赵恩兰 张磊 郭华锋 董妍

摘  要 验证性实验在本科课程实验中所占比重较大，在学生的实践教学过程中起着非常重要的作用。阐述研究验证性实验教学法的重要意义，在此基础上分析目前验证性实验教学开展过程中存在的一系列问题，针对存在的问题，提出优化配置以提高设备利用率、改进教学方法、丰富教学手段等措施。

关键词 验证性实验;实践教学;实验室;实验设备;虚拟仿真实验

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）05-115-03

0 前言

在本科生教学过程中，实践教学扮演着非常重要的角色，它可以使学生对书本上学习的理论知识进行巩固和加深理解，理论联系实际，同时是培养学生成为具有动手能力、思维能力、创新意识等高素质人才的重要环节。在工科学生的本科学习过程中，实践教学环节通常包括课程实验、课程设计、认知实习、生产实习、毕业设计等。对一门理论课而言，课程实验是唯一的实践环节，通常一门课程会设置不同等级的实验，包括验证性实验、设计性实验、综合性实验、探究性实验等。

验证性实验是指在对某个研究对象有了一定了解和认识的基础上，通过实验的方式对这种已知的理论或假说进行验证。验证性实验作为一种非常基础的实验，通常具有三个方面的作用[1-2]：一是通过验证性实验可以让学生在实验过程中验证并进一步加深理解课堂所学理论知识，让书本上抽象的理论具体化，把所学的知识与工程实践联系起来，以此来促进学生对科学理论概念、规律的掌握，提高教学成效;二是在开展验证性实验过程中让学生掌握必要的测试方法、研究手段，培养学生的动手能力和安全操作意识，对学生基本的实验技能进行训练，提升学生实践能力;三是验证性实验在高校教学中起着重要的支撑作用，不仅可以加深对理论知识的掌握，也为后续顺利开展更深层次的综合性、设计性、探究性实验打下基础。

目前在本科课程实验中验证性实验所占比重较大，特别是本科低年级阶段，然而在教学过程中依然存在诸多问题和不足，如何切实提高验证性实验教学的质量和水平[3-4]，是值得高校管理部门和教师关注和解决的重要课题。

1 验证性实验教学存在的问题

高校实验室投入不足，建设滞后  在高校实验教学中，验证性实验虽然占的比重较大，但处于被弱化的地位，导致实验室规模小、规范化程度低、设备不全、台套数不足、设备老化陈旧等问题比较普遍，陈旧落后的实验条件直接制约着师生思维能力、创新能力的发展，也影响了学生的学习兴趣和热情。一些实验由于设备台套数不足，使得实验课上无法保证每个学生单独操作，多以分组的形式进行实验，学生缺乏接触仪器设备的时间和机会，动手能力不能得到充分锻炼。另外，小组成员共用一组实验数据，导致部分学生学习态度懈怠，缺乏独立自主分析实验现象和撰写实验报告的能力，影响总体的学习效果。

教学方式单一、陈旧  在传统的验证性实验教学过程中，教师负责对实验目的、实验原理、实验步骤等进行讲解和演示，学生在明确的实验步骤框架下进行重复模仿实验，按部就班完成操作要求，以求得预想的实验结果。整个过程中，学生主要是被动地接受，动手能力和思维能力都得不到很好的锻炼。

学生学习主动性、积极性不高  对于验证性实验的结果，学生通过理论学习已经有了定论，实验过程仅仅是等待实验结果和理论知识相验证的“惊喜”，是真正的“验证”性实验，在他们看来实验缺乏新意、没有悬念，整个实验过程缺乏挑战性和探究性，创新思维没有用武之地，兴趣难以调动起来。另外，有些实验设备台套数较少、设备较陈旧等客观因素在一定程度上制约了学生的主动性和学习积极性。

评价机制不合理，实验成效差  实验预习可以提高学生的自学能力，使学生熟悉实验环节，做到实验过程得心应手。然而，实验前是否预习，教师难以考量。在实验过程中，设备少，学生多，多个学生共用一个实验结果，导致部分学生缺少动手的机会。实验后，教师仅仅收取了实验报告，学生是否已达成实验教学的目的，是否已将本实验与课堂理论教学有机地联系，均没有相应的评价过程，实验报告并非现场完成，因此，实验报告的质量也并非能真正反映该生的学习效果。总的来说，从实验预习、实验过程、实验报告等方面并不能全面反映学生学习情况，最终导致实验成效差，因此，对验证性实验的评价机制进行改進是非常有必要的。

2 验证性实验改进措施

提高思想认识，重视验证性实验教学  任何行为上的怠慢首先源于思想认识。要充分认识到验证性实验在学生培养体系中的作用，它既不附属理论教学，更不是可有可无的，它是教学系统中不可缺少的一部分，要树立实践育人的观点，正确对待验证性实验教学工作。教师不仅要传授给学生书本上的知识，还要能够从思想上激发学生对学习的兴趣，去除学生在学习上的惰性。教师通过合理规划指导书内容、完善验证性实验教学设计、加强实验教学过程管理与考核等环节，切实扭转忽视实践教学的倾向，将育人目标融入验证性实验的教学全过程，将思想引导与实验教学相统一，让学生从思想上重视验证性实验，调动学生参与实验的主动性和积极性，提升实验教学质量。

