验证性实验在工科专业基础课教学中的改革与应用

张宝健 梁丽勤

摘 要：验证性实验是课程教学中的一种重要的实践手段，看似简单，却对于提高教学效果，激发学生学习的积极性，培养学生的创造性思维，增加课程的吸引力具有非常重要的意义。本文结合微机原理与接口技术课程体系的建设，总结了验证性实验教学手段设计的思路和经验体会，对工科专业基础课程如何更好地利用验证性实验的教学手段有重要的借鉴意义。

关键词：验证性实验；实验教学；课程体系

1 引言

微型计算机是现代电子工程领域中迅速发展的技术，广泛应用于工业自动化、智能仪器仪表、通信工程、武器装备制造等行业之中[1]。“微机原理与接口技术”课程是国家开放大学电气自动化技术共享专业的一门统设必修专业核心课程，旨在让学生掌握微型计算机的基本原理和软硬件开发技术，为嵌入式产品的开发奠定基础。“微机原理”课程的专业性和实践性较强，是难教、难学的课程之一[2]。本文针对国内大学中微机原理实验教学普遍存在的问题，提出了翻转课堂式验证性实验教学方式。

2 夯实实验教学的理论基础

2.1 传统验证性实验教学特点

传统验证性实验教学，教师在实验之前就会将实验指导书发给学生，学生将实验指导书进行打印。实验指导书当中一般包含实验题目、实验目的、实验重点和难点、实验内容、实验步骤和实验环境，学生在没有实验指导教师的情况下，也可以按着实验步骤独立完成实验内容。教师根据学生的实验结果判定其是否掌握了实验原理和方法，大多数学生能够得出正确的实验结果，但并没有对实验原理进行认真思考，只是机械地按照实验步骤操作，没有培养学生将实验原理用于解决现实生活问题的能力。

2.2 传统验证性实验的必要性

虽然验证性实验有着上述的教学特点，但是验证性实验是理解、深化和掌握课堂知识的必要手段之一，与课堂讲授紧密配合，在夯实专业基础知识、培养实验技能的过程中起着不可替代的作用[3]。首先，学生在课堂上接触的是抽象空洞的理论知识，因此他们急需一个形象的过程来加深对理论知识的验证和理解，安排验证性实验则是一个非常合理的办法。其次，验证性实验是创新型实验的基础，只有打牢这个基础，才会更好的进行知识的拓展与延伸。验证性实验根据理论对实验项目进行具体分析，是一个对专业知识进行由表及里、由浅入深、由此及彼的认识、理解和学习的过程。通过对实验方法和步骤的了解，学生通过手和脑的有机结合，培养正确的实验思想，锻炼基本技能。

3 实验教学改革

既然验证性实验具有特定的作用，还不能完全的摒弃，但是一陈不变的实验形式却又大大禁锢着学生的思维，因此分析过去的验证性实验教学模式，对其进行去粗取精改革与整理，是验证性实验进行再设计的必要条件和基础。

3.1 翻转课堂在验证性实验课程中的应用

2007年美国科罗拉多州林地公园高中首次采用“翻转课堂”的教学模式。该校2位化学教师制作了教学演示视频资料，让学生在家里观看他们上传的教学视频，回到课堂上师生共同讨论学习中的问题[4]。“翻转课堂”教学模式就是学生承担老师的角色的一种学习模式。学生利用课下的时间自主学习，灵活地安排学习，提前掌握课上需要掌握的知识点，课堂也不再是以教师讲解为主，而是以师生之间互动讨论、答疑解惑为主要旋律。所以，在验证性实验的开设上，也要运用这种成功过的教学模式年。

在微机原理课程的实验课教学中，教师需要逐一讲解计算机的内部结构、外部引脚、编程指令、存储器扩展和各种外围芯片的应用等。对于基础知识略显薄弱的学生，非常适合进行翻转课堂式学习。翻转课堂的优越性在于学生可以自己安排和控制学习时间，观看视频课件等教学资源的节奏也可以自己掌握：懂了的可以快进，没懂的可以退回去反复观看，或停下来思考。课堂上，学生根据观看视频的情况提出问题，教师给予指导讲解，也可小组讨论，增加了教师与学生之间以及学生与学生之间的互动。

3.2 采用多种多样的教学方法

教师教学方法的单一性导致学生对验证性实验的厌倦，因此采用多种多样的教学方法不仅可以提高学生的兴趣，还可以提高教师的教学水平。

任务驱动法教学。任务驱动教学法是指在教学过程中以若干分解的任务为中心，通过任务的完成来介绍基础知识和技能，采取边学边练的方式来培养和提高学生分析问题、解决问题的综合能力[5]。采用任务驱动教学法，教师在下放实验内容之后，不再直接演示实验的操作方法和解决方案，而是引导学生实验任务进行自我分析，学生将与教师讨论以及自行查找资料等不同的方式完的实验任务，最后教师根据学生的实验过程分析和讨论结果对学生的实验进行打分，作为实验成绩的标准之一。

启发式教学。启发式教学是“以学生为主题，教师为主导”的现代教学理念的具体体现，激发学生的学习兴趣、想象力和创新精神。传统验证性实验教学过程中，部分学生虽然看过实验指导书和教师的演示，但是仍然存在一些实验问题，当学生举手向实验指导教师询问时，大部分教师采取直接动手为学生解决问题的方式，并没有向学生讲解出现问题的原因或引导学生解决问题。教师首先应将问题进行分解，然后将分解后的问题不断抛出，并分析出现问题的原因，最后引导学生逐一解决问题，得到正确的实验结果，培养学生独立思考和动手能力。

4 讨论与展望

验证性实驗，在对巩固学生理论知识和后期培养学生的独立思考能力、创新能力是有着非常重要的作用，但由于传统验证性实验的特点，以及部分任课教师在教学方法上不积极的改进，导致验证性实验被看作是没有实际意义的实验。因此，打破传统验证性实验教学的模式，改进教师的实验方法，采用形式多样的教学手段，不仅增强了验证性实验教学的实验效果，而且能够激发学生学习的主动性，为他们增强创新性打下了坚实的理论基础。

参考文献

[1]皮建辉，向孙军.创新实验教学途径的探索与实践[J].实验科学与技术，2007，5（2）：63-65.

[2]薛来，蔡毅飞.验证性实验中融合探究性和实战性的探索与实践[J].实验技术与管理，2010，27（11）：162-163.

[3]张京辉.机械设计基础课程能力目标的综合评价[J].机械类教学论坛2009论文集.北京：高等教育出版社，134-137.

[4]蔡莉莎.基于翻转课堂的单片机技术课程教学改革的探索[J].苏州市职业大学学报，2016，27（3）：85-87.

[5]高翔.任务驱动法在“Access 数据库技术”教学中的实践[J].学科建设与教学改革，2009（23）：139-141.

（作者单位：东北大学秦皇岛分校控制工程学院）