验证性实验教学方法探讨

曾 新，何瓦特

(1.大理大学 数学与计算机学院，云南 大理 671003；2.云南大学 社会科学处，云南 昆明 650091)

“验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了某种假说，为了验证这种假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验的主要目的并不是为了搜集事实材料，而是要把研究工作引向深入，从而加深对研究对象的某些性质和规律的认识。”[1]随着社会对创新型人才需求的不断扩大，高校能否培养出适应社会需求的创新型人才也备受社会关注[2]。实验教学在高校培养创新型人才过程中起着至关重要的作用，验证性实验教学对于学生基础知识的巩固，有一定的益处。但传统的验证性实验教学主要以前期教师讲解实验目的、实验原理和演示实验内容；中期由学生根据教师的演示进行机械的模仿实验；后期学生根据实验指导书抄写实验报告，教师批改实验报告教学过程，并不能提升实验教学的质量[3]。同时，传统验证性实验教学方法单一、实验内容和实验步骤固定，激发不出学生的探索欲和求知欲，不利于学生启发性和创造性思维的培养[4]。因此，对传统验证性实验教学进行反思，提出培养学生独立思考能力、创新能力和实验动手能力的验证性实验教学新方法，具有一定的实验教学研究价值[5]。

1 传统验证性实验教学现状

1.1 实验目的明确、步骤详细

采用传统验证性实验教学，教师在实验之前就会将实验指导书发给学生，学生将实验指导书进行打印。实验指导书当中一般包含实验题目、实验目的、实验重点和难点、实验内容、实验步骤和实验环境，其中实验目的明确、实验内容清晰、实验步骤详细，学生在没有实验指导教师的情况下，也可以按着实验步骤独立完成实验内容[6]。教师根据学生的实验结果判定其是否掌握了实验原理和方法，大多数学生能够得出正确的实验结果，但并没有对实验原理进行认真思考，只是机械地按照实验步骤操作，没有培养学生将实验原理用于解决现实生活问题的能力，未达到实验目的[7－9]。

1.2 教学方法单一

教师教学能力不均衡导致部分教师对验证性实验的理解有些偏颇，实验教学方法单一、陈旧。传统验证性实验教学方法以演示法和讲解法为主。实验前期教师对实验目的和实验原理进行详细的讲解，巩固学生的理论知识，并使其理解理论知识的实际应用，然后对实验任务进行演示，使学生掌握正确的实验步骤，最后学生根据实验指导书中的实验步骤及教师的演示完成实验任务。

1.3 学生思维及动手惰性滋长

传统验证性实验以实验指导书和教师的演示为主，学生面对实验内容，已养成一种根据实验指导书和教师演示进行机械式实验验证的学习习惯。大多数学生没有依据理论知识对实验任务进行独立思考，并探索切实可行的实验方法，而是选择实验指导书或者教师提供的方法直接进行实验。同时，在实验过程中一旦遇到问题，既不选择独立思考出现的问题，也不向教师或者同学询问解决方法，更不会选择新的实验方法重新进行实验，导致验证性实验教学效果较差，滋长了学生的思维及动手惰性。

1.4 实验报告内容雷同

由于实验指导书内容详细、教师教学方法单一和学生学习惰性滋长等多方面因素的影响，导致能够反映学生实验效果真实情况的实验报告也出现大量水分。经过走访学生、实验室观察学生实验情况以及对不同学生的实验报告内容进行详细对比等多种实验教学反馈方式发现，学生的实验报告内容基本来源于教师演示的步骤、实验指导书中提取重要内容或抄袭其他同学的实验报告等3个方面，既没有独立思考探索新的实验方法和实验步骤，也没有得出不同的实验结果，毫无创新，实验报告内容基本雷同。

2 验证性实验教学新方法

2.1 简化实验指导书

教师撰写详细的实验过程作为实验教案，有利于自己对实验课堂的把控，不断提升自己的实验教学能力。从实验教案当中提取实验目的、实验原理、实验重点和难点、实验环境和实验题目作为发给学生的实验指导书，而实验结果需要学生根据实验内容和自己探索的实验方法得出，最后将实验结果与指导教师给出的实验结果进行对比，找出实验过程中存在的问题，并改进实验方法或与教师进行实验交流，以独立思考和探索的方式完成实验，最后撰写实验步骤。

2.2 任务驱动法教学

任务驱动教学法是指在教学过程中以若干分解的任务为中心，通过任务的完成来介绍基础知识和技能，采取边学边练的方式来培养和提高学生分析问题、解决问题的综合能力[10]。简化实验指导书会导致部分学生面对实验内容无从下手，进而放弃实验或者有意拖延实验进度的状况，采用任务驱动教学法，即教师在安排完实验内容以后，可以引导学生实验任务进行分解，学生将以独立思考、相互探讨、与教师交流以及查找资料等不同的方式完成分解后的实验任务，最后教师根据学生的实验过程结果对学生的实验进行打分，作为期末考核的标准之一。在实验时间充分的情况下，还可以安排部分实验方法和实验效果较好的学生上台演示，培养学生独立思考和积极探索的能力，提高学生主动学习的积极性[11]。

