对开展综合设计性实验课教学探讨论文
时间：2021-08-31【摘要】 综合设计性实验是改变传统教学模式、提高试验教学质量、培养学生独立操作能力和创新性思维的重要手段之一，也是实现实验教学全面改革，促进人才培养方案实施的必由之路。
【关键词】 综合设计性实验 科学素质 创新教育
随着科学门类的交叉，人类知识的迅猛发展，实验课程发展到与理论并重的地位，以验证化学原理为主的旧的化学实验教学体系与内容已不适宜化学学科的发展趋势和社会对人才素质不断提高的需求。为了适应高素质化学人才培养的需求，构建“厚基础、宽口径、高素质、强能力、重创新”的人才培养模式，加强基础化学综合设计性实验建设，对提高学生的综合能力和培养学生的科学探索精神有着十分重要的意义。
一、开展综合设计性实验的意义
对任何问题的解决都有一个科学的思考过程：对客观事物的观察或对前人研究成果的复习→发现问题或提出新的问题→对问题的分析和研究→提出假设→通过实验手段验证假设→得出结论。建立正确的科学思考模式，是进行综合实验设计、制定实验方案的前提。了解科学的认知过程和科学理论的建立过程，对学生掌握科学方法论，正确运用实验手段解决科学问题非常有益。运用已掌握的实验原理和技术方法，去解决实际问题，这也是开设综合设计性实验的目的所在。一方面学生能巩固已有的实验技能和设计能力，一方面鼓励他们继续向更高的科学层次进军，即提高解决未知问题的能力。有些问题可能是学生通过实践自己发现并想进一步解决的，也可能是本身即存在的，对社会实际有重大意义的课题：如开设的肉类及腌制食品中亚硝酸盐的测定；海产品中碘含量的测定；辣椒红色素的提取；复方阿司匹林的分离及成分析；涉及环境保护方面的废旧干电池的综合利用及产品分析等综合设计性实验。既可以使学生提高解决实际问题的能力，又能促进学生对社会实际问题的关注和参与程度。启发学生从自身专业的角度联系现实生活找出自己的研究探索的途径。
二、设立综合设计实验课程的原则
1、科学性原则。科学性是设计实验的首要原则，所谓科学性是指设立的综合设计实验和开放性实验要依据科学实验原理，他们所运用的实验原理，实验步骤、操作程序方法必须与理论知识方法论相一致。
2、可行性原则。所谓可行性是指学生在实施实验和设计时必须可行，他们所运用的实验步骤和方法必须是大部分已掌握会运用的，选用的有关仪器、设备和材料必然是可以开放使用，并且已经较熟练地掌握了其操作程序。
3、简约性原则。简约性是指在不影响实验结果和培养学生综合实验能力的前提下，尽量采用学生能独立操作使用的设备和方法，选用价格适宜且易获取的.实验材料作为实验的对象。
4、实用性原则。实用性是指学生的开放性实验和设计性实验要符合客观实际，以解决实际问题为思路，通过综合实验来解决科学发展和社会生活中的某些实际问题。例如测具体实物中微量元素的含量；提取天然色素等。
三、综合设计性实验课程的基本内容
学生通过基础化学实验课的学习，已经理解了实验原理，掌握了化学实验常用的仪器及基本操作。此时在教师的指导下，进行一些学生自己策划的开放性实验和设计实验，既可以巩固以前所学基本操作、验证实验原理，又可以培养学生的创造性综合实验的能力。教师的作用在于帮助学生确定实验目的，明确实验原理，与学生共同分析实验中每一步骤的作用、必要性和可行性；并在此基础上针对不同的实验环境对实验设计做相应的调整、修正，设计出一个更为适合和可行的，效果更为理想的实验流程。在实验方案的设计过程中应注意以下几点。
1、设计实验的首要问题。具有较强的科学性和实用价值是设计适合的实验方案和程序的首要问题，应特别注意让学生了解所设计的实验目的、原理、操作过程，使学生有的放矢。如在海产品中碘含量的测定实验，干法与湿法对原材料处理的不同，其目的所在，依据所在，其具体方法的可操作性。
