仲啟媛，賈佑銘，譚立龍

(第二炮兵工程大學(xué) a.204教研室；b.發(fā)射工程系，西安 710025)

以學(xué)生為主體的試誤性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

仲啟媛a，賈佑銘b，譚立龍a

(第二炮兵工程大學(xué) a.204教研室；b.發(fā)射工程系，西安 710025)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在對學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有著理論教學(xué)無法替代的重要作用。文中分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的缺點(diǎn)，并探索一種以學(xué)生為主體的“試誤性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過程到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，都以學(xué)生為主體，教師故意給出錯誤的方法、結(jié)論或錯誤的儀器狀態(tài)，讓學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行分析判斷，并能自己提出正確的解決方法。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相比，該方法更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

試誤；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)效果；教學(xué)方法；創(chuàng)新

培養(yǎng)和造就高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才是現(xiàn)代高等教育的目標(biāo)，人才培養(yǎng)已經(jīng)從以“傳授知識”為主的應(yīng)試教育向以“能力培養(yǎng)”為主的素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育轉(zhuǎn)變。以檢驗(yàn)學(xué)生對理論知識的掌握程度和提高學(xué)生動手能力和分析解決問題能力為主要目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動越來越受到重視，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在對學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面有著理論教學(xué)無法替代的重要作用，是高校教學(xué)過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以檢驗(yàn)學(xué)生對所學(xué)理論知識的掌握程度，而且可以加深對理論知識的理解、深化和拓展；在實(shí)驗(yàn)中，通過架設(shè)實(shí)驗(yàn)用的儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程中自己動手操作、思考，可以提高學(xué)生的動手能力和觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識；實(shí)驗(yàn)中對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取、記錄、分析、整理和思考的過程，可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍、實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；此外，對于一項(xiàng)復(fù)雜細(xì)致的實(shí)驗(yàn)，通常需要多人合作完成，這種合作一方面可以鍛煉學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力，一方面也可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，對以后的學(xué)習(xí)和工作都大有裨益[1]。

1 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法分析

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是在教師講授基本理論以后進(jìn)行，以驗(yàn)證和鞏固理論知識為主要目的。雖然學(xué)生的動手能力可以得到一定的鍛煉和提高，但在觀察能力、分析問題和解決問題的能力，以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這主要反映在以下三個方面：

(1)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程考慮到大多數(shù)學(xué)生的具體情況，實(shí)驗(yàn)操作的項(xiàng)目難度一般都不大，在規(guī)定的時間內(nèi)，大多數(shù)學(xué)生都能完成，但對于能力較強(qiáng)的學(xué)生來說，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過于簡單，限制了這些學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力。

(2)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法通常屬于“照方抓藥”式的實(shí)驗(yàn)方法[2]，這種方法中“藥方”是教師事先配好的，學(xué)生不用根據(jù)自己的理解加入自己的“藥方”。例如：為什么如此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的實(shí)驗(yàn)條件是怎樣確定的；如果不按指導(dǎo)做會有什么樣的后果；實(shí)驗(yàn)中常常遇到哪些異常現(xiàn)象；為什么要用指定的檢測設(shè)備進(jìn)行檢測；試劑的濃度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果又什么影響等。這樣的教學(xué)模式使得教師不曾講過的東西學(xué)生就不會, 應(yīng)該注意的地方教師如果不指出來, 學(xué)生也不會考慮到, 還有可能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)事故。這種實(shí)驗(yàn)方式無形中限制了學(xué)生的想象力和主動參與的意識，獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力得不到發(fā)揮。

