探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的應(yīng)用

齊修東++張軍峰

摘 要：為培養(yǎng)滿足社會(huì)需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型專業(yè)人才，教學(xué)研究的重心正從知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，特別是創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生能力培養(yǎng)的重要平臺(tái)，文章結(jié)合測繪工程專業(yè)的實(shí)際，以“數(shù)字地形測量學(xué)”為例，基于“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，通過教學(xué)互動(dòng)，開放實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：測繪工程；探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；數(shù)字地形測量學(xué)

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1002-4107（2017）08-0080-02

為培養(yǎng)滿足社會(huì)需求具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的高素質(zhì)專業(yè)人才，當(dāng)前，教學(xué)研究的重心正從知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。自從2011年，國家相繼實(shí)行了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”、“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“專業(yè)綜合改革”等質(zhì)量工程，以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生能力培養(yǎng)的重要平臺(tái)[1]，傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生只是被動(dòng)機(jī)械地執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，沒有獨(dú)立思考和創(chuàng)新，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。近些年來，國內(nèi)眾多高校都對實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了嘗試。何光宏等提出了“以學(xué)生為中心，以問題為驅(qū)動(dòng)”的探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。姚鳳閣等運(yùn)用“探究式”教學(xué)法使能力培養(yǎng)變成一種自主意識(shí)、挖掘潛能、激勵(lì)創(chuàng)造學(xué)習(xí)過程[2]。辛雙等認(rèn)為探究式教育可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式和創(chuàng)新能力[3]。探究式教學(xué)模式正逐漸成為我國素質(zhì)教育體系的重要組成內(nèi)容，它通過轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式來促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生個(gè)性的健全發(fā)展。在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近幾年學(xué)院卓越工程師的培養(yǎng)情況，形成了測繪工程專業(yè)探究式實(shí)踐教學(xué)體系。

一、探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程

“授人以魚，不如授之以漁。”一要了解知識(shí)（魚），二要知曉獲取知識(shí)的方法和途徑（漁），三要超越和創(chuàng)新知識(shí)（逾），只有這樣，才能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立之人格、自由之精神，這也才是大學(xué)教育的本旨[4]。“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)法人才培養(yǎng)研究是在科學(xué)思維與科學(xué)方法的指導(dǎo)下，以教師的大綱指導(dǎo)為基礎(chǔ)，最后形成以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的實(shí)踐教學(xué)課程體系。相對于傳統(tǒng)的教條式僵化的實(shí)踐教學(xué)，“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在實(shí)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面，能為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)較好的外部環(huán)境，體現(xiàn)了以人為本的教學(xué)理念，實(shí)行“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是實(shí)踐教學(xué)改革的必然趨勢和發(fā)展方向，“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 “探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)安排

教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求，列出課程每章需要掌握的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、儀器設(shè)備、儀器設(shè)備模擬器及使用注意事項(xiàng)，下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟，熟悉儀器設(shè)備操作規(guī)程，并能利用模擬器自主預(yù)習(xí)。下面以測繪工程專業(yè)《“數(shù)字地形測量學(xué)”實(shí)驗(yàn)大綱》第四章《水準(zhǔn)測量實(shí)驗(yàn)》為例進(jìn)行說明，“大綱”要求學(xué)生在6個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成水準(zhǔn)儀認(rèn)識(shí)與使用、等外水準(zhǔn)測量、四等水準(zhǔn)測量和水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正等任務(wù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，于實(shí)驗(yàn)前一周，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上發(fā)布實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、學(xué)時(shí)、設(shè)備模擬器及使用注意事項(xiàng)，使學(xué)生提前為實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及儀器設(shè)備使用做好準(zhǔn)備。

（二）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書要求，實(shí)驗(yàn)小組在組長的帶領(lǐng)下，在課下通過獨(dú)立思考、查閱資料或相互討論等手段查清實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題，形成初步實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生如有困難，聯(lián)系教師進(jìn)行指導(dǎo)；教師審核發(fā)現(xiàn)問題，幫助學(xué)生分析原因，指導(dǎo)方案修改。下面以第四章《水準(zhǔn)測量實(shí)驗(yàn)》為例進(jìn)行說明，“水準(zhǔn)儀認(rèn)識(shí)與使用”實(shí)驗(yàn)方案從儀器結(jié)構(gòu)、功能、操作、計(jì)數(shù)、記錄和計(jì)算等方面進(jìn)行審核指導(dǎo)；“等外水準(zhǔn)測量”實(shí)驗(yàn)方案從雙面尺法和二次儀器高法等方面進(jìn)行審核指導(dǎo)；“四等水準(zhǔn)測量”實(shí)驗(yàn)方案從讀數(shù)、記錄和計(jì)算順序等方面進(jìn)行審核指導(dǎo)；“水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正”實(shí)驗(yàn)方案重點(diǎn)從i角的檢驗(yàn)與校正方面進(jìn)行審核指導(dǎo)，特別是為了方便計(jì)算，如何進(jìn)行前后視距設(shè)計(jì)。另外，根據(jù)儀器設(shè)備的發(fā)展要求，增加“數(shù)字水準(zhǔn)儀的認(rèn)識(shí)與使用”項(xiàng)目。根據(jù)學(xué)時(shí)要求把“等外水準(zhǔn)測量”和“數(shù)字水準(zhǔn)儀的認(rèn)識(shí)與使用”放到開放實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。

（三）協(xié)同指導(dǎo)機(jī)制的構(gòu)建

協(xié)同指導(dǎo)機(jī)制包含兩個(gè)方面：一是理論課教師與實(shí)驗(yàn)課教師的協(xié)同，二是教師指導(dǎo)與學(xué)生自主的協(xié)同。

