驗證性實驗教學法分析
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一、把實驗的主動性交還給學生
一般地,驗證性實驗教學采用教師講解的方式。每次實驗,老師先給學生講解一遍實驗內容、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、注意事項,然后學生開始操作實驗,記錄原始實驗數據,實驗結束后編寫實驗報告。在這個實驗過程中,學生到底學到了多少知識,理解了多少知識,是要打問號的。因為上實驗課前有老師的講解,學生往往不愿意真正去預習實驗(雖然教學要求學生預習實驗,并編寫實驗預習報告)。把實驗任務主動性還給學生最好的方法是,實驗指導老師只給學生指導,而不講解實驗。要求學生在實驗前認真預習實驗指導書,理解實驗原理,明確實驗要求,熟悉實驗內容及步驟,寫好實驗預習報告。學生進入實驗室后,老師提供實驗儀器、實驗材料,在沒有詳細實驗講解的情況下,讓學生自己操作實驗,老師在旁邊予以適當的指導,直到實驗完成。在這種情況下,學生要靠自己把老師講解的知識點理解、掌握,并自主完成實驗任務。可能這種實驗教學方式需要花費教師和學生更多的實驗時間(有些學生在課前還是不預習實驗,進入實驗室后,由于沒有人講解,只能一邊看實驗指導書,一邊做實驗,往往會拖延時間),實驗教師也要面對由于學生操作不當損壞儀器,需要臨時維修儀器的突發情況。但是,授人以魚不如授人以漁,只有學生主動去做實驗,才能更好地掌握、理解實驗知識。
二、激發學生實驗興趣
學生的興趣是實驗教學的動力。要激發學生對驗證性實驗的興趣,重點在于通過各種教學方法激發學生參與到實驗中來。
1.實驗結果比較,激發學生學習興趣
學生在做驗證性實驗時,往往照著教師講授或者實驗指導書的要求按部就班完成試驗,對實驗結果進行一個簡單的驗證,有點像機械操作,不容易激發學生興趣。下面以土木工程材料實驗中水泥膠砂強度試驗為例進行闡述。實驗結果橫向對比。對每個小組的實驗結果進行對比,以此來激發學生的學習興趣。在實驗開始前,要求每組學生對本組的試件做好標志,進行編號,等到養護期后,壓試塊強度的時候,互相比較每組試塊的抗折強度和抗壓強度。每個人都有好勝心,希望自己組比別人組的試塊強度大一些。學生在互相比較強度的過程中,反思試塊制作過程中存在的問題,激發學生更加認真地做好每個實驗,保證學生學習動力。實驗結果縱向對比。水泥膠砂強度試驗是在其他材料(標準砂和水)相同的情況下,來驗證水泥的強度[2]。如果在專門的檢測機構,當然采用材料越統一,結果就越標準。但對我們學生實驗就沒有這么嚴格的要求。在學生熟悉主要土木工程材料的技術要求,并具有對常用土木工程材料獨立進行質量檢定的能力后,可以讓學生對材料進行選擇。在做水泥膠砂強度試驗時,每組在完成一個標準試件制作后,自己選擇實驗材料再制作一個試件。為找出規律,在采用相同的水泥和水,相同材料比例的情況下,學生選擇普通的河砂為材料,制作試件。并要求學生對不同的水泥膠砂試塊強度結果進行思考,為什么會產生這樣的結果。這組學生在教師提問之前,主動提出了問題:為什么只差別一種材料,強度結果卻相差這么多?學生在仔細查看試塊斷口后,自己思考并解答問題:第一種水泥膠砂所用的砂子顆粒級配良好且顆粒較大,第二種水泥膠砂所用的砂子顆粒粗細程度單一。接著學生想到混凝土的集料選擇對混凝土性能的影響,開始重視接下來要做兩個試驗,混凝土用集料試驗和普通混凝土試驗。
2.給定實驗結果,選擇實驗方法
盡量提供多種實驗方法,讓學生可以自由選擇實驗方法,提高學生做實驗的興趣。水泥試驗的細度試驗結果單一,學生容易草率對待。在做細度試驗時,因為水泥在出廠時符合水泥細度要求,所以直接告訴學生細度試驗結果,需要符合水泥試樣篩余百分數F≤10%。試驗方法就讓學生自己選擇,可以采用負壓篩法、水篩法、手工干篩法[3],如果細度結果沒符合要求,則讓學生尋找原因,仔細分析。
3.提問題,引起學生的思考
做實驗時提一些小問題,有待學生在實驗過程中去解決、發現,通過實驗找到答案。預留小問題的優點是,學生帶著問題做實驗,在實驗過程中會去思考并解決這些問題。例如在做水泥試驗的標準稠度用水量試驗時,提一個小問題:“在理論上,根據測得的試錐下沉深度S(mm)按P=33•4–0•185S[3]計算得到的標準稠度用水量P%和在標準稠度測定儀上對應標尺讀得的P%應該是一樣的,但是實際上兩個P%有所差異,請解釋一下其中的原因。”這個問題看似要從很多方面去解釋,其實很簡單,兩個P%的差異是標準稠度測定儀標尺上的指針沒在水平方向所造成的。再如在做混凝土用集料試驗的集料近似密度(視密度)試驗前,提個小問題:“試解釋近似密度(視密度)計算公式ρas=(m0m0+m2-m1-αt)×1000[3]中的(m0+m2-m1)表示試樣體積。”這個問題需要學生結合容量瓶畫圖來理解。
三、結語
驗證性實驗是實驗教學中重要的組成部分,由于驗證性實驗自身的限制,比較枯燥乏味,降低學生的學習積極性和學習興趣。文章通過學生自主學習為主,教師指導為輔的教學原則償還學生對驗證性實驗的學習主動性,通過實驗結果比較、自主選擇實驗方法、提小問題等三個教學方法激發學生對驗證性實驗的學習興趣。驗證性實驗是重要的基礎性實驗,在倡導拓展性、創新性實驗的同時,必須重視驗證性實驗教學。驗證性實驗教學還是提高學生學習自主性的重要途徑,通過學生自主預習實驗,自主完成實驗任務的教學方法來提升學生的學習自主性。因此,實驗教學應該注重驗證性實驗教學方法的探討。