“三性”實(shí)驗教學(xué)的探索與研究

楊方

摘 要 本文針對我國實(shí)驗教學(xué)現(xiàn)狀，響應(yīng)各大高校，提倡“三性”實(shí)驗教學(xué)，對“三性”實(shí)驗教學(xué)模式進(jìn)行探索與研究，結(jié)合實(shí)驗教學(xué)效果對培養(yǎng)學(xué)生與學(xué)生未來走向科技工作者崗位的有利性，因地制宜，不斷探索并完善“三性”實(shí)驗教學(xué)體系，為培養(yǎng)創(chuàng)新技術(shù)人才，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 “三性”實(shí)驗 創(chuàng)新能力 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.04.046

Abstract In view of the present situation of experiment teaching in our country response in Colleges and universities， advocating the "three characteristics" experimental teaching， exploration and research of experimental teaching mode of "three characteristics"， combined with the experimental teaching effect of training students and their future to the benefit of science and technology workers， adjust measures to local conditions， continue to explore and improve the "three characteristics" experimental teaching system， for the training of creative personnel， to better teaching effect.

Key words "three characteristics" experiment； innovative ability； practice teaching

1 當(dāng)今社會我國高校實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀

在高等教育中，實(shí)踐教學(xué)具有相當(dāng)重要的地位，同時也是衡量一所高校辦學(xué)水平的一個重要指標(biāo)。①中國傳統(tǒng)教育模式是一種知識的灌輸，主要都是老師對學(xué)生的知識傳授，學(xué)生對于課本上知識的依賴性很強(qiáng)，使得學(xué)生在實(shí)際工作中無法獨(dú)立處理問題。一般的高等學(xué)校傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)都是在為理論教學(xué)服務(wù)，雖然近年來經(jīng)過一些改革，將部分實(shí)驗教學(xué)單獨(dú)列為一門課程了，但是仍然無法脫離這個范疇。在開課內(nèi)容上，基本上只是開設(shè)驗證性實(shí)驗，缺乏培養(yǎng)學(xué)生動手、設(shè)計能力的綜合性實(shí)驗。這種最基本的驗證實(shí)驗已經(jīng)被限制成一定的模式，在實(shí)驗當(dāng)中通常實(shí)驗的原理、儀器以及方法都是已經(jīng)制定好了的，沒有一點(diǎn)需要學(xué)生深入思考的東西，只需要學(xué)生被動的接受實(shí)驗指導(dǎo)書上的要求，如模擬電路實(shí)驗，實(shí)驗箱中已經(jīng)將絕大部分的電路連接好了，只需要將電源及信號源等外接設(shè)備連接好，根據(jù)實(shí)驗指導(dǎo)書上的步驟逐步操作就可以完成整個實(shí)驗內(nèi)容，這種模式無法提高學(xué)生的動手能力，更是限定了學(xué)生的大部分思維能力，使得學(xué)生的知識體系不能夠得到升華。隨著實(shí)踐教學(xué)逐漸被各高校所重視，以及各高校對實(shí)踐教學(xué)不斷的研究與探索，隨之而來的教育理念的改變，教師隊伍的建設(shè)，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，各種軟硬件資源的優(yōu)先配置，從教學(xué)實(shí)驗室的開放性教學(xué)模式，發(fā)展到學(xué)生基本上自主設(shè)計并完成的開放性實(shí)驗，都表明了實(shí)踐教學(xué)的改革已取得相當(dāng)好的效果。

2 “三性”實(shí)驗的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

“三性”實(shí)驗一般是指綜合性、設(shè)計性、研究探索性實(shí)驗。②綜合性實(shí)驗，是指實(shí)驗內(nèi)容涉及到多個方面知識，需要學(xué)生利用所學(xué)的多個學(xué)科的知識或者理論與方法，綜合性地將它們糅合到實(shí)驗過程當(dāng)中的實(shí)驗。這種實(shí)驗方法對學(xué)生學(xué)習(xí)到的各種知識進(jìn)行體系性的自我整合，以及能力與素質(zhì)的培養(yǎng)等方面有著重要作用。設(shè)計性實(shí)驗是教師從旁輔助指導(dǎo)，在現(xiàn)有實(shí)驗條件下，學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗的整體方案，制定實(shí)驗的具體方法，選擇現(xiàn)有的實(shí)驗設(shè)備，并設(shè)計好實(shí)驗的操作程序，自己獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗，并將實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄下來，整理得到的數(shù)據(jù)，通過分析所得數(shù)據(jù)得到最后要研究的結(jié)論。探索性實(shí)驗是在老師的啟發(fā)下，在感興趣的領(lǐng)域或者老師給定的方向中選擇某一課題，根據(jù)這一課題進(jìn)行的自主研究實(shí)驗，探尋所選擇課題所蘊(yùn)含的真意，是早期大學(xué)本科生參與科研的一種入門形式，為今后攻讀碩士研究生與博士研究生奠定了基礎(chǔ)。③

