實踐課程中的創新實驗教學

劉東奇

（攀枝花學院生物與化學工程學院，四川攀枝花 617000）

0 引言

半個多世紀以來，世界各國在不同的起點和基礎上，都在努力實現工業化和現代化。科技創新是一些國家顯著提高科技創新水平的基本戰略，已形成越來越強的競爭優勢。這些國家被稱為創新型國家。當前，全面建設小康社會正處于關鍵時期。根據具體情況和需要,中國提出科技進步和創新作為經濟社會發展的主要驅動力,增強自主創新能力作為調整經濟結構、轉變增長方式、提高國家競爭力,建設創新型國家作為面向未來的重大戰略[1]。

創新是一個國家發展的動力，是一個國家進步的靈魂。建設創新型國家，關鍵在于人才的培養和利用。創新型高素質人才是學校目前的目標之一。培養學生創新能力已成為學校教育改革的一項重要任務。實驗課程是培養創新能力的重要途徑之一。學生在實驗中能夠將理論與實踐結合起來，能夠識別問題、分析問題、解決問題。創新實驗教學在國內外高校和同行中正在興起[2]。

1 創新實驗教學的重要性

實驗教學是理論知識與實踐活動、間接經驗與直接經驗、抽象思維與形象思維、傳授知識與訓練相結合的教學過程。但是，多年的實踐教學模式大多是由教師按照屬于學生的教師指導或書本上的安排對已經安排在實驗室儀器設備上的步驟進行調試、測量、記錄并做出相應的數據處理。試驗的結果可以很容易地得到。也就是說，傳統的實驗教學是以教師為中心的。學生在老師的指導下進行模擬操作。學生在這種傳統的實驗教學中本質上是一種被動的接受狀態。他們的學習積極性、積極性都受到了一定的限制。實踐證明，這種實驗教學方法對學生學習如何進行初步實驗，學習設備的基本使用是有益和必要的。然而，這種實驗教學模式不利于創新人才的培養。學生的個人主動性和創造性受到了限制。他們發現問題并解決問題的能力非常有限。這種教學模式對培養學生的動手能力、研究能力還遠遠不夠。因此，多年來，雖然我們的學生在中國的大學同時培養和教育，相比于發達國家的學生，考試成績往往可以很高。他們在面對解決實際問題時，往往缺乏必要的實踐能力，也缺乏獨立思考和創新精神。

創新高素質人才的缺乏直接導致了我國科技創新能力的薄弱。根據波士頓咨詢集團2009 年發布的調查顯示，中國的國家創新能力目前在該報告中僅排在第27 位，處于的中間水平。這與中國經濟社會發展水平不相符合，也遠遠低于中國經濟社會發展的要求。這也與國家對創新政策的支持不相稱。我國科技創新形勢十分嚴峻。創新實驗教學是培養高素質人才的重要途徑。創新實踐教學不僅是為學生實踐能力提高的重要途徑,也是培養和提高學生創新意識、創新精神的主要入口點，是實施全面素質教育最有效的形式之一。愛因斯坦曾經說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”在實踐中，經常在教學中設置創新實驗有助于學生創新能力的培養和提高，由此可見創新實驗教學的重要性[3]。

2 創新實驗的意義

創新實驗要求學生能夠結合自己所學的知識提出具體的實驗內容，以提高我們學生的創新素質為主線。它改變了由教師和學生共同解決問題的實驗模式。這些實驗要求學生設計自己的實驗儀器，并著重對實驗結果進行分析和研究，結果也是多種多樣的。與傳統的測量驗證實驗相比，創新實驗是一種更高層次的實驗訓練，旨在培養學生在研究設計中獨立工作的能力。創新實驗教材與普通實驗教材是完全不同的，它沒有測試原理和實驗步驟，教材中包含了一系列的問題、實驗要求和參考提示。學生需要根據自己的能力找到并閱讀參考資料來回答這些問題。根據一定的實驗要求，選擇自己的實驗儀器，設計實驗步驟，觀察并記錄實驗結果和數據，并研究發現實驗過程中的各種問題，最終完成試航。只有這樣，才能知道實驗的原理和步驟，自己做好準備，才能達到實驗的要求。通過這樣的實驗，學生深入了解物理實驗，提高自我學習能力、實踐能力、設計能力，以及分析問題、研究問題、解決問題的能力，激發創新。而這樣的實驗往往耗時較長，往往無法通過，甚至反復失敗，這是培養學生獨立從事科學研究的能力，特別是創新能力的要求。

