實驗教學中創新能力的培養

摘 要:本文探討了實驗教學中創新能力的培養問題。分析了目前傳統實驗教學模式中存在的一些問題，提出了相應地改進措施，探究了一些科學的教學理念和培養學生創新能力的教學方法。

關鍵詞:實驗教學 創新能力 冗余控制

中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0184-02

我們要認識世界，但更重要的是改造世界，這就要求我們必須有良好的操作能力和操作技能。只有認識世界的能力，而缺乏操作能力的話，科學創新就難以成功。實驗教學主要是培養學生的動手操作能力的教學活動，動手操作能力屬于實踐的范疇，它在學生的創新能力的培養過程中起著至關重要的作用。

隨著現代科學技術的進步，社會亟需認識能力和操作能力強同時又具有較強創新能力的創新型人才。長期以來由于思想觀念和經濟方面的原因，我國教育界普遍存在忽視操作能力、不重視實驗教學的傾向，這事必會對高新技術和新工藝的開發與發明創造活動產生及其不利的影響。因此，我們應該高度重視實驗教學，更要注意研究它的規律，通過它更好地培養學生的創新能力。

為了更好地利用實驗教學培養學生的創新能力，必須更新教學理念和教學方法，改革傳統的灌輸式教學方法，具體說來，應注意以下幾個方面問題。

1 引導學生從被動接受者轉變為主動參與者與積極探索者

傳統的實驗教學重視教師的主導作用，教師把意義強加給學生，而不是讓他們自己建構意義。教師講清楚實驗目的、實驗目標與實驗步驟，要求學生按部就班地操作，把學生變成了簡單地操作者，這樣極大地助長了學生的依賴心理，學生也就不會去積極思考一些問題，抑制了他們思考問題，解決問題的積極性，嚴重地阻礙了學生創新精神與創新能力的培養。眾所周知，現實中的問題往往具有高度復雜性和豐富多變性特點，一旦境況發生變化，這樣培養出來的學生就會感到無所適從、束手無策。

科學地做法是充分發揮學生的主觀能動性，讓學生成為教學活動的主角，教師充當參謀與被咨詢者的角色。教師只交待實驗目的，實驗目標以及與實驗有關的基本情況，合理引導學生自己查閱資料，熟悉實驗對象與操作規程，進而自己設計出實驗步驟，然后再把自己設計的實驗步驟與正確的實驗數據對比研究，找出其異同點，之后再與教師討論并作進一步的分析研究，在教師的參謀指導下探索出正確可行的實驗步驟乃至更加科學的實驗方法。這種讓學生自己收集資料，通過他們自己的觀察、思考，提出問題并解決問題的方法，不僅能使學生學地扎實，更能激發他們的探索精神與創新意識，對他們創新能力的發展非常有利。

2 加強操作能力與操作技能培養

操作能力是人的智力物化的憑借。工程技術人員在研究課題方面的創新性思維與創新性想象屬于意識的范疇，要把意識的東西轉化為實際的物質形態成果，必須通過操作能力來實現。操作能力對于科學創新的實現、速度和水平都有很大的影響。良好的操作能力品質，能加速科學創新和縮短科研周期，提高科研工作效率。與操作能力密切相關的是操作技能，兩者之間既有聯系又有區別是相輔相成的。能力是指順利完成某項實踐活動的屬性本領，技能則是完成某種任務的實踐活動方式。操作能力是形成技能的必要條件。操作能力對操作技能的形成及其快慢、熟練、靈巧和鞏固程度都有很大的影響?？萍脊ぷ髡叩牟僮髂芰?，有助于他們操作技能的發展;而科技工作者在掌握操作技能的過程中，又能促進操作能力的提高。操作技能是在生產實踐活動中逐步練就的，人們在掌握操作技能的過程中，都要經歷從不熟練到熟練，從不鞏固到鞏固，最后達到自動化的程度，實驗教學中要求學生操作要快速、準確，注意訓練學生的操作能力的協調性與靈活性。要充分利用正遷移對操作技能的培養。操作能力與操作技能都是在實踐中與操作中培養出來的，這就要求我們應該加強實驗教學環節，有些與實踐聯系密切的課程內容，應盡可能多的去實驗室或現場中實施教學活動，讓學生邊實踐邊學習，邊學習邊研究，使學生在各方面都螺旋上升。任課教師與實驗老師密切配合，這樣既做到了理論聯系實際，又能使學生多做一些操作進而使他們的操作能力與操作技能得到提高，最終培養學生良好的創新意識與創新能力。理論課與實驗課的融合還能解決學時不足的矛盾，取得事半功倍的效果。

