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论文关键词:高等教育 创新实验教学 传统实验教学 创新能力
论文摘 要:培养创新人才,关键在于创新教学,而高等教育创新的一个重要方面是实验教学创新。但是传统实验教学的单一性、被动性束缚了学生个性的发展,不利于创新能力的培养。文章在分析传统实验教学的特点和不足的基础上,阐述了创新实验教学的特点和优势,进而从实验教学的理念、学生的能力培养、教学主体、实验项目性质、教学方法等角度分析阐明了两类实验的区别,以利于更好地进行创新实验教学。
实验教学是高校培养符合社会需求的创新型人才不可缺少的重要环节,对学生思想素质、工程素质、文化素质的培养具有不可替代的作用,尤其是对于学生创新能力的培养,具有其独特的地位和作用。但是;由于受传统教育思想的束缚和影响,传统实验教学在人才培养目标、教学内容及教学方法等教学模式上不适应现代社会发展对创新人才培养的要求。因此,创新性人才培养需要通过富有创新性的教育来实现。文章通过分析比较创新实验教学与传统实验教学的异同,以提高对创新实验教学的认识,使实验教学改革适应我国新时期的教育方针和培养目标。
一、传统实验教学的特点与问题
我国高等教育长期存在着重理论、轻实践的思想。在大学教学中,实验教学依附于理论教学,传统的实验教学模式偏重于对所学知识的验证,学生在规定的时间内根据实验指导书上规定的实验步骤和方法,完成教师规定的验证性实验,并根据实验结果加以总结,以加强和巩固所学的知识。这种传统的实验教学有三大特点:一是实验教学组织管理强调“统一性”。传统实验教学让全班学生采用同样的实验项目、实验内容、实验时间、实验时数、实验装置。一个教学计划、一张课表、一个班的学生按部就班齐步走;二是实验教学内容的“验证性”。实验教学内容依附于理论教学,作为理论验证的一种手段,其内容大多是理论教学中的理论或定律的验证,各门课程的实验之间互相分割、相对独立,缺乏综合性、设计性的实验项目,学生的思维被局限于相应的理论课程;三是学生学习的“被动性”。传统的实验教学有着固定的模式,一般都编印了详细的实验指导书,教师详细地讲解实验内容和实验步骤,甚至进行操作示范,学生只需按指导书的要求按部就班完成实验,整个实验过程如同一个机械过程,学生处于被动学习的状况,独立思维受到压抑。
虽然这种传统实验模式简明、清晰,有利于学生对相关结论的认可、理解和记忆,也有利于教师对整个教学过程的控制。但其弊端也是显而易见的:首先学生按照指定的步骤要求进行实验,其结果只能是机械记忆、机械操作,在一定程度上抑制了学生的兴趣,造成了学生因已掌握新知识而在实验中缺乏新奇感的负效应,这样的实验谈不上能力的培养;其次重结果轻过程。实验课上只要能得出正确的实验结果,就达到实验课的目的了。其实得出正确结果固然重要,但实验方法是否得当,学生的观察能力,发现问题、分析问题、解决问题的能力,实验操作能力等是否得到培养,实验研究能力是否得到发展,则往往被忽视。
二、创新实验教学的特点与优势
创新教育是以继承为基础、以全面发展为目的、以培养学生创新精神和实践能力为价值取向的新型教育。创新实验教学从传统的“知识传授”转变为“知识、能力、思维、素质”的综合素质培养,通过提高学生自主学习的兴趣,充分发挥学生的积极性和创造性。其主要特点有:一是教学要求的层次性。学生之间在知识基础、认知能力、意志水平、兴趣爱好、学习态度等方面存在着明显的差异。创新实验教学针对不同层次的学生提出不同的教学要求和不同的学习任务,如将实验项目设置为必做实验和选做实验,使教学要求更有针对性,能为提高教学效益创造条件;二是学生学习的主动性和探究性。创新实验教学内容往往会涉及多章节或多学科的知识与技能,需要学生在研究过程中不断探索和学习,使教学从“要你学”变为“我要学”,出现了空前主动的学习局面;三是信息交流的互动性。创新实验教学改变传统实验教学由教师满堂灌、单向信息传递的教学模式,把教学过程处理成师生间、学生间信息传递的互动过程,进行多角度、多层面的交流,使每个学生都能发挥各自的优势,获得表现的机会,从而激起学习探究的兴趣。
