浅谈实验教学模式与大学生科研与创新能力的培养

王 琳

(塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

21世纪是科技高度发达的世纪，本世纪最大特点是科学技术的日新月异，社会竞争异常激烈。要想在竞争中立于不败之地，就要培养高素质、高水平、高能力的人才。高等院校是培养高素质人才的基地、知识创新的重要场所,在整个知识的传递和转换过程中将扮演前所未有的重要角色。如何适应知识经济的需要,进一步更新教育思想和观念,改革传统的课程体系、教学内容、教学方法、教学模式和管理体制,培养具有创新精神和创造能力的大学生,是高校面临的紧迫任务之一。因此，培养具有科研能力与创新意识强的新一代就成为现代教学的主旋律。为了全面培养具有创新精神和实践能力的人才，我们应该大力加强实验教学，改进实验教学模式及方法，努力提高实验教学质量。但是，目前我们在实验教学中还存在一些问题，需要我们深入探讨、共同努力。根据多年实验教学经验,笔者认为改进现行实验教学模式与方法,进一步提高大学生创新思维与科研能力应从以下几个方面入手：

1 提高实验教师素质及实验教师敬业精神[1]

由于教师不愿在实验教学方案的设计上下工夫、花时间，导致实验教学方法形式单一、陈旧，单纯为了完成教学任务而安排实验，对学生实验能力的培养显得没有计划、没有目的、缺乏系统性。同时对引导学生积极、主动地学习，培养学生独立思考的能力和习惯的指导思想不够明确，教师在实验教学中一手包办现象严重，教学方式呆板,从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间，学生最多只是机械模仿，缺少动手和动脑的机会。另外,过分强调实验仪器珍贵的做法，会给学生增加心理负担，使不少学生做实验时小心翼翼、缩手缩脚，不敢大胆实验。这种教学模式不利于提高学生发现问题和解决问题的能力，不利于引导学生突破思维定式的障碍，也不利于学生创新思维方法的形成，更不利于学生科研能力的发展。

教师的观念、素质、能力直接关系到实践教学的科学性、严谨性、规范性，与教师个人的专业知识、理论、规范的操作技能、熟练的分析综合实验现象的能力等有密切关系。教师应努力学习，通过自修和积极参加各种层次的业务培训，不断提高和更新自己的业务知识和技能，使自己能够真正地、优秀地、出色地胜任实验教学工作。另外，一个有能力的教师，如果不热爱实验教学，不愿在实验教学上花精力、花时间，怕脏、怕累、怕麻烦、懒动手，实验教学敷衍了事，效果也就可想而知。所以，一个教师只有行动到位，即在实验教学中，能够遇难而上，出现问题解决问题，缺少条件创造条件，勤于钻研，锲而不舍，饱含对实验教学和学生的无限热情，具有崇高的职业道德修养，才能真正搞好实验教学，推动实验教学的开展,切实提高实验教学质量。

