談創新實驗教學與傳統實驗教學的比較

談創新實驗教學與傳統實驗教學的比較

　　論文摘　要:培養創新人才,關鍵在于創新教學,而創新的一個重要方面是實驗教學創新。但是傳統實驗教學的單一性、被動性束縛了學生個性的發展,不利于創新能力的培養。文章在分析傳統實驗教學的特點和不足的基礎上,闡述了創新實驗教學的特點和優勢,進而從實驗教學的理念、學生的能力培養、教學主體、實驗項目性質、教學方法等角度分析闡明了兩類實驗的區別,以利于更好地進行創新實驗教學。 

實驗教學是高校培養符合需求的創新型人才不可缺少的重要環節,對學生思想素質、工程素質、素質的培養具有不可替代的作用,尤其是對于學生創新能力的培養,具有其獨特的地位和作用。但是;由于受傳統教育思想的束縛和影響,傳統實驗教學在人才培養目標、教學內容及教學方法等教學模式上不適應現代社會發展對創新人才培養的要求。因此,創新性人才培養需要通過富有創新性的教育來實現。文章通過分析比較創新實驗教學與傳統實驗教學的異同,以提高對創新實驗教學的認識,使實驗教學改革適應我國新時期的教育方針和培養目標。
　　
一、傳統實驗教學的特點與問題

我國高等教育長期存在著重理論、輕實踐的思想。在大學教學中,實驗教學依附于理論教學,傳統的實驗教學模式偏重于對所學知識的驗證,學生在規定的時間內根據實驗書上規定的實驗步驟和方法,完成教師規定的驗證性實驗,并根據實驗結果加以,以加強和鞏固所學的知識。這種傳統的實驗教學有三大特點:一是實驗教學組織強調“統一性”。傳統實驗教學讓全班學生采用同樣的實驗項目、實驗內容、實驗時間、實驗時數、實驗裝置。一個教學計劃、一張課表、一個班的學生按部就班齊步走;二是實驗教學內容的“驗證性”。實驗教學內容依附于理論教學,作為理論驗證的一種手段,其內容大多是理論教學中的理論或定律的驗證,各門課程的實驗之間互相分割、相對獨立,缺乏綜合性、設計性的實驗項目,學生的思維被局限于相應的理論課程;三是學生學習的“被動性”。傳統的實驗教學有著固定的模式,一般都編印了詳細的實驗指導書,教師詳細地講解實驗內容和實驗步驟,甚至進行操作示范,學生只需按指導書的要求按部就班完成實驗,整個實驗過程如同一個過程,學生處于被動學習的狀況,獨立思維受到壓抑。
雖然這種傳統實驗模式簡明、清晰,有利于學生對相關結論的認可、理解和記憶,也有利于教師對整個教學過程的控制。但其弊端也是顯而易見的:首先學生按照指定的步驟要求進行實驗,其結果只能是機械記憶、機械操作,在一定程度上抑制了學生的興趣,造成了學生因已掌握新知識而在實驗中缺乏新奇感的負效應,這樣的實驗談不上能力的培養;其次重結果輕過程。實驗課上只要能得出正確的實驗結果,就達到實驗課的目的了。其實得出正確結果固然重要,但實驗方法是否得當,學生的觀察能力,發現問題、分析問題、解決問題的能力,實驗操作能力等是否得到培養,實驗研究能力是否得到發展,則往往被忽視。

　二、創新實驗教學的特點與優勢
　　
創新教育是以繼承為基礎、以全面發展為目的、以培養學生創新精神和實踐能力為價值取向的新型教育。創新實驗教學從傳統的“知識傳授”轉變為“知識、能力、思維、素質”的綜合素質培養,通過提高學生自主學習的興趣,充分發揮學生的積極性和創造性。其主要特點有:一是教學要求的層次性。學生之間在知識基礎、認知能力、意志水平、興趣愛好、學習態度等方面存在著明顯的差異。創新實驗教學針對不同層次的學生提出不同的教學要求和不同的學習任務,如將實驗項目設置為必做實驗和選做實驗,使教學要求更有針對性,能為提高教學效益創造條件;二是學生學習的主動性和探究性。創新實驗教學內容往往會涉及多章節或多學科的知識與技能,需要學生在研究過程中不斷探索和學習,使教學從“要你學”變為“我要學”,出現了空前主動的學習局面;三是信息交流的互動性。創新實驗教學改變傳統實驗教學由教師滿堂灌、單向信息傳遞的教學模式,把教學過程處理成師生間、學生間信息傳遞的互動過程,進行多角度、多層面的交流,使每個學生都能發揮各自的優勢,獲得表現的機會,從而激起學習探究的興趣。
與傳統實驗教學相比,創新實驗教學存在以下優勢:第一,實驗教學的定位有利于知識結構的建立與能力的培養。在創新實驗教學的理念中,實驗教學受到高度地重視,實驗教學獨立設課,一般具有這樣三個功能:一是驗證功能。學生通過實驗驗證、理解和鞏固理論教學的內容,以獲得更加牢固的知識;二是技能訓練功能。學生通過實驗得到實驗技能的基本訓練,培養實驗技術和動手能力;三是探索研究功能。學生通過獨立設計、觀察、記錄、數據處理、歸納分析等,探索新的發現,以獲得研究成果,同時得到科研能力的訓練。第二,有利于激發學生學習的積極性和自主性。創新實驗從傳統的“傳授知識”的教學法轉軌到“傳授知識與發展學生能力,滲透科學方法有機結合”的教學方法,注重實驗設計以及學生的探究過程,引導學生獨立思考、大膽動手,充分發揮學生的積極性、主動性和創造性。

