对实验教工作的认识与思考课件

1、对实验教学工作的认识与思考西北工业大学 万小朋2014年11月4实验教学在人才培养中的作用和地位1235我国高校实验教学的一些现状实验教学分类与目标设定对开放式、研究性实验教学的认识青年教师是实验教学师资队伍建设的关键大学四大职能核心是人才培养中外教育大家的人才培养观念一、实验教学在人才培养中的作用和地位法国思想先驱卢梭指出：“教育的问题不在于教他各种学问，而在于培养他爱好学问的兴趣，而且在这种兴趣充分增长起来的时候，教他以研究学问的方法。”美国数学家波利亚指出：“学习任何知识的最佳途径是由自己去发现，因为这种发现理解最深、也最容易掌握其中的规律、性质和联系。”哈弗大学校长内尔鲁汀斯特指出：“

2、最佳教育不仅有助于我们在专业领域更加有创造力，他还应该有助于使我们更加深思熟虑，更有追求真理的想象和洞察力，成为更完善更成熟的个人”中国近代教育改革家蔡元培早在20世纪初就大声呼吁教育要“崇尚自然”、“展现个性”，坚决反对旧式机械化的教学美籍华人杨振宁“中国留学生学习成绩往往比美国学生学得好，然而，10年以后，科研成果却比人家少得多，原因就在于美国学生思维活跃，动手能力和创造精神强。”著名学者郭沫若“教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的研究看，用自己的手来做这种精神。”“中国人长期受到孔孟之道的影响劳心者治人，劳力者治于人的观点影响。只讲学习理论，没有讲过学习实验

3、，我希望中国人从此重视实验。” 通过上述中外教育大家对人才培养观点的认识，我们不难看出，高校人才培养中，实验教学应该与理论教学具有同等重要的地位，特别是实验教学具有直观性、实践性、探究性，是区别于理论教学的特有属性，在人才培养中必然发挥不可替代的作用美籍华人物理诺贝尔奖获得者丁肇中1从近年来国家教学成果奖看我国高校实验教学研究及成果3中美高校实验教学比较需要突破的主要问题42生均实验教学仪器设备情况二、我国高校实验教学的一些现状序号成果名称完成单位1工程硕士专业学位教育机制的创新与实践清华大学西安交通大学上海交通大学2大学生电子设计竞赛的开展与学生创新能力的培养北京理工大学北京大学北京信息工程

4、学院3开拓创新，建设一流的物理演示与探索实验室北京交通大学2005年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评审结果特等奖（3项）实践、实验教学2项（66.7%）1.从近年来国家教学成果奖看我国高校实验教学研究及成果实验教学国家级教学成果奖分析序号成果名称完成单位1优化理论课程，强化实践环节电力系统本科专业课改革清华大学2生物学本科实验教学体系改革与实践厦门大学3高职院校实践教学体系构建与实践教学基地建设的理论研究与实践探索深圳职业技术学院2005年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评审结果一等奖（59项） 实践、实验教学3项（5%）实验教学国家级教学成果奖分析2005年高等教育国家级教学成果奖评审

5、委员会评审结果二等奖（537项） 实践、实验教学42项 （7.8%）选表序号成果名称完成单位1 构建培养学生创新能力的物理实验教学体系上海交通大学2 实验教学实施体系的建构与管理天津大学3 电子信息类专业基础实验教学模式的改革与实践 电子科技大学 4 现代电子技术实验教学模式研究与实践 西安电子科技大学 5 高等职业教育电子与通信技术实践教学基地建设的探索与实践 西北工业大学 6 建设高水平光电实验基地、多模式培养实践创新人才的研究和实践 北京理工大学 7 先进计算机网络技术实验基地的建设 北京航空航天大学 8 软件工程专业工程化实践教学体系的构建与实施 南京大学 9 行为引导教学法在高职实践

6、课教学中的实践应用与研究 天津中德职业技术学院 10 创建“三优化”实验教学模式的研究与实践 黑龙江中医药大学 实验教学国家级教学成果奖分析2009年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评审结果一等奖（64项） 实践、实验教学12项（18.7%）序号成果名称完成单位1创新性实践教育基于高水平学科建设的创新人才培养之路清华大学2中医学实践教学模式的构建与实践天津中医药大学3以构建运动心理学实践教学平台为途径增强体育专业学生综合实践能力天津体育学院4基于生产过程开发全玻璃化工仿真实训教学技术的研究与实践天津职业大学5生物实验教学示范中心可持续发展的研究与实践吉林大学6以培养学生创新意识和研究能力为核