創新有堅實的基礎。堅實的基礎不僅來自對基礎知識的扎實掌握，更來自于基礎研究方法和思維方式中所體現的知識。這些都為我們的實驗創造性設計提供了堅實的理論基礎。

有針對性的反對是創新的規律。在實驗中，實驗目的可以觸發我們的思維取向。在實驗目的指導下，根據課題要求和給定的條件下，利用儲備的知識和科學的思維方式，分析相關的場景，精心構思實驗原理、安排實驗項目和程序進行實驗數據記錄和處理實驗數據。

應用目的是創新的標準。知識和技能可以通過實踐轉化為能力。這就要求學生從日常生活中發現的問題出發，仔細觀察周圍的環境，通過觀察、分析，建立清晰的物理圖景，建立物理思想，從理論上解決問題。文化創新的方向是拓寬學生的知識面，提高學生的動手能力，激發學生無盡的潛能。

創新實驗教學通過更新實驗內容、改進實驗方法、工具和教學模式來培養學生的創新思維和創新能力。通過這種模式來激發學生的主動性，激發學生的主動創造思維，從而達到培養學生創新能力的目的。在創新實驗教學過程中，一方面考慮到學生對實驗內容更新的渴望，組織和引導學生對實驗方法、工具和教學模式的思考；另一方面，盡量給學生更多的時間和空間，讓學生自己完成自己的實驗設計，自己完成實驗的整個過程，以及對實驗結果的分析和處理。

創新實驗可以促進學生的自主學習和發現問題。學生在教師的指導下，通過科學理論或課程的最新研究內容和知識，提出了自己感興趣的研究方向，利用圖書館和互聯網廣泛的訪問相關文獻了解國內外研究現狀，獲取大量的信息。這不僅為學生解決問題提供了理論基礎，也使學生在課堂之外獲得了很多知識，拓展了學生的視野。學生在鞏固文獻的基礎上，有可能提出和發現問題、分析問題，以未知問題為基礎進行學習和討論。

3 創新實驗方法的實施

在實施創新實驗中，首先要實現師生互動，即在實驗的教學過程中，要求學生積極參與實驗的設計和準備。老師只給學生一些啟發性的指導，以避免學生養成坐著享受的習慣。在實際操作中，教師介紹了實驗設計的目的、意義、如何協調研究項目和設計步驟等知識。然后在教師的指導下，學生選擇自己的課題，查看文檔等信息源，獲取解決實際問題的信息，撰寫實驗設計(選擇實驗方法、實驗條件、實驗設備等)。學生首先做預實驗，然后做正式實驗，最后寫論文和報告，以培養學生實事求是的科學態度，頑強的工作作風，勇于開拓創新的意識。由學生自己提出的試點項目將在實驗由教師演示后接管，給予評價和不適當的場所。學生在實驗的基礎上進行修改、豐富和改進。這種方法有利于培養和提高學生的創新能力和研究能力。其次，在實驗教學中充分利用現代教學技術。這些技術包括充分利用網絡、計算機、多媒體表達方式，利用計算機輔助教學軟件進行實驗，促進虛擬、模擬實驗和技術手段的使用。同時，對于一個特定的實驗，將虛擬模擬和實際實驗相結合，以激發學習者的興趣，增強他們探索科學問題的精神。最后，在實驗中提出問題，尤其是開放式問題，使學生產生尋找問題解決方案的欲望。有可能創造一種解決問題的方法和程序來訓練學生的創造性思維能力與愿望解決問題。對于創新實驗，根據一群人的實際需要，一個團隊有2 ～3 人。教師必須參與，尤其是創新實驗或大型設計實驗。但教師主要注重質量控制，防止設備損壞和事故發生。教師一般不評論技術加工，以最大限度地提高學生的創新能力。當他們遇到技術問題時，老師試著讓學生互相討論并自己解決這些問題。必要時，老師還給予一些啟發式的指導，培養相互合作的團隊精神，培養創新意識和創新精神。

4 結語

新世紀創新實驗教學的建設與實施是國家和社會賦予學校的使命。實驗教學改革與科學研究的密切結合是創新實驗進行教學的必由之路。我們要積極引導學生參與科學研究工作、課外科技活動，不斷加強創新實驗教學方法，這是培養實踐性人才和創新型人才的主要途徑。