　　三、兩種實驗教學的區別

1.兩種實驗教學體現的教育理念不同
我國高校實驗教學的傳統理念是培養學生的“三基”能力,即掌握實驗的基礎知識能力,掌握基本實驗方法的能力,掌握實驗基本操作的能力。這種實驗教學理念過分強調理論的指導性,忽略了實驗教學本身的發展規律以及實驗對理論的補充、深化和發展作用,實驗教學被看作是對理論的驗證和附屬品。在實驗教學目標上,著眼于鞏固和加深理論教學效果、掌握多種實驗技能,它只是對學生進行科學啟蒙教育,只是有利于發展學生的創新精神、實踐能力等。它的教育理念落腳在“有利于”而已。而現今的創新實驗教學以學生為主體,教師為主導,堅持知識傳授、能力培養、素質教育全面協調發展,是要培養學生的創新精神、實踐能力、思維能力等,它的教育理念落腳在“培養”上。
一個是“有利于”,一個是“培養”,“培養”更具有目標性,主攻性。而“有利于”像一個“擦邊球”,只要有一點兒作用就行,并沒有太高的要求,目的不同,輕重不同,結果也不會相同。在傳統實驗教學中,教師是實驗的主體,學生只是被動地接受知識和技能,主要以示范性和驗證性實驗為主。在實驗中,學生只是“依葫蘆畫瓢”,不需要主動思維,更談不上創新;而創新實驗教學重視知識與能力的協調發展,關注的是全面發展。在實驗過程中,以學生為主體,教師為主導,學生通過自己親自參與、動手實驗,將所學的理論知識與實踐相結合,從而達到提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力,提高學生的自學能力、實踐能力和團隊協作能力,培養了學生的科學思維和創新能力。

2.兩種實驗教學對學生的能力培養目標不同
傳統實驗教學僅僅能培養學生的動手操作能力,由于實際操作中,老師的認識不夠,很多應該讓學生做的實驗轉變為教師講解實驗,這樣學生的動手操作能力的培養就更打折扣了。而創新實驗教學培養學生的能力很全面,不但注重通過基本訓練使學生掌握基本知識、基本方法和基本技能,還注重培養學生的綜合運用能力、實踐能力、創新能力以及高尚的思想情操。如學生在設計實驗方案、分析實驗結果的過程中,難免會遇到困難,這就要求學生開闊思路,改進和嘗試新的實驗方法,直至得到合理的實驗結果。這樣不斷積累、不斷探索的科學實驗過程無疑鍛煉與培養了學生從實驗中發現問題、分析問題的能力,并初步形成利用所積累的理論和實踐知識解決實際問題的能力,還培養了學生堅忍不拔、積極探索、勇于創新的精神。

3.兩種實驗教學的主體不同
在傳統實驗教學中,教師是處于絕對性的主體地位,他們決定著實驗中的絕大部分的時間和活動,忽視了學生的主體性、學生創新能力的培養以及非智力因素的發展。實驗教學是以“教”為主的,教學內容圍繞“教”而展開,“學”限定在教師“教”的范圍,“學”是被動的。而現今的實驗教學的主體是學生,教師所扮演的角色不再是拐杖而是指南針,他們通過各種手段引導學生從工程的角度去獨立觀察、思考和探索,自主發現問題、分析問題和解決問題,引導學生用理論知識工程實踐,引導學生掌握各種必須的工程技能。學生則自己主動去探索、去發現,自己去建構知識的意義;主動搜集并分析有關的信息及資料,對所學的問題提出各種假設并努力加以驗證;并且充分與教師和學習伙伴進行交流、討論,主動接受教師的指導及伙伴的協作學習。