优化配置，提高设备利用率  如何利用有限的教学资源更好地达到培养学生的目的？提高实验教学质量是一个非常重要的措施。首先，目前各高校通常的做法是分组安排学生实验，避免大量学生拥挤在个别仪器设备附近，一般规定每组学生的人数上限。其次，为了提高仪器设备的使用效率，让每组学生更快地完成实验，学生实验的预习、实验前实验教师的准备、实验教学环节的设置也非常重要。最后，不同的验证性实验可以同时进行，这样相当于增加了实验设备台套数，使每组学生人数显著下降。

合理规划实验指导书的内容  实验指导书是开展实验教学的唯一教材，也是学生开展实验过程的第一手资料，学生需要按照实验指导书的内容、步骤进行学习和实验，可见其在实验教学中的重要意义。传统的实验指导书通常包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤等，内容详尽。在实验课堂上，教师通常还会进行详细讲解和演示，极大地限制了学生独立思考、主动学习的意识，因此有必要对实验指导书和实验过程进行合理规划。实验指导书可适当简化，对实验目的、实验原理、实验步骤等进行简要介绍，在实验过程中通过提出问题、完成任务等方式引导学生;也可以在验证性实验中挖掘设计性和探究性内容，让学生自主设计、探究，这样就在验证性实验中体现出探索性和设计性，使学生在实验过程中通过理论联系实际解答问题、完成阶段任务，最后完成实验报告，充分发挥其主观能动性。

规范实验教学环节，改进教学方法  合理制定教学大纲，规范验证性实验教学步骤和环节，这是保障实验教学质量的关键因素。通过成立课程组和实验组相结合的教师队伍，对标工程教育专业标准，秉承持续改进的教育理念，探讨制定详细、完善的以培养目标和毕业出口要求为导向的教学大纲。另外，目前验证性实验教学方法单一，主要是通过教师的讲解和演示，导致学生仅仅是被动地接受。比如，可将理论教学中常用的任务驱动式教学、启发式教学等方法引入验证性实验教学环节，教师首先将实验过程进行细化分解，然后将分解后的实验细节与启发性问题一一对应并在实验过程中逐个提出，并激发学生分析出现问题的原因，最后引导学生解决问题。通过逐步启发引导学生发现问题、分析问题、解决问题，使他们学会并掌握验证性实验的思路和方法。

教学手段的丰富[5-6]  目前验证性实验教学方法单一，主要是通过教师的讲解和演示，学生进行模仿重复操作，积极性不高。随着科技水平的提高，各种信息化技术手段可以用于丰富当下的验证性实验教学，通过采用多媒体实验教学、计算机网络教学和虚拟仿真实验等新颖的实验方式，提高学生对实验教学的兴趣，从而能够更加积极、主动地参与实验。比如，可以把传统的实验教学手段与多媒体辅助教学有机地结合起来，通过文字、图片、动画、视频等多种信息教学素材为学生展现实验内容，使抽象的实验原理、操作步骤、实验现象具体化和形象化，不仅有利于学生快速理解掌握，也丰富了验证性实验的教学环节，提高了学生的实验兴趣。另外，在实验前可采用虚拟仿真技术辅助学生进行预习，为每个学生提供模拟操作的机会，使他们可以身临其境般地体验实验过程，建立起对实验的直观感性认识，不仅提高了学习兴趣，而且在一定程度上缓解了设备台套数不足的问题，提升了参与度。在完成模拟实验之后，学生再到实验室开展线下实验仪器的操作并完成各实验环节，进一步加深理解实验原理，消化实验内容，虚实结合提升教学质量和效率。

完善验证性实验考核内容  验证性实验的过程已知、实验结果已知，实验报告的内容也具有相似性，如何合理地评价学生的实验效果是至关重要的。因此，对于验证性实验，增加过程考核，通过实验过程中的考核环节评价学生实验预习的质量，了解学生对仪器设备操作的规范合理性，评价学生是否能将实验结果与理论知识建立内在联系，从而真正掌握学生学习的情况。例如，可以在实验前考查学生预习的效果，在实验过程中增加提问环节或小组讨论环节，在实验结束后开展小组答辩等，将上述各部分的考核结果融入学生的综合实验成绩。

3 结语

验证性实验作为一种非常基础的实验，在学生的实践教学过程中起着非常重要的作用。如何提高验证性实验教学的质量和水平，是值得关注和解决的重要课题。本文根据现阶段验证性实验教学情况，分析存在的若干问题，提出验证性实验的改进措施。验证性实验教学研究与改革是一项需要长期坚持的事业，只有通过在实践中不断探索和完善，才能使实验教学不断向前发展。

参考文献

[1]杨宁飞，邵晓蓉.工科验证性实验教学方法的探讨：以土木工程材料实验为例[J].高教论坛，2011（2）：72-74

[2]蘇茂村，王君.如何上好“验证性实验”[J].课程教育研究，2016（8）：177-178.

[3]施鼎方，朱毓秀，王士芬，等.用创新理念指导和改革验证性实验[J].实验室研究与探索，2008（12）：115-117.

[4]曾新，何瓦特.验证性实验教学方法探讨[J].实验科学与技术，2018（2）：134-137.

[5]范华，刘晖，郝洪英，等.新时代高校实验教学质量标准研究[J].教育现代化，2018（2）：134-137.

[6]张娜，张二伟.应用型高校实验教学质量提升路径研究[J].科教论坛，2020（6）：374-375.