創(chuàng)新實驗教學(xué)模式有助于本科生科學(xué)素養(yǎng)的提高

周瑞莎?宋江鋒?李巧玲

【摘 要】通過驗證性實驗、設(shè)計性實驗、創(chuàng)新性實驗、工業(yè)化工藝流程的四步驟學(xué)習(xí)和鍛煉，能有效地讓學(xué)生理解基本科學(xué)觀點，掌握科學(xué)知識和方法，同時有助于理解科學(xué)技術(shù)對人類生活和工作所產(chǎn)生的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)知識和實踐的有效結(jié)合。通過該種創(chuàng)新實驗教學(xué)模式能有效地提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】本科生 研究生 創(chuàng)新實驗 科學(xué)素養(yǎng)

1.背景

科學(xué)素養(yǎng)由相互關(guān)聯(lián)的三部分組成：科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)對社會的作用，換句話說，科學(xué)素養(yǎng)三部分就是理解基本科學(xué)觀點；理解科學(xué)方法；理解科學(xué)技術(shù)對人類生活和工作所產(chǎn)生影響的認知能力。由于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的水平高低直接關(guān)系到國家和民族的發(fā)展，而教育承擔(dān)著培養(yǎng)、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的任務(wù)，因此對高等教育過程中科學(xué)素養(yǎng)的提高的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

實驗教學(xué)是高校培養(yǎng)符合社會需求的創(chuàng)新型人才不可缺少的重要環(huán)節(jié)， 對學(xué)生思想素質(zhì)、工程素質(zhì)、文化素質(zhì)的培養(yǎng)具有不可替代的作用。但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式偏重于對所學(xué)知識的驗證， 也就是說，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)要求學(xué)生必須在規(guī)定的時間內(nèi)根據(jù)實驗參考書提供的實驗步驟和方法， 完成驗證性實驗， 并根據(jù)實驗結(jié)果加以總結(jié)， 以加強和鞏固所學(xué)的知識。這種試驗教學(xué)方法能有效地提高學(xué)生對所學(xué)知識內(nèi)容的加深，有利于實驗技能的培訓(xùn)和提高，但忽視了學(xué)生好奇心和探究欲的訓(xùn)練，制約了學(xué)生個性的主動積極性，限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮和創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。同時傳統(tǒng)實驗教學(xué)更多側(cè)重實驗室驗證，而缺少對從實驗室產(chǎn)品到工業(yè)化產(chǎn)品的具體認知。如何通過創(chuàng)新性實驗教學(xué)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是目前高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個亟待解決的難題。

2.創(chuàng)新實驗教學(xué)的實施構(gòu)想

創(chuàng)新性實驗教學(xué)模式，有效地促進產(chǎn)學(xué)研在整個學(xué)科建設(shè)中的良性互動和可持續(xù)發(fā)展。保證學(xué)生能受到系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，充分發(fā)展創(chuàng)新能力，從而起到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。初步設(shè)想從以下幾個方面具體實施創(chuàng)新實驗教學(xué)。

首先，進行驗證性實驗，重在學(xué)習(xí)先進理論知識和實驗技能。

驗證性實驗是為驗證理論課所講某一專題內(nèi)容而開設(shè)的實驗。其目的是為了鍛煉學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ山處熤v解、學(xué)生操作。以往是教師從實驗?zāi)康?、步驟、注意事項及預(yù)期結(jié)果等方面進行講解，學(xué)生效仿進行操作?，F(xiàn)在驗證性實驗教師不再單純地講解，而是處處設(shè)問，讓學(xué)生仔細思考作答，提高學(xué)生運用科學(xué)知識，確定問題和做出結(jié)論的能力。

