高校驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題與對(duì)策

高華敏，張 楊，高曉寶，李明玲

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000)

高校本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)其特點(diǎn)不同一般分為三個(gè)類型：一是演示型、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，二是綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，三是研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)[1]。其中，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要是以驗(yàn)證、演示和基本操作為目的，其包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法相對(duì)比較單一，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，所用的實(shí)驗(yàn)方法和儀器設(shè)備都是事先確定好的。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的主要作用就是鞏固課堂理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能。因此，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，可加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，促進(jìn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，為后續(xù)綜合、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)奠定基礎(chǔ)[2]。由此可知，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)在高校人才培養(yǎng)過(guò)程中具有重要基礎(chǔ)地位

但是，隨著高校對(duì)創(chuàng)新型人才、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的越來(lái)越重視，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中逐漸強(qiáng)化了綜合、設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位，演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)逐漸被消減，教師、學(xué)生的重視程度也相對(duì)減輕，因此，如何在目前形勢(shì)下，提高驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，是各專業(yè)，尤其是工科專業(yè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)亟待思考和解決的問(wèn)題。

1 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 師生重視程度不夠

近年來(lái)，在“雙萬(wàn)”、“雙創(chuàng)”等背景下，我國(guó)高校對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識(shí)方面的培養(yǎng)越發(fā)重視。通過(guò)增加綜合、設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)比例來(lái)強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，幾乎成為各高校爭(zhēng)相采用的一種有效措施[3]。而人才培養(yǎng)方案中總的實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)是有限制的，因此，在綜合、設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)增加的同時(shí)，演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)就被相應(yīng)減少，最后只有少數(shù)經(jīng)典的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被保留下來(lái)，項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性等都受到影響。另外，目前教師和學(xué)生對(duì)演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的重視程度不夠，普遍認(rèn)為這類實(shí)驗(yàn)不重要，因而對(duì)其教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施與教學(xué)效果產(chǎn)生了不良影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊、單一

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)被壓縮后，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相應(yīng)減少，所以留下來(lái)的都是一些比較經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的內(nèi)容與方法步驟幾十年如一日，未曾改變，絲毫不受時(shí)代變遷與科技進(jìn)步的影響，即使有些實(shí)驗(yàn)材料已經(jīng)過(guò)時(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備已遭淘汰，但實(shí)驗(yàn)還是那么做，給人的感覺(jué)純粹是為了演示而演示，為了驗(yàn)證而驗(yàn)證。另外，目前的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容普遍單一，如僅限于單一的基本操作，或是驗(yàn)證某一理論、某一結(jié)論，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合理解[4]。

1.3 教師投入不夠，學(xué)生興趣不高

目前，很多教師在開(kāi)設(shè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，精力投入不夠，僅限于將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以簡(jiǎn)單、固定的教學(xué)方式傳授給學(xué)生，對(duì)教學(xué)效果如何較少思考，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新、實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)等方面投入的精力不夠。另外，就目前大家所感興趣的教學(xué)研究?jī)?nèi)容來(lái)看，專門(mén)針對(duì)傳統(tǒng)的演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)容、方法等方面改革研究的教研項(xiàng)目很少，這在很大程度上限制了驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提高。在學(xué)生方面，由于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已知，難以激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲，因此很多學(xué)生存在上課積極性不高、拼湊實(shí)驗(yàn)結(jié)果、敷衍實(shí)驗(yàn)提問(wèn)等。并且，一個(gè)班級(jí)的同學(xué)做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一模一樣，且結(jié)果已知，在這種情況下，容易導(dǎo)致學(xué)生相互抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告，編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根本不自己動(dòng)腦思考，因而難以達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，同時(shí)，也不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度。

從上述分析可以看出，傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)之所以頗受詬病，原因不在于實(shí)驗(yàn)本身，而在于實(shí)驗(yàn)中的人。教師和學(xué)生認(rèn)為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)就是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證某些已經(jīng)存在的、正確的定理或規(guī)律，沒(méi)有把探索性、設(shè)計(jì)性因素考慮到教學(xué)過(guò)程中，更沒(méi)有把驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)作為培養(yǎng)學(xué)生探索意識(shí)、科學(xué)態(tài)度、探究能力和創(chuàng)新思維的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。所以，歸根結(jié)底，還是人的認(rèn)識(shí)不正確導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題。

