趙 霞，張 芮，武蘭珍，張金霞，朱燕琴，銀敏華

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利水電工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

專業(yè)綜合實驗課程是甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)課程設(shè)置中的專業(yè)推薦選修課。該課程設(shè)置的目的是給學(xué)生提供一次系統(tǒng)的“預(yù)習(xí)-操作-交流討論-撰寫報告”完整參與體驗，讓學(xué)生在實踐中深入領(lǐng)會理論知識，在實踐中擴展思維，鍛煉學(xué)生的實踐動手能力、團隊合作能力、溝通與交流能力，以滿足當(dāng)代社會的人才需求。

目前，通過實踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的研究主要集中在實踐教學(xué)體系、實踐教學(xué)平臺、人才培養(yǎng)模式和教學(xué)模式、教學(xué)方法等方面。如張芮[1]等針對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)實踐教學(xué)體系中存在的弊端，按照“認(rèn)知、求證、探究、創(chuàng)新”漸進式學(xué)習(xí)原理，探索構(gòu)建了農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)“縱向四層次、橫向七模塊”實踐教學(xué)體系。牛最榮[2]等在農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，探索構(gòu)建了農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)“三層次、五模塊”實踐教學(xué)體系。按“分層培養(yǎng)，層層遞進，逐步提高”的方式，建立了與培養(yǎng)目標(biāo)層相對應(yīng)的綜合實踐平臺。王輝憲[3]等探討建立了“基礎(chǔ)化學(xué)實驗”“中級化學(xué)實驗”和“設(shè)計創(chuàng)新化學(xué)實驗”3個層次，包含必做實驗、選做實驗和開放性實驗3個板塊的化學(xué)實驗內(nèi)容，建立“3層次、3個板塊”與理論教學(xué)并行的實驗教學(xué)新體系。張瑾[4]等通過對“綜合課程設(shè)計”進行改革，構(gòu)建跨專業(yè)教學(xué)模式和CDIO項目制教學(xué)組織架構(gòu)，形成并踐行了“專業(yè)交叉+項目制”的新型教學(xué)模式。孟憲章[5]等為了提高實踐教學(xué)效果，提出培育學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的具體措施和提高自主學(xué)習(xí)能力考核的有效方式。以上研究為實踐教學(xué)人才培養(yǎng)改革提供了重要依據(jù)。然而，如何通過課程的具體組織實施達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)，目前關(guān)于這方面的內(nèi)容鮮有報道。

為此，筆者在從事實驗教學(xué)的近6年中，一直不斷地開展實驗教學(xué)改革，經(jīng)過近6年的教學(xué)實踐，獲得了一些實踐經(jīng)驗，旨在為工作在基層的一線實驗教師提供參考經(jīng)驗。

1 農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)綜合實驗課程教學(xué)改革思路

1.1 實驗項目建設(shè)思路

基于農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)提出的培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強能力”，能在水利、國土、水保、農(nóng)業(yè)等部門從事與農(nóng)業(yè)水利工程及相關(guān)工程有關(guān)的規(guī)劃與設(shè)計、施工與管理、教學(xué)與科研等工作的復(fù)合型人才目標(biāo)，農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)在系統(tǒng)剖析傳統(tǒng)的分散式實踐教學(xué)體系存在弊端的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“三層次、五模塊”實踐教學(xué)體系。“三層次”包括基礎(chǔ)夯實層、綜合素質(zhì)提高層和應(yīng)用創(chuàng)新層?！拔迥K”包括課程實驗、實習(xí)實訓(xùn)、綜合設(shè)計、社會實踐和創(chuàng)新設(shè)計。

在“三層次、五模塊”實踐教學(xué)體系下，農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)實驗室面積、儀器設(shè)備添置和實驗室維修等硬件建設(shè)均得到了很大的改善。如水資源與灌溉排水實驗室面積增加了231.64m2。同時，為緊跟水利工程行業(yè)發(fā)展和企事業(yè)用人單位的人才需求，農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)將《土壤學(xué)與農(nóng)作學(xué)》《土壤物理學(xué)》《地下水利用》《灌溉排水工程學(xué)》《節(jié)水灌溉理論與技術(shù)》等課程實驗進行優(yōu)化整合，形成《專業(yè)綜合實驗Ⅰ》《專業(yè)綜合實驗Ⅱ》等2門單獨開設(shè)的綜合實驗課程[1]。實驗學(xué)時設(shè)置分別為16學(xué)時。