(3)實(shí)驗(yàn)室的一些昂貴的精密儀器，不當(dāng)或錯誤的操作會影響儀器的精度和使用性能。為了避免這些昂貴儀器因操作不當(dāng)造成損壞，教師總是要求學(xué)生嚴(yán)格按操作程序操作，不許學(xué)生隨便操作用不著的儀器。于是學(xué)生對儀器敬而遠(yuǎn)之，不敢動手操作，即使有什么不同于指導(dǎo)書上的“想法”，也不敢動手操作驗(yàn)證。這樣不僅不利于學(xué)生加深對儀器構(gòu)造和原理的理解，而且，久而久之，多數(shù)學(xué)生會對實(shí)驗(yàn)失去興趣而持應(yīng)付心態(tài)。這不僅影響了實(shí)驗(yàn)效果，而且也限制了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新意識的發(fā)揮。

2 以學(xué)生為主體的試誤性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

所謂試誤性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指教師在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時，故意設(shè)置某些障礙或給出錯誤的儀器、試劑，引導(dǎo)學(xué)生增加試誤學(xué)習(xí)過程[3]。試誤性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相反，后者在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段基本上是教師包辦，教師盡可能從方便學(xué)生的角度準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的儀器和試劑，不僅詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用、測試方法、實(shí)驗(yàn)步驟，甚至連數(shù)據(jù)記錄表格也替學(xué)生設(shè)計(jì)好，學(xué)生只要按照規(guī)定步驟機(jī)械地操作、填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根本不去思考為什么。而采用試誤性實(shí)驗(yàn)法，教師不僅不會事先為學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，而且還會故意設(shè)置一些障礙，或提示學(xué)生改變實(shí)驗(yàn)條件或?qū)嶒?yàn)方法做試誤性附加實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比，引導(dǎo)學(xué)生去思考和探索，讓學(xué)生在思考中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而在動手操作中解決問題。

2.1 以學(xué)生為主角激發(fā)興趣

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法通常是以教師為中心，注重教師的“教”，不重視“導(dǎo)”，學(xué)生是被動的“學(xué)”，結(jié)果是教師包辦，學(xué)生不感興趣。要想讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課感興趣，并通過實(shí)驗(yàn)課加深理解理論知識，提高動手能力和分析解決問題能力，就必須改變以教師為中心的教學(xué)觀念，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上唱主角。

2.1.1 學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，學(xué)生要親自參與進(jìn)來，自己動手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需要的一切資料和儀器設(shè)備等。這樣可避免教師包辦，學(xué)生養(yǎng)成“衣來伸手，飯來張口”的習(xí)慣，使學(xué)生對每一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全過程；從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)步驟、儀器選擇和架設(shè)、可能出現(xiàn)的操作現(xiàn)象、數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì)、預(yù)計(jì)來用的數(shù)據(jù)分析處理方法以及預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，有一個比較系統(tǒng)和直觀的了解。對于由多人合作完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要事先組織和分工協(xié)調(diào)好。這些準(zhǔn)備工作對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立工作、組織分工和協(xié)調(diào)能力都大有裨益。

2.1.2 教師給予恰當(dāng)?shù)膯l(fā)引導(dǎo)

以學(xué)生為中心并不意味著教師放手不管，一點(diǎn)也不參與進(jìn)來。在做實(shí)驗(yàn)的時候，實(shí)驗(yàn)教師的講解是必不可少的，但是要“少而精”，要改傳統(tǒng)的“灌輸式”講授為“啟發(fā)引導(dǎo)式”講授。教師的啟發(fā)引導(dǎo)可以是正面的，例如，提出實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和預(yù)習(xí)過程可能遇到的問題；對實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)的異常現(xiàn)象如何找出原因并排除故障；當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相差較大時，該從哪些方面查找原因。

教師可以試誤性地進(jìn)行啟發(fā)引導(dǎo)。例如，如果不采取給定的實(shí)驗(yàn)方法，而是采用另外一種方法，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么影響，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析時，不同的誤差處理方法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響，會不會影響被檢測儀器的使用等。對學(xué)生提出的問題也不能立刻告訴答案，而是要通過啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生自己尋找答案。教師恰當(dāng)?shù)膯l(fā)引導(dǎo)可以拓寬學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.1.3 正確對待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果

