陳智利，楊利紅，白潤冰

（1. 西安工業(yè)大學 光電工程學院， 陜西 西安 710032；2. 西安工業(yè)大學 文學院，陜西 西安 710032）

高等教育大眾化教育目標的實現(xiàn)，不僅意味著接受高等教育人數(shù)的增多，而且要求教育的覆蓋面要擴大，教育的內容要增加。內容多、進度快是大學課堂教學的特點之一，教師在更多的時間為學生提供分析問題、解決問題的思路，教學重點基本放在知識體系，以及重點和難點的剖析上，學生的學習更依賴于自學。因此，大學教學，除應教給學生必備的知識和技能外，更重要的是培養(yǎng)學生自主學習、自主探究和自主創(chuàng)新的能力。

實驗教學是鞏固理論知識、加深對理論認識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質工程技術人員的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺。目前在實驗教學中依然存在以教師為主的“填鴨式”教學方式，“統(tǒng)一、有序”成為教師和學校遵循的價值標準，學生的自主學習受到了諸多限制。在實驗教學的過程中，學生也受限于實驗的預定步驟，不能主動地進行思考，實驗探究意識比較淡薄[1]。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代的到來，引起了教學理念、教學模式和學習方式的變革。微課、翻轉課堂、遠程教育、線上線下混合實驗教學等方式構成了新的課外學習、課內消化、課后升華的教學模式，激發(fā)了學生的學習主動性與參與性，提高了學生的自主學習能力[2-7]。但在實驗教學中，學生依然缺乏主動性和探究性，這已經(jīng)成為當前實驗教學中存在的一個主要問題。繼續(xù)延用傳統(tǒng)的實驗教學模式，將不利于學生自主探究意識和能力的培養(yǎng)[8-10]，而以“問題驅動”為導向的教學模式能夠突出學生在學習過程中的主體地位，能夠提高學生對問題的思考，調動學生學習知識的積極性[11-13]。

本文主要針對學生“主動性和探究性”缺失這一主要問題，將培養(yǎng)學生的自主探究意識作為實驗教學改革的核心，逐步將“以教師為中心”的教學模式轉變?yōu)椤耙詫W生為中心”的教學模式，建立新的“教”與“學”關系，培養(yǎng)學生自主學習、自主實驗、自主探究、自主創(chuàng)新的能力，以達到提高教學效果的目的。

1 “問題驅動”自主實驗教學模式的提出

自然科學研究工作要求研究人員應具備運用所學知識分析問題、解決問題的能力，所以大學教育應該以培養(yǎng)學生的自主學習、自主探究和自主創(chuàng)新能力為目標。

圖1給出了自然科學問題的研究過程。對于自然科學研究工作，往往需要根據(jù)研究對象提出問題，通過實驗研究獲得客觀事實，運用理論建模、仿真分析結合實驗結果尋求客觀規(guī)律，在此基礎上探究新觀點，進行驗證及實踐檢驗。整個研究過程以問題為驅動，圍繞問題展開，最終解決實際問題。

圖1 自然科學問題的研究過程

要完成以上過程，大學生需具備：根據(jù)問題查閱資料、閱讀資料的能力，運用所學專業(yè)知識分析問題的能力，依據(jù)擬定技術路線進行實驗操作的能力，對實驗結果進行分析和數(shù)據(jù)處理的能力，進行學術交流和總結歸納的能力。

為獲得以上能力，學生需在學習過程中，能夠根據(jù)查閱的資料進行研究現(xiàn)狀分析，提出方案并進行可行性分析，在此基礎上進行技術路線的制定，對所涉及儀器設備的操作方法和步驟進行學習，完成實驗后對實驗結果的分析，并對客觀規(guī)律進行總結和歸納，完成學術論文或研究報告的撰寫。

2 實驗研究過程及傳統(tǒng)實驗方法的問題及解決方法

2.1 實驗研究過程及要點

實驗研究是科學研究重要的組成部分。實驗教學過程及要點如圖2所示，分為準備階段、實施階段和總結階段。在準備階段，需要根據(jù)課程目標進行實驗設計，確定實驗目的、實驗完成的技術途徑，預測實驗過程中的難點和關鍵點，擬定實驗步驟并規(guī)劃實驗記錄表格，在這個過程中，解決的問題和怎樣解決要很明確，針對操作要點認真分析和準備；在實施階段，圍繞實驗操作的要點，認真閱讀儀器操作規(guī)程，依照擬定的實驗步驟進行操作，記錄及校核實驗數(shù)據(jù)，實驗結束后完成儀器設備的整理；在總結階段，需要分析實驗數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理，記錄實驗過程并給出實驗結果，分析實驗過程出現(xiàn)的問題及原因，確定實驗是否達到了預期的結果。

