基礎課實驗室開放教學模式的研究與實踐①:以沈陽體育學院運動生物力學實驗室為例

婁彥濤

(沈陽體育學院運動人體科學學院 遼寧沈陽 110102)

高等學校實驗室開放是一個由來已久的話題,它已經成為培養創新型人才不可缺少的手段。由于開放式實驗教學在提高實驗資源的利用率,激發學生學習的積極性,培養學生的獨立工作能力和創新思維能力等方面取得了極大的成功,因此被各高校普遍采用。尤其在教育部普通高等學校本科教學水平評估后,各學校的基礎課實驗室的實驗條件都有不同程度的改善,使實驗室開放成為可能。實驗室開放包含三層意思,其一是實驗室要在時間上實行開放,充分利用現有條件,盡可能地為學生創造方便的條件和良好的服務,使學生可以不受時間限制隨時進入實驗室完成實驗任務;其二是實驗內容開放,為學生提供盡可能多的服務,讓學生創造性的進行綜合和設計性實驗,以加強學生的創新能力的培養;其三要加強實驗室的管理,要建立完善的管理和保障制度,保證學生可按計劃進實驗室。

1 開放實驗室的實驗時間,保證學生可隨時進入實驗室

開放實驗室的實驗時間無疑會增加實驗室管理人員和實驗指導教師的工作量,如果在只有一個或幾個學生的情況下也進行實驗室的開放和實驗的指導,會造成實驗室管理人員和實驗指導教師時間的極大浪費,為解決這個問題,一般學校的做法是制定開放時間表,學生可在時間表規定的時間內到實驗室進行實驗,一般這種時間表規定的時間所能容納的學生人數不會比學生應參加的人數大很多,雖然學生可在規定的時間內靈活的分配自己的時間,但學生選擇實驗的時間有很大的局限性,達不到實驗室時間開放的真正效果。

我們采用學生預約的方式,當有足夠多的學生選擇了同一個時間段進行實驗的時候,學生可進行實驗,這樣既保證了開放實驗室的實驗時間,同時又能最大限度的節約實驗室管理人員和實驗指導人員的工作量。以沈陽體育學院基礎實驗指導為例,同時需要上實驗的學生有150人,每個實驗室的容量為30人,如果設定可進行實驗的最少人數為20人的話,按最壞情況考慮,需要增加實驗管理人員和實驗指導教師的工作量為總工作量的16.67%,一般情況下,增加的工作量不會超過總工作量的10%。至于少數學生選擇的時間不夠集中,達不到實驗要求的最低人數要求,可通知學生重新選擇實驗時間。

2 改革實驗內容,培養學生的創新能力

為適應開放實驗室的教學要求,在安排教學時首先考慮學生的培養目標、認知規律和學習特點,過去偏重于傳授知識理論,而實驗教學只作為驗證理論的一種手段。實行開放實驗教學后,實驗教學不僅僅是課堂知識的補充和加強,更是培養學生綜合運用課堂知識解決實際問題能力的手段。因此,學生在開放實驗室應首先做好基礎實驗,學會基本知識的運用,然后再進行綜合訓練,達到運用自如的目的。針對這些問題,我們對實驗教學內容進行了優化。

2.1 建設立體化實驗教學體系

為適應不同層次學生的需要,我們設計了立體實驗教學體系,在這個體系中,包括基礎性實驗、綜合性實驗和開放性實驗,基礎性實驗是每個學生必須完成的實驗內容,這些實驗大部分是對課堂知識的驗證,達到加深和鞏固學生課堂學到的知識的目的;綜合性實驗要求大部分學生完成,是對課堂知識的綜合運用能力的培養;開放性實驗要求小部分學有余力的學生完成,主要培養學生的創新能力。

2.2 精選基礎性實驗

精選內容,在學習每個知識點后,都設計出相應的實驗內容,并在每個實驗中,都留有思考題,要求學生認真思考做答。實驗時以學生為主體,教師通過學生實驗的效果和提交的作業檢查本階段的教學效果,使學生能夠完成動手、動腦的能力訓練,加強綜合素質的培養。

2.3 開展綜合項目訓練

這一階段主要是培養學生綜合運用知識的能力,其培養對象并不是全體學習本門課程的學生,而是確實學有余力的學生,讓這些學生組成3～4人小組,選擇題目,在規定的時間內完成一個完整的項目。具體的項目如在運動生物力學基礎課程中要求學生設計的“人體落地沖擊力效果評定”“人體重心控制能力”“人體膝關節等速肌力測定”等,在項目訓練期間將通過實訓項目的完成達到鞏固基礎階段成果、熟練解決體育實際問題的目的。

