实践课程中的创新实验教学

刘东奇

（攀枝花学院生物与化学工程学院，四川攀枝花 617000）

0 引言

半个多世纪以来，世界各国在不同的起点和基础上，都在努力实现工业化和现代化。科技创新是一些国家显著提高科技创新水平的基本战略，已形成越来越强的竞争优势。这些国家被称为创新型国家。当前，全面建设小康社会正处于关键时期。根据具体情况和需要,中国提出科技进步和创新作为经济社会发展的主要驱动力,增强自主创新能力作为调整经济结构、转变增长方式、提高国家竞争力,建设创新型国家作为面向未来的重大战略[1]。

创新是一个国家发展的动力，是一个国家进步的灵魂。建设创新型国家，关键在于人才的培养和利用。创新型高素质人才是学校目前的目标之一。培养学生创新能力已成为学校教育改革的一项重要任务。实验课程是培养创新能力的重要途径之一。学生在实验中能够将理论与实践结合起来，能够识别问题、分析问题、解决问题。创新实验教学在国内外高校和同行中正在兴起[2]。

1 创新实验教学的重要性

实验教学是理论知识与实践活动、间接经验与直接经验、抽象思维与形象思维、传授知识与训练相结合的教学过程。但是，多年的实践教学模式大多是由教师按照属于学生的教师指导或书本上的安排对已经安排在实验室仪器设备上的步骤进行调试、测量、记录并做出相应的数据处理。试验的结果可以很容易地得到。也就是说，传统的实验教学是以教师为中心的。学生在老师的指导下进行模拟操作。学生在这种传统的实验教学中本质上是一种被动的接受状态。他们的学习积极性、积极性都受到了一定的限制。实践证明，这种实验教学方法对学生学习如何进行初步实验，学习设备的基本使用是有益和必要的。然而，这种实验教学模式不利于创新人才的培养。学生的个人主动性和创造性受到了限制。他们发现问题并解决问题的能力非常有限。这种教学模式对培养学生的动手能力、研究能力还远远不够。因此，多年来，虽然我们的学生在中国的大学同时培养和教育，相比于发达国家的学生，考试成绩往往可以很高。他们在面对解决实际问题时，往往缺乏必要的实践能力，也缺乏独立思考和创新精神。

创新高素质人才的缺乏直接导致了我国科技创新能力的薄弱。根据波士顿咨询集团2009 年发布的调查显示，中国的国家创新能力目前在该报告中仅排在第27 位，处于的中间水平。这与中国经济社会发展水平不相符合，也远远低于中国经济社会发展的要求。这也与国家对创新政策的支持不相称。我国科技创新形势十分严峻。创新实验教学是培养高素质人才的重要途径。创新实践教学不仅是为学生实践能力提高的重要途径,也是培养和提高学生创新意识、创新精神的主要入口点，是实施全面素质教育最有效的形式之一。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”在实践中，经常在教学中设置创新实验有助于学生创新能力的培养和提高，由此可见创新实验教学的重要性[3]。

2 创新实验的意义

创新实验要求学生能够结合自己所学的知识提出具体的实验内容，以提高我们学生的创新素质为主线。它改变了由教师和学生共同解决问题的实验模式。这些实验要求学生设计自己的实验仪器，并着重对实验结果进行分析和研究，结果也是多种多样的。与传统的测量验证实验相比，创新实验是一种更高层次的实验训练，旨在培养学生在研究设计中独立工作的能力。创新实验教材与普通实验教材是完全不同的，它没有测试原理和实验步骤，教材中包含了一系列的问题、实验要求和参考提示。学生需要根据自己的能力找到并阅读参考资料来回答这些问题。根据一定的实验要求，选择自己的实验仪器，设计实验步骤，观察并记录实验结果和数据，并研究发现实验过程中的各种问题，最终完成试航。只有这样，才能知道实验的原理和步骤，自己做好准备，才能达到实验的要求。通过这样的实验，学生深入了解物理实验，提高自我学习能力、实践能力、设计能力，以及分析问题、研究问题、解决问题的能力，激发创新。而这样的实验往往耗时较长，往往无法通过，甚至反复失败，这是培养学生独立从事科学研究的能力，特别是创新能力的要求。

