驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中的改革與應(yīng)用

張寶健 梁麗勤

摘 要：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)中的一種重要的實(shí)踐手段，看似簡(jiǎn)單，卻對(duì)于提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，增加課程的吸引力具有非常重要的意義。本文結(jié)合微機(jī)原理與接口技術(shù)課程體系的建設(shè)，總結(jié)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段設(shè)計(jì)的思路和經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，對(duì)工科專業(yè)基礎(chǔ)課程如何更好地利用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)手段有重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課程體系

1 引言

微型計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域中迅速發(fā)展的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器儀表、通信工程、武器裝備制造等行業(yè)之中[1]。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是國(guó)家開(kāi)放大學(xué)電氣自動(dòng)化技術(shù)共享專業(yè)的一門統(tǒng)設(shè)必修專業(yè)核心課程，旨在讓學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的基本原理和軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)，為嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。“微機(jī)原理”課程的專業(yè)性和實(shí)踐性較強(qiáng)，是難教、難學(xué)的課程之一[2]。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)大學(xué)中微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在的問(wèn)題，提出了翻轉(zhuǎn)課堂式驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

2 夯實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論基礎(chǔ)

2.1 傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師在實(shí)驗(yàn)之前就會(huì)將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)發(fā)給學(xué)生，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行打印。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)當(dāng)中一般包含實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的情況下，也可以按著實(shí)驗(yàn)步驟獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果判定其是否掌握了實(shí)驗(yàn)原理和方法，大多數(shù)學(xué)生能夠得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但并沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行認(rèn)真思考，只是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)步驟操作，沒(méi)有培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)原理用于解決現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題的能力。

2.2 傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的必要性

雖然驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有著上述的教學(xué)特點(diǎn)，但是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是理解、深化和掌握課堂知識(shí)的必要手段之一，與課堂講授緊密配合，在夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的過(guò)程中起著不可替代的作用[3]。首先，學(xué)生在課堂上接觸的是抽象空洞的理論知識(shí)，因此他們急需一個(gè)形象的過(guò)程來(lái)加深對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證和理解，安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)則是一個(gè)非常合理的辦法。其次，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，只有打牢這個(gè)基礎(chǔ)，才會(huì)更好的進(jìn)行知識(shí)的拓展與延伸。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)根據(jù)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行具體分析，是一個(gè)對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行由表及里、由淺入深、由此及彼的認(rèn)識(shí)、理解和學(xué)習(xí)的過(guò)程。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟的了解，學(xué)生通過(guò)手和腦的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)正確的實(shí)驗(yàn)思想，鍛煉基本技能。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

既然驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)具有特定的作用，還不能完全的摒棄，但是一陳不變的實(shí)驗(yàn)形式卻又大大禁錮著學(xué)生的思維，因此分析過(guò)去的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對(duì)其進(jìn)行去粗取精改革與整理，是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再設(shè)計(jì)的必要條件和基礎(chǔ)。

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用

2007年美國(guó)科羅拉多州林地公園高中首次采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式。該校2位化學(xué)教師制作了教學(xué)演示視頻資料，讓學(xué)生在家里觀看他們上傳的教學(xué)視頻，回到課堂上師生共同討論學(xué)習(xí)中的問(wèn)題[4]。“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式就是學(xué)生承擔(dān)老師的角色的一種學(xué)習(xí)模式。學(xué)生利用課下的時(shí)間自主學(xué)習(xí)，靈活地安排學(xué)習(xí)，提前掌握課上需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，課堂也不再是以教師講解為主，而是以師生之間互動(dòng)討論、答疑解惑為主要旋律。所以，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)上，也要運(yùn)用這種成功過(guò)的教學(xué)模式年。

在微機(jī)原理課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師需要逐一講解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳、編程指令、存儲(chǔ)器擴(kuò)展和各種外圍芯片的應(yīng)用等。對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)略顯薄弱的學(xué)生，非常適合進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂式學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)越性在于學(xué)生可以自己安排和控制學(xué)習(xí)時(shí)間，觀看視頻課件等教學(xué)資源的節(jié)奏也可以自己掌握：懂了的可以快進(jìn)，沒(méi)懂的可以退回去反復(fù)觀看，或停下來(lái)思考。課堂上，學(xué)生根據(jù)觀看視頻的情況提出問(wèn)題，教師給予指導(dǎo)講解，也可小組討論，增加了教師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)。

3.2 采用多種多樣的教學(xué)方法

教師教學(xué)方法的單一性導(dǎo)致學(xué)生對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的厭倦，因此采用多種多樣的教學(xué)方法不僅可以提高學(xué)生的興趣，還可以提高教師的教學(xué)水平。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是指在教學(xué)過(guò)程中以若干分解的任務(wù)為中心，通過(guò)任務(wù)的完成來(lái)介紹基礎(chǔ)知識(shí)和技能，采取邊學(xué)邊練的方式來(lái)培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力[5]。采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，教師在下放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后，不再直接演示實(shí)驗(yàn)的操作方法和解決方案，而是引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行自我分析，學(xué)生將與教師討論以及自行查找資料等不同的方式完的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，最后教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析和討論結(jié)果對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行打分，作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)之一。

啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)是“以學(xué)生為主題，教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教學(xué)理念的具體體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、想象力和創(chuàng)新精神。傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，部分學(xué)生雖然看過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和教師的演示，但是仍然存在一些實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，當(dāng)學(xué)生舉手向?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)教師詢問(wèn)時(shí)，大部分教師采取直接動(dòng)手為學(xué)生解決問(wèn)題的方式，并沒(méi)有向?qū)W生講解出現(xiàn)問(wèn)題的原因或引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。教師首先應(yīng)將問(wèn)題進(jìn)行分解，然后將分解后的問(wèn)題不斷拋出，并分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因，最后引導(dǎo)學(xué)生逐一解決問(wèn)題，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手能力。

4 討論與展望

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在對(duì)鞏固學(xué)生理論知識(shí)和后期培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力是有著非常重要的作用，但由于傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，以及部分任課教師在教學(xué)方法上不積極的改進(jìn)，導(dǎo)致驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)被看作是沒(méi)有實(shí)際意義的實(shí)驗(yàn)。因此，打破傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，改進(jìn)教師的實(shí)驗(yàn)方法，采用形式多樣的教學(xué)手段，不僅增強(qiáng)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)效果，而且能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，為他們?cè)鰪?qiáng)創(chuàng)新性打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]皮建輝，向?qū)O軍.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)途徑的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2007，5（2）：63-65.

[2]薛來(lái)，蔡毅飛.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中融合探究性和實(shí)戰(zhàn)性的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（11）：162-163.

[3]張京輝.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程能力目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)[J].機(jī)械類教學(xué)論壇2009論文集.北京：高等教育出版社，134-137.

[4]蔡莉莎.基于翻轉(zhuǎn)課堂的單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)改革的探索[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，27（3）：85-87.

[5]高翔.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在“Access 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)”教學(xué)中的實(shí)踐[J].學(xué)科建設(shè)與教學(xué)改革，2009（23）：139-141.

（作者單位：東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院）