“理论—实践—创新”协同的自主式实验教学改革与实践

2022-03-16李荣华周洪波

科教导刊·电子版 2022年13期

李荣华，周洪波，张敬

（湖南理工学院机械工程学院，湖南岳阳 414006）

0 引言

进入21世纪，人们对高校培养具有综合能力、创新能力的应用型技术人才提出了更高、更迫切的要求。《中共中央国务院关于深化教育改革、全面推进素质教育的决定》中指出：“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神”“抓紧建立更新教学内容的机制，加强课程的综合性和实践性，重视实验教学，培养学生的实际操作能力。”实验教学是一个非常重要的环节，而传统教学模式重理论轻实践，阻碍学生创新能力的发挥，难以激发学生的学习兴趣，与培养工程实践能力强、高素质的创新型人才的目标向背离，实验教学模式的改革势在必行。

1 传统实验教学模式及现状

中国的传统教育偏重于知识的传授，历来是灌输太多，但创新不够；学生过于相信书本，缺乏闯劲。传统教学模式重理论教学，轻实验教学；重理论教师，轻实验人员；重仪器引进使用，轻实验人员培养提高。这些严重影响了广大实验人员的积极性和工作能力的发挥。在实验课程设置上，实验课围绕理论教学而设置，没有一点自主性；在教学方法上，实验教学停留在传统的实验基础操作和教师示范演示上。目前在实验教学环节中存在以下几方面问题：一是实验内容比较陈旧落后，验证性实验占了实验内容的多数；二是实验具有单个、小型性，不具综合性和复杂性，更谈不上先进性和创新性；三是实验方法的被动性，学生实验时只是按照指导书中规定的内容，甚至规定的步骤，被动地进行，缺乏主动性；四是实验室仪器设备利用率较低。特别是专业课程，由于其实验学时少，很多设备很少用或者根本就不用；五是实验以教师为主，学生为辅，学生没有自主性，完全按照教师的安排进行，不需要积极思考。上述这些情况的存在，严重挫伤了学生主动参与实验的积极性，使学生养成惰性思维，凡事不主动积极思考，敷衍了事。不仅使学生失去了对实验的兴趣，被动应付不可能有好的教学效果；而且实际上在整个实验过程中，不需要学生主动思考，不能很好地培养学生的实际操作能力和创新能力。近年来，虽然增加了一些设计性和综合性实验，使教学效果有所改观，但还没有脱离原有教师为主、学生为辅的实验教学模式。要想真正地取得好的实验效果，必须对传统实验教学模式进行改革和创新，以期得到真正适应现代发展的教学方式。

2 构建自主式实验教学新模式

2.1 自主式实验教学改革目标

“理论—实践—创新”协同的自主式实验教学的改革，就是要打破传统实验教学模式，基于“学生为实验主体、教师为实验主导”原则实施教学。在实验教学中，以学生为中心，教师围绕学生的思路进行修正和辅导，由学生自主地完成整个实验，把学生推到实验过程的第一线，使实验实战化，达到更好地培养高素质、工程实践能力强、具有创新能力的应用型人才的目的。

2.2 自主式实验教学改革的主要内容

（1）严格实验课前准备（预习）要求，加大预习效果的考核，以增加自主预习的实效性；

（2）制定学生实验资格审查制度，并付诸实施，以保证自主式实验过程的顺利进行和实验效果；

（3）完善自主实验过程所需的、具有针对性的学习资源，譬如，适合于自主式实验过程的实验教材、系列思考题、部分实验内容的辅导课件等，这些充足丰富的、循序渐进的、具有启发性的学习资源是实现自主型实验的重要支撑；

（4）根据各专业的特点及实验条件，为学生提供切实可行的指导性实验项目供学生选择，这些实验项目要能够引起学生的兴趣，能够锻炼动手能力和综合运用知识的能力；

（5）学生自由选取实验项目、仪器设备，自由组合成实验小组，自己拟定实验方案、实验步骤，自己获得实验数据，独立完成实验报告。在整个实验过程中，教师只是做必要的指导和问题解答，给学生提供帮助。充分发挥学生的自主性和能动性，培养学生正确的科学实验及研究方法，对激发学生的学习兴趣、培养动手能力和创新精神都具有非常重要的作用；

