学分制下的实验教学模式探索与实践

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  【摘要】 分析了实验教学当前存在的问题及实验教学采取学分制的必要性,介绍了实施学分制时所采取的具体做法和有关措施,实践证明,大大提高了实验室的利用率和实验的开出率,学生的实验兴趣和学习效果明显增强,也促进了教师自身水平的提高。
  【关键词】 学分制;实验教学;效果
  
  Credit System under the experimental model of teaching and practice
  BAI Ze-sheng
  【Abstract】Analysis of the experimental teaching current problems and experimental teaching to the necessity of the credit system, on the implementation of the credit system adopted by the specific practices and related measures, the practice that has significantly improved the laboratory experiments and the utilization rate out , and students interested in studying the experimental results have markedly improved, and also to promote the rise in the level of their teachers.
  【Keywords】Credit System; experimental teaching; effect
  【中图分类号】:G482【文献标识码】:A 【文章编号】:1009-9646(2008)05-0232-02
  
  我校于2000年开始在部分专业试行学分制,在此基础上在2002级全面实行学分制。从实施的情况看,理论课程较易执行,效果较好,而实验课程由于在教学组织、教学管理等方面有其特殊性,故执行情况并不理想。为此我们在分析研究存在问题的基础上,进行了积极探索,通过几年的实践,取得了一定成绩,积累了一定经验。
  
  1 实验实施学分制的必要性
  
  1.1 有利于因材施教、因人施学。长期以来,实验教学采用的是学时制,每个学生实验时间统一,内容统一,进度统一,要求统一,考核统一。没有考虑学生的基础和实验能力的差异,没有很好地贯彻因材施教的原则。实施学分制,学生可按照自己的情况自主选择实验内容,安排实验进程,学生由被动接受者转变成为自愿和主动的学习者,从而尊重学生的个性发展,注重培养学生的特长,有利于因材施教、因人施学,有效地调动了学生的学习自觉性和积极性。
  1.2 有利于培养学生的创新能力。学时制实验教学中,普遍存在着“三多三少”的现象,就是传授知识多,培养能力少;“抱着走”、注入式教学多,启发式、研讨式教学少;早已安排好的程序式的实验多,要求学生自己设计、组装动手少。学生走进实验室时不必甚至不清楚实验的物理思想和实验原理,只是按照实验课本或讲义上的要求机械地操作,记记数据,只动手,不动脑去思考这个实验为什么要这样做,而不能那样做。出了问题也很少思考,哪怕是非常简单的问题,也要找老师。有的学生在做完实验后,甚至不知道自己所做的实验名称是什么,测量到的数据有何用处。这样的实验,抑制了学生活跃的思维能力和创新意识。实行学分制后,学生在指导性教学计划和导师指导下,有目的和有针对性地根据自己的兴趣爱好选择实验项目和实验内容,广开思路,充分发挥聪明才智,这样有利于培养学生的创新意识和创新能力,从而培养出有个性、有特色的专业人才。
  1.3 有利于建立新的课程体系。学时制的实验教学体系,验证性实验比例过大,综合、设计和创新实验很少。每个实验,基本上全是按照“实验目的-原理-仪器-步骤-思考题”这样一个模式编写的,并且实验步骤写得十分详细,甚至于将数据记录表格都已画好,学生进入实验室后,可以不加思考地机械地操作,这样无形中把学生束缚在一个个框框中,达不到对学生全面、系统地进行实验方法和技能的训练,更不利于对学生创造能力的培养。实行学分制后,每门实验课程必须为学生提供较大的自由选择空间,因此要打破原来的教学体系,构建符合学时制教学要求的新的实验体系。
  1.4 有利于提高实验仪器设备的利用率。学时制下的实验组织,不论是采用循环还是非循环,不论是大循环还是下循环,必然有不少的仪器设备被闲置,有些仪器由于实验学时限制和实验项目未设置而长期不用,时间长了有的不能用了,有的就直接淘汰了,造成实验资源的极大浪费,降低了仪器设备了利用率。实行学分制后,可以充分挖掘实验室的资源,开设更多的实验项目供学生选择,这样实验仪器设备就能得到较好利用。
  