3 “三性”實(shí)驗教學(xué)模式的探索與研究

發(fā)展“三性”實(shí)驗真正意義上的重點(diǎn)就是要提高學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐的能力，這對于學(xué)生尤其是理工科學(xué)生的能力與素質(zhì)是非常重要的，這對于高校來說是一項具有歷史意義的重要使命，同時也是一系列十分復(fù)雜的工作，是一項體制改革工程。因此我們要完成這一項歷史使命的一個重要途徑就是要深化高校的實(shí)驗教學(xué)改革，改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，改變實(shí)驗教學(xué)和課程體系，從而不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，使得學(xué)生的實(shí)踐能力能夠得到穩(wěn)步提高。④

3.1 創(chuàng)新的具體含義

從一般意義來看，創(chuàng)新可以定義為：根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)，運(yùn)用已知信息，開展能動的思維活動，產(chǎn)生某種新穎、獨(dú)特、有社會或個人價值的產(chǎn)品的個人智力品質(zhì)。通常意義上我們所指的創(chuàng)新是指兩種創(chuàng)新類別的混合體：一種是知識上與科學(xué)上的創(chuàng)新，這種創(chuàng)新是指人類將一種前所未有的知識或科學(xué)創(chuàng)造出來，是一種原創(chuàng)，是人類對社會與自然的一種全新的認(rèn)識；另一種就是人們通常見到的技術(shù)創(chuàng)新。對于高校來說，我們要探索與研究的通常是指第一種創(chuàng)新，也就是知識的創(chuàng)新與科學(xué)的創(chuàng)新。對于大學(xué)生來說，他們最需要的就是學(xué)會如何發(fā)現(xiàn)問題，并且根據(jù)自己所學(xué)知曉解決問題的理論依據(jù)，從而找出解決問題的方法。具體來說，當(dāng)前高校學(xué)生的創(chuàng)新性體現(xiàn)在幾個方面：（1）憑借掌握的知識與積累的經(jīng)驗獨(dú)立發(fā)現(xiàn)從未學(xué)習(xí)過的知識；（2）能夠?qū)σ粋€沒有現(xiàn)成答案的問題提出解決的方案及其原理；（3）能夠獨(dú)立根據(jù)自己的觀察發(fā)現(xiàn)新的問題并且能夠通過自己獨(dú)立的設(shè)計去完成相關(guān)的實(shí)驗，最終對發(fā)現(xiàn)的問題予以解釋。因此我們就需要培養(yǎng)學(xué)生擁有開拓性的思維能力、豐富的想象力、強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望以及良好的綜合知識思考能力。

3.2 實(shí)驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要作用

高等學(xué)校是國家培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要基地，也是知識創(chuàng)新的重要場所，實(shí)驗教學(xué)是高校教學(xué)實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力起著重要的作用。⑤

（1）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，提高學(xué)生的實(shí)驗技能。觀察能力在科研當(dāng)中是至關(guān)重要的，只有透過現(xiàn)象能夠觀察到事物的本質(zhì)，才能正確找到解決問題的方法。合理設(shè)計實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容才能正確培養(yǎng)學(xué)生觀察的技能，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的水平。同時，實(shí)驗教學(xué)也能夠培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)研究方面的綜合實(shí)驗技能，尤其是理工科學(xué)生，在這方面實(shí)驗教學(xué)顯得尤為重要，使得學(xué)生能夠通過實(shí)驗使得自己所掌握知識能夠更加融會貫通，同時能夠提升學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行探索與研究的能力，使得學(xué)生能夠在大學(xué)階段能夠掌握獨(dú)立學(xué)習(xí)知識，獨(dú)立思考以及獨(dú)立處理問題的能力。

（2）加深本科教育中實(shí)驗教學(xué)的改革，加強(qiáng)實(shí)驗環(huán)節(jié)在本科教學(xué)中所占的比重。通過改革實(shí)驗教學(xué)體系與實(shí)驗方案，充分使理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)做到相輔相成，通過實(shí)驗教學(xué)，加深學(xué)生對理論知識的掌握程度。改變實(shí)驗教學(xué)中傳統(tǒng)的死板模式，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入開放性實(shí)驗，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新精神與熱情。有利于開闊學(xué)生視野，對培養(yǎng)高素質(zhì)人才有著十分重要的意義。