2 增强实验的趣味性，激发学生的创新欲望

目前实验教学模式僵化，实验教学的基本原则没有得到充分的体现，教学方式呆板，从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间。就分组实验来说，教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项，写得面面俱到。然而每次实验课教师还要花相当长的时间根据教材讲实验目的、原理等等，然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下，取几个数据，实验就算完成了，这样做实验，收获不大。再说，现阶段往往是一个班的学生同一时间做同一个实验，用同一种方法、相同的仪器，都要在规定时间内做完，最后得出同一个结论。这样就有可能导致部分学生看别人怎么做，自己就怎么做，特别是两人合作时，有极少数学生只看不动手，也不留心实验观察，不记录有关数据，更谈不上去思考。以上实验教学的现状，极大地影响着实验教学质量，与时代发展对人才的要求很不适应。实验教学是实施科研与创新教育的重要基础和手段，但当前实验教学普遍存在着只重视简单操作练习的问题，教师很少去引导学生思考和探索，不利于学生能力与创新思维的培养，因此必须改革实验教学的方法。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流。教师在实验课上只讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作用。主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等，在实验中，加强对学生实验“兴趣”的培养。“兴趣”是人的认识需要的情绪表现，它是个人活动动机的重要方面。可以说，兴趣是创造的“内驱力”，要唤起兴趣，不是靠空讲实验课重要的大道理，而是靠知识本身的魅力激发学生的主动探究的愿望。我们可从实验教学内容入手，设计新颖的导入，激发学生的学习兴趣，调动学生的情绪，使学生在“兴趣”的驱使下，自觉地积极地进入学习和实践状态。例如，在花卉组织培养的实验中，允许学生在同一时间做同一个实验，采用不同种方法、不同的实验步骤进行操作实验。启发学生是否还能在掌握实验原理的基础上，自己去观察、实验、自己设计。有的仿造老师的做法；有的采用基质中加入不同激素以及激素浓度；还有的学生在实验材料上进行了创新，采用不同培养基培养及外植体部位不同等等，去观察培养结果。这样可以极大地提高学生学习的兴趣，发展学生的个性，活跃学生的创新思维与能力的培养。老师给学生创新起了一个抛砖引玉的作用，学生们体验到成功的喜悦，激发了对创造的渴望。

3 指导学生写好实习报告，让学生把实验中零散的、浮浅的、感性的认识升华到集中的、深入的、理性的认识

实验结束后，学生往往会得出一些与书本上不同的结果。而多数学生一般都会对此置之不理，而把书本上的正确结论写上实验报告。教师应鼓励学生针对实验结果发现问题，提出问题，想一想产生不同结果的原因，实验失败的原因，是否有改进的方法。并且当学生提出问题时，要耐心细致地帮助分析解答，不要指责学生操作方法上的差异。鼓励学生用不同的方法得到同样的结论。同时教师还要利用一定时间指导学生采取灵活多样的方式展开交流。可以分小组进行，也可以全班进行；可以有针对性地就实验中具体某个问题展开交流；也可以自由交流；可以谈实验成功之处，也可以谈失败、不足；可以谈做法，也可以谈经验。交流要形式多样，气氛要活跃。要尽可能调动大多数学生的积极思维，留给他们一定的时间，让他们有想、有说、有讨论和交流的机会，通过交流让学生把实验中零散的、浮浅的、感性的认识升华到集中的、深入的、理性的认识。

4 加强探索性实验的教学，尽可能变验证性实验为探索性试验[2]

传统教学方法，验证性实验往往是先讲授后验证其正确性。这种作法容易造成学生认识过程中思维定式，抑制学生的创新思维。应大胆改革不适应新形势的实验教学模式，教师可以把某些演示性、验证性实验设计为探索性、设计性实验，让学生独立设计实验，学生带着兴致和疑问去实验和探索，在生疑、质疑、查疑、解疑的过程中，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性，充分发挥学生的创造才能，培养他们的创新意识，锻炼和培养自己的能力。

有些实验可在验证的基础上，发动学生在实验材料、实验条件、实验方法等环节上进行创新。例如：一串红色素提取实验，在完成验证性实验基础上，根据学生的提议，用不同浓度乙醇、不同pH值的水溶液及不同有机溶剂(如丙酮、乙醚、石油醚等等)重复上述实验。发现采取不同的提取方法,该色素提取效果差异较大，学生在相对独立的实验活动中体会创新的艰辛与愉悦，从而激发学生的创造性思维与独立研究能力的培养。同时在实验教学中，教师应不失时机地对学生中的标新立异的方法给予肯定、支持和帮助，鼓励学生大胆地猜想和独立地思考，并通过实验否定错误的假设或修正不完善的猜想，从而使学生解决问题的勇气、信心、毅力、科学研究能力和创造力都得到有效的培养。