3 培養學生挖掘數據、分析數據、進而得出結論的能力

工程技術問題越是到高端，要求的量化程度越高，如果只是定性地泛泛地處理就難有重大突破，所以大學階段就應注意讓學生自己善于挖掘數據并運用數學知識對數據進行深刻地分析論證推理，從而抓住事物的本質性的特征，抽象出有利于問題解決的方案并最終解決問題。這一過程中本身就包含著許多創新性的工作，在這一過程中會遇到前所未見的新問題及一些難題，要解決它們往往不能搬用現成的結論，而是要開辟新思路，運用新方法才能取得預期的成效。

高新技術本質上是數學技術。高新技術和現代化生產具有資本投入高、附加值高、信息密集度高，以及產業控制力高、帶動力強等特點。許多關鍵技術研發難度大、不確定因素多、工藝復雜，攻克這些核心技術必須借助于相應的現代數學技術才能成功。數學技術正在社會生產的許多領域中扮演著第一生產力的角色，我們看到目前任何一項科學技術的進展或突破都與現代數學在某些方面的成就密切相關，沒有良好的數學素養就難以實現工程技術的創新。而數學素養的提高的一個更為有效的方法是把所學數學知識運用到生產實踐中去。實驗課中要注意提高學生應用數學的意識、興趣和能力，學以致用、理論聯系實際才能真正激發學生的創新意識發展他們的創新能力。

4 新組合教學

有人曾經說過“一個想法是舊成分的新組合，沒有新的成分，只有新的組合?！北娝苤挛魈m是一個單一經濟國家，其經濟支柱就是畜牧業。早在一個世紀前，澳大利亞為生產上等的羊毛而培養出著名的美利奴綿羊，而為出產美味可口的羊肉培養了其它品種。新西蘭把二者組合起來雜交繁殖出既有好的羊毛又能出優質肉的羊。類似的現有成分的新組合在新西蘭數不勝數，新西蘭就是靠這些而屹立于世界之林的?？梢娕f成分的新組合所產生的創新其威力是多么的巨大，另人遺憾的是我們傳統的教學模式嚴重的忽略了這種思想方法的傳授，我們在實驗教學中要有意識的去引導學生嘗試對舊成分的新組合。

傳統的教材是按照科學的邏輯的體系編寫的，教師自然按照這一體系進行教學，考試大多都是建立在一個問題只有一個正確答案的原則上，尋求那唯一正確的答案的思維模式被牢固地植入學生的腦海中，當然有些問題的答案是唯一的，比如一些數學問題便是這樣，那是因為問題的條件被嚴格的界定了。但現實世界中的大多數問題并非如此。如果你認為問題只有一個正確答案，那么當你找到它時，你就會停止進一步的探尋，容易使學生孤立而不是用聯系的觀點去看問題，這將嚴重的禁錮了學生的思想、抑制其創新思維，是極不可取的。我們在教學中應強調打破邏輯的體系，重視新組合的發現教學，注意研究各個板塊之間的聯系，比如在冗余控制實驗教學中，我們可以把確定性系統的已有成果與隨機系統結合;把脈沖控制與連續狀態反饋冗余控制相結合等等，這樣就能取得許多意想不到的優秀成果。所以我們要重視舊成分的新組合教學。

目前我國是一個制造大國，雖然我們的GDP已越居世界第二，但我們的經濟增長模式是粗放式的，難以做到可持續發展，我們的人均GDP依然很低，只有我們把制造大國變成成創造大國才能使我們改變這一境況，這需要我們一代一代華夏人堅韌不拔的努力，那么培養下一代人的創新性思維也就變得至關重要、刻不容緩了。我們要從點滴做起，從每一門課做起，實驗教學在這其中扮演著一個比較獨到的角色，只要我們科學的運作，通過實驗教學可以很好的發展學生的創新性思維能力與素質，為我們國家培養出更多更好的優秀人才。

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