（3）加強(qiáng)實(shí)驗教學(xué)，對人類科技的進(jìn)步同樣有著重要的推動作用?？茖W(xué)研究的發(fā)展總是有著實(shí)驗的身影，無論任何理論或是技術(shù)的研究都需要進(jìn)行大量的實(shí)驗。⑥大量的事實(shí)證明科學(xué)家就是通過不斷的實(shí)驗才能獲知大量的現(xiàn)象，通過觀察實(shí)驗得來的現(xiàn)象，從而分析并整理總結(jié)出其中蘊(yùn)含的規(guī)律，所以才能做出重大的貢獻(xiàn)。幾乎所有的科研項目都離不開大量的實(shí)驗，實(shí)驗在當(dāng)今社會科技的迅猛發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。另外，高校的科學(xué)研究也同樣離不開實(shí)驗，提高學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰σ碴P(guān)系到教育面向世界與未來，對高校的科研也有著輔助的作用。傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)已經(jīng)無法跟上社會發(fā)展的步伐，發(fā)展創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)才能使學(xué)生在未來的工作崗位上擁有更加完善的能力。

3.3 “三性”實(shí)驗的實(shí)踐

在實(shí)行創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)中，要進(jìn)行逐步遞進(jìn)式教學(xué)。

（1）在教學(xué)開始的階段，可采用老師指定題目，并給出部分核心設(shè)計或原理，以及實(shí)驗所需要達(dá)到的目標(biāo)，由學(xué)生自行設(shè)計并完成剩余的設(shè)計內(nèi)容，通過獨(dú)立思考進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗，最終達(dá)到設(shè)計要求。以數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗中“三性”實(shí)驗“智力競賽搶答裝置的設(shè)計”為例，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計一個四人智力競賽搶答器，并給出相應(yīng)設(shè)計指標(biāo)。首先，由老師給出核心電路：搶答電路部分原理，由一個4D觸發(fā)器構(gòu)成使用開關(guān)控制輸出電路電平高低的電路；由若干個555定時器相關(guān)電路構(gòu)成的若干個所需的CP時鐘脈沖電路，以及由一個555定時器相關(guān)電路構(gòu)成的秒脈沖信號產(chǎn)生電路。最后設(shè)計指標(biāo)要求為：當(dāng)有一個人按下?lián)尨痖_關(guān)后，其他人的開關(guān)失效，并顯示選中組號；當(dāng)開始搶答后須有30秒倒計時；倒計時時間到了以后需要有報警聲音。這個設(shè)計當(dāng)中涉及到觸發(fā)器、譯碼器、計數(shù)器、七段數(shù)碼管等元器件的使用，在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗前面的驗證性實(shí)驗當(dāng)中，這些元器件的應(yīng)用驗證性實(shí)驗全部都做過，所以這個“三性”實(shí)驗其實(shí)就是考查學(xué)生對前面驗證性實(shí)驗的綜合運(yùn)用能力，使得學(xué)生的綜合知識運(yùn)用能力得到加強(qiáng)。

（2）在學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷過幾次初始階段“三性”實(shí)驗的訓(xùn)練以后，逐步可向開放式實(shí)驗發(fā)展。⑦由老師設(shè)定具體的方向，老師擬定或者老師與學(xué)生討論擬定具體題目，在老師的指導(dǎo)幫助下填寫項目申請（填寫課題來源、課題研究目的、具備的實(shí)驗條件、擬采用的設(shè)計方法、預(yù)期達(dá)到的實(shí)驗效果），在整個設(shè)計過程中，老師只提出設(shè)計項目最后的總體效果，不作具體的實(shí)驗指標(biāo)，具體的實(shí)驗指標(biāo)通過學(xué)生獨(dú)立地從不同角度和方位的思考得到，培養(yǎng)學(xué)生在這一過程中獨(dú)立分析的科學(xué)研究能力，使學(xué)生能夠通過探索性的研究與分析最后解決問題，同時老師通過學(xué)生動手能力的高低因材施教，給不同層次的學(xué)生分別加以指導(dǎo)，加強(qiáng)對學(xué)生完成實(shí)驗的整個過程的把握，通過學(xué)生自查，以及填寫實(shí)驗項目中期檢查報告等方式，最后書寫結(jié)題報告，來全程管理學(xué)生的整個實(shí)驗過程，從而實(shí)現(xiàn)整個“三性”實(shí)驗的預(yù)期效果，同時也能適應(yīng)不同層次學(xué)生培養(yǎng)的需要。

