验证性实验教学法分析

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一、把实验的主动性交还给学生

一般地,验证性实验教学采用教师讲解的方式。每次实验,老师先给学生讲解一遍实验内容、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、注意事项,然后学生开始操作实验,记录原始实验数据,实验结束后编写实验报告。在这个实验过程中,学生到底学到了多少知识,理解了多少知识,是要打问号的。因为上实验课前有老师的讲解,学生往往不愿意真正去预习实验(虽然教学要求学生预习实验,并编写实验预习报告)。把实验任务主动性还给学生最好的方法是,实验指导老师只给学生指导,而不讲解实验。要求学生在实验前认真预习实验指导书,理解实验原理,明确实验要求,熟悉实验内容及步骤,写好实验预习报告。学生进入实验室后,老师提供实验仪器、实验材料,在没有详细实验讲解的情况下,让学生自己操作实验,老师在旁边予以适当的指导,直到实验完成。在这种情况下,学生要靠自己把老师讲解的知识点理解、掌握,并自主完成实验任务。可能这种实验教学方式需要花费教师和学生更多的实验时间(有些学生在课前还是不预习实验,进入实验室后,由于没有人讲解,只能一边看实验指导书,一边做实验,往往会拖延时间),实验教师也要面对由于学生操作不当损坏仪器,需要临时维修仪器的突发情况。但是,授人以鱼不如授人以渔,只有学生主动去做实验,才能更好地掌握、理解实验知识。

二、激发学生实验兴趣

学生的兴趣是实验教学的动力。要激发学生对验证性实验的兴趣,重点在于通过各种教学方法激发学生参与到实验中来。

1.实验结果比较,激发学生学习兴趣

学生在做验证性实验时,往往照着教师讲授或者实验指导书的要求按部就班完成试验,对实验结果进行一个简单的验证,有点像机械操作,不容易激发学生兴趣。下面以土木工程材料实验中水泥胶砂强度试验为例进行阐述。实验结果横向对比。对每个小组的实验结果进行对比,以此来激发学生的学习兴趣。在实验开始前,要求每组学生对本组的试件做好标志,进行编号,等到养护期后,压试块强度的时候,互相比较每组试块的抗折强度和抗压强度。每个人都有好胜心,希望自己组比别人组的试块强度大一些。学生在互相比较强度的过程中,反思试块制作过程中存在的问题,激发学生更加认真地做好每个实验,保证学生学习动力。实验结果纵向对比。水泥胶砂强度试验是在其他材料(标准砂和水)相同的情况下,来验证水泥的强度[2]。如果在专门的检测机构,当然采用材料越统一,结果就越标准。但对我们学生实验就没有这么严格的要求。在学生熟悉主要土木工程材料的技术要求,并具有对常用土木工程材料独立进行质量检定的能力后,可以让学生对材料进行选择。在做水泥胶砂强度试验时,每组在完成一个标准试件制作后,自己选择实验材料再制作一个试件。为找出规律,在采用相同的水泥和水,相同材料比例的情况下,学生选择普通的河砂为材料,制作试件。并要求学生对不同的水泥胶砂试块强度结果进行思考,为什么会产生这样的结果。这组学生在教师提问之前,主动提出了问题:为什么只差别一种材料,强度结果却相差这么多?学生在仔细查看试块断口后,自己思考并解答问题:第一种水泥胶砂所用的砂子颗粒级配良好且颗粒较大,第二种水泥胶砂所用的砂子颗粒粗细程度单一。接着学生想到混凝土的集料选择对混凝土性能的影响,开始重视接下来要做两个试验,混凝土用集料试验和普通混凝土试验。

2.给定实验结果,选择实验方法

尽量提供多种实验方法,让学生可以自由选择实验方法,提高学生做实验的兴趣。水泥试验的细度试验结果单一,学生容易草率对待。在做细度试验时,因为水泥在出厂时符合水泥细度要求,所以直接告诉学生细度试验结果,需要符合水泥试样筛余百分数F≤10%。试验方法就让学生自己选择,可以采用负压筛法、水筛法、手工干筛法[3],如果细度结果没符合要求,则让学生寻找原因,仔细分析。

3.提问题,引起学生的思考

做实验时提一些小问题,有待学生在实验过程中去解决、发现,通过实验找到答案。预留小问题的优点是,学生带着问题做实验,在实验过程中会去思考并解决这些问题。例如在做水泥试验的标准稠度用水量试验时,提一个小问题:“在理论上,根据测得的试锥下沉深度S(mm)按P=33•4–0•185S[3]计算得到的标准稠度用水量P%和在标准稠度测定仪上对应标尺读得的P%应该是一样的,但是实际上两个P%有所差异,请解释一下其中的原因。”这个问题看似要从很多方面去解释,其实很简单,两个P%的差异是标准稠度测定仪标尺上的指针没在水平方向所造成的。再如在做混凝土用集料试验的集料近似密度(视密度)试验前,提个小问题:“试解释近似密度(视密度)计算公式ρas=(m0m0+m2-m1-αt)×1000[3]中的(m0+m2-m1)表示试样体积。”这个问题需要学生结合容量瓶画图来理解。

三、结语

验证性实验是实验教学中重要的组成部分,由于验证性实验自身的限制,比较枯燥乏味,降低学生的学习积极性和学习兴趣。文章通过学生自主学习为主,教师指导为辅的教学原则偿还学生对验证性实验的学习主动性,通过实验结果比较、自主选择实验方法、提小问题等三个教学方法激发学生对验证性实验的学习兴趣。验证性实验是重要的基础性实验,在倡导拓展性、创新性实验的同时,必须重视验证性实验教学。验证性实验教学还是提高学生学习自主性的重要途径,通过学生自主预习实验,自主完成实验任务的教学方法来提升学生的学习自主性。因此,实验教学应该注重验证性实验教学方法的探讨。