5 尝试研究性学习，培养创新与科研能力

在实验教学中，还可选择恰当的科研课题，让学生去设计实验的方法和步骤，然后用实验去验证其方法和步骤是否正确和恰当。例如:扦插育苗实验,首先在实验前让学生收集大量有关扦插育苗的信息资料,依据大量信息写出自己实验的总体思路及技术方案,然后以自己的设计思路为指导在教师的引导下进一步去具体实施,在实施过程中教师要提出启发性问题：(1)湿度、温度变化、剪切部位不同对扦插成活率有何影响?(2)枝条部位及枝条年龄不同对扦插成活率有何影响？扦插基质不同、扦插时间不同对扦插成活率有何影响？等等。学生根据已学知识，并通过对亲自动手制作的实验材料以及观察到的现象，得出结论。教师只要稍做归纳，就能达到突破教学难点，巩固学生知识的目的，培养了学生创造性思维能力。同时使学生逐渐养成独立获取知识和创造性地运用知识的能力。因此研究性学习不仅培养了学生收集、处理和加工信息资料的能力，更重要的是可以使学生接触到大量的实际问题，使他们在自主活动中提高应用所学知识解决实际问题的能力。几乎所有参加过研究性学习的学生都认为：研究性学习是个人兴趣、个性特长最好的发展方式，完全是一种自主创造性的学习活动。

6 创建开放实验平台全面培养本科生科研综合能力[3，4]

随着社会对人才要求的不断提高，社会对人才的需求要求高校注重对学生能力和素质的培养，特别是加强实践能力、创新能力和创新意识的培养。实行实验室开放管理，不仅可以提高实验室设备的利用率，又有利于学生自主安排实验及科研活动，充分调动了学生学习的主动性和积极性，有利于学生对书本知识的巩固以及实践能力和创新能力的培养，为学生锻炼成长，毕业后就业打下扎实基础。而且开放式实验教学是一种以实验过程的开放性与学生参与的自主性为特点的实验教学模式，让学生通过实验做到知识的融会贯通，以及培养学生独立获取知识和技能的能力，以及应用这些知识和技能的能力，从而真正有效地培养学生的创新能力和科研综合素质。目前已被国内外诸多高校采用且收效明显，如德国汉堡大学的实验室全天向学生开放,并有专业人员进行指导,使学生动手能力提高很快；美国路易斯安那大学，实验室从9∶00～22∶00对学生免费开放，学生独立完成综合性、设计性实验课题。而相比之下,传统实验教学从教学任务、教学方法、到教学环节表现为千篇一律，基于同一模式，缺乏个性。这种保守、封闭、“捆绑”式的实验教学体系严重束缚了学生的主动性、灵活性和创造性。显然，旧的实验教学体系已经不再适应当前科学技术的发展和培养跨世纪人才的需要，因此，改革势在必行。

7 结语

(1)实验教学要注重在“趣”字上启发、诱导，做到集培养兴趣、激发求知欲、启迪思维于一体。同时要正确对待学生在实验操作中的错误。

(2)加强探索性实验，拓宽学生的活动空间和思维空间，激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望。另外还可尝试利用计算机辅助实验教学。

(3)教师在实践教学中处于主导地位，教师实践能力的强弱直接关系到实践教学的效果。因此，要搞好实践教学首先要有实践技能过硬的教师。

(4)尝试开放式实验教学模式，真正有效地培养学生的创新能力和科研综合素质。

(5)如何结合学生的年龄特点和自然科学的学科特点，开展研究性的实验教学活动，使学生较早参与科研活动，这仍然是一个急需广大自然科学教师实践和研究的大课题。

[1]易红.高校实验教学与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2008,27(3):1～4.

[2]周文富.地方高校实验教学模式改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2009,28(7):97～100.

[3]宋前秋.美国开放课堂理论和实践概述[J].江西教育科研，1998，(4)：11～13.

[4]黄晓亮，李洪波.浅谈高校实验室的开放[J].实验室科学，2008，(4):183～184.