“三性”实验教学的探索与研究

杨方

摘 要 本文针对我国实验教学现状，响应各大高校，提倡“三性”实验教学，对“三性”实验教学模式进行探索与研究，结合实验教学效果对培养学生与学生未来走向科技工作者岗位的有利性，因地制宜，不断探索并完善“三性”实验教学体系，为培养创新技术人才，达到更好的教学效果。

关键词 “三性”实验 创新能力 实践教学

中图分类号：G424 文献标识码：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 当今社会我国高校实验教学的现状

在高等教育中，实践教学具有相当重要的地位，同时也是衡量一所高校办学水平的一个重要指标。①中国传统教育模式是一种知识的灌输，主要都是老师对学生的知识传授，学生对于课本上知识的依赖性很强，使得学生在实际工作中无法独立处理问题。一般的高等学校传统的实验教学都是在为理论教学服务，虽然近年来经过一些改革，将部分实验教学单独列为一门课程了，但是仍然无法脱离这个范畴。在开课内容上，基本上只是开设验证性实验，缺乏培养学生动手、设计能力的综合性实验。这种最基本的验证实验已经被限制成一定的模式，在实验当中通常实验的原理、仪器以及方法都是已经制定好了的，没有一点需要学生深入思考的东西，只需要学生被动的接受实验指导书上的要求，如模拟电路实验，实验箱中已经将绝大部分的电路连接好了，只需要将电源及信号源等外接设备连接好，根据实验指导书上的步骤逐步操作就可以完成整个实验内容，这种模式无法提高学生的动手能力，更是限定了学生的大部分思维能力，使得学生的知识体系不能够得到升华。随着实践教学逐渐被各高校所重视，以及各高校对实践教学不断的研究与探索，随之而来的教育理念的改变，教师队伍的建设，教学内容的优化，各种软硬件资源的优先配置，从教学实验室的开放性教学模式，发展到学生基本上自主设计并完成的开放性实验，都表明了实践教学的改革已取得相当好的效果。

2 “三性”实验的特点与优点

“三性”实验一般是指综合性、设计性、研究探索性实验。②综合性实验，是指实验内容涉及到多个方面知识，需要学生利用所学的多个学科的知识或者理论与方法，综合性地将它们糅合到实验过程当中的实验。这种实验方法对学生学习到的各种知识进行体系性的自我整合，以及能力与素质的培养等方面有着重要作用。设计性实验是教师从旁辅助指导，在现有实验条件下，学生自己设计实验的整体方案，制定实验的具体方法，选择现有的实验设备，并设计好实验的操作程序，自己独立进行实验，并将实验数据记录下来，整理得到的数据，通过分析所得数据得到最后要研究的结论。探索性实验是在老师的启发下，在感兴趣的领域或者老师给定的方向中选择某一课题，根据这一课题进行的自主研究实验，探寻所选择课题所蕴含的真意，是早期大学本科生参与科研的一种入门形式，为今后攻读硕士研究生与博士研究生奠定了基础。③

3 “三性”实验教学模式的探索与研究

发展“三性”实验真正意义上的重点就是要提高学生创新与实践的能力，这对于学生尤其是理工科学生的能力与素质是非常重要的，这对于高校来说是一项具有历史意义的重要使命，同时也是一系列十分复杂的工作，是一项体制改革工程。因此我们要完成这一项历史使命的一个重要途径就是要深化高校的实验教学改革，改变传统教学观念，改变实验教学和课程体系，从而不断培养学生的创新精神，使得学生的实践能力能够得到稳步提高。④