  2 实验实施学分制的措施
  
  2.1 构建新的实验体系。要确保学分制的正常实施,首要的问题就是建立适应性强、可操作性好的教学体系。以电子信息工程专业为例,构建实验新体系的基本思路是:嵌套式分层次,即外层的课程结构分层次嵌套着内层的课程内容分层次。
  外层的课程结构分层次就是将培养方案中电子技术系列实验分为五个实验层,具体是:(1)基础实验层:必修课。包括电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、电子工艺实习等。(2)提高实验层:必修课。包括、高频电子技术、电子测量、自动控制原理、微机原理与应用、单片机原理与应用实验等。(3)设计实验层:必修课与选修课相结合。包括课程设计、EDA及CAD设计实验、DSP实验等。(4)综合应用实验层:必修课与选修课相结合。包括综合应用实验、现代电子技术系统实验、生产实习、毕业设计等。(5)课外科技活动层:包括参加校外科技兴趣小组、参与教师的科学研究、参加校内电子设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等。
  内层的课程内容分层次就是将每门实验课程的实验内容分为五个实验层次,具体是:(1)基础性实验。基础性实验是学生必做的实验,是实验课程的基本要求,掌握实验的基本原理,学习实验的基本技能和数据测量的基本方法,熟悉实验仪器设备的基本操作,为后继实验教学奠定坚实的基础。(2)提高性实验。提高性实验包也是学生必做的实验,是具有一定难度的测量性、观察性、和验证性实验。培养学生积极思维、既动手又动脑的素质和能力。(3)综合性实验。综合性实验是学生必做实验,是综合性较强、涉及知识面较广、难度较大的实验,培养学生综合运用所学知识和实验技能去解决实际问题,从而综合培养学生分析问题和解决问题的能力。(4)设计性实验。设计性实验根据课程的不同可为必做实验或选做实验。这一层次主要是教师给定题目或学生自选题目,让学生自己确定实验方案、选择实验仪器、实验步骤等,培养学生独立设计能力、思考能力和创新能力,为以后的科研工作打下良好的基础。(5)探究性实验。
  2.2 采用新的教学组织。根据不同实验层不同的目的和任务,应采用不同的教学组织方法,充分调动学生学习的主动性和积极性,挖掘学生的潜力,真正实现从“知识传授型”向“能力培养型”的转变。
  2.2.1 基础层实验是所有实验的基础,其影响面最宽、最广,应独立设课,在教学的实施中以教师辅导为主。实验时做到“三严”,严格操作、严谨的科学态度、严格的课堂纪律。严格操作,就是要求学生深刻理解实验内容,严格按照实验要求的操作程序进行。严谨的科学态度,就是要求学生观察到什么,就反映什么,记录什么,不能随意修正自己的数据或自己创造数据。严格的课堂纪律,就是要求学生要有谦虚、认真的学习态度,培养好学遵纪的良好作风和习惯。
  2.2.2 提高实验层课程的主要目的和任务是培养学生综合运用理论课程中所学的知识,提高学生的综合实验能力。在实施教学时,只给出其关键步骤的提示,不给任何形式的测量数据表格,将部分实验以“任务书”形式取代“指导书”,学生要根据“任务”,自行选择电路和测试方案,培养学生积极思维、既动手又动脑的素质和能力。
  2.2.3 设计实验层课程设立的主要目的和任务:提高学生理论与实践相结合的能力,掌握将所学的不同知识综合运用,解决复杂工程问题的能力。在教学的实施中以掌握解决问题的方法为主线,倡导自学。教师可给出若干个设计题目或学生自行拟定题目,重点是培养学生设计实验的思路和方法,分析问题、解决问题的能力和创造性,培养学生初步的科研能力。
  2.2.4 综合应用实验层的主要目的和任务是培养学生的工程学习能力,提高学生分析与解决工程问题的能力、自学能力、表达能力、组织能力、培养团队协作精神。由于综合应用实验是一门无固定时间、无固定教材、无固定任务的开放性实践课程。因此在课程的实施中采用“学生自主学习为主,教师导学为辅”的教学模式。以提高学生素质为主线,要求学生能结合所学的知识自行提出实验方案和基本思路,教师可与其共同讨论完善方案,在实验遇到问题时,要求学生自行提出解决方法,教师则帮助分析这些方法的合理性,通过学生为主,教师为辅的实验教学方法,逐步培养学生的独立工作能力。
  2.2.5 课外科技活动层的主要目的和任务是了解科技设计或科研项目的选项、立项、方案论证的过程和方法,开阔学生的视野,引导学生善于在解决社会需求的实践中,发现并提出问题,勤于思考,敢于质疑,发挥学生的兴趣、潜力和特长进行创新思维和创新能力的培养。通过参与教师的科学研究、参加校内或全国大学生电子设计竞赛等活动,使学生的综合能力得到最好的锻炼。
  2.3 创造满足要求的实验软硬件条件
  2.3.1 加大实验室经费的投入,改善实验室硬件条件。实验仪器设备是完成实验的基本硬件条件,没有足够的先进的实验仪器,教学新体系的落实,高素质创新人才的培养是不可能的。从2003年开始,借本科教学水平评估的东风,我校大大加强了实验室建设经费的投入,实验室环境得到优化,实验室设备仪器齐全先进,为实验实施学分制提供了良好的环境和条件。其次是重新规划实验室布局。围绕实验新体系的实施,实验教学的改革,按课程组织的需要,对原有的实验室进行重新整合,按照实施学分制教学的需要,设置了专业基础课实验室、专业课实验室、综合应用实验室和设计实验室。在每个实验室都配备了足够数量的实验仪器,实验所需要的各种设计软件(如PROTAL、MATLAB等)在每台计算机上都安装调试到位。
  2.3.2 提高教师业务水平。由于实施新的教学体系,采用新的教学组织模式,实验内容不再是年复一年、一成不变的旧式实验,一直伴随着挑战性的开拓性,必然对教师提出更高的要求。教师的知识面要宽,相关的知识和方法要熟悉,思路开阔灵活,动手能力要强。为此,第一,学校和学院高度重视并采取了许多有效的措施,充分了调动实验教师的积极性,初步建立了一支作风过硬、业务熟悉、结构合理、有开拓创新精神的稳定的高素质实验指导教师队伍。第二,创造条件让实验教师参加有关学术交流或研讨会议,及时了解当前实验教学的发展趋势。
  2.4 采用配套的实验管理措施。
  2.4.1 科学、合理地分配实验课程学分和实验项目学分。学院组织了有关人员,花了大量时间和精力,首先对非单列实验课的课程进行了认真分析研究,根据不同课程明确了理论课学分和相应的实验学分。其次对单列实验课依据课程性质和课时,规定了相应学分。在总的实验课程学分中,充分考虑不同实验层的学分结构和比例。对每个实验项目,根据其难易程度、实验所需仪器设备情况以及实验费时程度,规定了不同实验的实验项目学分。学生完成的实验项目学分之和达到了课程要求学分,则取得该课程的实验学分。同时按照不同专业的情况安排不同的实验课程和实验项目,学生只要修满规定的最低学分,就可获得相应的实验学分。
  2.4.2 实行导师制。学分制实施之初,我们发现由于对学生实验课的结构、体系和层次,具体的实验学分制实施过程不太了解,因而选课和选择实验项目具有较大的盲目性,为此在学院新生中认真宣传学分制的有关精神的基础上,实行了“实验选课导师制”和“实验课程导师责任制”,学院讲师以上的每名教师指导10名左右学生,从新生进校第一学期开始,负责指导学生了解本专业课程结构和体系,实验组织方法,选择实验项目和实验内容。
  2.4.3 建立网上实验预约和预习制度。由于实验人数多,许多实验的时间不再统一,为此我们编制了“网上实验管理系统”,学生可通过网上预约实验项目和实验时间,实验室根据情况给予安排。同时我们把仪器设备的使用方法、元器件的认识和几乎所有实验项目的电子教案都挂在校园网上,学生在进入实验室前必须通过网络进行预习,同时要求写出实验预习报告,凡没有预习报告或者实验方案的一律不准进入实验室。
  2.4.4 全面开放实验室。新的实验体系的实施,对学生提出了较高要求,仅靠课堂时间是不够的,为此必须开放实验室。一是实验时间开放,除双休日和节假日外,一般每周从周一到周五,从早上到晚上,全天候向学生开放,这样学生就有更多的时间进入实验室,根据自己的情况完成实验。二是实验项目和内容的开放,除一些较为贵重的仪器外,其他仪器均摆放在开放实验室供学生使用,每个实验台上都有实验指导书,实验室也有教师值班,学生遇到问题可随时向老师请教,得到及时指导。
  