圖2 實驗教學過程及要點框圖

2.2 傳統(tǒng)實驗方法的問題及解決方法

當前，國內多數(shù)高校在實踐教學中仍沿襲以“教師為中心”的傳統(tǒng)教學模式，為改變這一狀況，我們對傳統(tǒng)實驗教學方法中的問題進行了分析并采取了相應的解決方法。

（1）由授課教師進行實驗設計轉變?yōu)閷W生自主設計。實驗設計是非常重要的，在傳統(tǒng)實驗教學中，實驗設計由授課教師根據(jù)課程大綱進行。在實驗目標方面，更多地考慮了學生在實驗中的操作技能和基礎理論知識，以及在實驗設計中的認知、感知能力。但在具體實踐中多數(shù)學生只注重了知識的學習和實驗的具體過程，很少去思考，缺乏能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)；在解決問題的技術途徑方面，過多地考慮了實驗原理、實驗所使用的儀器及預期的目標，而多數(shù)學生在這個方面只能是按教師的設計完成實驗，很少考慮為什么要這么做和是否還有其他的解決方法。近年來，從研究生的培養(yǎng)也發(fā)現(xiàn)，很多學生不能從課題任務中凝練問題，不能進行合理的實驗設計并開展實驗，這些也源于在本科階段未能得到相應的自主學習、自主設計、自主實驗和自主探索的鍛煉。要解決學生“主動性和探究性”缺失的問題，應該從實驗設計開始，授課教師可以針對課程大綱按“問題驅動”組織實驗教學，問題可以由授課教師指定，也可由學生提出并與授課教師討論確定。實驗以問題為導向，學生通過查閱課本、資料，分析問題提出解決問題的技術途徑，這期間學生是主動學習者，教師是促進者。

（2）由授課教師講解轉變?yōu)樽灾鲗嶒?。在傳統(tǒng)實驗教學中，授課教師是實驗課程的設計者，在學生進入實驗室前完成實驗準備的所有工作。在實驗階段，學生在指導教師講解完實驗原理和步驟后，依照講解完成操作，實驗后依照模板撰寫一份實驗報告，學生在實驗教學過程中主動參與度不高，始終處于被動地位。為了提高學生的參與度，實驗前很多教師要求學生預習并書寫預習報告。由于教師對課堂教學的組織和管控較多，學生很少有時間進行課堂互動，難以發(fā)揮其主動性和創(chuàng)造性，所以預習報告有很大一部分是學生相互抄襲。在實驗進行的過程中，學生也受限于實驗的步驟，不能主動進行思考，實驗探究意識淡薄。部分學生動手能力差，實驗中遇到問題往往也懶于思考，或者請教教師或者置之不理，敷衍了事，錯過了發(fā)現(xiàn)事實探究規(guī)律的過程，達不到實踐教學的目的，所以傳統(tǒng)實驗教學模式在一定程度上制約了學生自主能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。在以“問題驅動”為導向的自主實驗模式中，學生根據(jù)問題自主設計實驗，依據(jù)自己擬定的實驗步驟自主完成實驗，實驗過程中遇到問題，查閱資料，主動分析和解決，這種實驗方法能有效地解決學生疏于思考、參與積極性低的問題，也省去教師講解實驗原理、方法、步驟的時間，從而將更多的時間放在疑難問題及關鍵點的討論上。此外，在“問題驅動”自主實驗模式中，授課教師需要對學生進行“問題驅動”實驗教學案例介紹及分析，強調儀器操作的規(guī)程，吸引對教學與科研感興趣的本科生和研究生進入實驗室協(xié)助指導；對易壞、易損設備在使用前要進行考核，對涉及的大型儀器建立儀器網(wǎng)絡管理系統(tǒng)及預實習培訓機制[14]。

（3）轉變傳統(tǒng)實驗操作與實驗報告相結合的考評方式為“多元化”評價方式。在傳統(tǒng)實驗教學中，實踐環(huán)節(jié)的成績評價多數(shù)根據(jù)實驗操作和實驗報告兩部分成績來評定，即實驗操作成績×權重+實驗報告成績×權重=總成績。實驗操作成績主觀性較強，而實驗報告經(jīng)常會出現(xiàn)相互抄襲的現(xiàn)象，實踐環(huán)節(jié)成績很難客觀評價學生的表現(xiàn)。為了改變學生不注重實踐過程，實驗效果差的狀況，我院引入了實驗考試制度，在學期結束時，由學生隨機抽取已做實驗項目進行考試，由于不清楚考試會抽到哪個實驗項目，所以學生在平時做實驗時不敢疏忽大意，這樣提高了學生實驗過程中的投入積極性。