對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要實(shí)事求是地記錄，不要刻意篡改數(shù)據(jù)；對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也要客觀正確地對待，不能以實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果是否一致來判斷實(shí)驗(yàn)是否成功，實(shí)驗(yàn)不是目的，而是手段。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致，那只能說明整個實(shí)驗(yàn)基本成功，要總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不一致，要認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)中的每一個環(huán)節(jié)，查找問題出在哪里，同時引導(dǎo)學(xué)生多問幾個為什么[4]。這樣，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時，就不是“照方抓藥”式機(jī)械地去做，而是在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，積極思考問題、提出問題和解決問題，從而獲取更多的知識和能力。

2.2 讓學(xué)生充分接觸儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)學(xué)生對理論知識的掌握程度，同時提高學(xué)生動手能力和分析解決問題能力，所以，實(shí)驗(yàn)離不開儀器設(shè)備。讓學(xué)生充分動手操作儀器設(shè)備，不僅有利于加深學(xué)生對儀器設(shè)備構(gòu)造、原理和使用的理解，也可以提高學(xué)生的觀察能力，鍛煉學(xué)生獨(dú)立自主，勇于實(shí)踐的能力，在操作中發(fā)現(xiàn)問題，在分析中鞏固知識，在操作中解決問題，在失敗中總結(jié)教訓(xùn)。

但是對于造價高、精度高、復(fù)雜度高、自動化程度高的新儀器設(shè)備，學(xué)生通常會產(chǎn)生畏懼心理，生怕出錯，弄壞儀器，從而對儀器敬而遠(yuǎn)之，不敢親自動手操作。教師也會強(qiáng)調(diào)對貴重儀器的保護(hù)，不可避免地會多加限制。這些都會影響學(xué)生充分動手操作的熱情。所以，教師要保留一些原始的、造價低、自動化程度不高的儀器設(shè)備用于教學(xué)[5]。

2.2.1 消除負(fù)擔(dān)，大膽操作

原始儀器設(shè)備造價低，可以消除學(xué)生“貴重儀器怕弄壞，不敢動手”的心理負(fù)擔(dān)。讓學(xué)生放開手腳，大膽探索，進(jìn)行獨(dú)立操作，可以調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性。

2.2.2 便于了解結(jié)構(gòu)組成和工作原理

新的儀器設(shè)備通常集成度高、自動化程度高，結(jié)構(gòu)組成是不可見的，學(xué)生操作基本上是屬于“黑箱”操作，輸入端操作，輸出端出來結(jié)果，中間的過程是不可見的。而原始儀器一般集成度較低，學(xué)生可以清楚地看到它的結(jié)構(gòu)組成，有助于學(xué)生對工作原理和處理過程的理解，也有助于發(fā)揮學(xué)生的思考能力。

2.2.3 有助于培養(yǎng)觀察、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理能力

原始儀器通常需要人工讀取數(shù)據(jù)，并手動記錄數(shù)據(jù)，有些儀器在讀取數(shù)據(jù)時是有嚴(yán)格要求的，有一定的技巧性，這可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、讀數(shù)能力以及數(shù)據(jù)處理的能力?？梢愿鶕?jù)讀取數(shù)據(jù)的大小，隨時判斷測量誤差的大小，并判斷出現(xiàn)誤差的原因。

2.3 通過試誤性實(shí)驗(yàn)獲得成功的經(jīng)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作中引導(dǎo)學(xué)生多問幾個為什么，而不是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的要求，進(jìn)行驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)操作。

2.3.1 比較操作，印象更深

引導(dǎo)學(xué)生分別按照實(shí)驗(yàn)操作要求和不按照實(shí)驗(yàn)要求去操作，比較兩種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有什么不同，會造成什么樣的后果。例如，經(jīng)緯儀在操作使用前要求先調(diào)平，后對心，然后再精確照準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)進(jìn)行測量，如果是先對心，后調(diào)平，再照準(zhǔn)遠(yuǎn)處目標(biāo)，對測量結(jié)果有什么影響？通過實(shí)際操作測量比較可以得出更直觀的結(jié)論。