7、心的物理实验教学体系的构建南京大学7构建立体开放的实验教学体系，打造“做、学、研”相结合的创新实践平台东南大学8物理实验课程“多重交互”教学新模式的创建与实践东南大学9化工技术类专业实训基地建设模式的探索与实践常州工程职业技术学院10系统构建实践教学平台，探索多元化实践育人模式华中农业大学11中华民族非物质文化遗产教育传承体系在当代高校的构建与实践重庆文理学院12课程项目化，实验实战化，作品产品化动画专业实验教学新体系的构建与实践四川美术学院实验教学国家级教学成果奖分析序号成果名称完成单位1电子信息类实践教学创新体系和人才培养模式的研究与实践北京邮电大学2基于下一代网络的创新型实践教学平台的研

8、究与实践北京邮电大学3数控技术专业生产性实训基地建设研究与实践长春职业技术学院4构建国家级电工电子实验教学示范中心的研究与实践哈尔滨工程大学5大学生计算机实践和创新能力培养改革与实践同济大学，华东理工大学，上海交通大学6 以培养学生创新能力为目标，加强电子实验教学中心建设与实践教学改革 西北工业大学 7 电子信息专业人才培养方案创新中的实践教学体系构建和实施 西安理工大学 8 深化实践教学改革 提升学生创业与创新能力经管综合实践中心的建设与实践 哈尔滨商业大学 9 创新实验教学体系，打造应用型人才培养基地 贵州财经学院 10 创建地方工科院校管理类专业实践教学平台提高本科生的实践能力与创新精神

9、 西安理工大学 2009年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评审结果二等奖（585项） 实践、实验教学50项（8.5%）实验教学国家级教学成果奖分析序号成果名称完成单位1创新课程体系，突出自主研学的电工电子实践课程改革与成效东南大学、南京航空航天大学2工科大学生数学创新实践能力培养模式的探索与践行西北工业大学3创建“即时共享协同融合学训一体”同步实践教学模式， 培养卓越法律人才中国政法大学4大学生自主实践的“梦工厂”工程坊的建设与实践西安交通大学5北京大学创新人才培养的实践与探索北京大学6突破传统观念创新运行机制实验教学从后台走向前台哈尔滨工程大学2014年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评

10、审结果一等奖（50项） 实践、实验教学6项（12%）实验教学国家级教学成果奖分析2014年高等教育国家级教学成果奖评审委员会评审结果二等奖（400项） 实践、实验教学27项（6.75%）序号成果名称完成单位1计算机系统核心课程群及其实验体系的研究与实践北京航空航天大学2创建工程训练竞赛新模式提升大学生创新实践能力大连理工大学、清华大学、哈尔滨工程大学、合肥工业大学、山东大学、四川大学3高校工程实践教学改革的探究与实践山东大学、清华大学4构建渐进性阶梯式工程实践教学体系，造就实用型软件工程创新人才重庆大学5优化知识体系、创建实践环节，深化决策支持系统导论课程的建设与实践东华大学6实验室科研探究课

11、：转化科研优势，创新跨学科通识教学模式清华大学7基于创新能力型人才培养的实践教学体系构建北京理工大学8创建“四位一体”创新实践教育机制，培养高质量人才北京邮电大学9学科综合与研究环境下本科生实践能力培养机制的探索与实践吉林大学10建设有中原文化特色的国家大学生文化素质教育基地创新实验区的研究与实践郑州大学实验教学国家级教学成果奖分析200520092014占本奖项比占本奖项比占本奖项比特等奖266.6%(共3项)-一等奖35%（共59项）1218.7%（共64项）612%（共50项）二等奖427.8%（共537项）508.5%（共585项）276.75%（共400项）汇总477.8%（共599

12、项）629.5%（共651项）337.3%（共452项）实验、实践教学国家级教学成果奖汇总分析实验教学国家级教学成果奖分析实验、实践教2014年国家教学成果奖申报参评项目（946项）（实验实践教学项目83项 8.8%）按学科分类序号科目数量1经济学1 2历史学13农 学2 4艺术学35法 学36教育学3序号科目数量7文 学38管理学59医 学811理 学13（15.6%）12工 学28（33.7%）13其 他13合计83实验教学国家级教学成果奖分析 从最新统计发现，东、中、西部地区不同大学实验教学资源拥有量差距明显 仅以仪器设备为例，大学仪器设备主要分布在北京、江苏、山东、上海等沿海经济发达省