筆者立足于農(nóng)業(yè)水利工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，對專業(yè)綜合實驗課程實驗項目進行一體化設(shè)計，實驗項目共達(dá)到16項。在設(shè)計實驗項目的過程中，注意加強各門理論課程之間的聯(lián)系，重視基礎(chǔ)性如土壤水分的測定、土壤容重的測定、土壤樣品采集、處理與保存等實驗。重視整體性、綜合性如植物蒸騰測定、滴灌設(shè)備拆裝實習(xí)實驗等。其中植物蒸騰測定實驗是從整體性的角度強調(diào)計算植物蒸騰量時應(yīng)考慮的相關(guān)因素，即樹體結(jié)構(gòu)、單個葉面積的大小，3分鐘快速稱重法測定作物蒸騰強度，進而得出植物蒸騰量計算值。增加設(shè)計性如溝灌條件下土壤水分運動規(guī)律、滴灌條件下土壤水分運動規(guī)律、氨氮測定、濁度測定等實驗。實驗項目的設(shè)計突出體現(xiàn)了實驗教學(xué)的基礎(chǔ)性、整體性、綜合性、實踐性和創(chuàng)新性。

專業(yè)綜合實驗課程在“三層次、五模塊”實踐教學(xué)體系中處于綜合素質(zhì)提高層，在大學(xué)三年級開設(shè)。按基礎(chǔ)性——整體性——設(shè)計性的遞進順序，采取逐步提高的培養(yǎng)方式，對學(xué)生進行系統(tǒng)化實踐訓(xùn)練，著力增強學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和就業(yè)競爭力。

1.2 教學(xué)管理方式建設(shè)思路

教師要牢固樹立“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生作為實驗課堂的中心作用，讓學(xué)生真正參與實踐體驗。教師作為課堂的主導(dǎo)者，必須改革為教而教的教學(xué)弊端，不斷探索嘗試新的教學(xué)方法和手段，保證實驗課程教學(xué)質(zhì)量落到實處，真正實現(xiàn)學(xué)生達(dá)成能力與教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)相匹配。

為此，筆者在實驗項目進行一體化設(shè)計的基礎(chǔ)上，確立了實驗課程改革的三項原則：一是遵循理論知識與實踐技能相結(jié)合的原則，通過獲取實驗數(shù)據(jù)來驗證分析理論課程中的結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。二是學(xué)與用相結(jié)合的原則，通過教師引導(dǎo)啟發(fā)，學(xué)生在參與學(xué)習(xí)的過程中積極思考，自行設(shè)計實驗方案、設(shè)計實驗數(shù)據(jù)填寫表格，使用實驗設(shè)備，突出培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。三是個體與團隊相結(jié)合原則，通過交流與討論方式，突出培養(yǎng)學(xué)生的溝通與交流能力、團隊合作能力。以此三項基本原則為指導(dǎo)，筆者對教學(xué)效果因素進行分析，探索構(gòu)建了農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)綜合實驗課程能力達(dá)標(biāo)的教學(xué)管理方式，改變傳統(tǒng)的同時段進行同一個實驗項目的方式，進行同時段進行不同實驗項目的分組實驗。如圖1所示。

圖1 能力培養(yǎng)教學(xué)管理方式

2 教學(xué)改革實施

2.1 教學(xué)分組策略

一個完整的教學(xué)過程包括課前、課中、課后學(xué)習(xí)。教師采用劃分小組的形式進行合作學(xué)習(xí)，小組的劃分一般5-6人為一組。每個小組均實行組長負(fù)責(zé)制。組長是由教師調(diào)取授課班級學(xué)生學(xué)習(xí)成績單結(jié)合班長推薦認(rèn)真負(fù)責(zé)的學(xué)生確定的，組員都是優(yōu)、良、差學(xué)生組合。