  3 实践效果
  
  3.1 提高了实验室的利用率和实验的开出率。原来实验室房门紧锁的状况没有了,实验室冷清的现象没有了,取而代之的是从早到晚,几乎每个实验室都有许多学生埋头实验,特别是彻底改变了原来到晚上实验室大多灯灭门锁的情况,现在一般到晚上11点前实验室都是灯火通明,一派热闹繁忙的景象,大大提高了实验室的利用率。实验的开出率也得到显著提高,以电子信息工程专业的模拟电子技术实验为例,实行学时制时计划为33学时,只需要开设11个实验项目,实行学分制后我们实际开设了27个实验项目供学生选做,开出率提高了近2.5倍。
   3.2 学生实验兴趣明显增强,学习效果明显提高。由于采用了学分制,开放了实验室,学习方式和时间特别灵活,因而极大地调动了学生做实验的积极性。学生进入实验室的次数和人数得到明显提高,实行学分制后学生人均实验次数增加了1.5倍还多。根据近几届学生的考核来看,实验水平和动手能力提高明显。学生对实验的物理思想、实验的方法步骤和关键环节都比较熟悉,实验操作目的性、规范性和针对性强了,分析问题、解决问题的能力得到了提高。
  3.3 促进了教师自身水平的提高。实行学分制后有力地促进了实验教师的自身水平的提高,实验室指导教师学习新技术、掌握新方法的积极性和主动性增强了,教师们积极开展科学研究,提高自身的科研能力,从而更好地为教学服务。
  收稿日期:2008-5-28
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