实验教学对大学生创新能力培养探究-以《流体力学》和《矿井通风》实验为例

1、实验教学对大学生创新能力培养探究以流体力学和矿井通风实验为例摘要：实验教学对高校大学生创新能力的培养起着重要的作用。本文基于本人多年本科实验教学经验和对本 科生实验教学的研究探索，以流体力学和矿井通风课带实验为例，分析对比了当前传统实验教学和在实验 过程中引导大学生进行分析思维训练和培养学生的分析思维习惯的实验教学方式的教学效果的差异；研究如何进行 本科实验教学，才能更好地培养大学生的创新思维和创新能力，以满足当下社会发展对大学生创新能力的需求，对 高校实现创新型人才的培养具有参考意义。关键词：实验教学；创新思维培养；创新能力二实验教学对大学生创新能力培养的重要 作用二实验教学对大学生创新能力

2、培养的重要 作用引言创新是社会发展的动力，是社会进步的源泉，在 信息高速发展的当代，创新引领社会经济高质量发展 越来越受到重视1。大学生的创新能力决定我国未来 的国力和在世界的经济竞争能力；高校作为人才培养 的主要基地，担负着为社会培养创新型建设人才的重 任，如何培养具备良好创新思维和动手能力的创新型 人才就成为高校教育工作者关注的焦点。大学生在校期间，通过课堂教学学习理论知识, 为成为社会的建设者和创新者进行知识储备；大学 生通过系统的理论知识的学习与实践动手能力的锻 炼，养成善于思考和爱思考的习惯，培养独立分析 问题和独自解决问题的能力。实践教学不但能锻炼 学生动手能力，使学生形成良好的动

3、手习惯，还能 在实验进程中，养成分析问题和解决问题的思维良 好品行，养成严谨、胆大心细，多动手、多观察、 多思考的优秀品质。在遇到问题时分析问题产生的 原因并寻求解决问题的方法的磨练中，提高大学生 的综合素质，尤其是创新思维和创新意识的养成, 实验教学成为实践教学环节中必不可缺重要环节。目前，由于社会对创新的高度重视，大学生都 认识到创新能力培养对自身的重要性,头脑中都具有 创新意识与创新动机，但同学还没有形成完整的知 识结构，知识面较窄，在思考问题时存在诸多局限性 和灵活性，缺乏创新思维2o因此，学生尽管有创 新意识和创新动机，但由于缺少创新思维训练而创 新能力较弱，创新思维和创新能力有待训

4、练提高。高校对大学生创新能力进行培养，需要尽最大 可能挖掘大学生自身的创新潜能，对大学生创新潜 能的挖掘与培养，不但要开发学生的“智力”，扩展 学生的“知识量”，更需要把重点放在对大学生创新 精神的培养和激发学生自主学习自主创新的兴趣上， 同时多培养学生的质疑精神3o在实验教学过程之 中，教师需要结合生产现场实际和实验设备引导学 生思考的讲解方式来激发学生内在的想象力，学会 收集、抓取有用的信息，引导学生进行思考问题, 训练学生的思维能力和养成独立思考的习惯。大学生在实验教学的过程，通过对实验设备的 操作使用，在不断的发现问题、分析问题和寻求解 决方案的实验过程中，提高了分析思维能力；分析 思

5、维能力是创新的核心和源泉，没有需求、没有分 析思维就不可能产生创新。目前普通高校和一般211高校的实验课程的教 学方式通常是教师讲解实验内容和实验设备的操作 步骤，学生按照实验步骤进行实验，学生进行独立三现有实验教学方式对培养大学生的创新 能力存在的问题思维锻炼少，学生仅仅为完成实验教学任务而进行 实验，学生也不会具有更好的实验成就感，这样就 激发不起学生对实验的兴趣，这样的实验教学使得 大学生动手解决问题的能力和思维能力得不到较好 的训练与培养，就不可能养成良好的创新素养，在 未来的工作中就不可能具有较好的创新能力，这样 培养出来的大学生，不能满足当前社会对创新型人 才的需求。目前普通高校和

6、一般211高校的实验课程的教 学方式通常是教师讲解实验内容和实验设备的操作 步骤，学生按照实验步骤进行实验，学生进行独立四实验教学过程中需要引导激发大学生进行 创新思维训练，培养、提升大学生的创新能力虽然创新思维能力的形成有多方面的因素，但 实验教师有效、积极的引导措施，对在校大学生创新 思维能力的形成，有着不可忽视的作用4o身为高 校实验教师，如何在实验教学过程中有效地引导学 生进行实验教学呢？在教师讲授和进行实验仪器的使用演示讲解的 过程时，教师讲课要多问学生为什么，同时给予学生 思考回答的时间，并可以和学生进行交流讨论，在教 师讲授的过程中，面带微笑、表情丰富、语言幽默风 趣；在进行实验