创新有坚实的基础。坚实的基础不仅来自对基础知识的扎实掌握，更来自于基础研究方法和思维方式中所体现的知识。这些都为我们的实验创造性设计提供了坚实的理论基础。

有针对性的反对是创新的规律。在实验中，实验目的可以触发我们的思维取向。在实验目的指导下，根据课题要求和给定的条件下，利用储备的知识和科学的思维方式，分析相关的场景，精心构思实验原理、安排实验项目和程序进行实验数据记录和处理实验数据。

应用目的是创新的标准。知识和技能可以通过实践转化为能力。这就要求学生从日常生活中发现的问题出发，仔细观察周围的环境，通过观察、分析，建立清晰的物理图景，建立物理思想，从理论上解决问题。文化创新的方向是拓宽学生的知识面，提高学生的动手能力，激发学生无尽的潜能。

创新实验教学通过更新实验内容、改进实验方法、工具和教学模式来培养学生的创新思维和创新能力。通过这种模式来激发学生的主动性，激发学生的主动创造思维，从而达到培养学生创新能力的目的。在创新实验教学过程中，一方面考虑到学生对实验内容更新的渴望，组织和引导学生对实验方法、工具和教学模式的思考；另一方面，尽量给学生更多的时间和空间，让学生自己完成自己的实验设计，自己完成实验的整个过程，以及对实验结果的分析和处理。

创新实验可以促进学生的自主学习和发现问题。学生在教师的指导下，通过科学理论或课程的最新研究内容和知识，提出了自己感兴趣的研究方向，利用图书馆和互联网广泛的访问相关文献了解国内外研究现状，获取大量的信息。这不仅为学生解决问题提供了理论基础，也使学生在课堂之外获得了很多知识，拓展了学生的视野。学生在巩固文献的基础上，有可能提出和发现问题、分析问题，以未知问题为基础进行学习和讨论。

3 创新实验方法的实施

在实施创新实验中，首先要实现师生互动，即在实验的教学过程中，要求学生积极参与实验的设计和准备。老师只给学生一些启发性的指导，以避免学生养成坐着享受的习惯。在实际操作中，教师介绍了实验设计的目的、意义、如何协调研究项目和设计步骤等知识。然后在教师的指导下，学生选择自己的课题，查看文档等信息源，获取解决实际问题的信息，撰写实验设计(选择实验方法、实验条件、实验设备等)。学生首先做预实验，然后做正式实验，最后写论文和报告，以培养学生实事求是的科学态度，顽强的工作作风，勇于开拓创新的意识。由学生自己提出的试点项目将在实验由教师演示后接管，给予评价和不适当的场所。学生在实验的基础上进行修改、丰富和改进。这种方法有利于培养和提高学生的创新能力和研究能力。其次，在实验教学中充分利用现代教学技术。这些技术包括充分利用网络、计算机、多媒体表达方式，利用计算机辅助教学软件进行实验，促进虚拟、模拟实验和技术手段的使用。同时，对于一个特定的实验，将虚拟模拟和实际实验相结合，以激发学习者的兴趣，增强他们探索科学问题的精神。最后，在实验中提出问题，尤其是开放式问题，使学生产生寻找问题解决方案的欲望。有可能创造一种解决问题的方法和程序来训练学生的创造性思维能力与愿望解决问题。对于创新实验，根据一群人的实际需要，一个团队有2 ～3 人。教师必须参与，尤其是创新实验或大型设计实验。但教师主要注重质量控制，防止设备损坏和事故发生。教师一般不评论技术加工，以最大限度地提高学生的创新能力。当他们遇到技术问题时，老师试着让学生互相讨论并自己解决这些问题。必要时，老师还给予一些启发式的指导，培养相互合作的团队精神，培养创新意识和创新精神。

4 结语

新世纪创新实验教学的建设与实施是国家和社会赋予学校的使命。实验教学改革与科学研究的密切结合是创新实验进行教学的必由之路。我们要积极引导学生参与科学研究工作、课外科技活动，不断加强创新实验教学方法，这是培养实践性人才和创新型人才的主要途径。