13、市。 东部地区大学的仪器设备值占全国大学的52.74%,超过中、西部地区大学仪器设备值之和，且增长率高于中、西部地区大学。东部地区大学生均仪器设备值是中、西部地区大学的1.6倍2.生均实验教学仪器设备情况 实验教学资源的严重不均衡。“985工程”、“211工程”高校和一般高校生均仪器设备值之比约为3.6：1.8：1，充分说明了这个问题对实验教学的重视不断增强 不断学习国外的经验做法 积极尝试和实施新举措高校都意识到实验教学应该与理论教学摆在同等重要的地位；在加强实验室建设，增加经费投入，健全人事考核评价制度，强化师资队伍建设的同时，对实验内容、教学手段、教学方法等进行改革与尝试逐步改变以验证性

14、为主的模式，正在由验证性向开放式、研究性转变；创立了一系列符合办学实际、有利于拔尖创新人才成长的新模式。许多项目还荣获国家级教学成果奖，以成果奖反哺人才培养，形成良性互动高校通过选派干部培训、教师进修、学术论坛、涉外合作项目等形式，不断学习掌握国外高校的实验教学上的好的经验与做法美国中国理念注重教育观念的更新，教师主要是提出问题、启发思路和引导争论；追求新颖、现代、有特色；“授人以鱼不如授人以渔”基于采用“三基”教学理念，即基础理论、基础知识和基本技能；追求完整、系统、规范化；认为实验也就是“依样画葫芦”3.中美高校实验教学比较中美高校物理实验教学比较美国中国内容新（反映学科前沿、教材为自编讲

15、义或者由教师从市场上选择推荐给学生）；深（知识层次，实验有一定难度，需要查阅大量资料）；特（结合自身特色和优势）；多（实验题目多、选题广，基本上涵盖了物理学的每一个领域）有固定教材（规划教材、面向21世纪课程教材等）；传统、经典的实验内容多，体现现代科学技术最新实验项目少；规定了内容、仪器和实验方法，甚至要达到的实验结论中美高校物理实验教学比较在内容上：麻省理工学院的高级实验课程中的实验项目，一个实验学生要做 23 周，每周 6 小时。对于一些较复杂的实验，实验报告要求也很严格。斯坦福大学三年级学生做的光学实验，要求学生按发表论文的格式写实验报告中美高校物理实验教学比较美国中国方法理论教学与实

16、验教学一般都是整合在大学物理课程之中；对计算机和网络技术的使用程度高；多采用探究式教学和工作室物理实验教学；分组实验，时间可以自己掌握教学和实验各自有各自的教学计划，二者不一致；计算机普及率不高，设备自动化程度低； 学生多按照既定步骤和要求完成操作；一次性实验任务较多，多以班为单位在方法上：如麻省理工学院的普通物理学课程中，完全是在实验室里完成的，按照学生每组 7 人进行分组，以学生自学为主，教师讲解理论与指导实验同步进行中美高校物理实验教学比较美国中国评价一般按课程总评成绩 100%=期末考试成绩 30%-40%+平时测验成绩20%-30%+课后作业成绩20%+实验成绩10%+考勤、课堂表现

17、成绩10%-20%来评价一般按课程总评成绩100%=平时成绩60%+ 期末成绩40%来评价在评价上：如麻省理工学院，是按 “课程总评成绩（100%）=四次单独口头考察（40%）+期末公开口头表达（10%）+实验记录（15%）+预备问题分析（10%）+考勤及表现（10%）+四页书面总结（15%）”的方式来评价，其中“四次单独口头考察”占的比重最大，其目的就是要培养学生做报告的能力中美高校物理实验教学比较实验教学队伍考核评价机制及实验室管理机制需进一步完善实验教学队伍人员年龄老化，优秀的实验师资严重匮乏需要进一步改善实验教学条件，加大投入力度；科学制定实验条件建设规划，力求设备共享，充分发挥作用1

18、32队伍建设急需加强，体制机制有待完善4.需要突破的主要问题实验教学的体系内容评价标准未能体现“以学生为中心”的教学理念重理论、轻实验的思想根深蒂固实验课程往往被视为次要课程和理论课程的附属品132实验教学理念有待更新对科学思维和方法的训练不足，学生鲜有自主的探索和思考实验内容较少向生产和工程应用延伸，学生走向社会时，缺乏灵活运用所学知识处理社会问题的能力演示性、验证性实验内容过多，而综合性、设计性实验偏少; 简单重复性实验内容过多，反映学科新知识、新成果的内容少，与当今迅速发展的学科前沿新理论、新技术脱节实验教学内容有待完善132实验教材鲜有实验思想、设计思路、实验背景等教育内容过于强调结果

