深化实验教学改革提升学员科学素养

周立清+宋玉苏

（海军工程大学 湖北武汉 430033）

摘 要：部队对军校学员科学素养提出了很高的要求。实验教学的全过程对于巩固学员科学知识，培养科学研究方法，提高科研能力，形成科学品质，弘扬科学精神起着理论教学不可替代的作用。为了全面提升学员科学素养，培养创新人才，军队院校必须不断深化实验教学改革，强化综合性、设计性、自主创新性实验在人才培养中的作用，探索开放式实验教学模式，逐步实现实验教学的全面开放。

关键词：实验教学 教学改革 科学素养 开放式实验教学模式

军校学员作为部队一个特殊的群体，不仅要提高自身的科学素养，还承担着向部队传递科学知识、科学能力、科学方法、科学精神和科学品质的重大历史责任。军队院校实验教学作为提升学员的科学素质，培养分析问题、解决问题的重要手段，有着其他教学环节不可替代的作用。为适应部队发展对新型军事人才培养的需求，针对实验教学存在的问题，军队院校应该积极深化实验教学改革，构建新型实验教学体系，为培养创新能力、提升科学素养搭建良好的实验教学平台。

一、实验教学的意义和作用

大学生科学素养是指大学生在掌握了一定的科学知识、科学研究方法和科学能力的基础上，以求实原则、理性思维的科学精神来探索真理、服务社会。简而言之，大学生所具备的科学素养包括科学知识、科学能力、科学方法、科学精神和科学品质五大要素[1]。科学知识是学员具备科学素养的基础，是其他要素生成的根基；科学思维能力和科学实践能力是科学能力的核心体现；科学方法主要是从事科学研究的方法论，指导科学实践；坚持辩证唯物、实事求是、与时俱进是科学精神的本质；要具有高尚的科学品质是军队赋予学员的光荣使命。这五大要素之间相互渗透、相互促进、相互作用，从而构成了军校学员科学素养的整体内涵。科学素养的五要素在实验教学过程中都能得到很好的锻炼，实验的每一个步骤都是提升科学素养的过程。

1.实验巩固学员的科学知识

获得知识的途径主要包括直接和间接的方式，通过实验获得知识是直接获取知识的方式。学员通过对课程的系统学习对知识有了初步的印象，通过实验的现象和过程，能加深对理论知识的印象。也能使难以理解的知识变得浅显易懂，使抽象变得具体形象。实验还能激发学员探究问题的好奇心和学习的欲望，通过实验获得的知识记得牢固，用得灵活。

2.实验培养科学能力，渗透科学方法

实验是包括“提出问题、猜想结果、制定计划、观察、实验、搜集证据、进行解释、表达与交流”等活动的全过程，它以问题为中心，强调主动参与，注重合作与交流，是培养科学探究能力的主要途径。通过实验过程教员可以知道学员掌握各种不同的观察方法，譬如：同中求异或异中求同的观察，因果的观察方法，重复的观察方法。同时，提出问题、制定实验计划等活动可以激发学员的思维，培养思维能力和科学探究的能力。

3.实验发扬科学精神，养成良好的科学品质

人类社会发展的历史就是一部科技发展的历史，人类的每一次科学创新和技术革命都是一些科学家执着的科学精神与品质的结果。透过实验的表现追求真理的精神是长期一丝不苟的进行实验形成的良好品质。通过实验学员受到科学态度、科学精神的熏陶和感染，体会科学发现的艰辛，逐步养成实事求是、不迷信权威的科学态度，树立追求真理、献身科学事业的远大理想。

二、传统实验教学模式的问题

长期以来，实验教学多处于理论教学的从属地位。传统的实验教学模式对学员能力的培养起到了一定的作用，但已不能适应创新型军事人才培养的需要，还存在不少问题。

1.重理论，轻实践，对实验教学存在错误的认识

实验教学长期以来被当做以验证理论和加深对理论的理解为目的的教学环节，其存在依附于理论课教学。这种认识从根本上来说就是错误的。这是因为：①理论教学与实验教学是两个相互独立、相互依存、相互促进与相互发展的教学体系。与理论教学相比，实验教学更具有直观性、时间性、综合性和创新性，对于学员科学素养的提升具有不可替代的作用。②实验是理论的源泉。成功的新实验往往是新兴学科的生长点，在开辟新的科学研究领域方面起着重要的作用。脱离实验谈理论，学员将难以理解理论知识的内涵，也无法把握理论的发展方向，更谈不上对理论进行修正、拓展和提高。③实验是培养综合能力的手段。实验教学不仅涵盖了理论课的内容，而且比理论课更加复杂。学员通过实验教学的各个环节，眼、手、脑并用，较好地训练和提高了学员运用知识的能力以及创造性思维的能力。