3.1 创新的具体含义

从一般意义来看，创新可以定义为：根据预定的目标，运用已知信息，开展能动的思维活动，产生某种新颖、独特、有社会或个人价值的产品的个人智力品质。通常意义上我们所指的创新是指两种创新类别的混合体：一种是知识上与科学上的创新，这种创新是指人类将一种前所未有的知识或科学创造出来，是一种原创，是人类对社会与自然的一种全新的认识；另一种就是人们通常见到的技术创新。对于高校来说，我们要探索与研究的通常是指第一种创新，也就是知识的创新与科学的创新。对于大学生来说，他们最需要的就是学会如何发现问题，并且根据自己所学知晓解决问题的理论依据，从而找出解决问题的方法。具体来说，当前高校学生的创新性体现在几个方面：（1）凭借掌握的知识与积累的经验独立发现从未学习过的知识；（2）能够对一个没有现成答案的问题提出解决的方案及其原理；（3）能够独立根据自己的观察发现新的问题并且能够通过自己独立的设计去完成相关的实验，最终对发现的问题予以解释。因此我们就需要培养学生拥有开拓性的思维能力、丰富的想象力、强烈的学习欲望以及良好的综合知识思考能力。

3.2 实验教学中培养学生创新能力的重要作用

高等学校是国家培养高素质人才的重要基地，也是知识创新的重要场所，实验教学是高校教学实现素质教育和创新人才培养的一个重要环节，对培养学生创新精神和实践能力起着重要的作用。⑤

（1）培养学生的观察能力，提高学生的实验技能。观察能力在科研当中是至关重要的，只有透过现象能够观察到事物的本质，才能正确找到解决问题的方法。合理设计实验教学内容才能正确培养学生观察的技能，提高学生发现和解决问题的水平。同时，实验教学也能够培养学生在科学研究方面的综合实验技能，尤其是理工科学生，在这方面实验教学显得尤为重要，使得学生能够通过实验使得自己所掌握知识能够更加融会贯通，同时能够提升学生根据所学知识运用科学的方法进行探索与研究的能力，使得学生能够在大学阶段能够掌握独立学习知识，独立思考以及独立处理问题的能力。

（2）加深本科教育中实验教学的改革，加强实验环节在本科教学中所占的比重。通过改革实验教学体系与实验方案，充分使理论教学与实验教学做到相辅相成，通过实验教学，加深学生对理论知识的掌握程度。改变实验教学中传统的死板模式，逐步引导学生进入开放性实验，培养学生自主创新精神与热情。有利于开阔学生视野，对培养高素质人才有着十分重要的意义。

（3）加强实验教学，对人类科技的进步同样有着重要的推动作用。科学研究的发展总是有着实验的身影，无论任何理论或是技术的研究都需要进行大量的实验。⑥大量的事实证明科学家就是通过不断的实验才能获知大量的现象，通过观察实验得来的现象，从而分析并整理总结出其中蕴含的规律，所以才能做出重大的贡献。几乎所有的科研项目都离不开大量的实验，实验在当今社会科技的迅猛发展中起着至关重要的作用。另外，高校的科学研究也同样离不开实验，提高学生的实验能力也关系到教育面向世界与未来，对高校的科研也有着辅助的作用。传统的实验教学已经无法跟上社会发展的步伐，发展创新实验教学才能使学生在未来的工作岗位上拥有更加完善的能力。

3.3 “三性”实验的实践

在实行创新实验教学中，要进行逐步递进式教学。

（1）在教学开始的阶段，可采用老师指定题目，并给出部分核心设计或原理，以及实验所需要达到的目标，由学生自行设计并完成剩余的设计内容，通过独立思考进行相关的实验，最终达到设计要求。以数字电子技术实验中“三性”实验“智力竞赛抢答装置的设计”为例，要求学生独立设计一个四人智力竞赛抢答器，并给出相应设计指标。首先，由老师给出核心电路：抢答电路部分原理，由一个4D触发器构成使用开关控制输出电路电平高低的电路；由若干个555定时器相关电路构成的若干个所需的CP时钟脉冲电路，以及由一个555定时器相关电路构成的秒脉冲信号产生电路。最后设计指标要求为：当有一个人按下抢答开关后，其他人的开关失效，并显示选中组号；当开始抢答后须有30秒倒计时；倒计时时间到了以后需要有报警声音。这个设计当中涉及到触发器、译码器、计数器、七段数码管等元器件的使用，在数字电子技术实验前面的验证性实验当中，这些元器件的应用验证性实验全部都做过，所以这个“三性”实验其实就是考查学生对前面验证性实验的综合运用能力，使得学生的综合知识运用能力得到加强。

