對(duì)開(kāi)展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課教學(xué)探討論文
【摘要】 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是改變傳統(tǒng)教學(xué)模式、提高試驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力和創(chuàng)新性思維的重要手段之一，也是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全面改革，促進(jìn)人才培養(yǎng)方案實(shí)施的必由之路。
【關(guān)鍵詞】 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 科學(xué)素質(zhì) 創(chuàng)新教育
隨著科學(xué)門(mén)類(lèi)的交叉，人類(lèi)知識(shí)的迅猛發(fā)展，實(shí)驗(yàn)課程發(fā)展到與理論并重的地位，以驗(yàn)證化學(xué)原理為主的舊的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容已不適宜化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)不斷提高的需求。為了適應(yīng)高素質(zhì)化學(xué)人才培養(yǎng)的需求，構(gòu)建“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力、重創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)基礎(chǔ)化學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)建設(shè)，對(duì)提高學(xué)生的綜合能力和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神有著十分重要的意義。
一、開(kāi)展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的意義
對(duì)任何問(wèn)題的解決都有一個(gè)科學(xué)的思考過(guò)程：對(duì)客觀事物的觀察或?qū)η叭搜芯砍晒膹?fù)習(xí)→發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或提出新的問(wèn)題→對(duì)問(wèn)題的分析和研究→提出假設(shè)→通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證假設(shè)→得出結(jié)論。建立正確的科學(xué)思考模式，是進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、制定實(shí)驗(yàn)方案的前提。了解科學(xué)的認(rèn)知過(guò)程和科學(xué)理論的建立過(guò)程，對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)方法論，正確運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段解決科學(xué)問(wèn)題非常有益。運(yùn)用已掌握的實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)方法，去解決實(shí)際問(wèn)題，這也是開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的所在。一方面學(xué)生能鞏固已有的實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力，一方面鼓勵(lì)他們繼續(xù)向更高的科學(xué)層次進(jìn)軍，即提高解決未知問(wèn)題的.能力。有些問(wèn)題可能是學(xué)生通過(guò)實(shí)踐自己發(fā)現(xiàn)并想進(jìn)一步解決的，也可能是本身即存在的，對(duì)社會(huì)實(shí)際有重大意義的課題：如開(kāi)設(shè)的肉類(lèi)及腌制食品中亞硝酸鹽的測(cè)定；海產(chǎn)品中碘含量的測(cè)定；辣椒紅色素的提��；復(fù)方阿司匹林的分離及成分析；涉及環(huán)境保護(hù)方面的廢舊干電池的綜合利用及產(chǎn)品分析等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。既可以使學(xué)生提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)社會(huì)實(shí)際問(wèn)題的關(guān)注和參與程度。啟發(fā)學(xué)生從自身專(zhuān)業(yè)的角度聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活找出自己的研究探索的途徑。
二、設(shè)立綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的原則
1、科學(xué)性原則�？茖W(xué)性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的首要原則，所謂科學(xué)性是指設(shè)立的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)要依據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)原理，他們所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟、操作程序方法必須與理論知識(shí)方法論相一致。
2、可行性原則。所謂可行性是指學(xué)生在實(shí)施實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)時(shí)必須可行，他們所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)步驟和方法必須是大部分已掌握會(huì)運(yùn)用的，選用的有關(guān)儀器、設(shè)備和材料必然是可以開(kāi)放使用，并且已經(jīng)較熟練地掌握了其操作程序。
3、簡(jiǎn)約性原則。簡(jiǎn)約性是指在不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ那疤嵯拢M量采用學(xué)生能獨(dú)立操作使用的設(shè)備和方法，選用價(jià)格適宜且易獲取的實(shí)驗(yàn)材料作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)象。
4、實(shí)用性原則。實(shí)用性是指學(xué)生的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要符合客觀實(shí)際，以解決實(shí)際問(wèn)題為思路，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)來(lái)解決科學(xué)發(fā)展和社會(huì)生活中的某些實(shí)際問(wèn)題。例如測(cè)具體實(shí)物中微量元素的含量；提取天然色素等。
三、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程的基本內(nèi)容
學(xué)生通過(guò)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，已經(jīng)理解了實(shí)驗(yàn)原理，掌握了化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的儀器及基本操作。此時(shí)在教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行一些學(xué)生自己策劃的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，既可以鞏固以前所學(xué)基本操作、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理，又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性綜合實(shí)驗(yàn)的能力。教師的作用在于幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，明確實(shí)驗(yàn)原理，與學(xué)生共同分析實(shí)驗(yàn)中每一步驟的作用、必要性和可行性；并在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做相應(yīng)的調(diào)整、修正，設(shè)計(jì)出一個(gè)更為適合和可行的，效果更為理想的實(shí)驗(yàn)流程。在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