2.实验教学内容和体系不适应创新人才培养的需求

创新教育是随着新一轮技术革命和知识经济的来临，社会经济、文化发展对高级专门人才所应具有的特征提出的新要求[2]。军校作为军队人才培养的主要基地，处于知识更新和技术创新的前沿，为在这里学习和工作的人们提供一个求知和创新的环境。近年来，许多院校都在努力探索实验教学体系和内容的改革，但局限于观念、条件、经费等方面的阻力，效果不十分明显。目前，部分院校还是以验证性实验为主。验证性实验强调的是验证理论，培养动手能力，训练基本实验技能。这种以培养基本技能为主要目的实验固然重要，但这种项目不能激发学员的兴趣，不利于学员思维能力、科研能力、创新能力的培养。此外，传统的实验教学方法往往是“学员按规定时间进入实验室，教员讲解实验步骤，学员按教员讲的和实验讲义一步一步重复实验，得出预期的结果”，这种教学方法单一，学员自由发挥的余地不多，不利于创新教育的发展。

3.缺乏得力的实验教学质量监控措施

随着军队院校本科教学工作评价的开展，各个院校理论教学质量监控措施不断完善，也逐步重视实践教学的教学质量监控问题。但受传统的“重理论、轻实践”思想的影响，加上实践教学特殊性，使得实践教学的质量监控一直未能全面有效地开展。虽然教学评价体系中关于实验教学的评估内容不少，可缺乏系統性，操作性不强，评价的时候，这些内容经常成为走过场、送分的项目，不能真正地起到实验教学质量监控的作用。此外，由于实验课程在时间、场地和教学方法等方面很大地区别于理论教学，常用的多级听课制度和学员评教很少涉及实验课程。由于实验教学监督的缺失，使得实验课程的“备课、预做实验、讲解实验原理与实验要领、指导学员实验、批改实验报告、总结讲评实验情况等”系列实验教学的全过程只有实验教员独立完成，其质量好坏全凭教员个人的水平和品德，加上实验师资力量不足，难以督促学员认真实验并做好实验分析工作，导致了实验教学达不到预定的效果。

三、加强“三性实验”建设，培养科学探究精神

在本科教学工作评价方案中提出要增加“综合性、设计性、自主性实验”的比例，一些专家将之简称为“三性实验”。“三性实验”重视学员科学创新精神的培养，起着传统实验难以比拟的作用。

1.重视基础实验教学，培养科学技能

实验教学是理工科学员吸收、理解并运用理论知识，接受科学思维和培养创新意识的平台。重视“三性实验”教学，不意味着偏废基础实验教学。传统的基础实验以演示性和验证性实验为主，侧重于某一个定律或者某个结论或者单一操作或者基本訓练，是培养学员基本操作技能、观察力和判断力，养成良好实验习惯的必不可少的实验环节。

2.综合性实验强化科学知识，培养科学能力

综合性实验要求对所学理论知识和基础实验知识进行有机融合，去解决复杂的实际问题，目的是培养综合运用能力、分析和解决问题的能力，综合性实验有章节内部的综合，也有跨章节、跨课程的综合。就需要在全面掌握科学知识的基础上，变被动学习为主动学习。综合性实验具有启发思维、开发潜能的作用，通过实验内容、方法、手段的综合，使学员掌握综合的知识，培养综合考虑问题的思维方式，达到科学能力和综合素质培养的目的。综合性实验的结果在实验前并不一定知晓，需要学员用所学的科学知识和能力自己寻找实验结果，大大提升了学员学习的内在驱动力，从而培养了学员科学探究精神。

3.设计性实验是科学方法形成的有效手段

设计性实验是实验教学方式和方法的变革。它是由教员提出实验项目、实验目的，学员运用现有科学知识自行设计实验方案，并独立完成实验写出实验报告。通过设计性实验的训练，学员的认识能力、创造能力和组织能力得到了较为全面的锻炼。更重要的是学员通过设计性实验的锻炼，逐步了解科学研究的思路和方法，形成严肃的科学态度，严密的科学作风。