2 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要措施

2.1 整合、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

隨著目前各高校對(duì)演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的精簡(jiǎn)，保留下來(lái)的基本都是一些傳統(tǒng)的、經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些經(jīng)典的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的洗禮后，在社會(huì)、科技發(fā)展迅速的今天，要使其與時(shí)俱進(jìn)地對(duì)人才培養(yǎng)發(fā)揮作用，就要適時(shí)增加一些有時(shí)代感的元素，以增強(qiáng)其“新”意，讓學(xué)生自發(fā)地去學(xué)習(xí)、主動(dòng)去接受。盡可能為經(jīng)典實(shí)驗(yàn)賦予時(shí)代詮釋，實(shí)現(xiàn)“舊瓶裝新酒”[5]。比如，關(guān)聯(lián)度比較大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以進(jìn)行整合，以保證知識(shí)的連貫性和系統(tǒng)性；內(nèi)容單一的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌l(fā)散或延伸，增加一些實(shí)驗(yàn)規(guī)律或定律在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用探索；過(guò)于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以加入一些現(xiàn)代研究或測(cè)試手段，并進(jìn)行比較，分析其異同；等等。比如，筆者所從事的專業(yè)開(kāi)設(shè)的《無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程中有個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“煤的工業(yè)分析”，該項(xiàng)目的主要目的是讓學(xué)生通過(guò)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定煤中的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳質(zhì)量含量的百分?jǐn)?shù)，并掌握煤的工業(yè)分析方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)中明確規(guī)定了實(shí)驗(yàn)步驟，每一步的操作條件，實(shí)驗(yàn)過(guò)程要反復(fù)在不同溫度下加熱、恒溫、稱量等，過(guò)程繁瑣，十分耗時(shí)，而且操作過(guò)程對(duì)結(jié)果影響較大。對(duì)于煤的工業(yè)分析結(jié)果，除了為鍋爐設(shè)計(jì)、灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)以外，還是鍋爐燃燒調(diào)整的重要依據(jù)，而在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到效率，往往需要快速知道分析結(jié)果，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)控，這個(gè)時(shí)候，耗時(shí)的工業(yè)分析法和大的誤差就顯得有點(diǎn)力不從心了。為此，筆者認(rèn)為可以將煤的工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)與該課程中另一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“熱重分析實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行整合，將現(xiàn)代分析儀器“綜合熱分析儀”用于煤的成分分析，可以提供快速、準(zhǔn)確的分析結(jié)果，通過(guò)內(nèi)容整合后的實(shí)驗(yàn)，既讓學(xué)生掌握了煤的工業(yè)分析方法，又了解了綜合熱分析儀的原理、構(gòu)造和應(yīng)用，還可以在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩種不同的方法及其使用進(jìn)行優(yōu)劣比較，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也讓學(xué)生親身體驗(yàn)到現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)人們的生產(chǎn)與生活帶來(lái)的巨大便利，繼而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效果。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)、改進(jìn)教學(xué)方法

目前各高校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常每組參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生在20人左右，因所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方案甚至包括實(shí)驗(yàn)結(jié)果都一樣，而且很多時(shí)候整個(gè)教學(xué)過(guò)程完全由教師“駕馭”，學(xué)生只是“照方抓藥”，所以學(xué)生中存在“等、靠、抄”等現(xiàn)象，每組只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)生在操作，其他的學(xué)生都是事不關(guān)己，高高掛起的姿態(tài)，極大地影響了教學(xué)效果[6]。針對(duì)這種情況，可以做如下改革：(1)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目特點(diǎn)，進(jìn)行任務(wù)分解，然后將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組承擔(dān)不同的任務(wù)，最后各組匯總，進(jìn)行結(jié)果比較與分析。這樣，會(huì)使每個(gè)學(xué)生頭上有任務(wù)，因最終有實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比和評(píng)價(jià)，因此，學(xué)生的認(rèn)真程度和積極性會(huì)大大提高。(2)微課進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂。微課是以教學(xué)視頻為主要載體，主要針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，具有主題突出、短小精悍、針對(duì)性強(qiáng)、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，受到了廣大師生的極大關(guān)注。在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可以將一些實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、或儀器設(shè)備的構(gòu)造與工作原理等制作成微課的形式，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)等，讓學(xué)生在線學(xué)習(xí)，改進(jìn)教學(xué)效果。(3)采用啟發(fā)式、問(wèn)題導(dǎo)入式等教學(xué)方法。在我國(guó)古代就有孔子的“不憤不啟，不誹不發(fā)”的教學(xué)思想，因此通過(guò)問(wèn)題的導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生的思考，把探索性、研究性、開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性等因素引入驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，有利于提高教學(xué)效果[7]。