其次，開展設(shè)計性實驗，重在設(shè)計，為了更好地理解科學(xué)過程和科學(xué)方法，以提高學(xué)生設(shè)計實驗綜合應(yīng)用能力。設(shè)計性實驗是在驗證性實驗基礎(chǔ)上開設(shè)的，通過設(shè)計性實驗有目的地鍛煉學(xué)生組織協(xié)調(diào)能力，了解獨立從事實驗的理論知識、前期準(zhǔn)備、實驗設(shè)計過程及預(yù)期目標(biāo)。學(xué)生通過查閱相關(guān)工具書或文獻，或通過網(wǎng)絡(luò)搜索到該課題的各種資料，并寫出綜述，完成課題報告，由專業(yè)課教師審核后，確定開題時間。在實驗過程中，教師把好安全關(guān)并及時糾正錯誤的同時，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高其獨立思考和操作能力。了解學(xué)生的構(gòu)思，發(fā)現(xiàn)實驗方案中的缺陷，然后根據(jù)課題要求和實驗室條件，最終確定實驗方案。

再次，開設(shè)創(chuàng)新性實驗，創(chuàng)新性實驗的開設(shè)主要是基于設(shè)計性實驗基礎(chǔ)上進行的實驗，旨在鍛煉學(xué)生運用各種知識和技能進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新性實驗的程序與設(shè)計性實驗相似，區(qū)別在于如何創(chuàng)新，如何改進。通過對創(chuàng)新性實驗的研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及擬解決的研究難題、研究方案、可行性分析、特色與創(chuàng)新之處、研究計劃及預(yù)期研究成果、工作基礎(chǔ)、工作條件的全方位的分析，從而使學(xué)生深刻地了解研究過程，從而培養(yǎng)良好的科學(xué)研究思維習(xí)慣。

最后，搭建和創(chuàng)新性實驗相關(guān)的小試模型并搭線參觀與設(shè)計實驗相關(guān)的工業(yè)化工藝流程，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的有效結(jié)合。通過實現(xiàn)學(xué)生從實驗室到工業(yè)化工藝流程設(shè)計的直觀對比，從而尋求創(chuàng)新技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用過程的可能性及其弊端，理解科學(xué)技術(shù)對人類生活和工作所產(chǎn)生的影響的認識能力。

3.創(chuàng)新實驗教學(xué)的實施方法

通過創(chuàng)新實驗教學(xué)的實施構(gòu)想，我們發(fā)現(xiàn)要完成這些創(chuàng)新實驗教學(xué)需要教師和學(xué)生的共同努力，需要學(xué)生具有很強的學(xué)習(xí)主動性、積極性；需要教師的積極指導(dǎo)。為了調(diào)動教師和學(xué)生的積極性，我們認為需要開放實驗室，建立本碩共享的實驗平臺，實現(xiàn)教師、學(xué)生雙向互贏的局面。

建立本碩共享的實驗平臺，使得研究生課題和本科生設(shè)計實驗緊密結(jié)合。實驗儀器搭建、分離技術(shù)的學(xué)習(xí)、理論知識在實踐中的應(yīng)用都能充分地融合，從而有效提高本科生學(xué)習(xí)知識、理解知識、運用知識的能力，從而能提高他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性。利用本科生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，能幫助研究生完成一定量的科研工作，這也能增加研究生對本科生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)責(zé)任。本碩共享平臺的建立，能有效地把教學(xué)和科研有機聯(lián)系起來，在本碩互動的條件下，實現(xiàn)有效調(diào)動本碩生的積極性。通過這種平臺實現(xiàn)科研興趣的培養(yǎng)，并養(yǎng)成良好的工作態(tài)度，團隊精神和優(yōu)良的科學(xué)素養(yǎng)。

4.結(jié)語

總之，通過驗證性實驗、設(shè)計性實驗、創(chuàng)新性實驗、工業(yè)化工藝流程的四步驟學(xué)習(xí)和鍛煉，能有效地讓學(xué)生理解基本科學(xué)觀點，掌握科學(xué)知識和方法，同時有助于理解科學(xué)技術(shù)對人類生活和工作所產(chǎn)生的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)知識和實踐的有效結(jié)合，從而在無形之中實現(xiàn)了科學(xué)素養(yǎng)的提高。通過本碩平臺的建立，能有效地保證教師、學(xué)生雙向互贏的局面，從而完成這種創(chuàng)新性教學(xué)。

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