（6）加强实验指导老师的培训学习，提高老师自身能力和素质，引导教师不断进行实验教学内容、实验课程体系、实验教学方法和技术的改革，调动广大教师投身实验教改的积极性，推动实验教学改革的全面开展。

2.3 自主式实验的特点

“理论—实践—创新”协同的自主式实验教学打破了以往实验教学内容陈旧、学生照方抓药的被动教学模式，充分发挥了学生的自主能动性，具有如下特点：

（1）实验项目由学生自己主动选取，自己拟定实验方案、步骤，有利于提高学生学习的积极性和学习兴趣，有利于发挥学生的想象力，开拓视野，培养其发现问题、分析问题、研究问题、解决问题的能力，增强创新意识；

（2）一个实验项目如果由多个学生共同完成，需要大家集体讨论方案，拟定实验方法，分工合作，共同完成整个实验，有利于培养学生团结协作的精神、相互配合相互协调的能力及组织能力。这一点非常重要，因为任何一件事情并非一个人能够完成，需要大家团结协作合力完成；

（3）自主式实验，其设备仪器由学生自己选取、调试，不同于以往由老师调试好学生来用，学生需亲自动手调试，调试的好坏直接影响实验过程和实验数据。要顺利完成实验，学生必须认真做好实验的每一环节、步骤，否则完不成实验任务。因此，有利于培养学生积极认真的工作态度和责任心；

（4）自主式实验不同于以往的简单验证性实验，具有综合性、设计性和创新性，一个实验需要用到以往学过的知识和一些新的知识，在实验之前需要学生去查阅有关资料，不是简单地用到一门课的知识，需要用到多门课程、跨专业的一些知识。因此，通过这类实验可以培养学生综合运用知识的能力及查阅文献资料的能力，培养学生掌握正确的科学研究方法；

（5）资源共享，充分利用仪器设备资源。这类实验项目所涉及的不仅仅是一门课程，多数是跨课程的实验，这样所用到的设备仪器种类和数量就比较多，需要学校打破课程限制，仪器设备相对开放，实行不同实验分室资源共享。实验项目的不同，所用到的仪器设备就很多，可以提高实验设备的利用率，达到设备资源的有效利用；

（6）学生自选实验项目多样，涉及的知识面比较广泛，这就需要指导教师有一定广度的知识面，这样指导学生时才能够得心应手。因此，开设这类实验可以促进教师加强自身能力和知识的学习，逐步形成一个教师学生互相促进提高知识能力的良性循环。

3 自主式实验教学的开展

基于“学生为实验的主体、教师为实验的主导”原则进行实验教学，学生自行选取实验项目、仪器设备，自由组合实验小组，自己拟定实验方案、步骤，自己获取实验数据，独立完成实验报告。在整个实验中，设法去除学生对老师的心理依赖，去除同学之间的相互依赖心理，教师只是做必要的指导，以使能够实现真正意义上的自主实验，充分发挥学生的自主性和能动性。

自主式实验教学的开展，必须具备一定的实验条件才能进行。首先，要根据各专业的特点及实验条件准备一些切实可行的指导性实验项目供学生选择；其次，要打破各实验分室各自为政的界限，所有实验分室及仪器设备共享，因为在实验过程中所用到的仪器设备会跨专业跨分室；其三，要有专人负责管理和协调各专业实验分室，进行统一的经费预算和仪器设备的购置、调配，做到有的放矢；其四，在制定教学计划时，要有足够的学时来保证实验的正常进行。

另外，在实验的过程和评判上，坚持“重实验过程，不重实验结果”的原则，给学生做实验以充分的自主性，客观地评判数据分析，以杜绝实验报告抄袭现象。