与传统实验教学相比,创新实验教学存在以下优势:第一,实验教学的定位有利于知识结构的建立与能力的培养。在创新实验教学的理念中,实验教学受到高度地重视,实验教学独立设课,一般具有这样三个功能:一是验证功能。学生通过实验验证、理解和巩固理论教学的内容,以获得更加牢固的知识;二是技能训练功能。学生通过实验得到实验技能的基本训练,培养实验技术和动手能力;三是探索研究功能。学生通过独立设计、观察、记录、数据处理、归纳分析等,探索新的发现,以获得研究成果,同时得到科研能力的训练。第二,有利于激发学生学习的积极性和自主性。创新实验从传统的“传授知识”的教学法转轨到“传授知识与发展学生能力,渗透科学方法有机结合”的教学方法,注重实验设计以及学生的探究过程,引导学生独立思考、大胆动手,充分发挥学生的积极性、主动性和创造性。
三、两种实验教学的区别
1.两种实验教学体现的教育理念不同
我国高校实验教学的传统理念是培养学生的“三基”能力,即掌握实验的基础知识能力,掌握基本实验方法的能力,掌握实验基本操作的能力。这种实验教学理念过分强调理论的指导性,忽略了实验教学本身的发展规律以及实验对理论的补充、深化和发展作用,实验教学被看作是对理论的验证和附属品。在实验教学目标上,着眼于巩固和加深理论教学效果、掌握多种实验技能,它只是对学生进行科学启蒙教育,只是有利于发展学生的创新精神、实践能力等。它的教育理念落脚在“有利于”而已。而现今的创新实验教学以学生为主体,教师为主导,坚持知识传授、能力培养、素质教育全面协调发展,是要培养学生的创新精神、实践能力、思维能力等,它的教育理念落脚在“培养”上。
一个是“有利于”,一个是“培养”,“培养”更具有目标性,主攻性。而“有利于”像一个“擦边球”,只要有一点儿作用就行,并没有太高的要求,目的不同,轻重不同,结果也不会相同。在传统实验教学中,教师是实验的主体,学生只是被动地接受知识和技能,主要以示范性和验证性实验为主。在实验中,学生只是“依葫芦画瓢”,不需要主动思维,更谈不上创新;而创新实验教学重视知识与能力的协调发展,关注的是全面发展。在实验过程中,以学生为主体,教师为主导,学生通过自己亲自参与、动手实验,将所学的理论知识与实践相结合,从而达到提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的自学能力、实践能力和团队协作能力,培养了学生的科学思维和创新能力。
2.两种实验教学对学生的能力培养目标不同
传统实验教学仅仅能培养学生的动手操作能力,由于实际操作中,老师的认识不够,很多应该让学生做的实验转变为教师讲解实验,这样学生的动手操作能力的培养就更打折扣了。而创新实验教学培养学生的能力很全面,不但注重通过基本训练使学生掌握基本知识、基本方法和基本技能,还注重培养学生的综合运用能力、实践能力、创新能力以及高尚的思想道德情操。如学生在设计实验方案、分析实验结果的过程中,难免会遇到困难,这就要求学生开阔思路,改进和尝试新的实验方法,直至得到合理的实验结果。这样不断积累、不断探索的科学实验过程无疑锻炼与培养了学生从实验中发现问题、分析问题的能力,并初步形成利用所积累的理论和实践知识解决实际问题的能力,还培养了学生坚忍不拔、积极探索、勇于创新的精神。 "
3.两种实验教学的主体不同
在传统实验教学中,教师是处于绝对性的主体地位,他们决定着实验中的绝大部分的时间和活动,忽视了学生的主体性、学生创新能力的培养以及非智力因素的发展。实验教学是以“教”为主的,教学内容围绕“教”而展开,“学”限定在教师“教”的范围,“学”是被动的。而现今的实验教学的主体是学生,教师所扮演的角色不再是拐杖而是指南针,他们通过各种手段引导学生从工程的角度去独立观察、思考和探索,自主发现问题、分析问题和解决问题,引导学生用理论知识指导工程实践,引导学生掌握各种必须的工程技能。学生则自己主动去探索、去发现,自己去建构知识的意义;主动搜集并分析有关的信息及资料,对所学的问题提出各种假设并努力加以验证;并且充分与教师和学习伙伴进行交流、讨论,主动接受教师的指导及伙伴的协作学习。
4.两种实验教学的实验项目性质不同
传统的实验教学内容主要是实验教学大纲中规定的较为固定的项目。这类实验项目主要是为辅助理论教学的验证性、操作性实验项目。实验时,基本上是按照教师讲的或实验指导书上写的实验步骤去“照方抓药”地做出实验结果。不注重实验过程,不善于主动思考、质疑,不能积极探索实验本质。而创新实验教学从培养学生创新意识和能力出发,分层次设置实验项目。目前,各高校主要将实验教学内容分为基本实验、提高性实验、综合应用实验、研究创新实验四个层次。每个层次的实验均设有基础性、设计性、综合性和研究创新性实验项目,使学生由浅入深、由易到难、从简单到综合,逐步培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。