用实验引入理论的创新教学策略初探与实践

盛桂珍，孙杜娟

(1.长春工程学院 电气与信息学院，长春 130012；2.吉林建筑大学 城建学院电气信息工程系，长春 130114)

用实验引入理论的创新教学策略初探与实践

盛桂珍1，2，孙杜娟2

(1.长春工程学院 电气与信息学院，长春 130012；2.吉林建筑大学 城建学院电气信息工程系，长春 130114)

工科大学的主要教学形式是理论在先，后辅助实验的教学程式，即实验项目多为验证性，只有少数项目为综合设计性，长期实践结果表明，纯粹的验证性实验的作用及预期效果并不明显。本课题探讨在电类专业基础课程教学中，尝试运用实验引入新的理论知识点，颠覆被定性为验证性的实验项目，作为引入理论知识学习的前导，经过两轮实际教学检验，此教学策略多方面呈现的预期教学效果明显。

教学策略；引入；实验教学；应用型

一、课题研究背景

我国传统大学理论教学过程的构架，基本涵盖有知识点的先导入、后展开、最后小结这三个主要节点。就理工科院校的重要专业基础课程，深入研究不难看出，大学课堂的所谓知识点“导入”仍然局限于以教师为主要角色，以教室课堂为背景的情景之中。在此大环境下，不由得引起课程组慎重思考一系列现实问题，如何颠覆原有实验性质，真正为教学服务？以下从三个层次来探讨。

(一)宏观科学背景分析

由古今中外众多科学家的发明可知，科学家取得研究成果的途径大致分为两种：一种是在纸上诞生，搞纯理论方面的假想推理证明，如陈景润，华罗庚等数学科学家；另一种是在实验中诞生，如居里夫人发现放射性镭元素，给人类带来光明的光明使者爱迪生、牛顿发明万有引力定律、诺贝尔发明炸药等等这些伟大的自然科学家，他们的革命性的新技术新杰作无不在实验室中诞生，他们的一生都贡献给了实验室。

黑格尔曾说过“每一个人就是一个世界”，亦即每个人都有无限潜能。如何能让每一个学生都各显其能呢？想象的翅膀，不可限量，也不可小觑。电视里看过的电离子灯、特斯拉线圈的魔术表演等都曾震撼全场，其背后隐藏的却是表演者自己无数次的危险而大胆的实验和演练。

(二)应用型人才培养市场需求分析

前不久吉林省响应教育部的部署，探索应用型发展模式，全体教师应积极响应参与其中，推动学校转型发展成功。

社会发展需要全新的具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型复合人才。体现应用型人才的衡量标准，可以从主观能力与客观能力两方面加以考量，主观能力是对应所学专业理论知识的掌握程度，能对施工人员教学指导，提升相关人员的业务水平；客观能力是重点，具备规划决策的领导能力，工程设计的技术能力，就是具有一定的理论联系实际以及解决实际问题的能力，体现“学以致用”。

那么从教者就有责任有使命，不断更新教学内容，创新教学手段以适应这次重大转变。我们认为教学结构应以基础为导向，注重学科基础，关注现实社会的发展动态及走向。

(三)大学实验教学现状分析

学生从高中迈入大学，处处感觉新奇，视野随之扩大，如偌大的阶梯教室，丰富的图书馆藏，装备复杂陌生的科学实验室等。但我国长期形成的固有教学理念，仍然认为教师是教育的主体，教学的中心位置仍由教师主导，课堂上教师辛勤讲解，到了实验课程，学生缺乏前期的思考，进入实验室也是教师讲授完操作过程，学生再完成操作测试任务，这种模式的直接作用就是学生较好地掌握了实验理论及实验方法，但不宜于培养学生的独立思考能力、实践能力、创新及创造能力。

电专业的“电”摸不着看不见，“电”的魅力，在于应用领域的博大，在于制作中的乐趣、专业操控中的畅快直觉，与其让学生直接进课堂讲绪论讲理论，不如其亲身的感受来得印象深刻，受益匪浅。现代大学的第一堂课应该走进实验室，现场感受研究领域的宏大氛围。

美国人本主义心理学家卡尔·罗杰斯曾提出“以学生为中心”的教育理念，它体现了以人为本的原则，反映了教育的内在规律。我们经过不断探索、实践及总结认为，教与学其实是双向可互动的快乐过程，教师应该适当退居至教育过程的启蒙者和服务者角色，学生转身变为学习的主体；教师要用自身的博学不断激发学生的求知欲及成功欲，一次次实验变成学生在探求新知识的内在动力，学生完成实验由简至繁至难，到最后的独立操作提交成果，这样的循环结果，会全面调动学生学习潜能，开阔思维，大胆发现定论，必然会提高学生的综合素质。

课题组经深入调查知道，大多高校是验证课堂理论知识点，考察重点是学生的文字报告整理能力，注重实验报告的完成质量；近年来，各高校开始注重开发综合性和设计性实验，考察学生的知识综合设计能力。目前还没有调查了解到哪个院校采用实验引入理论这一教学方式。

