摘要:开放式实验室教学是与传统实验课堂教学相配合的一种新的教学理念,它在培养学生参与实践的兴趣、树立创新意识、开拓创新精神、建立创新思维、开发创新能力和巩固操作技能等高等教育中起到着关键的作用。本文结合西安石油大学电子工程学院的实践经验,提出一种新的开放式实验室教学模式。实验室开放是实验教学的改革和发展趋势,开放式实验室教学是值得推广的。
关键词:开放式实验室;创新能力;传统实验课堂教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-8631(2010)02-0100-02
引 言
开放性实验室,就是将实验室开放,学生按照教学要求、自身的兴趣爱好、结合实际能力,设计并完成实验。开放实验首先要开放教学时间和空间。封闭式的实验室教学只提供教学计划内的实验课时,教师针对必做的实验进行原理性和注意事项讲解,然后由学生完成实验,这不利于培养学生独立思考问题、解决问题的能力。而实施开放式的教学,学生根据兴趣选择实验内容,时间和空间相对自由,教师只是对其进行督导和管理,以确保教学效果。
“创新是指运用个人的创造能力于科学技术、文字创作、组织管理等各个不同的领域,从而产生出新的、具有个人和社会意义产物的活动过程”。创新能力培养,强调发展学生的个性,强调培养有创新激情、想象能力及科技素质的人才,强调在着力培养学生综合素质水平的基础上,突出创新意识及收集和处理信息、获取新知识,提出问题,分析问题与解决问题的能力。
实践教学是高等院校教学的重要组成部分,在培养学生综合素质和创新能力方面有着不可替代的重要作用。而实验室是高等学校实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基地。创建和谐型开放式实验室,发挥实验室在科研、人才和设备上的优势,强化科研与教学的有机结合,完善和发展人才实践创新教育模式,实现优秀大学生实践与创新能力的个性化培养。
1、开放式实验室对培养学生创新能力作用显著
首先,开放式实验室可以更好地培养学生的兴趣和爱好。实践证明,兴趣是创作的源泉。学生在开放式实验室独立设计完成作品,提高了动手能力、产生了浓厚兴趣、激发其创新思维。
其次,开放式实验室可以给学生更多的自主思考、独立创作的空间。由于开放式实验室不受具体教学内容的限制,相对比较灵活,内容上学生有更大的选择空间,学生可以有更多的时间进行思考。在网络上通过查找文献自我判断喜欢的内容,对感兴趣的内容进行深入学习并付诸于实践。这样易于形成创造性思维,培养学生的拓展性。
再次,开放式实验室可以提高学生学习的积极性、产生浓厚的学习氛围。学生可以自带或自己设计感兴趣的项目到开放式实验室进行设计并验证。这易于培养学生的独创性产生首创观念和成就感,提高自身以及班级其他同学的积极性,形成自学为主,互帮互助,互相追赶的良性循环。
2、开放式实验室教学模式的实现
培养学生创新能力,要坚持在相对宽松的氛围下、调节学生学习积极性和鼓励与教师讨论沟通的教学模式;开放式实验室应基于完成基本学业和能力培训、实现培养相关专业兴趣、巩固动手技能和自主设计制作等内容,坚持开放实验室的教学内容以学生自主完成为主、教师指导为辅的原则;它是传统实验课堂教学的扩展与补充。
2.1 实验室要有宽松的氛围,教师要有调节沟通的能力
学生的学习热情与教师的启发教学有密切关系,学生在轻松活泼的氛围中,思路开阔,思维敏捷;反之,则思路阻塞,操作迟缓,无创造性可言。“心理学研究表明:学生的学习动机和求知欲,学习的积极性和主动性,不会自然形成,它与教师的启发教学有密切关系,因此教师在教学中要积极创造问题环境,激发学生的学习兴趣和求知欲,引发学生积极主动的思维活动。”所以营造轻松活泼的学习氛围,是培养学生创新意识的前提。
