探究式实验教学在创新人才培养中的应用

1、 探究式实验教学在创新人才培养中的应用 中图分类号：g640 文献标识码：a 文章编号：1002-4107（2017）08-0080-02为培养满足社会需求具有创新能力和实践能力的高素质专业人才，当前，教学研究的重心正从知识传授向能力培养转变。自从2011年，国家相继实行了“卓越工程师教育培养计划”、“工程教育专业认证”和“专业综合改革”等质量工程，以提高学生的工程实践能力、设计能力和创新能力。实验教学是学生能力培养的重要平台1，传统实践教学中，学生只是被动机械地执行实验，没有独立思考和创新，严重阻碍了学生实践和创新能力的培养。近些年来，国内众多高校都对实践教学进行了尝试。何光宏等提出了“以学

2、生为中心，以问题为驱动”的探究式实验教学模式。姚凤阁等运用“探究式”教学法使能力培养变成一种自主意识、挖掘潜能、激励创造学习过程2。辛双等认为探究式教育可以培养学生的科学思维方式和创新能力3。探究式教学模式正逐渐成为我国素质教育体系的重要组成内容，它通过转变学习方式来促进每一个学生个性的健全发展。在前人研究的基础上，结合近几年学院卓越工程师的培养情况，形成了测绘工程专业探究式实践教学体系。一、探究式实验教学的过程“授人以鱼，不如授之以渔。”一要了解知识（鱼），二要知晓获取知识的方法和途径（渔），三要超越和创新知识（逾），只有这样，才能培养学生独立之人格、自由之精神，这也才是大学教育的本旨4。“

3、探究式”实验教学法人才培养研究是在科学思维与科学方法的指导下，以教师的大纲指导为基础，最后形成以学生的自主性、探索性学习为主导的实践教学课程体系。相对于传统的教条式僵化的实践教学，“探究式”实验教学法在实习内容和教学方法等方面，能为学生的主动学习和个性发展创造一个较好的外部环境，体现了以人为本的教学理念，实行“探究式”实验教学法是实践教学改革的必然趋势和发展方向，“探究式”实验教学流程如图1所示。图1 “探究式”实验教学流程（一）实验教学任务安排教师根据实验教学大纲要求，列出课程每章需要掌握的实验项目、仪器设备、仪器设备模拟器及使用注意事项，下达实验任务书，在实验教学平台上发布。实验前，要求学

4、生自主设计实验内容、步骤，熟悉仪器设备操作规程，并能利用模拟器自主预习。下面以测绘工程专业“数字地形测量学”实验大纲第四章水准测量实验为例进行说明，“大纲”要求学生在6个学时内完成水准仪认识与使用、等外水准测量、四等水准测量和水准仪的检验与校正等任务。根据实验计划，于实验前一周，教师在实验教学平台上发布实验目的、内容、学时、设备模拟器及使用注意事项，使学生提前为实验方案设计及仪器设备使用做好准备。（二）实验方案设计根据实验任务书要求，实验小组在组长的带领下，在课下通过独立思考、查阅资料或相互讨论等手段查清实验的关键问题，形成初步实验方案。学生如有困难，联系教师进行指导；教师审核发现问题，帮助学

5、生分析原因，指导方案修改。下面以第四章水准测量实验为例进行说明，“水准仪认识与使用”实验方案从仪器结构、功能、操作、计数、记录和计算等方面进行审核指导；“等外水准测量”实验方案从双面尺法和二次仪器高法等方面进行审核指导；“四等水准测量”实验方案从读数、记录和计算顺序等方面进行审核指导；“水准仪的检验与校正”实验方案重?c从i角的检验与校正方面进行审核指导，特别是为了方便计算，如何进行前后视距设计。另外，根据仪器设备的发展要求，增加“数字水准仪的认识与使用”项目。根据学时要求把“等外水准测量”和“数字水准仪的认识与使用”放到开放实验中进行。（三）协同指导机制的构建协同指导机制包含两个方面：一是理