比如材料類專業(yè)中的“X射線衍射技術(shù)與定性分析”實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)目的是了解衍射儀的構(gòu)造、原理，掌握物相分析的基本原理與方法，在此基礎(chǔ)上，測(cè)試一個(gè)物相的衍射圖，并根據(jù)衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行物相鑒定。該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，方法和步驟確定，大家在相同實(shí)驗(yàn)條件下得到的結(jié)果基本一致。而且，這是一個(gè)大型儀器實(shí)驗(yàn)，儀器臺(tái)套數(shù)一般為一臺(tái)，學(xué)生多、儀器少，導(dǎo)致很多學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐的機(jī)會(huì)。為了提高學(xué)生的參與度，對(duì)其實(shí)驗(yàn)過(guò)程與方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與改革。首先將X射線衍射儀的構(gòu)造與原理制作成微課件，儀器的不同部件以顏色進(jìn)行區(qū)分，并輔以動(dòng)畫(huà)、聲音解讀，不僅在感官上吸引學(xué)生，同時(shí)其三維動(dòng)態(tài)播放有利于學(xué)生對(duì)儀器的構(gòu)造與工作原理有更好的了解和掌握。在此基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)：將一組學(xué)生分成幾個(gè)小組，針對(duì)待測(cè)樣品的特點(diǎn)，從工作電壓/電流的大小，掃描速率的快慢、試樣顆粒度大小等方面設(shè)計(jì)幾個(gè)不同的變量，每個(gè)小組都在不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)下進(jìn)行操作，最后將所得衍射曲線匯總，在講解完曲線的解釋方法后，對(duì)匯總的曲線進(jìn)行分析。分析之前，可以提出一些問(wèn)題，如試樣顆粒大小、掃描速率等對(duì)其衍射結(jié)果的影響極其原因是什么？讓學(xué)生帶著問(wèn)題去分析數(shù)據(jù)。這樣改進(jìn)后，不僅完成了實(shí)驗(yàn)的預(yù)期任務(wù)，還提高了學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、教學(xué)效果都得到大大提高。

2.3 改革考核方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程考核方式主要是以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否作為成績(jī)?cè)u(píng)定的主要依據(jù)，但作為演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果或結(jié)論已知，導(dǎo)致學(xué)生可以拼湊、修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告，因此這樣的評(píng)價(jià)方式難以反應(yīng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的真實(shí)操作水平和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。要改變這種狀況，就需要對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的考核方式進(jìn)行改革，比如由以前的以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)錯(cuò)考核為主改進(jìn)為以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、總結(jié)和運(yùn)用的質(zhì)量考核為主，即便結(jié)果不理想，如果對(duì)原因分析合理且到位，也可以給予較好的成績(jī)。這樣，學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的積極主動(dòng)性就會(huì)提高，抄襲報(bào)告、篡改或編造數(shù)據(jù)的現(xiàn)象也會(huì)隨之減少。

2.4 積極開(kāi)展教材建設(shè)

高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，需要高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教材作基礎(chǔ)；反過(guò)來(lái)，高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教材的形成需要高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)素材作為支撐。因此，高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)與高質(zhì)量的教材之間是相輔相成，相互促進(jìn)的[8]。但長(zhǎng)期以來(lái)，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，很少有關(guān)注演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)研究的，雖然近年來(lái)也有不少實(shí)驗(yàn)教材出版，但對(duì)于演示、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，基本沒(méi)有什么改變，從這方面來(lái)看，需要我們整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，拓展其范圍，在經(jīng)典中融入時(shí)代元素，并形成有特色的教材。

3 結(jié) 語(yǔ)

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生鞏固理論知識(shí)，可為其后續(xù)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)，因此在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中屬于必不可缺的部分。但目前驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中存在一些問(wèn)題，影響了教學(xué)效果。因此，對(duì)傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，如內(nèi)容整合、優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、改進(jìn)教學(xué)方式方法、改革考核方式等等，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，確保良好的教學(xué)效果。