（3）改善實(shí)驗條件。“三性”實(shí)驗教學(xué)模式需要有相應(yīng)的硬件環(huán)境，傳統(tǒng)的實(shí)驗室都是以一門實(shí)驗課作為單位配置的，而要達(dá)到“三性”實(shí)驗教學(xué)模式的條件，則需要對相應(yīng)的實(shí)驗儀器進(jìn)行配置與整合，從而創(chuàng)造能夠?qū)崿F(xiàn)綜合性實(shí)驗的基礎(chǔ)條件。大部分傳統(tǒng)的實(shí)驗室都不是每學(xué)期都開實(shí)驗，而且也不是每天都有實(shí)驗，在沒有實(shí)驗的時間通常都處于關(guān)閉狀態(tài)，這就造成了資源的浪費(fèi)，遏制了學(xué)生的特長與興趣。因此就需要調(diào)配資源、重新整合與配置適用于“三性”實(shí)驗教學(xué)模式的綜合性實(shí)驗室。⑧

3.4 加強(qiáng)相應(yīng)教學(xué)管理

為適應(yīng)“三性”實(shí)驗教學(xué)模式的實(shí)施，應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)配套的管理措施。在具體實(shí)施的過程中，通過實(shí)踐來制定適應(yīng)的管理制度，并建立能夠反映出學(xué)生實(shí)驗與創(chuàng)新能力水平的評價體系。具備“三性”實(shí)驗資源條件的實(shí)驗室也應(yīng)當(dāng)配合實(shí)驗過程實(shí)行開放，使得“三性”實(shí)驗教學(xué)能夠有序地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3.5 加強(qiáng)實(shí)驗教師隊伍的建設(shè)

進(jìn)行任何改革建設(shè)，隊伍的建設(shè)都是相當(dāng)重要的，是實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的前提條件。由于大部分實(shí)驗教師學(xué)歷普遍不高，所以應(yīng)當(dāng)鼓勵實(shí)驗教師參加進(jìn)修學(xué)習(xí)，積極提高自身學(xué)歷以及技術(shù)水平，從而提高實(shí)驗教師的素質(zhì)，并且從教學(xué)儀器廠家學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗技能，進(jìn)一步提升實(shí)驗教師的實(shí)驗教學(xué)技能，強(qiáng)化隊伍的建設(shè)。除教師外，嘗試吸收高年級實(shí)驗技能較強(qiáng)的學(xué)生或研究生，以勤工助學(xué)或是學(xué)生實(shí)踐學(xué)分的形式，（下轉(zhuǎn)第136頁）（上接第105頁）參與實(shí)驗室管理、輔助教師進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)工作，這樣做可以提高實(shí)驗教學(xué)的質(zhì)量與效率。提高實(shí)驗教學(xué)人員各方面待遇，鼓勵實(shí)驗教師指導(dǎo)“三性”實(shí)驗的積極性，讓優(yōu)秀的實(shí)驗教師能夠盡可能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

4 結(jié)束語

在“三性”實(shí)驗教學(xué)改革中，以專業(yè)培養(yǎng)為目標(biāo)，通過循序漸進(jìn)、由簡到難的形式形成遞進(jìn)式實(shí)驗教學(xué)體系；通過整合及合理配置實(shí)驗資源，構(gòu)成適應(yīng)于“三性”實(shí)驗發(fā)展的專業(yè)綜合性實(shí)驗室；通過實(shí)驗教師隊伍建設(shè)，為“三性”實(shí)驗教學(xué)模式保駕護(hù)航。

注釋

① 肖偉才.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗室研究與探索，2011（4）：81-84.

② 陳語林.創(chuàng)新型“三性”實(shí)驗教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].黑龍江高教研究，2005（1）：159-160.

③ 張洪奎.開展探索性實(shí)驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（11）：70-72.

④ 劉翠紅，陳秉巖，王建永.基于學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（1）：168-169.

⑤ 張旭東，鐘福祖.高校素質(zhì)教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究[J].教育文化論壇，2013（1）：38-42.

⑥ 鄒用民.實(shí)驗技術(shù)是科學(xué)研究的重要支撐[J].科技資訊，2013（1）：237.

⑦ 孫文彬.開放性創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗室研究與探索，2006（2）：17-20.

⑧ 裘利堅，沈義民.綜合性開放實(shí)驗室管理手段的實(shí)踐與研究[J].實(shí)驗技術(shù)與管理，2006（10）：133-135.