高校验证型实验教学存在的问题与对策

高华敏，张 杨，高晓宝，李明玲

(巢湖学院化学与材料工程学院，安徽 巢湖 238000)

高校本科教学实验项目根据其特点不同一般分为三个类型：一是演示型、验证型实验，二是综合型、设计型实验，三是研究创新型实验[1]。其中，验证型实验主要是以验证、演示和基本操作为目的，其包含的实验内容和实验方法相对比较单一，学生可以根据实验指导书、在教师的指导下完成实验过程，所用的实验方法和仪器设备都是事先确定好的。验证型实验的主要作用就是巩固课堂理论教学，培养学生基本实验技能。因此，验证型实验是基础，可加深学生对基础理论的理解，促进学生对基础理论知识的掌握，为后续综合、设计、创新型实验的开设奠定基础[2]。由此可知，验证型实验在高校人才培养过程中具有重要基础地位

但是，随着高校对创新型人才、应用型人才培养的越来越重视，实验教学过程中逐渐强化了综合、设计、研究创新型实验的教学地位，演示、验证型实验的学时逐渐被消减，教师、学生的重视程度也相对减轻，因此，如何在目前形势下，提高验证型实验的教学效果，是各专业，尤其是工科专业验证型实验教学亟待思考和解决的问题。

1 验证型实验教学存在的问题

1.1 师生重视程度不够

近年来，在“双万”、“双创”等背景下，我国高校对学生创新能力、创新意识方面的培养越发重视。通过增加综合、设计、研究创新型实验的学时比例来强化学生实践能力与创新能力的培养，几乎成为各高校争相采用的一种有效措施[3]。而人才培养方案中总的实践教学学时是有限制的，因此，在综合、设计、研究创新型实验学时增加的同时，演示、验证型实验的学时就被相应减少，最后只有少数经典的验证型实验项目被保留下来，项目之间的关联性、系统性等都受到影响。另外，目前教师和学生对演示、验证型实验的重视程度不够，普遍认为这类实验不重要，因而对其教学环节的实施与教学效果产生了不良影响。

1.2 实验教学内容陈旧、单一

验证型实验的学时被压缩后，实验项目相应减少，所以留下来的都是一些比较经典的实验项目。这些项目的内容与方法步骤几十年如一日，未曾改变，丝毫不受时代变迁与科技进步的影响，即使有些实验材料已经过时、实验仪器设备已遭淘汰，但实验还是那么做，给人的感觉纯粹是为了演示而演示，为了验证而验证。另外，目前的验证型实验项目内容普遍单一，如仅限于单一的基本操作，或是验证某一理论、某一结论，不利于学生对知识的综合理解[4]。

1.3 教师投入不够，学生兴趣不高

目前，很多教师在开设验证型实验项目时，精力投入不够，仅限于将传统的实验教学内容以简单、固定的教学方式传授给学生，对教学效果如何较少思考，在实验内容的更新、实验方法的改进等方面投入的精力不够。另外，就目前大家所感兴趣的教学研究内容来看，专门针对传统的演示、验证型实验进行内容、方法等方面改革研究的教研项目很少，这在很大程度上限制了验证型实验教学效果的提高。在学生方面，由于验证型实验的结果已知，难以激发学生的求知欲和探索欲，因此很多学生存在上课积极性不高、拼凑实验结果、敷衍实验提问等。并且，一个班级的同学做的实验内容一模一样，且结果已知，在这种情况下，容易导致学生相互抄袭实验报告，编造实验数据，根本不自己动脑思考，因而难以达到预期的实验教学效果，同时，也不利于培养学生严谨的科学研究态度。

从上述分析可以看出，传统的验证型实验之所以颇受诟病，原因不在于实验本身，而在于实验中的人。教师和学生认为验证型实验就是简单的验证某些已经存在的、正确的定理或规律，没有把探索性、设计性因素考虑到教学过程中，更没有把验证型实验作为培养学生探索意识、科学态度、探究能力和创新思维的一个重要教学环节。所以，归根结底，还是人的认识不正确导致了实验教学过程中出现的诸多问题。

2 验证型实验教学改革的主要措施

2.1 整合、优化实验教学内容

随着目前各高校对演示、验证型实验项目的精简，保留下来的基本都是一些传统的、经典的实验项目，这些经典的验证型实验项目经历了长时间的洗礼后，在社会、科技发展迅速的今天，要使其与时俱进地对人才培养发挥作用，就要适时增加一些有时代感的元素，以增强其“新”意，让学生自发地去学习、主动去接受。尽可能为经典实验赋予时代诠释，实现“旧瓶装新酒”[5]。比如，关联度比较大的实验项目可以进行整合，以保证知识的连贯性和系统性；内容单一的实验项目可以进行适当的发散或延伸，增加一些实验规律或定律在现实生产与生活中的应用探索；过于传统的实验项目可以加入一些现代研究或测试手段，并进行比较，分析其异同；等等。比如，笔者所从事的专业开设的《无机非金属材料工程专业基础实验》课程中有个实验项目“煤的工业分析”，该项目的主要目的是让学生通过规定的实验条件测定煤中的水分、灰分、挥发分和固定碳质量含量的百分数，并掌握煤的工业分析方法。实验项目指导书中明确规定了实验步骤，每一步的操作条件，实验过程要反复在不同温度下加热、恒温、称量等，过程繁琐，十分耗时，而且操作过程对结果影响较大。对于煤的工业分析结果，除了为锅炉设计、灰渣系统设计提供参考依据以外，还是锅炉燃烧调整的重要依据，而在实际生产中，考虑到效率，往往需要快速知道分析结果，进而对生产进行调控，这个时候，耗时的工业分析法和大的误差就显得有点力不从心了。为此，笔者认为可以将煤的工业分析实验与该课程中另一个经典实验项目“热重分析实验”进行整合，将现代分析仪器“综合热分析仪”用于煤的成分分析，可以提供快速、准确的分析结果，通过内容整合后的实验，既让学生掌握了煤的工业分析方法，又了解了综合热分析仪的原理、构造和应用，还可以在此基础上，对两种不同的方法及其使用进行优劣比较，丰富了实验内容，也让学生亲身体验到现代科技的发展对人们的生产与生活带来的巨大便利，继而激发了学生的学习兴趣，提高了学习效果。