19、而忽略了实验思想设计性实验只给出固定的设计模式，没有真正激发学生自主设计的积极性模式和评价体系有待改进以教师传授知识和技能为主，内容和进度基本上依附于课堂教学1324近十年来，高校实验教学发生了深刻变化，实验项目类型明显增加。对部分省市的调查资料统计，目前我国高校实验项目就有 13 类之多，如右表实验项目之所以出现如此众多的类型主要由于我国东西部差距大，高等教育机构多，人们对实验项目内涵的理解上的差异所致。这也在一定程度上说明，一个时期以来我国高校实验教学的研究和改革实践还是相当活跃的三、实验教学分类与目标设定第一类验证性实验第二类演示性实验第三类感知性实验第四类虚拟性试验第五类创新性实验第六

20、类自主性实验第七类工程性试验第八类提高性实验第九类综合性实验第十类实践性实验第十一类设计性实验第十二类研究性实验第十三类个性化实验实验教学的分类为了使实验教学更加符合学生的认知规律，更加贴近教学实际，也更加方便指导、交流和管理，从学生的认知规律与思维活动特点出发，有学者提出将教学实验项目归为以下三种类型，五个层次。如下表所示基本类型认知任务学生思维活动基础规范型实验1层次：了解记忆事实、术语、概念、基本实验方法2层次：理解利用实验技术方法/认识概念和原理综合设计型实验3层次：应用利用概念和原理/解决问题4层次：综合应用多课程知识和技术/解决问题研究探索型实验5层次：研究应用所学知识探索/产生新

21、知识 德国教育家A拉伊认为：“只有当一项实验的主要目的是解决教学、教育问题时，这项实验才是教育学的实验实验教学资源应有实际的教育目标，带有教育的特征，有其特有的规范。所以，这决定了不能简单地以自然科学实验来代替教学实验。”实验教学的目标设定自上世纪90年代以来，人们在实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面进行了大量研究和有益探索，但现有研究忽视了实验教学目标。这是导致实验教学效果与开展实验教学改革的预期存在很大落差的主要原因教学目标是实验教学的出发点，合适的实验教学目标支配着实验教学的全过程 关于实验教学目标的设定，西方学者们在上世纪七八十年代进行了认真探讨.其中以克洛普弗的研究最为

22、典型。1971年，克洛普弗提出理工科大学实验教学要把重点放在以下五个方面：（1）知识和理解能力；（2）训练动手能力；（3）实践科学的探索过程；（4）了解科学家的工作方法；（5）培养对科学的兴趣和科学态度。显然，这些目标在今天仍然是广大高等教育工作者所追求的科学态度实验能力（最根本的目标）实验方法（应有的起点）实验动手能力自己根据已经提出的问题和任务去设计和完成一个实验的能力自己提出问题，自己去实验以获得新知的能力掌握方法规范选择实验方法评价实验方法学会实验方法的目标、实验能力的目标围绕人才培养目标的变化，我们可以把现代大学本科实验教学目标分为实验方法、科学态度、实验能力三个维度 本科实验教学目

23、标的层次是通过不同类型的实验来实现的以金属块密度实验为例：基础型实验：如果给学生完成的操作程序并要求他们严格遵循，根据确定的值计算出其密度。它可以训练学生规范地操作，培养其操作技能设计型实验：如果要求学生用不同的测量方法得出结果，或者向学生提供几种测量体积的方法，让他们比较不同的测量方法得出的种种结果。它可以让学生在同一个实验项目下设计不同的实验方案，由学生实施自己的方案，分析数据，得出结论，发挥其主观能动性探究型实验：如果在铝块外面涂上一层漆，使其原色被掩盖，然后问学生怎样进行测量才能确定材料的物理属性。这样更能启迪学生的思维，培养学生提出问题的能力，增强他们的好奇心，激发他们的创新潜能，提

24、升实验能力四、对开放式、研究性实验教学的认识 有学者提出，随着我国高校实验教学地位发生的较大变化，可以归纳为以下3个转变：依附性到相对独立性 这是从实验课与理论课的关系而言，有必要改变实验教学依附于理论教学的传统观念，形成理论教学与实验教学统筹协调的观念被动性到相对主动性 这是从实验所起的作用而言，显然实验教学与创新人才培养的结合更为紧密单一性到相对多样性 这是从实验的模式而言，从原来的演示、验证模式拓展为基础规范型、综合设计型、研究探索型等多种模式 因此，当前，各高校特别关注并积极探索开展开放式、研究性的实验教学所谓“开放性”实验教学主要是指整个教学体系的开放，它不仅体现在课内开放、课外开放