“电路基本理论”课程是我系学生接触的第一个与本专业相关的电类专业基础课程，及第一门实验课程，实验室新增的实验设备功能齐全，是实施实验引入理论教学改革的绝好平台。课题组正以“电路基本理论”的理论课及实验课为本课题研究实施的突破口，后续加以推广。

二、课题研究主要模式

根据不同专业科学地设置不同的课程，是经过长期教育实践提炼的结果，任意一门课程的知识点都很多，由浅入深来解决本课程所涉及的问题。大学教育不同于中小学，大学生们的思维观念已经成熟，具备独立的思维能力，关于新知识点，恰当的引入可以激活学生已有的知识，激活学生的思维。所以应加强学生的主体地位，为学生养成良好的创新意识提供一个平台，使学生有更多思想放飞的空间和途径。

听来的容易忘，看到的记不住，只有亲自动手才能学得会——这个现象似乎大多数人都会认同。此次课题组创新研究的“用实验引入理论”的全新教学策略，作为学生学习新知识的切入点，目的是先把学生带进—个新的未知平台，通过学生自己的所做、所看、所想，去探索新知识，两年的实践证明，通过这种创新改革，激发出了学生逻辑思维潜能，也影响着他们的今后行为，严谨的理论教学自然会由枯燥转而趣味生动。

(一)创新教学流程设计

用实验引入理论的教学策略实施的第一步就是精心统筹规划，制定创新教学实施的流程以及注意事项。首先，新课程开课之初带领学生进入实验室完成感性认识，教会学生初步的操作技能和测试技能，接下来的各项实验均按创新教学流程进行。由于无资料可供借鉴，课题组自行讨论研究，两次课合为一次连续完成。流程如图1。

图1 实验引入理论创新教学流程

a.介绍相关概念：由教师讲授本次理论课隐含的相关联概念，电路测试要点，操作注意事项等；

b.电路图初步测试：由学生进行主要量纲数据测试，如各电压、电流等，可不受约束自行完成，操作步骤和绘制数据表格自拟，以此考察培养学生动手能力；

c.分组讨论数据分析：每一分组3—5人为宜，这个过程最重要，也最能发现学生的团队合作能力、发现问题的洞察能力，教师的角色是巡视观察；

d.学生给出各种分析结论：可以想象学生总结的内容会花样繁多，教师的角色是倾听，考察学生总结表达能力，并侧重记录突出学生，这个环节可能会有意外收获；

e.教师归纳进入主题：教师点题，本次实验测试的数据哪些结论引入本次课程的主题知识点，哪些结论引入了后续课程知识点。

f.回归课题讲授理论：有了实验数据的引入，回到课堂进行理论知识点的正常讲授环节，如分析、证明、解题、加深加难等，相信学生由于感性印象深刻，理论学习时不会再枯燥乏味；

g.加深加难知识点的应用解题：理论知识点的应用即解题，进入又一段高潮，教师随机现场出题，学生独立解答，充分全面考察学生的学习基础和理论知识应用能力，并从中发现超常能力的学生。

h.完成最终实验报告：实验报告除了完成常规要求内容，还要求有感而发部分，考察学生文字整理归纳能力。

(二)题目内容设计

以往的实验课是理论课讲完之后进行实验验证，即纯粹为验证性质，用实验引入理论的教学题目内容与课程完全配套，仍采用以往的实验题目内容，涵盖直流电路、动态电路、交流电路、三相电路、二端口网络等主要课程内容，与教学大纲相符，但创新教学策略彻底推翻颠覆了其实施的过程和意义。

(三)实施环节设计

由于是初次尝试创新动作，作为组织者的课题组全体教师，主要由理论知识过硬的任课教师组成，经过缜密思索，精心安排了实施细节，编制创新实施教案，充分备课，准备回答学生的各种可能提问或者疑问，扩充丰富自身知识储备量。

实验室设施运行准备方面：提前检查各个实验台的设备及仪器完好。电路基本理论课程的第一次课，由教师带领学生进入实验室，认识实验设备，初步学会仪器仪表使用操作方法，掌握操作要领，为学生后续能独立完成创新实验任务做好充足准备。

实验操作进程管理方面：学生自行分组，因涉及实验盲点，每人单独完成存在难度，故建议2—3人组合为一个基本单元，教师布置预先设计好的操作测试内容及要素，退至次要地位，只需简单服务，观察现场动态并掌控现场安全；然后主场交给学生，小组成员间协作，完成操作测试的程序安排，测试结果的数据判断和制表，实验后的设备用具归位整理，全程自主管理，期间教师不做任何评价，学生完全不存在心里束缚，进入实验室的热情与激情得以充分释放，还能将学生脑中一闪而过的新奇灵感直接转化，超出教师的预期规定任务。

组织分组讨论归纳方面：留有充分的时间，还是以小组为单位，带着完成的规定测试数据或扩充的测试数据，分析研究数据间的横向纵向关系，发挥各自的敏锐观察能力，总结出恰当的论点或者结论，小组间无关联。最后由教师做出评价，引出该实验项目的真实目的，并引入下一次课堂理论知识点的讲解要点。

