基础课实验室开放教学模式的研究与实践①:以沈阳体育学院运动生物力学实验室为例

娄彦涛

(沈阳体育学院运动人体科学学院 辽宁沈阳 110102)

高等学校实验室开放是一个由来已久的话题,它已经成为培养创新型人才不可缺少的手段。由于开放式实验教学在提高实验资源的利用率,激发学生学习的积极性,培养学生的独立工作能力和创新思维能力等方面取得了极大的成功,因此被各高校普遍采用。尤其在教育部普通高等学校本科教学水平评估后,各学校的基础课实验室的实验条件都有不同程度的改善,使实验室开放成为可能。实验室开放包含三层意思,其一是实验室要在时间上实行开放,充分利用现有条件,尽可能地为学生创造方便的条件和良好的服务,使学生可以不受时间限制随时进入实验室完成实验任务;其二是实验内容开放,为学生提供尽可能多的服务,让学生创造性的进行综合和设计性实验,以加强学生的创新能力的培养;其三要加强实验室的管理,要建立完善的管理和保障制度,保证学生可按计划进实验室。

1 开放实验室的实验时间,保证学生可随时进入实验室

开放实验室的实验时间无疑会增加实验室管理人员和实验指导教师的工作量,如果在只有一个或几个学生的情况下也进行实验室的开放和实验的指导,会造成实验室管理人员和实验指导教师时间的极大浪费,为解决这个问题,一般学校的做法是制定开放时间表,学生可在时间表规定的时间内到实验室进行实验,一般这种时间表规定的时间所能容纳的学生人数不会比学生应参加的人数大很多,虽然学生可在规定的时间内灵活的分配自己的时间,但学生选择实验的时间有很大的局限性,达不到实验室时间开放的真正效果。

我们采用学生预约的方式,当有足够多的学生选择了同一个时间段进行实验的时候,学生可进行实验,这样既保证了开放实验室的实验时间,同时又能最大限度的节约实验室管理人员和实验指导人员的工作量。以沈阳体育学院基础实验指导为例,同时需要上实验的学生有150人,每个实验室的容量为30人,如果设定可进行实验的最少人数为20人的话,按最坏情况考虑,需要增加实验管理人员和实验指导教师的工作量为总工作量的16.67%,一般情况下,增加的工作量不会超过总工作量的10%。至于少数学生选择的时间不够集中,达不到实验要求的最低人数要求,可通知学生重新选择实验时间。

2 改革实验内容,培养学生的创新能力

为适应开放实验室的教学要求,在安排教学时首先考虑学生的培养目标、认知规律和学习特点,过去偏重于传授知识理论,而实验教学只作为验证理论的一种手段。实行开放实验教学后,实验教学不仅仅是课堂知识的补充和加强,更是培养学生综合运用课堂知识解决实际问题能力的手段。因此,学生在开放实验室应首先做好基础实验,学会基本知识的运用,然后再进行综合训练,达到运用自如的目的。针对这些问题,我们对实验教学内容进行了优化。

2.1 建设立体化实验教学体系

为适应不同层次学生的需要,我们设计了立体实验教学体系,在这个体系中,包括基础性实验、综合性实验和开放性实验,基础性实验是每个学生必须完成的实验内容,这些实验大部分是对课堂知识的验证,达到加深和巩固学生课堂学到的知识的目的;综合性实验要求大部分学生完成,是对课堂知识的综合运用能力的培养;开放性实验要求小部分学有余力的学生完成,主要培养学生的创新能力。

2.2 精选基础性实验

精选内容,在学习每个知识点后,都设计出相应的实验内容,并在每个实验中,都留有思考题,要求学生认真思考做答。实验时以学生为主体,教师通过学生实验的效果和提交的作业检查本阶段的教学效果,使学生能够完成动手、动脑的能力训练,加强综合素质的培养。

2.3 开展综合项目训练

这一阶段主要是培养学生综合运用知识的能力,其培养对象并不是全体学习本门课程的学生,而是确实学有余力的学生,让这些学生组成3～4人小组,选择题目,在规定的时间内完成一个完整的项目。具体的项目如在运动生物力学基础课程中要求学生设计的“人体落地冲击力效果评定”“人体重心控制能力”“人体膝关节等速肌力测定”等,在项目训练期间将通过实训项目的完成达到巩固基础阶段成果、熟练解决体育实际问题的目的。