2.3 启发式教学

启发式教学是 “以学生为主题，教师为主导”的现代教学理念的具体体现，激发学生的学习兴趣、想象力和创新精神[12]。传统验证性实验教学过程中，部分学生虽然看过实验指导书和教师的演示，但是仍然存在一些实验问题，当学生举手向实验指导教师询问时，大部分教师采取直接动手为学生解决问题的方式，并没有向学生讲解出现问题的原因或引导学生解决问题。利用启发式教学方法，引导学生利用所学的理论知识来解决实验过程当中存在的问题，这一点主要体现在教师集中演示和单独指导学生实验中出现的问题两个方面。教师首先应将问题进行分解，然后将分解后的问题不断抛出，并分析出现问题的原因，最后引导学生逐一解决问题，得到正确的实验结果，培养学生独立思考和动手能力。

2.4 走动式教学

学生受到思维惰性、动手惰性、智能手机等因素的影响，导致教师布置完实验任务之后，一部分学生则躲着玩手机、游戏，直接放弃实验任务，一部分学生虽然投入到实验当中，但是一旦遇到问题，既不向指导教师询问，也不与其他学生进行交流，以致实验停滞。只有小部分的学生在认真实验，并最终完成实验任务。为了更好地实施验证性实验，教师在布置完实验任务之后，应频繁在实验室中走动，来回观察学生的实验情况，了解学生对知识掌握的真实情况，同时，在观察的过程中，若发现学生实验中存在问题，主动与学生进行探讨，引导学生走出实验误区，拉近学生与教师之间的距离，激发学生的求知欲，保证验证性实验的教学质量。

2.5 实验报告形式多样化

实验报告能够反映学生在实验中采取的实验方法、实验步骤和对实验的全面总结。学生的实验报告采用统一的格式，其中包含实验题目、实验目的、实验环境、实验步骤、结果分析和实验总结等内容。由于受到传统验证性实验指导书、教师的演示和学生惰性的影响，实验报告并没有反映出学生实验过程的真实情况。简化实验指导书，利用任务驱动法教学、启发式教学和走动式教学，让学生以独立思考和探索的方式完成实验任务，并要求学生将整个实验过程撰写为实验报告，不仅要撰写实验过程中遇到的问题，而且要撰写解决问题的步骤；然后将错误实验结果和正确实验结果进行对比分析，加深对实验内容的理解；最后，对整个实验过程进行总结。这样撰写出的实验报告能够反映出学生的真实实验情况，同时实验报告的形式会呈现多样化。

3 教学案例及效果分析

以大理大学计算机科学与技术专业 “Linux基础与应用”课程中DHCP服务器的配置实验教学为例。

3.1 教学案例

DHCP服务器配置的实验教学设计步骤有以下6步。

1)简单回顾DHCP服务器的工作原理及相关参数。

2)抛出实际问题(如学校有80台计算机，使用IP地址段:192.168.1.1至192.168.1.254，子网 掩 码 为: 255.255.255.0，网 关 为:192.168.1.1，其中192.168.1.2至192.168.1.30分配给学校各服务器使用，而客户端仅使用192.168.1.100至192.168.1.200的IP地址，剩余IP地址保留)。

3)针对实际问题，简单阐述网络端口的参数设置、DHCP主配置文件和网络端口选择的设置等内容。

4)将有操作流程，但无具体参数设置的实验报告传输给学生。

5)学生独立实验时，教师来回查看学生的实验进度，并主动与学生交流指导。针对出现的问题引导学生自己解决，让学生带着实际项目和存在的问题，独立完成DHCP服务器的配置项目。

6)学生记录服务器配置项目的相关参数和过程，根据参数及实验过程独立完成实验报告，并分析错误原因和实验结果。教师统计学生的项目完成情况，并针对突出问题进行讲解，辅导学生完成配置项目。

3.2 教学效果分析

按照以上步骤进行验证性实验教学，首先学生可以对理论教学的内容进行回顾，其次让学生带着现实生活中的实际项目进行实验，利用项目驱动和学生的探索欲望，促进学生学习的主动性，最后教师的走动查看和主动交流，不仅能够掌握课堂的真实情况，而且帮助学生解决了实际问题，激发了学生的学习动力。课后，学生根据记录的错误信息、参数和实验结果，独立撰写实验报告，杜绝实验报告的抄袭，实验报告形式呈现多样化。在验证性实验教学当中真正实现学生独立思考和主动探索式学习过程。

4 结束语

验证性实验对巩固学生理论知识和后期培养学生的独立思考能力、创新能力是不可或缺的，但是传统验证性实验在教学方法上存在一定的弊端。打破传统验证性实验教学的模式，采用简化实验指导书、任务驱动法教学、启发式教学、走动式教学以及实验报告形式多样化等教学方法，不仅能够提升验证性实验教学的实验效果，而且能够激发学生学习的主动性，培养学生独立思考能力、创新能力。

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