設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式實(shí)施探討

盛桂華　孫偉　周泉城

一、引言

近年來(lái)，許多高校開(kāi)設(shè)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這是高校重視學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、科研思維訓(xùn)練，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，企業(yè)人才需求而確定的學(xué)生培養(yǎng)方式。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是由教師根據(jù)課程內(nèi)容，確定實(shí)驗(yàn)題目，由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)自選擇實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)學(xué)生自行操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生獨(dú)立分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)論自我完成，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)監(jiān)控考核的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[1]。其中教師考核評(píng)價(jià)以學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性、實(shí)驗(yàn)分析全面深入性為主。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立探究能力、創(chuàng)造能力、分析能力等綜合研究能力，使學(xué)生受到科學(xué)方法的系統(tǒng)訓(xùn)練，增強(qiáng)思考力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)科研思維、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力[2]。

二、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[3]，但其與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)又有區(qū)別。如表1所示，教師只給出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，其余?nèi)容都由學(xué)生自己確定。學(xué)生需要在了解實(shí)驗(yàn)室條件和查閱參考材料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究和思考，確定實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用品等?；卮疬@些問(wèn)題，才能明白有關(guān)原理并自擬出實(shí)驗(yàn)步驟、選擇有關(guān)器材來(lái)實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)的要求。實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊膊煌隍?yàn)證性實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證某個(gè)原理，或?qū)W會(huì)某種操作，或了解某種設(shè)備的運(yùn)行為目的，而是以開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榛A(chǔ)，全面鍛煉實(shí)驗(yàn)基本操作的組合應(yīng)用，以及解決問(wèn)題的綜合能力，具體實(shí)驗(yàn)如何實(shí)現(xiàn)采用哪一種實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理，應(yīng)由學(xué)生來(lái)確定。而驗(yàn)證性試驗(yàn)則是多由老師演示操作后，學(xué)生再進(jìn)行練習(xí)操作。實(shí)驗(yàn)考核的側(cè)重點(diǎn)兩者也迥然不同。驗(yàn)證性試驗(yàn)只要得到預(yù)期的目的就行，比如天平的使用，只要準(zhǔn)確稱量得到物質(zhì)就可以。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則把這種基本操作囊括進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，考核從實(shí)驗(yàn)方法的確定、實(shí)施到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納。由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)面較廣，實(shí)驗(yàn)操作較多，所以往往針對(duì)有嫻熟實(shí)驗(yàn)操作能力，學(xué)過(guò)文獻(xiàn)查檢、數(shù)據(jù)分析等的大學(xué)高年級(jí)學(xué)生或研究生。驗(yàn)證性試驗(yàn)則因?yàn)閷?shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)練、操作簡(jiǎn)單而從大學(xué)低年級(jí)就可以開(kāi)設(shè)。

教師在確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，要選擇邏輯性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯的題目，并考慮學(xué)生操作能力、背景知識(shí)和實(shí)驗(yàn)室條件。而學(xué)生在確定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，則要考慮實(shí)驗(yàn)的合理性和可行性，即實(shí)驗(yàn)操作難易適度、實(shí)驗(yàn)步驟多少合適，以避免實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過(guò)易，所用知識(shí)面太窄或?qū)嶒?yàn)難度太低，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的；也避免過(guò)難則知識(shí)面太寬或?qū)嶒?yàn)難度太高，學(xué)生難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成[4]。因此，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，學(xué)生應(yīng)先了解實(shí)驗(yàn)室和文獻(xiàn)檢索的方法。在老師給出題目后，學(xué)生制定一個(gè)時(shí)間進(jìn)度表，并告知老師，以便老師的監(jiān)督指導(dǎo)。而老師也應(yīng)在闡明實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?，給學(xué)生制定一個(gè)時(shí)間期限。

三、研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過(guò)程

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行中，每一個(gè)階段都應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性、積極性，同時(shí)還要注意發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。具體到各個(gè)階段的具體操作和側(cè)重點(diǎn)如下所列。

1.思想動(dòng)員

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，老師要充分地發(fā)揮學(xué)生積極性、主動(dòng)性，并維持學(xué)生持續(xù)地參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的熱情和毅力，就要充分培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)[5]。因此，開(kāi)始運(yùn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首個(gè)任務(wù)就是思想動(dòng)員，培養(yǎng)意識(shí)。在師生第一次見(jiàn)面的時(shí)候開(kāi)始對(duì)學(xué)生動(dòng)員，應(yīng)強(qiáng)調(diào)此設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要性、鍛煉價(jià)值和目的意義，讓學(xué)生意識(shí)到它的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。將實(shí)驗(yàn)的目的要求與任務(wù)意義、課程特點(diǎn)、具體實(shí)施計(jì)劃以及場(chǎng)地安排及注意事項(xiàng)告知學(xué)生，使學(xué)生能正確理解設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的含義、實(shí)施，以便在執(zhí)行過(guò)程中能充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。

2.文獻(xiàn)查閱設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生查閱文獻(xiàn)前，教師可以介紹一些查閱資料的方法，指出相關(guān)資料的來(lái)源，避免學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)獲取手段的陌生而浪費(fèi)過(guò)多時(shí)間和漏掉關(guān)鍵文獻(xiàn)。學(xué)生獨(dú)立制定出實(shí)驗(yàn)方案，方案應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)方案的目的、原理、實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、相關(guān)計(jì)算公式等。實(shí)驗(yàn)老師審校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，要依據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件（試劑、儀器等）進(jìn)行修訂，確定出最合理的可行方案。老師應(yīng)貫徹以學(xué)生為主體的思路，注重方案可行性、合理性，通過(guò)老師提問(wèn)學(xué)生回答的方式，掌握學(xué)生的設(shè)計(jì)理念，理清學(xué)生的思維意識(shí)，然后進(jìn)行修正思路，避免過(guò)多干預(yù)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的鍛煉效果。

3.實(shí)驗(yàn)執(zhí)行

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中老師應(yīng)及時(shí)和學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)以學(xué)生自己解決為主，需要老師幫助的問(wèn)題，老師應(yīng)以分析原因、溝通原理、引導(dǎo)學(xué)生自己解決為主。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果要客觀真實(shí)，允許實(shí)驗(yàn)誤差和不準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存在。引導(dǎo)學(xué)生全面分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的遺漏。注重用實(shí)驗(yàn)原理去解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)和文獻(xiàn)結(jié)果的比較分析。并對(duì)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題做總結(jié)探討，以實(shí)驗(yàn)理論的理解力和實(shí)驗(yàn)操作的執(zhí)行性為分析的著眼點(diǎn)，宏觀掌控，側(cè)重細(xì)節(jié)。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)論注重和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性和合理性，允許與其他相似或相同研究得出不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。著重學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果、總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力培養(yǎng)，從而增強(qiáng)思考力和創(chuàng)造力，避免學(xué)生積極性和主動(dòng)性受到打擊。

四、總結(jié)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，是根據(jù)學(xué)生就業(yè)市場(chǎng)要求而產(chǎn)生的，具有演示實(shí)驗(yàn)沒(méi)有的創(chuàng)新意識(shí)、科研思維、綜合鍛煉、獨(dú)立實(shí)施等特點(diǎn)，各個(gè)學(xué)校應(yīng)根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)，多開(kāi)設(shè)這樣的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)更高能力的學(xué)生，來(lái)滿足行業(yè)需要。

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