(四)后期评估环节设计

理论考试成绩+平时成绩是构成学生最终成绩的两个支点，大多数学校视平时成绩为附属地位。考试成绩取决于学生理论知识的掌握能力，平时成绩的测评关键点，就应该是其实践能力的强弱差别，对于有科学品行主动积极投入实践过程，动手能力超强的，解决问题科学思维能力突出的，这样的学生平时成绩应该给予全面肯定，适当加大占比。

三、课题研究实践应用效果分析

(一)学生的内在潜能充分释放，被动思维到主动意识增强

同期对部分学生组织座谈，畅所欲言各抒己见对实施效果调查分析，电路基本理论课程的教学效果非常明显，各专业学生学习兴趣提高，实验课及理论课到课率100%。

(二)课堂理论教学气氛更趋于生动，增强了学生实用能力

实验引入理论教学手段的投入，将传统的教师单调的理论讲授，转变为学生率先发现了知识点，学生的学习注意力是连续运行的，沿着之前的实验过程，过渡到理论课堂上来，理论从实验中引出，反过来理论再验证实验，为实验服务。学生切身感受到理论课在实际应用中的专业价值，学生的角色体会促使其懂得，为了将来更好地从事专业工作，已经自发地投入到整个理论学习之中。师生互动的实战情景教学，使课堂枯燥的理论学习变得活泼轻松，互动发言积极踊跃，而教师的角色体会也发生着微妙转变，主要集中在归纳知识点，整理条理解题应用等。概括地总结就是，教师的“教”娱乐在其中，学生的“学”也动在其中。

(三)实验与理论实现了对接，促进师生双方的改观

实验引入理论教学方式的改变不仅仅是老师对学生的态度改变，同时也是老师的教学观点和教学手段的改变，促进为人师者自觉不断地更新知识，掌握教的技巧。进入实验室实际动手能力必须娴熟，实践经验要丰富，才能自如地指导和处理各种突发难题，站在讲台上要理论扎实，因此也促使没有工厂企业工作经历的年轻教师，主动提出去企业锻炼的请求。同时，强化了实验环节的潜在重要性，促进课堂教学内容进一步生动有趣。

四、课题研究获取的启示

新事物新手段的运用必然会带来正反两方面的思索和启示，透过表象去深入洞察事物的本质，是促进新事物积极健康发展的有效保障。课题组成员本着初步尝试者的心态，以边摸索、边执行、边完善的态度认真对待这次改革创新。

任何一个学科都不可能孤立存在，学科之间的密切横向联系，已经推生出全新的人才需求市场，如当今科技中机与电的结合、大数据与计算机的超能联合“云计算”等等，让我们看到未来社会急需大量综合应用型人才。

由于电类专业基础实验项目多、内容复杂，学生要高质量完成一个实验，除应具备本专业的电学知识，还包括熟知数学、计量学、工程学、统计学等知识。一次实用良好实验的过程，不要单纯理解成对理论知识的验证过程，教师应从中启发学生，细心观察实验现象和实用数据，总结出恰当结论，同时还可以用所学知识分析、处理实验中出现的问题根源。这样下来，数据统计与科学的数学计算能力，严谨的逻辑推理与语言表达能力，基础的科研能力，小组团队合作与少数同学的协调组织能力，分别在不同的学生身上得以展现、锻炼乃至提高，也清晰看到学生各自的闪光点。

实践中，学科组已经意识到应引导学生从多角度分析、解决问题，突破学科的界限，应用多学科的知识来看待问题，所以，迅速提升教师的引导技巧和业务素质尤为重要。现如今，全球已经进入一个“大科学”新时代，科技的发展推动着社会的进步，改革是一个连续的系统工程，课题组今后将不断总结经验，完善内容，形成基础链条，培养满足社会发展的高精尖人才。

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Exploration and practice of introducing innovative teaching strategies by experiment

SHENG Gui-zhen，et al.

(ChangChunInstituteofTechnology，ChangChun130021，China)

From 30 years of college teaching experience，I know，the main teaching form of Engineering University is the teaching program of theory first and auxiliary experiment，that is，the experimental items are mostly confirmatory，only a small number of projects are Comprehensive and Design-oriented Experiments，the long-term practice results show that the function and expected effect of the pure confirmatory experiment are not obvious.The study on the basis of professional course teaching of electric class，try to introduce new theoretical knowledge by experiments，subvert the experiment project which was characterized as be verified.As the leading of the learning of theoretical knowledge，practical teaching after two rounds of teaching inspections，the expected teaching effect of the teaching strategies is obvious.

teaching strategy；introduce；experimental teaching；application type

10.3969/j.issn.1009-8976.2017.02.025

2017-03-15

盛桂珍(1959—)，女(汉)，吉林长春，副教授 主要研究电路理论、自动控制理论的科研与教学。

G64

A

1009-8976(2017)02-0100-04