25、、时间开放、地点开放、实验元器件开放，还涉及理念的开放、内容的开放、方法的开放、评价的开放、管理的开放等等，是不同教育理论的兼容并包。（亿方、蓝金辉，近10年国内外大学实验教学发展状况探讨，北京科技大学学报（社会科学版）， 2014.3 ）开放性研究性“研究性”实验项目多由实验室提供。对于本科生而言，他们参与研究性实验重在研究过程，通过研究、思考达到思维能力、动手能力及科研能力的强化训练，在研究过程中获得知识的巩固与更新。在研究性实验教学中，我们不要求学生必须实验成功，只要他们通过实验，学会思考有所收获，奠定他们将来继续研究或工作的基础。（陆国栋，实验教学改革的思考与实验分类研究，中国大学教学

26、，2010.9）“探究性”实验教学在“研究性”实验教学基础上延伸出来的一种新的模式。它是由学生自己提出一个要探究的问题，这类实验的活动几乎全部都由学生完成。由于要独立地发现问题和解决问题，会促使学生用高度的责任心和热情，以及认真和实事求是的科学态度来解决问题，其科学素养可以全面地得到锻炼和提高。（赵建华，高校实验教学目标的探析，高教探索,2012.4）探究性同学们选择一些与日常生活相关的小课题，如地沟油检测、塑化剂检测等等，在实验老师的指导下，自己查文献、制定方案、解决问题生活相关小课题01最前沿学术问题开放式、自主设计将诺贝尔奖工作、本学科最新进展、本校代表性工作等及时转化为实验内容。结合诺

27、贝尔物理奖，开设了氧化型石墨烯材料的制备实验例如在“仪器分析实验”教学中，1/3课时用于设计性实验，学生自行组合、自由选题，通过查阅文献、取样、样品前处理、选择分析仪器，完成实验项目0203中国科学技术大学：吸引本科生早日走进实验室国内高校案例 提出申请 导师指导 融入课题 总结报告 举行答辩在中国科大化学院，只要学生提出来都能进实验室，参与老师的课题，或者自己独立做，学院想方设法满足他们的科研实践需求中国科学技术大学：吸引本科生早日走进实验室国内高校案例该课程涵盖理、工、文、医等领域，主讲教师中既有院士、国家级教学名师和高水平教授，也有实践经验丰富的工程师。全校共有32个院系的80多个实验室

28、参与开课，100多位教师倾情参与。学生每学期可以从所有单元中自主选择8个不同院系的教学单元，计1学分；各学期可续选探究课，最多可计4学分，跨学科观摩32个项目2003年的新生研讨课逐步演化为2007年的实验室科研探究课课程构成清华大学：实验室科研探究课培养学生思维国内高校案例在全校范围内，以实验室为依托，筛选一批典型科研成果，组织学生轮流到相关教学单元实验室，由高水平教师进行现场教学，以科普语言和各种直观形式，如实验现场、图板、音像资料、报告文档、启发式提问等，全方位展示科研过程。所有教学单元均在实验室现场进行，所讲授的内容均有活生生的具体事物作为旁证，学生还可以亲自动手实践操作具体做法清华大

29、学：实验室科研探究课培养学生思维国内高校案例 英语系三年级学生黄学永从小喜爱电子，却阴差阳错地走进了文科的大门。学校开设实验室科研探究课后，黄学永选修了其中的8个教学单元。他考虑的是尽可能涵盖汽车、电子、计算机、机械等主流学科，因为它们之间具有很强的联系，比较容易在大脑中形成知识链，构架知识系统清华大学：实验室科研探究课培养学生思维国内高校案例用实验倒逼课程用学生倒逼老师用第二课堂倒逼第一课堂每年600万元分到各院系，由院系自主支配。物理系有30位教授，按传统的做法，教授只上班级的课，不管实验的课，但这个做法近年被打破了。全系30位教授的照片、研究平台和方向的介绍都详细地放在网上。学生就可以通过这个网页和教授联系，寻找自己的“加餐”。每名学生要完成一项探究性实验，课题可以找系里30位教授商量，实验可以进入教授本人的实验室去做 2013年，有7篇以浙江大学物理系本科生为第一作者的论文发表在国际顶尖学术刊物上。探究性实验平台的建立，一方面让学生走进了教授的实验室;另一方面，教授们也通过这一机制更早更多地接触到具有创新潜质的“好苗子”浙江大学：本科生实验课从“验证