实训项目的设计非常重要,其主要原则是既使学生有切入点又要使各章的实验内容和实训项目之间有联系点,还要使其最终形成一个作品。在此阶段,教师以“导师”的身份出现,引导学生参与到实训项目中,对学生提出的问题进行解答、检查学生项目完成情况,并要适时为学生进行归纳,总结编程技巧和语法知识。其中对学生参与项目的引导不是简单地布置任务,而是通过一些相关程序的演练使学生能够动手实现,不能让学生感觉束手无策。通过巡回指导、观察学生完成情况,要求学生提交相关文档以及相关作品来检验本阶段的实践教学效果。

2.4 增设开放实验,加强学生的创新能力

开放性实验即学生自主设计的实验。学生自主设计实验的内容、实验的步骤、实验需要的仪器设备和实验能够达到的预期结果,经教师审查后,学生可到实验室进行实验。开放式实验教学就是给予学生充分的主动权,为学生提供宽松的实验条件和环境,在整个开放式实验过程中学会自己解决遇到的问题,分析实验中出现的各种现象,以及评价实验结果的正确性,使他们在失败中磨练意志,在成功中获得科学的实验素质和创新能力。

3 采用科学的手段,加强开放实验室的管理

良好的制度必须有科学的管理手段作为支撑,为管理好开放实验室的教学工作,我们开发了基于校园网的开放实验室管理系统。在该系统中,实验室先公布开放实验的题目、可供开放实验的实验室及实验室容量,学生自主选择好实验的时间、实验室在网上预约实验,等待实验室管理人员批准,获得批准的学生可按时到实验室参加实验,同时系统提供实验学生的考核名单,实验结束后,实验指导教师在系统上记录该学生的成绩。同时该系统还提供开放性实验的申报与管理功能。

基于校园网的开放性实验管理系统按使用人员划分为管理员、教师和学生三个功能模块,每个模块完成不同的功能。

3.1 管理员使用该系统完成的功能

管理员主要在网页上发布与实验室、实验课相关的公告,实验室的介绍,实验人员、教师的基本情况,实验设备的管理等内容,其中最主要的功能是实验课程的设置,系统管理员设置在该实验室进行的按教学计划的实验课程和每门课程应开设的实验项目,只有设置了实验项目后,实验教师才可以安排实验的时间,让学生选择。

3.2 实验教师使用该系统完成的功能

实验教师主要完成安排每个实验对学生开放的时间,学生按照教师提供的时间进行预定,预定后教师对学生的预定信息进行审批,每个实验进行前,学生要在实验室门口划卡,确认身份,方可进入实验室进行实验,教师还可以对学生的成绩进行管理,学生成绩分为预习成绩、实验成绩、实验报告成绩等。教师的另一个功能是对学生申报的自设定实验项目进行审批,并可提出对学生申报项目的修改意见。

3.3 学生使用该系统完成的功能

学生使用该系统,主要是浏览实验室的相关介绍、设备人员信息、实验课程信息等,学生根据教学计划要求,预定相应的实验项目,根据教师批准的实验时间进行实验,并可查询每个实验的成绩,学生可根据自己的爱好,设计相应的实验项目。

4 开放实验室的成效

开放实验室的实施,基础课实验打破了传统实验教学按照规定时间完成规定内容的硬性要求,学生可以自由组合,自行安排实验时间和内容,学生真正成为课程的主角,教师转变为学生的顾问。学生设计有一定创新性的实验项目,教师针对学生实验过程中存在的问题或想法提出指导性意见,学生在自己做的过程中形成对专业知识的深刻理解和独到见解。学生的创新能力和创新意识得到了很大的提高。

生物力学基础实验室自2009年开放以来,累计增加开放时间500多小时,学生自拟或教师提供给学生的综合训练项目近120多个。通过开放培养了学生运动技术的应用能力,一大批学生通过考试进一步进入研究生的学习以及各省市科研所工作。

生物力学实验室重视培养学生的实际操作能力,近几年学生在校内技能大赛中获得各类竞赛奖励多项,仅2010年就获得辽宁省大学生运动技能竞赛一等奖1人、二等奖3人、三等奖2人的好成绩。

5 结语

开放实验教学解决了传统实验对学生实验时间和实验项目的限制,把实验的重点放在培养学生的能力上,在实验的过程中,学生真正的从被动转为主动,在促进理论与实践的结合的同时,培养了学生的创新能力。学生通过开放性实验拓展了视野、加深了对知识的理解。同时,开放实验教学增加了教学设备的利用率,在不增加设备投入和实验用房投入的情况下,加大了学生进入实验室的次数和时间,对培养应用型人才发挥了重要的作用。

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