基本实验以基本技能训练为主,培养学生科学实验的基本方法和动手能力。项目的设置以演示性、验证性实验为主,本层面的实验项目重在学知识,激发学生对实验的兴趣和潜在的创新意识,为进入设计性综合性实验打下坚实的基础;提高性实验的项目设置主要以设计性实验为主,要求学生归纳总结实验的基本步骤、思路和特点,自行设计实验方案,自行设计完成实验作品,目的是培养学生的设计能力和创新意识;综合应用实验的项目设置主要以综合性实验为主,要求学生综合应用本门课程的许多章节的知识、几门相关课程的知识,设计和进行的实验,目的是培养学生自主学习、系统分析、应用、综合、设计与创新的能力;研究创新实验主要是学生根据自己了解的问题,在课余时间到实验室进行独立的科研工作,或协助教师完成科研课题的实验设计和操作,目的是培养学生的科研与创新能力。
5.两种实验教学的教学方法不同
传统的实验教学方法是以灌输知识为主,重知识传授、轻能力培养,往往要求学生简单机械地按照实验指导书,照本宣科、依葫芦画瓢,走流程式完成实验操作,学生自主性、创造性受到抑制。而创新实验教学摒弃以教师为主体的“抱着走,灌输式”的教学方法,实施以学生为主、指导教师为辅的启发式、讨论式、师生互动式等现代先进的教学方法,实现实验教学活动由教向学的转变,实现教师地位由教向导的转变,使实验教学活动真正建立在学生自主活动、主动探索的基础上。
目前,各高校根据学生所在专业、所处层次的不同,实验项目性质的不同,因材施教,因内容施教,实行多样化实验教学方法。例如,在基础实验阶段,主要采取现场授课与指导的方法;对掌握了初步实验方法的学生,在设计性、创新性实验中进行只指导不讲授或开放式自主实践方法;在综合实验中采用互动讨论的方法;工程训练、毕业设计及课外实践活动中,采用课外指导方法;不同实验室的同一实验、课外学习采用网络实时教学方法;目标驱动法、则可充满各类实验项目之中。各种方法综合运用的目的是,培养学生自已获取知识的能力,让学生充分发挥主观能动性和创造性。
四、问题讨论
总之,传统实验教学培养出来的学生具有比较系统的基础知识和规范的实验操作能力,具有系统性、综合性、效率高的特点,缺点是学生被动式地接受知识,缺乏学习的主动性。创新实验教学以学生为主体,教师为主导,重视创新能力的培养。学生在老师指导下,引入科学研究方式,进行主动探索,具有探索性、自主性、开放性等特点,它是学生体验、理解和掌握科学研究方法、发展创新能力的一种有效途径。因此,创新实验教学是传统实验教学的继承和发展,因而,在实施创新实验教学的过程中,我们必须注意处理好以下两个关系:
1.主导与主体的关系
在创新实验教学中,学生始终处于主体位置,而实验教师则处于为实验教学服务的主导位置。主体是实验教学的中心,主导必须围绕这个中心做好工作。作为实验教学主体的学生,必须在继承传统知识的基础上,重点进行知识的应用和创新。作为主导的实验教师,必须在其搞好实验教学的引导工作的同时,加强自身知识和技能的扩展和更新,达到知识丰富,技术熟练和教学方法科学而实用的要求。例如数字电子技术实验中的“简易数字钟的设计实验”,学生根据实验原理能设计出数种实验原理图,实验教师应全面掌握各种基本实验方法,熟知其各自特点、应用范围和相互关系,对相关仪器的结构、原理、性能、使用方法必须了如指掌,才能当学生遇到问题时,能及时给予正确答复;实验仪器出现故障时能及时排除,帮助学生顺利达到预期目的。要使学生探索能力增强,还需要老师画龙点睛般精炼的语言,鼓励学生亲自动手实践,给他们尽可能多的独立思考的时间和实验空间。老师要善于激发学生标新立异的思维,及时抓住学生创造思维的火花给予鼓励,让学生充分展示自己的个性天赋。
2.继承与创新的关系
在创新实验教学中,知识的继承与创新是相辅相成的。不在继承已有知识基础上的创新,往往是盲目的徒劳的创新。因此,创新实验教学必须安排必要的知识与基本技能的学习和训练,使学生具有实验所需的知识和技能,然后再注重学生的创新意识和创新能力的培养。例如数字电子技术实验中的“集成计数器实验”,我们在制定实验内容时是先验证后设计,首先让学生验证十进制计数器74LS90的功能,然后方可做下面的设计100进制计数器、45进制计数器等内容。试想如果没有验证741.590的功能,学生不明白十进制计数器的原理,怎能设计出100进制计数器以及45进制计数器。所以,创新实验教学应将知识的继承和创新有机地结合起来,使两者优化组合,相辅相成,共同发挥作用。
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