论”、“举例”和“结合仪器设备”等安排；“多逻辑”是指以每一次课为单元，在挖掘上一个问题与下一个问题及同一个问题中的不同内容之间的内在联系的基础上，把所授内容划分为一个单元，运用故事、设计思想、部队装备训练中出现的问题、生活常识和问题设疑等过渡性语言将其连接起来，使之上下承接时既层次分明、层层深入，又象高山流水，自然而流畅［12］；“一模式”是指依据教学内容和教学对象统筹选择并合理运用多种教学方法，在教案设计过程中清晰注明使用的具体方法，使之形成符合自身特点且特色鲜明的教学模式。