对当前高校实验教学的观察与思考

2014-04-10吕念玲王文锦殷瑞祥

实验技术与管理 2014年6期

吕念玲，王文锦，殷瑞祥

(1.华南理工大学实验室与设备管理处，广东广州 510640；2.华南理工大学电子与信息学院，广东广州 510640)

实践是人类认识的源泉、动力和目的，特别是在高等教育确立了以走质量提升为核心的内涵式发展的今天，实践重要，实践育人意义深远[1-3]。实验教学是高校实践育人的载体，是培养创新素质的抓手，在人才培养体系中具有重要作用。为进一步提高实验教学质量，华南理工大学从2010年起独立举办实验课教学竞赛，迄今竞赛已成功举办3届[4]。作为竞赛的组织者，笔者对竞赛进行了3年的全程跟踪，通过对覆盖44个学科的157堂实验课的现场观摩，发现了高校实验课存在的共性问题，并对此进行了思考。

1 存在的问题

实验课是理论与实践融合的平台，实验课的终极目标是培养学生自主运用实践工具与手段去创新、创造，实验课的参与主体是学生。因此，实验课应落实以学生为本的理念，紧紧围绕引发学生动手兴趣、提高学生动手能力的核心开展教学工作[5-7]。虽取得了较好成绩，但以下现象仍较为普遍存在。

1.1 实验目标不全面

实验指导教师在课堂上向学生解释为什么要做实验这个看似浅显的问题时，有些做法实在不尽如人意。例如，许多实验课一上课，教师就直接介绍实验内容或演示实验操作，把知识认知作为重点提示的内容，而对于通过该项实验学习可以提升何种能力、这项实验方案目前在业界是否具有先进性、要求学生掌握的相关技能在工程实际中有何应用这类涉及能力培养和实践理性提升的内容，实验教师鲜有提及。在实验目标不明确的情况下，学生不理解为什么要做实验，于是出现了为了实验而实验、应付式实验、观察员(只看不愿动手)式实验等现象，在我们慨叹学生不重视实验课的时候，是否应该反思对于实验课的价值，我们挖掘了多少[8]。

1.2 理论与实践脱节现象时有发生

实验是手、脑并用的过程。理论指导实践，实践验证、充实并拓展理论。目前实验课安排有2种模式，一种是独立设课模式，另一种是依托理论课模式。对于独立设课模式，在实验时间安排上相对独立，甚至与理论课进度无关联。但在实际操作中发现，有理论基础的学生效果较好[9]，而没有上过理论课的学生进实验课堂，指导教师往往需要花较多的时间解释原理，不但影响了学生动手的时间，而且效果欠佳。因此，独立设课的实验安排最好做到与理论课进度基本同步，以获得理论与实践更好的融合效果。

1.3 学生的实验参与度有待提升

基础实验中心因承担面广、量大的基础实验教学，在实验室规模和设备数量方面普遍受到学校的重视，因此基础实验中心基本能保证一人一组的实验条件。而专业领域实验室，设备台套数少，完成一个实验内容需要重复多次，在这种情况下，是多人一组，尽快完成任务，还是尽量少些人一组，让学生有多些参与动手的机会，就成了值得考虑的问题。要达到好的教学效果，需要教师付出更多的时间与精力，每次安排多少学生参与实验，不但是一个影响教学质量的技术活儿，同时还拷问教师的良心[10]。

1.4 软、硬件实验方式的组合待优化

在计算机及信息技术的强有力支撑下，许多学科，尤其是工科专业推出了仿真实验软件。仿真实验软件使用方便，有计算机就能使用。于是出现了：不再到生产现场实地进行实习，改在学校实验室仿真；本来要做的硬件实验，由于准备工作太繁琐，也就用仿真实验解决问题。实物实验课上丰富多样的实验对象，也就由一台计算机替代了。高校学生，尤其是工科专业，毕业后是要解决工程实际问题的，因此高校实验室应创设与工程实际贴近的实验氛围，以令学生获得宝贵的“实战”经验为目标。显然，实物实验与上述要求更为契合。仿真实验更适用于实现真实实验不具备或难以完成的实验项目，教师应根据培养目标，统筹安排实物实验与仿真实验的比例、内容与要求[11]。因贪图一时便利而忽视实物实验，或一味夸大仿真实验作用而无视实战效果的做法，都不具远见。