7、设备使用的讲授过程中，能够结合生 产现场的小设备及配合其他设备，提示同学们进行思 考该设备怎么使用；对于实验过程中可能产生实验数 据误差的设备，在讲授或者学生实验操作的过程中引 导同学们进行思考，哪些地方和哪些步骤容易产生误 差，怎样减小或者杜绝误差的产生；在实验课程讲授 的过程中，可以插入与该实验相关的生产现场知识或 者小故事来激发同学们的实验兴趣。以流体力学课程的雷偌实验和沿程阻力和 局部阻力实验为例：进经过多年流体力学实验 教学的观察发现，在雷偌实验和沿程阻力和局部阻 力实验在实验的过程中，大部分学生都有一个共同点: 在实验的过程中，没有对实验设备养成仔细观察的 习惯，对实验设备上的哪些

8、地方需要仔细认真操作 才能杜绝或者减小误差的产生；这时教师在讲授设 备和演示操作使用设备的过程中就需要一边讲授一 边提示学生进行思考，逐步让学生养成思考的习惯。 提示同学们思考计量水箱阀门的关闭不严实产生的 对实验数据的影响，让同学们思考怎样检查计量水 箱阀门关闭好了没有漏水，水箱下水管不能放空的 原因，思考进行计量水箱里水量测定过程中，计量 水箱里是否需要具有初始水位来减小计算水速产生 误差，管道中的水流量调节好后，怎样与计时器同 步把出水管扳进计量水箱中。对于雷偌实验，在进行层流，非完全紊流、完 全紊流状态演示的过程中，边调节流线边引导同学 们思考，怎样调节流线才能使调出的流线更好更精 准

9、，流线的调节一定要耐心认真仔细，一点点进行， 不能用力稍大以免过了临界点直接进入层流状态过 多，或者直接越过临界点过多的进入过非完全紊流 区，而引起计算出的层流与非完全紊流区的临界雷 偌数不准确。对于局部阻力测定实验，在进行局部阻力实验 演示的过程中，让学生从测压板上各个测压点的读 书观察和理解静压和动压是可以相互转换的，并让 同学们进行思考在断面突然扩大后，从标尺上的读 数可以和其他各因素一起分析静压和动压的完全转 化需要有一定距离，所以突然扩大后的测压点不能 设置在静压和动压没有完全转化的点之前，否则测 定出来的局部阻力就不准确。同时引导同学们一起 分析恒压水箱里整流栅的作用。矿井通风课程

10、的课带实验有矿井气象参数 测定实验、风流点压力测定及断面上的速度分布部 测定实验、通风阻力测定及摩擦阻力系数测定实验、 通风机性能测定实验。在每个实验的相关知识和仪 器设备的使用讲解过程中，尽量结合生产实际引导 学生结合现场生产进行思考并提出解决小方案，比 如毕托管在生产现场在哪些地方使用，怎样把毕托 管安装在瓦斯抽采管道上，怎样安全在铁管或者无 缝钢管内需要安装的点位上；空盒气压计怎样和水 银气压计进行比对校准它的准确性，当拿着一支毕 托管时，在没有标志的情况下，怎样判断它连接软 管的两个孔哪一个孔测定全压哪一个测静压等等; 在实验的过程中，让同学们分析产生误差的原因， 怎么操作实验设备怎么

11、安放毕托管位置来减小测定 误差，风管上开孔大存在的问题等等。五在实验教学过程中是否进行引导激发大 学生进行思维训练对大学生创新能力培养的 效果对比学生刚进入实验室进行实验的过程中，学生基 本不思考问题和发现的问题，遇到问题就问教师， 甚至有同学很小的问题，自己不思考就问实验老师; 在没有对学生进行引导和激发学生思考问题，只结 合实验设备和生产现场把实验相关知识和设备的使 用安装等讲授给学生的情况与引导学生结合实验设 备及生产现场设备的安装使用进行思考相对比，学 生实验的积极性有了显著的提高，学生实验课堂上 表现的活跃度也有明显地提高，学生的实验报告质 量也得到明显的提高，曾经把实验报告打回让学生 重做的现象得到了杜绝，在实验课结束时，实验数 据不合格需要重做实验的现象也得到杜绝。在学生 刚进入安全工程实验室进行实验和经过一年后在实 验室实验的表现上看，经过引导激发学生进行思考问题并发现问题解决问题的实验教学方式后，通过 实验课堂教学过程中的观察，学生参与实验的积极 性得到大幅度提升，明显地缩短了实验操作的时间， 学生的