理論課教師與實(shí)驗(yàn)課教師的協(xié)同是理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同，做到理論課應(yīng)重點(diǎn)講哪些，并為實(shí)驗(yàn)做哪些鋪墊；實(shí)驗(yàn)課應(yīng)重點(diǎn)使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握哪些技能，理解這樣做的理論依據(jù)，并實(shí)驗(yàn)結(jié)論驗(yàn)證理論。其實(shí)質(zhì)就是理論如何指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐如何深化理論，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

教師指導(dǎo)與學(xué)生自主的協(xié)同，教師指導(dǎo)是對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的廣義指導(dǎo)，學(xué)生自主是對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的自主，但“自主”是建立在理論課教師與實(shí)驗(yàn)課教師的協(xié)同指導(dǎo)下。只強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，教師指導(dǎo)跟不上，其效果可能還不如過去按照實(shí)驗(yàn)大綱去照本宣科；只強(qiáng)調(diào)教師的指導(dǎo)性，學(xué)生被教師牽著鼻子走，仍是填鴨式教育，學(xué)生實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)，仍不能滿足社會(huì)需求。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量保障機(jī)制

（一）編寫分析開放式實(shí)驗(yàn)教材

轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材編寫格式，即由固定指導(dǎo)式變?yōu)榉治鲩_放式，“大綱”要求學(xué)生在6個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成水準(zhǔn)儀認(rèn)識(shí)與使用（儀器結(jié)構(gòu)、功能、操作、計(jì)數(shù)、記錄和計(jì)算）、等外水準(zhǔn)測量（雙面尺法和二次儀器高法）、四等水準(zhǔn)測量（讀數(shù)、記錄和計(jì)算）和水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正（重點(diǎn)i角的檢驗(yàn)與校正方案設(shè)計(jì)）等任務(wù)，并根據(jù)學(xué)科的發(fā)展和社會(huì)需求，隨時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目，設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力為目標(biāo)的多模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如在第四章增加“數(shù)字水準(zhǔn)儀的認(rèn)識(shí)與使用”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（二）實(shí)行組長負(fù)責(zé)制

對于測繪工程專業(yè)來說，前視、后視、觀測和記錄任何一方出現(xiàn)問題，整個(gè)任務(wù)就會(huì)失敗，團(tuán)體意識(shí)非常重要。羊群走路靠頭羊，組長負(fù)責(zé)制就是在組長的指揮協(xié)調(diào)下，大家分工合作，團(tuán)結(jié)協(xié)作，才能把一件事情做好。

（三）注重教師巡導(dǎo)

“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)成功的關(guān)鍵在于教師的巡導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計(jì)的方案不盡完善，總會(huì)有這樣那樣的問題。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)什么問題，需要教師的引導(dǎo)和分析，找出問題的關(guān)鍵及時(shí)完善實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)效果。

（四）構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)

工欲善其事，必先利其器。設(shè)計(jì)開發(fā)虛擬測繪儀器模型，建設(shè)測繪虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)上自行下載測繪儀器模擬器。測繪儀器模擬器是儀器使用和完成實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)，學(xué)生通過得用課外時(shí)間操作測繪儀器模擬器，初步了解儀器的功能和操作方法。縮短熟悉儀器時(shí)間，為節(jié)約課堂時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率和效果，奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，減少儀器損害。

（五）建設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

改變過去單純以學(xué)生興趣為目的的開放實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)溶入開放實(shí)驗(yàn)中，使兩者有機(jī)結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目上進(jìn)行提升。

開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拓展，僅開設(shè)實(shí)驗(yàn)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，很難培養(yǎng)滿足社會(huì)需要的實(shí)用型人才，必須融合資源，做到資源共享。比如在第四章中增加“數(shù)字水準(zhǔn)儀的認(rèn)識(shí)與使用”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；平面控制測量增加“GPS和GPSRTK圖根控制測量”項(xiàng)目；野外數(shù)據(jù)采集增加“GPSRTK數(shù)據(jù)采集”項(xiàng)目；地形圖的應(yīng)用中增加土石方量的計(jì)算、剖面圖的繪制等項(xiàng)目，真正地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的基本能力。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)

科學(xué)有效且多樣化的考核評價(jià)體系是監(jiān)測人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段，是學(xué)校教學(xué)的指揮棒，對人才的培養(yǎng)起著舉足輕重的作用[5]。為科學(xué)考核評價(jià)學(xué)生能力，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，應(yīng)把課堂實(shí)驗(yàn)納入學(xué)習(xí)能力評價(jià)，占總成績30%，即30分，方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)習(xí)報(bào)告各占10分。根據(jù)考核內(nèi)容的特點(diǎn)，提出了一種多元化實(shí)踐考核評價(jià)體系。

多元化實(shí)踐考核評價(jià)體系由答辯評議、過程考核和報(bào)告批改等部分組成。其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)通過集體答辯評議，由指導(dǎo)教師和小組分別進(jìn)行評議打分，以平均值作為該小組最終方案設(shè)計(jì)分。實(shí)驗(yàn)過程分值由指導(dǎo)教師巡導(dǎo)檢查記錄決定。實(shí)習(xí)報(bào)告由指導(dǎo)教師批改記錄分值。多元化實(shí)踐考核評價(jià)體系的實(shí)施，提高了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視度，促進(jìn)了“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。

以開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱為指導(dǎo)，以虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以開放式實(shí)驗(yàn)為補(bǔ)充，對“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和體系進(jìn)行構(gòu)建。教師主導(dǎo)與學(xué)生主動(dòng)性相結(jié)合。使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?！疤骄渴健睂?shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，并且使學(xué)生成為滿足社會(huì)需求和具有國際化視野的創(chuàng)新人才。以學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，最終形成知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的“探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。

參考文獻(xiàn)：

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