1.5 设备功能与培养目标不相配

当下，一体化程度高、操作简便、数据处理智能化的实验设备，似乎成为优良实验装备的标志。在这样的实验室里，学生思考和动手的空间不大，只要按指导书要求接线，并输入信号或发布指令，实验仪器相应的测试装置面板就直接显示出测试数据，把数据记下来实验就完成了。在这类实验设备上，学生无法探究实验原理，不能展开分部实验，尝试多种实验方案更是无从下手。一个逻辑严谨、过程严密的实验训练过程，就简单化为记录数据，完全起不到训练动手能力的作用。

2 把握几个关键环节

一堂成功的实验课是内容、设备、手段及师生互动等诸因素共同作用的结果。落实以学生为本的理念，重视实验课每一环节的设计，令实践精神的内涵借助实验课堂得以充分发挥，人才培养才能获得实效。

2.1 实验目标要全面

传统的实践教学目标往往局限于验证学生的理论知识是否掌握得好。随着对实践教学的深入研究和认识，实践教学对学生动手实践、自主设计和综合创新能力及综合素质的提升也逐渐受到重视。从具体实现的角度来看，实践目标应包含知识认知目标、能力培养目标和通识教育目标[12]。知识认知目标主要是通过实践教学让学生掌握专业知识和一般知识，形成专业理论知识与实践知识的结构体系；能力培养目标主要是在知识认知的基础上培养学生专业操作能力、专业技术适应能力，以及分析和解决问题能力；通识教育目标则是在实现上述两目标的同时，对涉及学生心理、道德、审美及智能领域的创新意识、团队意识、职业素养、实践理性等的培养。实验课是达成实践教学目标的重要载体，将上述理念落实到每一个实验项目中去，做到3个目标缺一不可、环环相扣并互为依托，是完成实验课整体设计的首要和最重要的一步。

2.2 实验内容要凝练

实验内容选择要兼顾4个方面：

第一，服务于课程目标。每个实验目标都要相应的实验内容在量和质2个方面予以支撑。安排多少的实验内容、难度系数多少，要根据实现课程目标做周到的考虑。课程目标寓于课程内容中并分阶段落实，注意循序渐进[13]。

第二，与理论教学内容相适应。大部分实验课仍然要以理论课为引导，协调好实验课与理论课授课的时间，以理论课为先导，学生对实验原理的理解较为深入，实验教学效果事半功倍[10]。

第三，与工程实际相适应。实验教学的终极目标是培养学生解决工程实际问题的能力，在这个大方向下，要求实验内容来源于工程实际，反映工程的实际问题，令实验更有趣味，更具现实意义[14]，同时要求实验内容与时俱进，紧跟学科进步更新。

第四，实验课内容与实验室条件及学生素质相适应。实验内容建设要尊重实验室的现状，实验课实施才具有可行性。条件好的实验室固然可以令测试简便、精确，但配置一般的实验室也能利用有限条件组织实验，锻炼学生解决问题的能力。好的实验内容，令实验室设备条件得到最大限度的发挥。实验课程内容建设要与学生素质相适应，设计学生能“消化”的实验内容，提升学生的实验参与度，才能将知识内化为能力[15]。过高的实验要求，会严重打击学生的自信心。

2.3 实验方式要多元化

随着测试手段的不断进步，实验方式日趋多样。根据学生参与度的高低，可将实验方式分为4类(适用于理工科)：第一类演示实验，即以视频演示或教师演示为主，学生基本不参与实验操作；第二类是仿真实验，即以计算机为主要实验设备，在机上完成实验项目；第三类是实物实验，即是以操作实验装置或仪器设备为主的实验，该类实验学生的参与度最高；第四类是实物实验与仿真实验的结合，即实验既要在计算机上模拟，又要借助硬件操作才能完成的实验项目。选择实验方式有2个依据：一是实验方式要与实验内容相匹配；二是最大限度地提高学生的实验参与度。一门实验课由若干实验项目组成，应采用多种实验方式进行，以强化学生实验技能的综合运用能力。