4.自主创新性实验全面提升学员科学素养

把科研内容和科研成果融入实验教学，设置了以科研项目研究为主要内容的“自主创新性实验”，让学员自己查阅文献，自己选择科研项目，自己进行项目研究，自己撰写研究论文。科研过程就是一门极好的、高质量的“自主创新实验”。以科研为载体的“自主创新性实验”是培养学员创新思维、创新能力，有利于综合运用科学知识、科学能力、科学方法，培养科学精神和科学品质，从而全方位地提升学员科学素养。

四、构建多层次开放式实验教学模式

开放式实验教学模式适应创新性人才培养的要求，打破传统的教员讲解学员重复实验的教育方法，强调教员的引导启发功能和学员的个性化发挥，已经被公认为是一种培养学员创新思维的教学方法，是衡量院校实验室教学质量的一个重要指标。其形式包括时间开放、内容开放、资源开放和科研开放等。但实验室开放也不是万能的，不同层次实验的教学目的、实验内容和方法均有所不同，因此，在开放式教学模式上也要采取不同的策略[3]。

1.落实基础实验的预约

基础层次的实验以培养学员的观察能力、认识能力、基本操作能力和良好的实验习惯为目的，内容都是基础实验的演示或基本知识和理论的验证，主要是基础的课程实验或者是实验课程，其时间上的安排最好能和理论课程同步。加上学员还没有多少实验基础，自主学习能力和自我约束力较差。这时，教员随堂指导是必要的。为了配合理论课程时间的需要，可以采取集体预约这种近似开放的教学模式。每个教学班级可以根据教学需要，分组预约或者整班预约，这种模式也解决了实验设备台套数数量有限的问题。

2.抓好综合性设计性实验的分时段开放

综合层次的实验是为培养学员综合实践能力和自主学习能力为目的，内容涉及单科知识的综合，或者多门知识的综合，主要为专业基础或者专业课程的实验[4]。此时，学员掌握了一定的实验技术，具备一定的综合实践能力和自我约束力，这种层次的实验适合时间上开放和选择性内容开放。教员可以根据培养目标设计出不同难易的综合性实验，分别在不同的时间段对学员开放。学员可以根据自己的实际情况选择其中的部分实验，但要规定部分必须选做的实验项目，这样就满足因材施教的需要。设计性实验层次以培养学员的创造能力和组织为目的，一般有实验教员给出实验目的，学员自行设计实验方案，自行实验并写出实验报告，在条件容许的情况下，学员也可以自己根据所学知识给出实验目的，自己设计方案并实验。这类实验学时较长，可以预约周末，或者实验室比较空闲的时候进行。

3.由点到面逐步实现自主创新性实验的全面开放

学员进入开放性实验室，可以根据自己的意愿和创意自由地进行实验，这是实验室开放的最高形式。由于目前院校教育资源普遍紧张，使得完全开放式的实验教学在院校普及是比较困难的事情。因此，各院校都在积极的建设创新实验室，为一些学有余力的学员提供实验条件。这些实验室有专门的教员管理，完全开放，学员可以拟好实验项目进实验室进行实验和创新。学员的实验项目也可以来自各种级别的学科竞赛项目或者教员科研项目。这种开放式实验教学模式注定了规模小，惠及面窄，因此，也造成了部分学员动手能力强，学科竞赛获奖丰富，大部分学员创新意识和动手能力得不到培养的现状。为了扭转这种局面，一方面可以在条件允许的情况下，扩大创新实验室的规模；另一方面，可以根据学科分类建设开放式多媒体学习室，提供本学科的研究热点和最新成果的媒体播放，供多数学员观看；还可以建设成开放的拆装实验室，就是将各类实验室淘汰下来的仪器设备集中起来，供学员拆装，学员在拆装过程中不仅锻炼了动手能力，也熟悉了本学科设备更新的情况。这样一来，就可以保证不同层次的学员都进行开放式实验。

参考文献

[1]那明明.大学生科学素养现状调查及分析——以重庆某高校为例[J]. 大学研究与评估，2009（7） ： 81.

[2]王坤.高校实验教学现状及对策分析[J].辽宁教育研究2006（1） ： 108.

[3]周树棠.关于高校实验室开放的研究[J].实验技术与管理，2006，23（5） ： 125-126.

[4]王志军.也谈开放式实验教学[J].实验室研究与探索，2010，29（3） ： 99.