教师调节学生情绪,鼓励学生大胆假设,引导他们自己去实践证明,激发创新热情。现代教育观认为,知识的学习不再是唯一的目的,而是认识科学本质、训练思维能力、获得创新基础和要素的手段。在教学中强调的是“发现”知识的过程,而不是简单地获得结果,强调的是创造性解决问题的方法和形成探究的精神。除培养学生的自主意识、意志力和注意力之外,应着重鼓励学生发散性思维和大胆质疑。但是,传统的实验课堂教学方式形式单一、固定,不能调动学生创造思维的积极性,无法完成学生创新能力的培养。
开放式实验一般以学生自主发挥为主,教师做必要的指导,即教师在技能方面和创新思维合理性判断方面给予学生方向。根据学生能力、课程性质和竞赛要求设定合适的教学模式。一般都选择实验教学课堂与开放式实验相结合的模式,这样既能完成课程规定的基本内容,培养基本能力,又有利于学生创造能力的发挥。如果开放式实验室的时间和内容与规定内容的实验课堂教学配合密切,则在创新精神和创新能力培养方面可收到更好效果。
2.2 一种基于传统实验教学的开放式实验室教学模式
实验教学可以分为基础、综合、设计三个层次。传统的实验课堂教学模式是基础性的教学,而开放式实验室教学模式是更高层次的综合和设计的教学模式。
现以西安石油大学电子工程学院《电工电子实训》为例来介绍开放式实验室如何与实验课堂教学相结合。《电工电子实训》是西安石油大学电子工程学院面向本院本科三年级学生开设的一门开放式实验室教学课程。这门课包括两方面的内容,分别针对基础专业知识和专业知识进行实训。通过这门课程,锻炼了学生的动手能力、理论联系实际能力以及解决问题的能力。
授课学生已具备电路、数字电子线路、模拟电子线路等基础专业知识,通过传统的实验教学课堂掌握了基本技能,如:手工焊接技术、简单电路板的制作、元器件识别与安装、电子产品的装配等。并且他们已经学过EDA技术、C51单片机、DSP等专业知识,掌握了硬件原理和编程技巧。然而由于没有实践操作和综合设计,学生理论功力不扎实,动手能力差,造成了理论与实际相脱节。
针对“所学不能为所用”的情况,我院开设的《电工电子实训》通过自主学习和综合设计方式、以提高学生实际动手能力为目的,分为两个阶段进行实训。第一阶段学生根据自己的喜好和能力制作电子小作品。从电子线路的设计、元器件的选择和购买、焊接调试以及最后的测试都由学生自己动手完成。例如我院学生设计并制作的可调直流稳压电源、声控电灯电路、声光控电灯、可调光控电子开关、断线报警器、音乐门铃等。第二阶段学生自己动手设计单片机、FPGA小系统,或者根据兴趣所在制作电路系统。整个制作过程完全是自学形式,老师只对学生进行辅导和解答疑问,最后以作品功能演示和性价比为标准来验收学生的作品。
通过这样的课堂开放形式,学生不仅锻炼了自己的实际动手能力。具备参加电子竞赛的实力,而且培养了他们对所学专业的浓厚兴趣,调动了学习积极性,提高了走向社会的竞争力。
《电工电子实训》不拘于形式,开创了一种新的教学理念。这种把开放式实验室教学与实验课堂教学相结合的方式,取到了显著的成果。通过《电工电子实训》这种教学方式,我院在2009年全国大学生电子设计竞赛中取得了国家二等奖、陕西省一等奖等共十项奖项,成绩优异。实践证明这种基于传统实验教学的开放式实验室教学模式是可行的,值得推广的。
3、结 论
在本文,我们针对电子类学生阐述了开放式实验室教学与创新能力培养的关系,提出了一种新的实验室开放理念和模式。实验室的开放,改变了传统的“固定班级、固定时间、固定地点、固定内容”的实验模式,它是适合高等学校教学发展的。然而实验室的开放也给实验管理人员带来了挑战,实验室开放时间的管理、实验室资源的利用,指导教师业务水平的提高、实验室工作人员的业绩考核制度的定制,这些问题都需要我们探索与解决。
总之,创新能力的培养是当今教育改革的重要课题,学校教育是培养学生创新意识、创新思维、创新精神和创新能力的重要阵地,而开放式实验室教学是培养学生创新能力的重要方式,对于培养学生创新能力具有重大作用。对于创新能力培养,开放式实验室教学应与实验课堂教学和理论教学密切配合,力求达到最佳效果。
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