創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

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【關(guān)鍵詞】 創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)；核技術(shù)應(yīng)用；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；設(shè)計(jì)方案；實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

一、引言

核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是核類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是提高學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力，[1]使學(xué)生在原有理論知識(shí)的基礎(chǔ)上建構(gòu)真正的、有效的知識(shí)結(jié)構(gòu)。[2]核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)主要配合理論課的學(xué)習(xí)，把理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立分析問題，解決問題的科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作能力和正確判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠程度及處理數(shù)據(jù)的能力，更好地掌握核技術(shù)實(shí)驗(yàn)的方法和技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng)，為學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)論文與畢業(yè)后的科學(xué)實(shí)驗(yàn)及研究工作打下基礎(chǔ)。核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是繼核輻射探測(cè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后開設(shè)的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。[3]學(xué)生已經(jīng)具備了儀器使用操作的基本技能、方法，[4]掌握了實(shí)驗(yàn)操作的基本流程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。在此基礎(chǔ)上開設(shè)核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生多元化素質(zhì)。經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐，本文重點(diǎn)介紹了將創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中的實(shí)踐情況：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)施、實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等。

二、創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)的重要性

傳統(tǒng)的核技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)通常是由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)目組成，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師先講解、演示操作，然后學(xué)生按要求參照實(shí)驗(yàn)講義上設(shè)定的步驟完成實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生只是通過實(shí)驗(yàn)來加深所渉理論知識(shí)的理解，學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力無法得到培養(yǎng)。創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，利用實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)不僅培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析問題、查閱資料、動(dòng)手實(shí)踐、數(shù)據(jù)處理等方面的能力，[5-8]而且提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)分析解決問題的能力和科學(xué)素養(yǎng)，提升了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、探索創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。[9-12]創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)的改革與補(bǔ)充，是符合現(xiàn)代社會(huì)的需求、符合技術(shù)革新和發(fā)展的要求，是符合培養(yǎng)多元化復(fù)合型人才的要求，順應(yīng)了“新工科”背景下培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)，為學(xué)生順利與企業(yè)、研究所培育模式無縫接軌。

三、創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

1、準(zhǔn)備工作

（1）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師。①提供相關(guān)資料。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備情況，詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟆x器的名稱、使用說明、功能、注意事項(xiàng)等，并在實(shí)驗(yàn)前發(fā)給學(xué)生。這樣能保證學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備的情況有所了解，并有利于學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件確定實(shí)驗(yàn)方案、熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理及方法。②準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及方案，準(zhǔn)備相關(guān)的儀器設(shè)備，并保證各設(shè)備能正常運(yùn)行。③實(shí)驗(yàn)室開放。實(shí)驗(yàn)室開放是保證學(xué)生能自主完成創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)的條件之一，有利于激發(fā)學(xué)生的潛能，有利于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及人才的個(gè)性化發(fā)展。[13,14]實(shí)驗(yàn)室可在時(shí)間上和空間上為學(xué)生開放，學(xué)生可預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室熟悉儀器設(shè)備或進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目摸索條件。開放期間，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師需隨時(shí)解答學(xué)生的問題。[15]④評(píng)閱實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及方案設(shè)計(jì)的情況反映了其對(duì)理論知識(shí)應(yīng)用的靈活性、創(chuàng)新研究能力及準(zhǔn)備工作是否做的充分。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師需認(rèn)真批改學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，并指導(dǎo)學(xué)生修改實(shí)驗(yàn)方案，制訂出合理的實(shí)驗(yàn)方案，保證學(xué)生能順利完成實(shí)驗(yàn)。（2）學(xué)生。①熟悉實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。學(xué)生根據(jù)老師提供的儀器設(shè)備情況，熟悉設(shè)備的工作原理、使用方法、注意事項(xiàng)、查閱相關(guān)資料。必要時(shí)，學(xué)生可預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室熟悉儀器的使用方法或進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案能全面綜合反映學(xué)生的創(chuàng)新研究能力、理論知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新思維過程及書面表達(dá)能力。[16]學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備情況及所學(xué)理論知識(shí)確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇相關(guān)儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)具體方案，畫出實(shí)驗(yàn)原理圖，擬定實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果。