教學(xué)管理方式實行組長負(fù)責(zé)制和組長跟進制。組長負(fù)責(zé)制即組長負(fù)責(zé)自己小組的課程組織實施學(xué)習(xí)，其中包括領(lǐng)取、分發(fā)和回收實驗設(shè)備等。組長跟進制是以時效性為原則，主要針對設(shè)計性實驗。即教師安排第一組的學(xué)生做實驗時，第二組的組長跟進第一組學(xué)習(xí)，記錄實驗全程內(nèi)容。教師圍繞實驗內(nèi)容的重點、難點，實驗細(xì)節(jié)等，要求第二組組長組織該組學(xué)生在第一組的基礎(chǔ)上進一步探討優(yōu)化實驗方案，整理并課前提交。同理，第三組組長跟進第二組學(xué)習(xí)，直至最后一組完成實驗。這種分組策略即可以調(diào)動學(xué)生主動積極性，對實驗方案提出可操作性改進意見，也可以在實驗設(shè)備臺套數(shù)量少的基礎(chǔ)上，保證按時完成實驗。

2.2 教學(xué)環(huán)節(jié)

專業(yè)綜合實驗課程環(huán)節(jié)包括課前預(yù)習(xí)、實驗操作、交流討論和撰寫報告4個方面。

課前預(yù)習(xí)的效果直接影響實驗操作、交流與討論環(huán)節(jié)。教師在實驗開始前下發(fā)實驗指導(dǎo)書，指定實驗項目，采用組長負(fù)責(zé)、組員分散式學(xué)習(xí)方式，完成實驗?zāi)康?、實驗原理和實驗流程的學(xué)習(xí)。根據(jù)部分實驗項目的難易程度安排學(xué)生提前幾天預(yù)約實驗室觀看實驗儀器。其目的是讓學(xué)生對實驗內(nèi)容做到心中有數(shù)。然而，在實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對老師的提問存在一問三不知的情況，完全是“等、靠、混”的思想。對此，教師在這一環(huán)節(jié)實行“請出去”制度，即當(dāng)學(xué)生進入實驗室，對學(xué)生采用檢查提問方式，小組如有1/2的人答不上問題，教師當(dāng)場取消該組實驗資格。課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)實施“請出去”制度從一定程度上驅(qū)動“等、靠、混”的學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度。

實驗操作是實驗課堂中的一個重要環(huán)節(jié)。課堂中以解決問題為目標(biāo)，教師引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生進行實驗操作[6]。教師必須改變“師講生聽”的傳統(tǒng)授課模式，轉(zhuǎn)為“以學(xué)生為中心”的授課模式。教師進行大膽的改革，實驗儀器不再做示范性操作，而是直接放手讓組長帶領(lǐng)組員自行摸索實驗儀器的使用。對于大型精密儀器設(shè)備的使用，教師向?qū)W生說明儀器使用注意事項，并要求學(xué)生必須依據(jù)實驗儀器紙質(zhì)版說明書進行操作，也可利用手機查閱電子版說明書。教師在學(xué)生自行摸索儀器時巡回輔導(dǎo)、重點糾正實驗操作中的違規(guī)行為。這種自行摸索使用實驗儀器的過程既能讓學(xué)生深刻體驗到解決問題的艱辛，又能養(yǎng)成積極思考、規(guī)范性操作的良好習(xí)慣。