2.3.2 分析改變實(shí)驗(yàn)條件和方法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

教師可以引導(dǎo)學(xué)生改變實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法。例如，有的儀器設(shè)備在使用時要求嚴(yán)格調(diào)至水平狀態(tài)，如果沒有調(diào)至水平，對測量結(jié)果會有什么影響呢？可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行未調(diào)平時的實(shí)驗(yàn)，并把操作過程、觀察現(xiàn)象和精確調(diào)平時相比較，讓學(xué)生明白水平狀態(tài)的重要性。

2.3.3 給出錯誤的狀態(tài)或儀器，在挫折中思考、解決問題

教師也可以在學(xué)生不知情的情況下，將儀器調(diào)至錯誤的狀態(tài)，或給出不同精度的儀器、不同濃度的試劑，讓學(xué)生自己去選擇和操作。如果學(xué)生未加思考，選錯了儀器或試劑，那實(shí)驗(yàn)一定是不順利或?qū)嶒?yàn)結(jié)論是錯誤的，這時再引導(dǎo)學(xué)生去思考。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，認(rèn)真分析，并重新選擇儀器和試劑，仔細(xì)調(diào)整儀器狀態(tài)，在實(shí)驗(yàn)取得成功的同時，學(xué)生既能獲得成功的喜悅和經(jīng)驗(yàn)，也對實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)原理有了更深的理解，既拓寬了思路，也學(xué)會了分析問題和解決問題的方法，在提高了動手能力的同時，也養(yǎng)成了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

3 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是理論教學(xué)的有效補(bǔ)充和縱向延伸，它在培養(yǎng)學(xué)生主動認(rèn)知能力、分析問題、解決問題的能力等方面具有理論教學(xué)無法替代的重要作用。要培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的創(chuàng)新型和工程應(yīng)用型人才，不僅要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，還要努力提供以學(xué)生為主體的，具有啟發(fā)性和引導(dǎo)性的開放型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。試誤性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以使學(xué)生通過對比真正了解了實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)和原理，而且也使學(xué)生在獲得成功經(jīng)驗(yàn)的同時，充分激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，也為將來在實(shí)際工作中排除故障提供了新思路。

[1]溫茹淑,張晨.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].嘉應(yīng)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2002,20(3):96-98.

[2]崔連義.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探,2011,30(2):189-192.

[3]李興杰,李小六,范永山.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課授課方法與考核方法的改革[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,33(5):153-155.

[4]曾曉松,譚瓊.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“主動實(shí)踐”探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(7):279-281,287.

[5]張志芹.加強(qiáng)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(8):288-290.

Discussions about Trial Mistakes Experiment Teaching Method Taking the Students as the Main Body

ZHONG Qiyuana,JIA Youmingb, TAN Lilonga

(a. National Key Laboratory of National Key Discipline about Armament Launch Theory and Technology；b. Department of Launching Engineering, The Second Artillery Engineering University Xi’an 710025, China)

Experiment teaching has more important functions than theoretic teaching in cultivating practical and innovation abilities of students. The disadvantages of the traditional experiment teaching method were analyzed. “Trial mistakes” experiment teaching method was discussed. The wrong method, wrong conclusion or wrong stations of instruments were given by teachers deliberately, which would be analyzed and judged by students according to what they have learned, and the correct solution would be put forward by students themselves. Comparing with the traditional experimental teaching method, this method could inspire learning interests of students more, and could be helpful to enhance the abilities of analyzing questions and resolving questions. This method could be helpful to cultivate the innovation consciousness.

trial mistakes; experimental teaching; teaching effect; teaching method; innovation

2013-12-17；修改日期: 2014-01-06

仲啟媛(1973-)，女，工學(xué)博士，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事定位定向方面的教學(xué)、科研和實(shí)驗(yàn)室管理工作。

G642.423；G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.043