（2）在学生已经经历过几次初始阶段“三性”实验的训练以后，逐步可向开放式实验发展。⑦由老师设定具体的方向，老师拟定或者老师与学生讨论拟定具体题目，在老师的指导帮助下填写项目申请（填写课题来源、课题研究目的、具备的实验条件、拟采用的设计方法、预期达到的实验效果），在整个设计过程中，老师只提出设计项目最后的总体效果，不作具体的实验指标，具体的实验指标通过学生独立地从不同角度和方位的思考得到，培养学生在这一过程中独立分析的科学研究能力，使学生能够通过探索性的研究与分析最后解决问题，同时老师通过学生动手能力的高低因材施教，给不同层次的学生分别加以指导，加强对学生完成实验的整个过程的把握，通过学生自查，以及填写实验项目中期检查报告等方式，最后书写结题报告，来全程管理学生的整个实验过程，从而实现整个“三性”实验的预期效果，同时也能适应不同层次学生培养的需要。

（3）改善实验条件。“三性”实验教学模式需要有相应的硬件环境，传统的实验室都是以一门实验课作为单位配置的，而要达到“三性”实验教学模式的条件，则需要对相应的实验仪器进行配置与整合，从而创造能够实现综合性实验的基础条件。大部分传统的实验室都不是每学期都开实验，而且也不是每天都有实验，在没有实验的时间通常都处于关闭状态，这就造成了资源的浪费，遏制了学生的特长与兴趣。因此就需要调配资源、重新整合与配置适用于“三性”实验教学模式的综合性实验室。⑧

3.4 加强相应教学管理

为适应“三性”实验教学模式的实施，应当有相应配套的管理措施。在具体实施的过程中，通过实践来制定适应的管理制度，并建立能够反映出学生实验与创新能力水平的评价体系。具备“三性”实验资源条件的实验室也应当配合实验过程实行开放，使得“三性”实验教学能够有序地实现教学目标。

3.5 加强实验教师队伍的建设

进行任何改革建设，队伍的建设都是相当重要的，是实现实践教学的前提条件。由于大部分实验教师学历普遍不高，所以应当鼓励实验教师参加进修学习，积极提高自身学历以及技术水平，从而提高实验教师的素质，并且从教学仪器厂家学习相关实验技能，进一步提升实验教师的实验教学技能，强化队伍的建设。除教师外，尝试吸收高年级实验技能较强的学生或研究生，以勤工助学或是学生实践学分的形式，（下转第136页）（上接第105页）参与实验室管理、辅助教师进行实验教学工作，这样做可以提高实验教学的质量与效率。提高实验教学人员各方面待遇，鼓励实验教师指导“三性”实验的积极性，让优秀的实验教师能够尽可能发挥应有的作用。

4 结束语

在“三性”实验教学改革中，以专业培养为目标，通过循序渐进、由简到难的形式形成递进式实验教学体系；通过整合及合理配置实验资源，构成适应于“三性”实验发展的专业综合性实验室；通过实验教师队伍建设，为“三性”实验教学模式保驾护航。

注释

① 肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011（4）：81-84.

② 陈语林.创新型“三性”实验教学模式的探索与实践[J].黑龙江高教研究，2005（1）：159-160.

③ 张洪奎.开展探索性实验培养学生创新精神[J].中国大学教学，2011（11）：70-72.

④ 刘翠红，陈秉岩，王建永.基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革[J].科技创新导报，2011（1）：168-169.

⑤ 张旭东，钟福祖.高校素质教育与创新人才培养模式研究[J].教育文化论坛，2013（1）：38-42.

⑥ 邹用民.实验技术是科学研究的重要支撑[J].科技资讯，2013（1）：237.

⑦ 孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2006（2）：17-20.

⑧ 裘利坚，沈义民.综合性开放实验室管理手段的实践与研究[J].实验技术与管理，2006（10）：133-135.