1、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的首要問(wèn)題。具有較強(qiáng)的科學(xué)性和實(shí)用價(jià)值是設(shè)計(jì)適合的實(shí)驗(yàn)方案和程序的首要問(wèn)題，應(yīng)特別注意讓學(xué)生了解所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼⒉僮鬟^(guò)程，使學(xué)生有的放矢。如在海產(chǎn)品中碘含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，干法與濕法對(duì)原材料處理的不同，其目的所在，依據(jù)所在，其具體方法的可操作性。
2、開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑺季S能力和運(yùn)用已學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如在一個(gè)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自己設(shè)計(jì)用四氯化碳進(jìn)行萃取選用容量瓶是否都必須定容，不定容對(duì)結(jié)果的影響。
3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的主體。在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中滲透教為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)原則，運(yùn)用啟發(fā)與討論、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)法，貫徹科學(xué)素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)的宗旨。在開(kāi)放性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段同樣要以學(xué)生為主體進(jìn)行。
4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的效果。在使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)操作、觀察、邏輯推理以及分析綜合能力,并逐漸養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。從對(duì)試驗(yàn)?zāi)康牡恼J(rèn)識(shí)，相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，實(shí)驗(yàn)方案的確定到儀器試劑的選取及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，小論文的初步形成與修改。在這樣一個(gè)過(guò)程中的確使學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析能力等各方面都得到了提高。
四、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)問(wèn)題
1、檢查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度。評(píng)價(jià)過(guò)程應(yīng)是檢查學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)和動(dòng)手能力的一種教學(xué)方法。對(duì)學(xué)生的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，其目的之一是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的掌握程度。如學(xué)生在廢舊干電池的綜合利用及產(chǎn)品分析實(shí)驗(yàn)中，掌握的實(shí)驗(yàn)背景材料和利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，是實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行的第一步。
2、考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、歸納、整理能力。在學(xué)生已經(jīng)取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，如何運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確合理的資料采集、整理、分析和歸納，也是其綜合能力的體現(xiàn)。
3、檢驗(yàn)學(xué)生引用相關(guān)文獻(xiàn)的使用能力。學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否有合適的文獻(xiàn)引入，并正確解讀文獻(xiàn)，作為學(xué)生是否真正掌握開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的原理指標(biāo)之一，也是體現(xiàn)學(xué)生吸納新鮮知識(shí)能力的重要方面。
4、評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論的產(chǎn)生。正確的合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的產(chǎn)生，是學(xué)生綜合能力的體現(xiàn)。通過(guò)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)而得出關(guān)于某一實(shí)物的組成、性質(zhì)和用途的結(jié)論，可以反映出學(xué)生所學(xué)知識(shí)的許多方面和融會(huì)貫通能力。由此實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，可以對(duì)學(xué)生的理論、實(shí)踐、分析、綜合等一系列方面進(jìn)行考察。
開(kāi)展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，建立以學(xué)生為中心、由教師加以引導(dǎo)的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是我們近年來(lái)改革基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試。實(shí)踐表明，由于這種實(shí)驗(yàn)屬設(shè)計(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，許多問(wèn)題是沒(méi)有現(xiàn)成答案的；在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，首先要求他們自行解決。他們可以及時(shí)查閱資料、工具書(shū)和網(wǎng)絡(luò)信息等，教師只起到宏觀引導(dǎo)的作用。這種以學(xué)生為主的自我訓(xùn)練體系，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生通過(guò)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮各自的思維與想象能力,在學(xué)習(xí)過(guò)程中受到了創(chuàng)新意識(shí)與能動(dòng)的啟發(fā)與培養(yǎng)；并且在此過(guò)程中掌握一些較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)方法、正確使用一些復(fù)雜的精密儀器設(shè)備、準(zhǔn)確地采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的邏輯分析能力及作出正確合理結(jié)論的能力。并且在使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的同時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力、推理和綜合分析能力都得到了明顯提高，逐漸養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)這種集知識(shí)教育、素質(zhì)教育、技能教育和創(chuàng)新教育為一體的綜合性培養(yǎng)方式，順應(yīng)了高校為國(guó)家培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的需要，有著廣闊的發(fā)展前景。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 馬光遠(yuǎn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)與學(xué)生思維能力培養(yǎng)[J].生物學(xué)教學(xué)，2004（10）.
[2] 王紅珍：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)“創(chuàng)新”[J].生物學(xué)教學(xué)，2004（8）.