“問題驅動”自主實驗的考核，包括了實驗設計、實驗方案討論、實驗前和實驗后測試、疑難問題及關鍵點討論、實驗中問題分析及實驗完成質量、實驗報告分析和小組答辯等?？己擞芍笇Ы處熃M織，學生積極參與，評價內容強調學習過程和整體素質培養(yǎng)，調動了學生學習的主觀能動性。

3 “問題驅動”自主實驗模式的實現(xiàn)

“問題驅動”自主實驗模式的實現(xiàn)如圖 3所示，包含制度建立、自主學習、自主實驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計4個階段，具體如下：

（1）制度建立。主體是教師，授課教師需要完成問題的設定，建立實驗設計的評測方法、實驗前后測試方法和自主實驗評定方法，為了保障自主實驗的正常進行還需建立自主實驗預約制度。自主實驗的驅動問題，可以由教師設定，也可由學生根據(jù)自己興趣和能力，自主學習獲得相關學科的前沿、熱點課題或結合工程或科研課題，經(jīng)授課教師審核后設定。制度建立是“問題驅動”自主實驗模式順利實施的基礎。

（2）自主學習。在這個階段，學生要充分理解課題的任務，查閱資料，熟悉相關理論，明確實驗目的并進行自主實驗設計，撰寫實驗方案。實驗方案與教師討論通過后進行實驗預約，通過考核預習效果后可進行自主實驗。

（3）自主實驗。經(jīng)歷了第二階段后，學生進入自主實驗階段，該階段的主體是學生。學生根據(jù)自己設計的方案動手做實驗，在實驗的過程中會遇到各種問題，學生可以與教師開展討論，并得到教師的指導。一般情況下，學生設計的實驗可分為基礎型、綜合設計型、工程實踐型、研究創(chuàng)新型等4類?；A型和綜合設計型實驗有利于學生自主學習、自主實驗能力的培養(yǎng)，工程實踐型和研究創(chuàng)新型實驗有利于學生的自主設計、自主研究和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。不同實驗類型具有不同的評價權重，應鼓勵學生選擇工程實踐型和研究創(chuàng)新型實驗。

圖3 “問題驅動”自主實驗模式實現(xiàn)框圖

（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計。第四階段的主體是教師，這是自主學習、自主實驗中的一個重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)采用“多元化”評價方式，通過考查學生在自主實驗設計、實驗前準備、課前或課后測試、課堂討論表現(xiàn)、實驗完成質量、實驗報告分析、小組答辯等多環(huán)節(jié)、多方面的表現(xiàn)對學生進行全面評價，該評價內容強調對學生學習及分析問題、解決問題能力的考核，多指標促進學生學習和探究的主動性。另外，該環(huán)節(jié)中包含的數(shù)據(jù)采集和分析可以對學生整個過程中的表現(xiàn)和存在的問題進行分析，通過反饋對考核方法進行修正，進一步提高自主學習、自主實驗的教學效果。根據(jù)多個周期的循環(huán)，發(fā)現(xiàn)和解決了自主實驗模式中的問題，進一步完善了實驗教學體系。

4 結語

針對當前實驗教學中存在的學生“主動性和探究性”缺失這一主要問題，提出了“問題驅動”自主實驗教學模式的思路，即實驗教學中以問題為導向，學生通過查閱資料，分析問題提出解決問題的技術途徑，自主設計實驗，依據(jù)擬定的實驗步驟自主完成實驗?！皢栴}驅動”自主實驗教學模式將授課教師進行實驗設計轉變?yōu)閷W生自主設計，由授課教師講授為主體轉變?yōu)橐詫W生自主實驗為主體，由采用傳統(tǒng)實驗操作與實驗報告相結合的考評方式轉變?yōu)椤岸嘣痹u價方式，逐步從以“教師為中心”轉變?yōu)橐浴皩W生為中心”的“教”與“學”關系，培養(yǎng)學生自主學習、自主研究、自主探索的能力，使其在今后的工作和學習中能夠不斷獲取新知識，并能夠運用所學專業(yè)知識分析和解決工程中的實際問題。