6、论课教师与实验课教师的协同，二是教师指导与学生自主的协同。理论课教师与实验课教师的协同是理论与实验的协同，做到理论课应重点讲哪些，并为实验做哪些铺垫；实验课应重点使学生通过实验掌握哪些技能，理解这样做的理论依据，并实验结论验证理论。其实质就是理论如何指导实践，实践如何深化理论，做到理论与实践相结合。教师指导与学生自主的协同，教师指导是对实验设计的广义指导，学生自主是对实验项目设计的自主，但“自主”是建立在理论课教师与实验课教师的协同指导下。只强调学生的自主性，教师指导跟不上，其效果可能还不如过去按照实验大纲去照本宣科；只强调教师的指导性，学生被教师牵着鼻子走，仍是填鸭式教育，学生实战能力培养，

7、仍不能满足社会需求。二、实验教学的质量保障机制（一）编写分析开放式实验教材转变实验教学教材编写格式，即由固定指导式变为分析开放式，“大纲”要求学生在6个学时内完成水准仪认识与使用（仪器结构、功能、操作、计数、记录和计算）、等外水准测量（双面尺法和二次仪器高法）、四等水准测量（读数、记录和计算）和水准仪的检验与校正（重点i角的检验与校正方案设计）等任务，并根据学科的发展和社会需求，随时更新实验内容和项目，设计以培养学生解决问题能力为目标的多模块实验内容，例如在第四章增加“数字水准仪的认识与使用”实验项目。（二）实行组长负责制对于测绘工程专业来说，前视、后视、观测和记录任何一方出现问题，整个任务就

8、会失败，团体意识非常重要。羊群走路靠头羊，组长负责制就是在组长的指挥协调下，大家分工合作，团结协作，才能把一件事情做好。 （三）注重教师巡导“探究式”实验教学成功的关键在于教师的巡导，学生设计的方案不尽完善，总会有这样那样的问题。在实验过程中发现什么问题，需要教师的引导和分析，找出问题的关键及时完善实验方案，提高实验效果。（四）构建虚拟仿真平台工欲善其事，必先利其器。设计开发虚拟测绘仪器模型，建设测绘虚拟实验平台。学生可在网络上自行下载测绘仪器模拟器。测绘仪器模拟器是仪器使用和完成实验课的基础，学生通过得用课外时间操作测绘仪器模拟器，初步了解仪器的功能和操作方法。缩短熟悉仪器时间，为节约课堂时

9、间，提高实验效率和效果，奠定扎实的基础。同时，减少仪器损害。（五）建设开放式实验教学平台改变过去单纯以学生兴趣为目的的开放实验，把实验教学溶入开放实验中，使两者有机结合，在实验内容和项目上进行提升。开放实验项目拓展，仅开设实验大纲规定的实验项目，很难培养满足社会需要的实用型人才，必?融合资源，做到资源共享。比如在第四章中增加“数字水准仪的认识与使用”实验项目；平面控制测量增加“gps和gpsrtk图根控制测量”项目；野外数据采集增加“gpsrtk数据采集”项目；地形图的应用中增加土石方量的计算、剖面图的绘制等项目，真正地培养学生解决实际问题的基本能力。三、实验教学效果评价科学有效且多样化的考核

10、评价体系是监测人才培养质量的重要手段，是学校教学的指挥棒，对人才的培养起着举足轻重的作用5。为科学考核评价学生能力，促进自主学习，培养学生实践能力和创新能力，应把课堂实验纳入学习能力评价，占总成绩30%，即30分，方案设计、实验过程和实习报告各占10分。根据考核内容的特点，提出了一种多元化实践考核评价体系。多元化实践考核评价体系由答辩评议、过程考核和报告批改等部分组成。其中实验方案设计通过集体答辩评议，由指导教师和小组分别进行评议打分，以平均值作为该小组最终方案设计分。实验过程分值由指导教师巡导检查记录决定。实习报告由指导教师批改记录分值。多元化实践考核评价体系的实施，提高了学生对实验课的重视度，促进了“探究式”实验教学的开展。以开放式实验教学大纲为指导，以虚拟仿真实践教学平台为基础，以开放式实验为补充，对“探究式”实验教学模式和体系进