实验教学的种类、特点及应用

实验教学可分为演示性实验、验证性实验、设计性实验、综合性实验、研究(科研)性实验、开放实验、观察型实验和操作型实验等多种类型。各类型实验教学的目的、方法、特点、适用范围分述如下。

1.演示性实验

演示性实验是实验教学的初级形式,它是课堂理论教学的一种辅助手段,也是为理论教学服务的,它紧密结合课堂所学的理论知识,使学生加深对理论的理解与印象,使理论教学形象化,以提高理论教学的讲授效果。

演示实验一般都由教师操作,要求学生仔细观察。这种实验的特点比较直接、简单明了。由于它紧密结合理论,使一些现象和规律在特定的条件下再现,往往会给学生留下深刻的印象,活跃课堂授课气氛,并对培养学生观察能力有特殊的作用。它具有投资少,效果好等优点。

2.验证性实验

验证性实验是实验教学的基本形式之一,其目的是验证课堂所学的理论,使学生对所学的理论加深认识、理解和消化。

验证性实验,一般都由学生操作,学生根据实验指导书的要求,在教师和实验技术人员指导下,在实验室内进行实验。整个实验围绕着课堂某一部分理论的内容,并在该部分理论范围内进行验证。验证性实验还可使学生获得实验技术技能训练。

3.设计性实验

设计性实验其目的是培养学生实验能力,并为将来从事实际工作训练必要的基本技能,设计性实验对开发学生智力和能力有着重要的作用,对学生的培养要有一个由浅入深的过程。开始时,可以由指导教师出题,给出方案,由学生根据所学内容,提出实验方案,实验方法和步骤,选择仪器,并进行实验准备工作,由学生完成实验的全过程。经过一段训练后,可以由指导教师出题,由学生自行组织实验。这样学生可获得组织实验的全面锻炼,由被动做实验状态变为主动做实验状态,最大限度地发挥学生学习的主动性。其具体做法如下。

(1)方案设计。方案设计前,教师先把与设计有关的实验划分范围,让学生复习,然后进行方案设计,学生可以查阅资料。但不得互相讨论,在规定时间内完成方案设计,以培养学生综合运用所学知识的能力。

(2)查资料充实方案。从制订方案到实验,有一定的时间,学生可到图书馆查阅资料,相互讨论,取长补短,修改原设计方案,以培养学生的主动性和创造性。

(3)实验。一方面可以验证设计方案是否正确,另一方面可培养学生解决问题的能力。当教师发现问题时,也不要直接指出,可以提一些启发性的问题,引导学生自己去思考,培养学生分析问题和解决问题的能力。

设计性实验适用于专科生、本科生课程设计,毕业设计以及本科生、研究生教学实验。这种实验可以结合开放实验进行。

4.综合性实验

综合性实验。就是把已学过的多方面知识、多学科内容、多因素的要求,做综合运用的实验,学生通过实验设计,拟定实验方案,进行可行性论证,选择最佳实验方案,并进行安装调试,写出综合实验报告。以培养学生分析问题与解决问题的能力。(www.xing528.com)

综合性实验既不是属于哪一门课程的实验,又不是平行于哪一门课程而独立开设的实验。它是通过实验着重锻炼学生综合应用理论知识解决实验问题的能力。因此,首先要突出其综合训练这一特点。其次,综合性实验也和其他实验环节一样,起到培养学生能力的作用。

综合性实验一般应在学生基本上学完各门专业理论课之后进行,因为这时学生已具有一定的多方面的知识,因此,在选题的内容上要有一定的广度和深度。所谓广度,就是题目的内容有综合性,使学生能获得运用所学的各种知识去分析、解决问题的锻炼机会。所谓深度,就是课题内容在某一方面具有探索性,使学生得以发挥其聪明才智。实践表明凡是广度适当的题目,能充分调动学生从事实验的积极性,既能增长知识,又能达到培养能力的目的。

在综合性实验中,如何使学生把学得的知识转化为能力,关键在于教师的正确指导。要充分发挥教师的主导作用,教师主导作用的核心在于启发、诱导,当学生在实验过程中发现问题时,要鼓励学生发挥聪明才智,把学生领进获取知识的大门,进入训练能力的庭院。

5.研究性(科研)实验

研究性实验包括学生参加科研项目、社会调查、进厂实习、毕业设计等实验活动。在研究性实验中,学生运用实验手段与方法,进行综合分析,研究与探讨,以培养学生独立研究能力与创造能力。

课外研究性实验又称作学生的“第二课堂”。研究性实验一般都是学生参加教师所承担的科研任务,或承担部分项目的实验研究工作,是在教师指导下独立完成。由于实验结果有实际意义,学生都比较认真负责,学生的主动性得到了极大的发挥,综合能力得到了全面的锻炼。具体方法如下:

(1)布置课题。由教师提前布置课题,要为查阅文献和调研留下必要的时间。研究课题基本上要适合于学生的实际水平,并估计学生能在规定的时间内完成实验工作。

(2)查阅文献。指导教师要指导学生文献查阅,对学生来说,在以前的学习过程中很少查阅文献。因此,在开始阶段学生感到相当为难,教师要在实践过程中让学生学会查阅。

(3)实验。教师在实验前应审查学生提出的开题报告和实验方案,学生应按审批后的实验方案进行实验准备。原则上实验中的一切问题,均由学生自己处理。

(4)总结。实验结束后,要求学生写出实验报告,并适当地组织一些报告会,既达到相互交流的目的,也可达到锻炼学生口头表达能力的目的。在学生做研究性实验时,应配备较高水平的指导教师和实验室管理人员,每个指导教师以指导2~4个课题为好。研究性实验一般适用于高年级同学和教师进修班。

6.开放实验

开放实验就是实验室全天向学生开放,并在实验室中同时安排多项实验内容,让学生独立自主地安排实验时间,选择实验内容,完成实验操作,整理实验结果。过去多数高等学校的实验课,基本上是按照指定的内容,在规定的时间内,让学生完成的。由于受到时间限制学生来不及深入思考与实验有关的理论问题和在实践中遇到的问题,而且忽略了学生智力,能力等方面的差异,也不利于因材施教,发挥学生的主动性。开放实验在一定程度上可以弥补这种不足,具体办法各学校正在做广泛的探索。

实验教学的种类如图9-1所示。

图9-1　高校实验教学的种类