交流討論有利于促進學(xué)生分析綜合、推理論證科學(xué)思維能力的發(fā)展。在實驗教學(xué)中，教師建立師生交流溝通平臺，實施“三步走”制度。第一步為課前自主交流討論，筆者將QQ群的交流功能應(yīng)用到實驗教學(xué)中來提高不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)過程的參與度[7]，要求每組組長建立小組QQ群，組內(nèi)學(xué)生之間通過QQ交流平臺互相交流，厘清實驗中涉及的概念、實驗操作流程、實驗設(shè)計方案等，促進學(xué)生努力，萌發(fā)探索未知領(lǐng)域的欲望。第二步為課中交流討論，主要是針對設(shè)計性實驗項目，在小組已做出實驗方案的基礎(chǔ)上，以教師提出問題形式開始，引導(dǎo)學(xué)生去思考順利完成實驗的每一步，具體包括實驗的理論依據(jù)、需要考慮的實驗細(xì)節(jié)，組員配合與分工、實驗失敗歸因分析，實驗數(shù)據(jù)記錄表格優(yōu)化設(shè)計、玻璃類消耗品器材規(guī)格是否滿足實驗要求等在組內(nèi)展開交流與討論。第三步為課后交流討論，要求學(xué)生通過班級QQ群加強交流討論，組間學(xué)生互評實驗方案的優(yōu)缺點，分享最佳方案的成功經(jīng)驗，促使部分能力較差的同學(xué)能力有所提升。通過這種驅(qū)動方式，學(xué)生由“被動”變“主動”，積極探索、思考，從而鍛煉學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

撰寫實驗報告是實驗教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)，是學(xué)生對實驗操作過程總結(jié)及對獲得實驗數(shù)據(jù)進行結(jié)果分析討論的書面表達(dá)形式[8]。實驗報告不僅可以反映出學(xué)生的理論知識和實驗技能的掌握程度、還能反映出學(xué)生對實驗的觀察能力、數(shù)據(jù)分析能力、邏輯分析能力以及專業(yè)語言的表達(dá)能力。一份完整的實驗報告包括實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗設(shè)備、實驗內(nèi)容、實驗數(shù)據(jù)記錄、結(jié)論、討論等內(nèi)容。在實驗課結(jié)束后，筆者首先要求撰寫實驗報告冊，數(shù)據(jù)共享，每人上交一份。其次要求必須手寫，并且實驗報告內(nèi)容要完整，語言要科學(xué)、規(guī)范、簡練。然而，學(xué)生上交的實驗報告存在報告不完整、上下文缺乏邏輯關(guān)系、語言不規(guī)范、口語化嚴(yán)重、實驗數(shù)據(jù)表格不規(guī)范、實驗數(shù)據(jù)處理能力弱、缺乏結(jié)論與討論、照搬照抄實驗指導(dǎo)書等8個問題。教師針對此現(xiàn)象，靈活采用“請進來”(針對實驗報告存在4-8個問題的，教師分批次請進辦公室，面對面一一輔導(dǎo))、構(gòu)建“QQ交流平臺”(教師指導(dǎo)學(xué)生撰寫實驗報告，依據(jù)學(xué)生實驗報告存在問題及時反饋)等兩種方式將實驗報告存在的問題反饋給學(xué)生，要求學(xué)生整改實驗報告，提升學(xué)生的綜合運用能力。

3 實踐成效

農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)綜合實驗從實驗項目的建設(shè)、教學(xué)管理方式兩個方面進行了改革和實踐。在教學(xué)過程中，筆者通過分組實驗，實施組長負(fù)責(zé)制和組長跟進制，并通過系統(tǒng)的課前預(yù)習(xí)、實驗操作、交流討論和撰寫報告一個完整參與體驗的過程，滿足了教學(xué)目標(biāo)多元化和學(xué)習(xí)過程個性化的需求，促進學(xué)生能夠運用所學(xué)知識解決實際問題。在課前預(yù)習(xí)中結(jié)合“請出去”制度、實驗操作中放手讓學(xué)生自行摸索實驗儀器、交流討論中實施“三步走”制度、撰寫報告中采用“請進來”和構(gòu)建“QQ交流平臺”等方式，并在每個授課環(huán)節(jié)中均嚴(yán)格實施。實踐證明，這種方式一方面有效調(diào)動了優(yōu)良學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，最大程度發(fā)掘了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力。部分學(xué)生能主動結(jié)合自己正在進行的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃(SRTP)項目，開展設(shè)計性實驗方案創(chuàng)新；另一方面能有效驅(qū)動存在“等、靠、混”思想的學(xué)生自主跟進學(xué)習(xí)，使部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度明顯轉(zhuǎn)變，其動手能力，團隊合作能力，溝通與交流能力和書面寫作能力均得到了明顯提高。