2.4 设备选型要做到先进性与参与度兼顾

学生的动手能力是在一次次布点测试、一遍遍调校仪器、一回回修改方案的过程中训练出来的。实验学习效果与实验仪器设备的功能紧密相关。一键搞定功能，或一体化、自动化程度太高的设备，因不能支撑实验课上探究细致的实验现象的要求，不能满足多样化实验测试需求的实现，不适合本科实验教学使用。使用具有开放性的，而且可重组功能较强的设备，学生操作的参与度更高。比如在基础实验室里，可以选用一些传统的模拟式测量仪器(如电工电子实验用的模拟示波器)进行实验，而不宜选择数字式的智能仪器，因为模拟式设备要求学生对其工作原理的了解更透彻，而且必须掌握相应的测试与读数技巧，这是与基本技能培训阶段的教学目标相一致的[16]。所以教学设备不能以先进或测试方便作为唯一评价标准，能让学生动手能力得到充分锻炼的就是最佳选择。

2.5 实验教案要完备

与理论课相比，实验课的开设方式更灵活、更多元。借助于实验室氛围，丰富的仪器设备资源，实验课教师可以实施更有趣、更直观、更感性的教学设计。实验课上，教师的主导作用具体体现在：讲解实验目的及实验原理、进行必要的操作演示以及学生实验时巡回辅导等3个方面。所以，实验教案的内容应包括实验进程的整体时间安排，原理讲授内容，与学生的交流互动，操作的重点、难点、易出错点提示，可预见的故障排除等方面。在实验教案上要对上述环节有全面、详细的安排，并切实落实到时间节点上，确保实验课堂的每一个环节严谨、有序。

3 走出误区

作为教师，希望学生在校期间学到越多的知识越好，掌握越多的本领越好，这个愿望无可厚非，但所有教学计划和安排必须遵循学生认知规律，遵循教育规律，贪多、求大的做法往往适得其反，劳而无果[17]。

3.1 实验项目不是越多越好

实验课的学时数是有限的，有些实验课时被“高效”利用，尽可能压缩每个实验的学时数，以便能更多地安排实验项目。这样的实验课首先令教师紧张，因为教学计划是一定要完成的，教师每次都赶着开设新的内容，顾不上对发现的问题进行讲评，根本没时间对易出错的操作反复训练；这样的实验课也令学生紧张，学生在课上无瑕研究实验现象，无瑕推敲实验方案，更谈不上总结规律，照着实验指导书机械搬弄，就是为了获取数据，完成报告交差了事。上述为了实验而实验的做法，根本没有取得应有的效果，不如凝练几个精品实验项目，把实验方法讲透，让学生把实验操作练熟，引导学生练就触类旁通的本领，更有意义[18]。

3.2 综合性设计性实验比率不是越高越好

综合性设计性实验因所涉知识面广、实验技术要求高等原因，被冠以“高水平”实验项目的名衔。实验课程以含有综合性设计性实验项目为傲，而且攀比综合性设计性实验占实验项目总数比例的势头愈演愈烈。为提高比例，有些课程减少基础实验项目，盲目增加综合性设计性实验项目。由于没有扎实的实验基础，学生完成综合性实验很吃力，既达不到强化设计和综合能力的目的，连基础技能学习都受到影响，实在是得不偿失[16]。特别是设计性实验，应在学生完成基础实验、具有独立开展实验的熟练程度后，方可设置。综合性、设计性实验应遵循从易到难、从局部到整体的规律，即应从实验的局部设计一步步扩展到整体方案设计。切实把握好综合性设计性实验与基础实验的衔接与过度，是发挥设计性综合性实验效果的关键。

3.3 实验安排不是越方便越好

有时需要在一个单元时间(一个上午或一个下午)里安排2个实验项目，这样的实验课怎么上？一种处理方法是一次讲完，即教师把2个实验内容一起都讲了，然后学生再开始操作；另外一种做法是分2次讲，即教师讲完了一个实验项目，学生开始操作，等学生做完，教师再讲授另一个实验项目。对教师来说，2种方法所用的时间基本一样，但对学生来说，却大不一样。一次讲完的做法因为内容太多，学生根本记不住，到具体实验操作时，效果会大打折扣。分2次讲的方式更贴合学生的实际。由此看来，“以学生为本”的大道理，往往需要渗透在实验课堂的操作细节里才能实现[17]。