2、實(shí)施

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案和步驟獨(dú)立順利完成實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)學(xué)生準(zhǔn)備工作是否做的成分、創(chuàng)新研究能力強(qiáng)弱的關(guān)鍵。實(shí)施過程中，指導(dǎo)老師及學(xué)生需做到如下幾點(diǎn)：（1）指導(dǎo)老師。①強(qiáng)調(diào)儀器調(diào)試使用方法。學(xué)生在安裝調(diào)試儀器前，指導(dǎo)老師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)及儀器調(diào)試使用方法。學(xué)生安裝調(diào)試好儀器，需指導(dǎo)老師檢查后學(xué)生方可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。②實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)老師應(yīng)全程觀察、指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。①觀察學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)提問，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度及創(chuàng)新意識(shí)。③指導(dǎo)老師向?qū)W生提問：若改變實(shí)驗(yàn)條件，可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可能變化情況，并要求學(xué)生觀察記錄不同實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。④實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不能解決的問題，指導(dǎo)老師及時(shí)給予指導(dǎo)解決。⑤對(duì)學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程作出詳細(xì)的記錄并給予評(píng)價(jià)。（2）學(xué)生。①安裝調(diào)試儀器。學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案及原理圖連接安裝儀器設(shè)備，并調(diào)試，保證各元件設(shè)置的參數(shù)合理，且能正常工作。學(xué)生在安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，學(xué)生之間互相討論解決，對(duì)于不能解決的問題，指導(dǎo)老師給予指導(dǎo)解決。②實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案及步驟獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保原始數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)預(yù)料之外的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)不合理的問題，認(rèn)真細(xì)致思考、相互討論，查找原因并解決問題。③實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄。學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并描述出其現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)的條件、各元件的參數(shù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證原始數(shù)據(jù)的可靠性。原始記錄需指導(dǎo)老師審閱簽字。

3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后需撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以是傳統(tǒng)的報(bào)告形式提交，也可以是研究報(bào)告形式提交。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式需包含以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⑵鞑?、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)原理及其原理圖、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)條件、各元器件參數(shù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果、誤差分析、結(jié)論。研究報(bào)告形式需包括以下內(nèi)容：研究概述、研究?jī)?nèi)容與目的、創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)原理及其原理圖、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析、結(jié)論與建議。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、邏輯歸納能力及書面表達(dá)能力，[17]也可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生多元智能的發(fā)展。

4、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)是否客觀、科學(xué)合理，直接關(guān)系到學(xué)生對(duì)創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)的熱情及興趣、也是今后能持續(xù)開展下去的重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣對(duì)指導(dǎo)老師提出了更高的要求。指導(dǎo)老師需全程參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，對(duì)學(xué)生的任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都必須了然于胸，并做出詳細(xì)記錄及評(píng)價(jià)。具體評(píng)價(jià)方法如下：（1）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。這部分主要從以下幾方面來評(píng)價(jià)：設(shè)備熟悉程度、選擇的設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件是否符合項(xiàng)目要求、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性、實(shí)驗(yàn)原理及其原理圖的正確性、擬定實(shí)驗(yàn)步驟的正確性、設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是否具有創(chuàng)新性等。這部分分值占總分值的20%。（2）實(shí)驗(yàn)操作。這部分評(píng)價(jià)依據(jù)主要為：操作熟練程度、儀器安裝調(diào)試情況、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄情況、發(fā)現(xiàn)及解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度等。這部分分值占總分值的50%。（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這部分評(píng)價(jià)的依據(jù)主要為：報(bào)告內(nèi)容的完整性及正確性、數(shù)據(jù)處理及誤差分析的正確性、結(jié)論的正確性等。這部分分值占總分值的30%。

四、結(jié)束語

創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書框架的限制，具有綜合性、創(chuàng)新性、靈活性等特點(diǎn)。實(shí)踐證明，創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)不僅很好的幫助了學(xué)生理解、加工和轉(zhuǎn)換所學(xué)的理論知識(shí)，而且開發(fā)了學(xué)生高級(jí)思維活動(dòng)，[18]引領(lǐng)學(xué)生將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合、創(chuàng)新知識(shí)結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新思維方式。學(xué)生無論是對(duì)理論知識(shí)的理解、實(shí)踐能力的提升，還是創(chuàng)新思維的培養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)及多元智能的發(fā)展都得到了質(zhì)的飛躍。

作者：鄭賢利 曾文杰 趙越 張泊麗單位：南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院