2.2 科学设计教学环节、改进教学方法

目前各高校的专业实验教学中通常每组参加实验的学生在20人左右，因所有学生的实验内容、方案甚至包括实验结果都一样，而且很多时候整个教学过程完全由教师“驾驭”，学生只是“照方抓药”，所以学生中存在“等、靠、抄”等现象，每组只有少数几个学生在操作，其他的学生都是事不关己，高高挂起的姿态，极大地影响了教学效果[6]。针对这种情况，可以做如下改革：(1)优化实验过程设计。根据实验项目特点，进行任务分解，然后将学生分成若干小组，每个小组承担不同的任务，最后各组汇总，进行结果比较与分析。这样，会使每个学生头上有任务，因最终有实验效果对比和评价，因此，学生的认真程度和积极性会大大提高。(2)微课进实验课堂。微课是以教学视频为主要载体，主要针对某个知识点或教学环节进行设计的，具有主题突出、短小精悍、针对性强、应用面广等特点，受到了广大师生的极大关注。在验证型实验教学过程中，可以将一些实验原理、实验步骤、或仪器设备的构造与工作原理等制作成微课的形式，利用先进的网络和手机等，让学生在线学习，改进教学效果。(3)采用启发式、问题导入式等教学方法。在我国古代就有孔子的“不愤不启，不诽不发”的教学思想，因此通过问题的导入引发学生的思考，把探索性、研究性、开放性、设计性等因素引入验证型实验，有利于提高教学效果[7]。

比如材料类专业中的“X射线衍射技术与定性分析”实验，其教学目的是了解衍射仪的构造、原理，掌握物相分析的基本原理与方法，在此基础上，测试一个物相的衍射图，并根据衍射数据进行物相鉴定。该实验内容简单，方法和步骤确定，大家在相同实验条件下得到的结果基本一致。而且，这是一个大型仪器实验，仪器台套数一般为一台，学生多、仪器少，导致很多学生没有实践的机会。为了提高学生的参与度，对其实验过程与方法进行了优化设计与改革。首先将X射线衍射仪的构造与原理制作成微课件，仪器的不同部件以颜色进行区分，并辅以动画、声音解读，不仅在感官上吸引学生，同时其三维动态播放有利于学生对仪器的构造与工作原理有更好的了解和掌握。在此基础上，对教学过程进行精心设计：将一组学生分成几个小组，针对待测样品的特点，从工作电压/电流的大小，扫描速率的快慢、试样颗粒度大小等方面设计几个不同的变量，每个小组都在不同的实验参数下进行操作，最后将所得衍射曲线汇总，在讲解完曲线的解释方法后，对汇总的曲线进行分析。分析之前，可以提出一些问题，如试样颗粒大小、扫描速率等对其衍射结果的影响极其原因是什么？让学生带着问题去分析数据。这样改进后，不仅完成了实验的预期任务，还提高了学生综合分析和解决问题的能力，团队协作能力、教学效果都得到大大提高。

2.3 改革考核方式

传统的实验课程考核方式主要是以实验结果的正确与否作为成绩评定的主要依据，但作为演示、验证型实验，其特点是实验结果或结论已知，导致学生可以拼凑、修改实验数据，抄袭实验报告，因此这样的评价方式难以反应学生在实验中的真实操作水平和对知识点的掌握情况。要改变这种状况，就需要对验证型实验的考核方式进行改革，比如由以前的以实验结果的对错考核为主改进为以对实验结果的分析、总结和运用的质量考核为主，即便结果不理想，如果对原因分析合理且到位，也可以给予较好的成绩。这样，学生参加实验的积极主动性就会提高，抄袭报告、篡改或编造数据的现象也会随之减少。

2.4 积极开展教材建设

高质量的实验开设，需要高质量的实验教材作基础；反过来，高质量的实验教材的形成需要高质量实验素材作为支撑。因此，高质量的实验与高质量的教材之间是相辅相成，相互促进的[8]。但长期以来，在专业实验教学方面，很少有关注演示、验证型实验项目的改进研究的，虽然近年来也有不少实验教材出版，但对于演示、验证型实验项目，基本没有什么改变，从这方面来看，需要我们整合实验教学内容，拓展其范围，在经典中融入时代元素，并形成有特色的教材。

3 结 语

验证型实验有利于学生巩固理论知识，可为其后续实践能力、创新能力的培养奠定基础，因此在应用型人才培养中属于必不可缺的部分。但目前验证型实验在教学过程中存在一些问题，影响了教学效果。因此，对传统的验证型实验教学进行改革，如内容整合、优化课堂教学设计、改进教学方式方法、改革考核方式等等，可以提高学生学习的积极性和主动性，确保良好的教学效果。