實訓項目的設計非常重要,其主要原則是既使學生有切入點又要使各章的實驗內容和實訓項目之間有聯系點,還要使其最終形成一個作品。在此階段,教師以“導師”的身份出現,引導學生參與到實訓項目中,對學生提出的問題進行解答、檢查學生項目完成情況,并要適時為學生進行歸納,總結編程技巧和語法知識。其中對學生參與項目的引導不是簡單地布置任務,而是通過一些相關程序的演練使學生能夠動手實現,不能讓學生感覺束手無策。通過巡回指導、觀察學生完成情況,要求學生提交相關文檔以及相關作品來檢驗本階段的實踐教學效果。

2.4 增設開放實驗,加強學生的創新能力

開放性實驗即學生自主設計的實驗。學生自主設計實驗的內容、實驗的步驟、實驗需要的儀器設備和實驗能夠達到的預期結果,經教師審查后,學生可到實驗室進行實驗。開放式實驗教學就是給予學生充分的主動權,為學生提供寬松的實驗條件和環境,在整個開放式實驗過程中學會自己解決遇到的問題,分析實驗中出現的各種現象,以及評價實驗結果的正確性,使他們在失敗中磨練意志,在成功中獲得科學的實驗素質和創新能力。

3 采用科學的手段,加強開放實驗室的管理

良好的制度必須有科學的管理手段作為支撐,為管理好開放實驗室的教學工作,我們開發了基于校園網的開放實驗室管理系統。在該系統中,實驗室先公布開放實驗的題目、可供開放實驗的實驗室及實驗室容量,學生自主選擇好實驗的時間、實驗室在網上預約實驗,等待實驗室管理人員批準,獲得批準的學生可按時到實驗室參加實驗,同時系統提供實驗學生的考核名單,實驗結束后,實驗指導教師在系統上記錄該學生的成績。同時該系統還提供開放性實驗的申報與管理功能。

基于校園網的開放性實驗管理系統按使用人員劃分為管理員、教師和學生三個功能模塊,每個模塊完成不同的功能。

3.1 管理員使用該系統完成的功能

管理員主要在網頁上發布與實驗室、實驗課相關的公告,實驗室的介紹,實驗人員、教師的基本情況,實驗設備的管理等內容,其中最主要的功能是實驗課程的設置,系統管理員設置在該實驗室進行的按教學計劃的實驗課程和每門課程應開設的實驗項目,只有設置了實驗項目后,實驗教師才可以安排實驗的時間,讓學生選擇。

3.2 實驗教師使用該系統完成的功能

實驗教師主要完成安排每個實驗對學生開放的時間,學生按照教師提供的時間進行預定,預定后教師對學生的預定信息進行審批,每個實驗進行前,學生要在實驗室門口劃卡,確認身份,方可進入實驗室進行實驗,教師還可以對學生的成績進行管理,學生成績分為預習成績、實驗成績、實驗報告成績等。教師的另一個功能是對學生申報的自設定實驗項目進行審批,并可提出對學生申報項目的修改意見。

3.3 學生使用該系統完成的功能

學生使用該系統,主要是瀏覽實驗室的相關介紹、設備人員信息、實驗課程信息等,學生根據教學計劃要求,預定相應的實驗項目,根據教師批準的實驗時間進行實驗,并可查詢每個實驗的成績,學生可根據自己的愛好,設計相應的實驗項目。

4 開放實驗室的成效

開放實驗室的實施,基礎課實驗打破了傳統實驗教學按照規定時間完成規定內容的硬性要求,學生可以自由組合,自行安排實驗時間和內容,學生真正成為課程的主角,教師轉變為學生的顧問。學生設計有一定創新性的實驗項目,教師針對學生實驗過程中存在的問題或想法提出指導性意見,學生在自己做的過程中形成對專業知識的深刻理解和獨到見解。學生的創新能力和創新意識得到了很大的提高。

生物力學基礎實驗室自2009年開放以來,累計增加開放時間500多小時,學生自擬或教師提供給學生的綜合訓練項目近120多個。通過開放培養了學生運動技術的應用能力,一大批學生通過考試進一步進入研究生的學習以及各省市科研所工作。

生物力學實驗室重視培養學生的實際操作能力,近幾年學生在校內技能大賽中獲得各類競賽獎勵多項,僅2010年就獲得遼寧省大學生運動技能競賽一等獎1人、二等獎3人、三等獎2人的好成績。

5 結語

開放實驗教學解決了傳統實驗對學生實驗時間和實驗項目的限制,把實驗的重點放在培養學生的能力上,在實驗的過程中,學生真正的從被動轉為主動,在促進理論與實踐的結合的同時,培養了學生的創新能力。學生通過開放性實驗拓展了視野、加深了對知識的理解。同時,開放實驗教學增加了教學設備的利用率,在不增加設備投入和實驗用房投入的情況下,加大了學生進入實驗室的次數和時間,對培養應用型人才發揮了重要的作用。

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