4.兩種實驗教學的實驗項目性質不同
傳統的實驗教學內容主要是實驗教學大綱中規定的較為固定的項目。這類實驗項目主要是為輔助理論教學的驗證性、操作性實驗項目。實驗時,基本上是按照教師講的或實驗指導書上寫的實驗步驟去“照方抓”地做出實驗結果。不注重實驗過程,不善于主動思考、質疑,不能積極探索實驗本質。而創新實驗教學從培養學生創新意識和能力出發,分層次設置實驗項目。目前,各高校主要將實驗教學內容分為基本實驗、提高性實驗、綜合應用實驗、研究創新實驗四個層次。每個層次的實驗均設有基礎性、設計性、綜合性和研究創新性實驗項目,使學生由淺入深、由易到難、從簡單到綜合,逐步培養學生的創新意識、創新精神和創新能力。基本實驗以基本技能訓練為主,培養學生科學實驗的基本方法和動手能力。項目的設置以演示性、驗證性實驗為主,本層面的實驗項目重在學知識,激發學生對實驗的興趣和潛在的創新意識,為進入設計性綜合性實驗打下堅實的基礎;提高性實驗的項目設置主要以設計性實驗為主,要求學生歸納實驗的基本步驟、思路和特點,自行設計實驗方案,自行設計完成實驗作品,目的是培養學生的設計能力和創新意識;綜合應用實驗的項目設置主要以綜合性實驗為主,要求學生綜合應用本門課程的許多章節的知識、幾門相關課程的知識,設計和進行的實驗,目的是培養學生自主學習、系統分析、應用、綜合、設計與創新的能力;研究創新實驗主要是學生根據自己了解的問題,在課余時間到實驗室進行獨立的科研工作,或協助教師完成科研課題的實驗設計和操作,目的是培養學生的科研與創新能力。

5.兩種實驗教學的教學方法不同
傳統的實驗教學方法是以灌輸知識為主,重知識傳授、輕能力培養,往往要求學生簡單地按照實驗指導書,照本宣科、依葫蘆畫瓢,走流程式完成實驗操作,學生自主性、創造性受到抑制。而創新實驗教學摒棄以教師為主體的“抱著走,灌輸式”的教學方法,實施以學生為主、指導教師為輔的啟發式、討論式、師生互動式等現代先進的教學方法,實現實驗教學活動由教向學的轉變,實現教師地位由教向導的轉變,使實驗教學活動真正建立在學生自主活動、主動探索的基礎上。
目前,各高校根據學生所在專業、所處層次的不同,實驗項目性質的不同,因材施教,因內容施教,實行多樣化實驗教學方法。例如,在基礎實驗階段,主要采取現場授課與指導的方法;對掌握了初步實驗方法的學生,在設計性、創新性實驗中進行只指導不講授或開放式自主實踐方法;在綜合實驗中采用互動討論的方法;工程訓練、畢業設計及課外實踐活動中,采用課外指導方法;不同實驗室的同一實驗、課外學習采用網絡實時教學方法;目標驅動法、則可充滿各類實驗項目之中。各種方法綜合運用的目的是,培養學生自已獲取知識的能力,讓學生充分發揮主觀能動性和創造性。

　四、問題討論

總之,傳統實驗教學培養出來的學生具有比較系統的基礎知識和規范的實驗操作能力,具有系統性、綜合性、效率高的特點,缺點是學生被動式地接受知識,缺乏學習的主動性。創新實驗教學以學生為主體,教師為主導,重視創新能力的培養。學生在老師指導下,引入科學研究方式,進行主動探索,具有探索性、自主性、開放性等特點,它是學生體驗、理解和掌握科學研究方法、發展創新能力的一種有效途徑。因此,創新實驗教學是傳統實驗教學的繼承和發展,因而,在實施創新實驗教學的過程中,我們必須注意處理好以下兩個關系:

1.主導與主體的關系
在創新實驗教學中,學生始終處于主體位置,而實驗教師則處于為實驗教學服務的主導位置。主體是實驗教學的中心,主導必須圍繞這個中心做好工作。作為實驗教學主體的學生,必須在繼承傳統知識的基礎上,重點進行知識的應用和創新。作為主導的實驗教師,必須在其搞好實驗教學的引導工作的同時,加強自身知識和技能的擴展和更新,達到知識豐富,技術熟練和教學方法科學而實用的要求。例如數字技術實驗中的“簡易數字鐘的設計實驗”,學生根據實驗原理能設計出數種實驗原理圖,實驗教師應全面掌握各種基本實驗方法,熟知其各自特點、應用范圍和相互關系,對相關儀器的結構、原理、性能、使用方法必須了如指掌,才能當學生遇到問題時,能及時給予正確答復;實驗儀器出現故障時能及時排除,幫助學生順利達到預期目的。要使學生探索能力增強,還需要老師畫龍點睛般精煉的,鼓勵學生親自動手實踐,給他們盡可能多的獨立思考的時間和實驗空間。老師要善于激發學生標新立異的思維,及時抓住學生創造思維的火花給予鼓勵,讓學生充分展示自己的個性天賦。

2.繼承與創新的關系
在創新實驗教學中,知識的繼承與創新是相輔相成的。不在繼承已有知識基礎上的創新,往往是盲目的徒勞的創新。因此,創新實驗教學必須安排必要的知識與基本技能的學習和訓練,使學生具有實驗所需的知識和技能,然后再注重學生的創新意識和創新能力的培養。例如數字電子技術實驗中的“集成計數器實驗”,我們在制定實驗內容時是先驗證后設計,首先讓學生驗證十進制計數器74LS90的功能,然后方可做下面的設計100進制計數器、45進制計數器等內容。試想如果沒有驗證741.590的功能,學生不明白十進制計數器的原理,怎能設計出100進制計數器以及45進制計數器。所以,創新實驗教學應將知識的繼承和創新有機地結合起來,使兩者優化組合,相輔相成,共同發揮作用。

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