2、开展设计性实验的目的。通过实验技能的培养，培养学生的观察能力、实验能力、思维能力和运用已学习的知识来解决实际问题的能力。如在一个学生的创新实验中，学生自己设计用四氯化碳进行萃取选用容量瓶是否都必须定容，不定容对结果的影响。
3、设计实验的主体。在实验课程教学中渗透教为主导、以学生为主体的教学原则，运用启发与讨论、实验等教学法，贯彻科学素质教育、能力培养的宗旨。在开放性和设计性实验阶段同样要以学生为主体进行。
4、设计实验的效果。在使学生主动获取知识的同时，培养了学生的创新意识，提高了实验操作、观察、逻辑推理以及分析综合能力,并逐渐养成严谨的科学态度。从对试验目的的认识，相关文献的查阅，实验方案的确定到仪器试剂的选取及实验数据的处理，小论文的初步形成与修改。在这样一个过程中的确使学生的设计实验和分析能力等各方面都得到了提高。
四、综合设计性实验的评价问题
1、检查学生对基础知识和实验技能的掌握程度。评价过程应是检查学生综合应用知识和动手能力的一种教学方法。对学生的开放性实验和设计性实验的评价，其目的之一是检验学生对基础知识和技能的掌握程度。如学生在废旧干电池的综合利用及产品分析实验中，掌握的实验背景材料和利用所学知识进行相关实验操作，是实验能顺利进行的第一步。
2、考察学生对实验结果的分析、归纳、整理能力。在学生已经取得实验结果后，如何运用已学过的知识对实验结果进行正确合理的资料采集、整理、分析和归纳，也是其综合能力的体现。
3、检验学生引用相关文献的使用能力。学生在设计性实验及开放性实验过程中是否有合适的文献引入，并正确解读文献，作为学生是否真正掌握开放性实验的原理指标之一，也是体现学生吸纳新鲜知识能力的重要方面。
4、评判学生实验结论的产生。正确的合理的实验结论的产生，是学生综合能力的体现。通过开放性实验和设计性实验而得出关于某一实物的组成、性质和用途的结论，可以反映出学生所学知识的许多方面和融会贯通能力。由此实验结果的评价，可以对学生的理论、实践、分析、综合等一系列方面进行考察。
开展综合设计性实验，建立以学生为中心、由教师加以引导的综合性实验教学模式，是我们近年来改革基础化学实验教学的尝试。实践表明，由于这种实验属设计创新型实验，许多问题是没有现成答案的；在实验设计的实施过程中，当学生遇到问题时，首先要求他们自行解决。他们可以及时查阅资料、工具书和网络信息等，教师只起到宏观引导的作用。这种以学生为主的自我训练体系，能充分调动学生主动学习的积极性。学生通过综合设计性实验，充分发挥各自的思维与想象能力,在学习过程中受到了创新意识与能动的启发与培养；并且在此过程中掌握一些较为复杂的实验方法、正确使用一些复杂的精密仪器设备、准确地采集实验数据，增强了学生对实验数据和结果的逻辑分析能力及作出正确合理结论的能力。并且在使学生主动获取知识的同时，学生的创新意识，实验操作能力、观察能力、推理和综合分析能力都得到了明显提高，逐渐养成了严谨的科学态度。
综合设计性实验这种集知识教育、素质教育、技能教育和创新教育为一体的综合性培养方式，顺应了高校为国家培养科技创新人才的需要，有着广阔的发展前景。
【参考文献】
[1] 马光远：实验设计教学与学生思维能力培养[J].生物学教学，2004（10）.
[2] 王红珍：在实验设计中体现“创新”[J].生物学教学，2004（8）.
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