學科教育論文-構(gòu)建設(shè)計性實驗平臺提高大學生創(chuàng)新能力作者：趙海濤封克錢曉晴王小治盛海君摘要:設(shè)計性實驗是讓學生進一步理解和掌握相關(guān)理論知識，了解前人的思想和方法，培養(yǎng)他們從事科學實驗的基本素質(zhì)和能力，培育學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。本文在討論驗證性、設(shè)計性實驗教學體系特點的基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建設(shè)計性實驗的選題原則、一般程序、評價標準，并指出構(gòu)建設(shè)計性實驗平臺的要求。關(guān)鍵詞:實驗設(shè)計性創(chuàng)新構(gòu)建在新科技革命的浪潮之下，能否在創(chuàng)新機制的引導(dǎo)下，不斷培養(yǎng)出一批批創(chuàng)新型人才，已成為檢驗高等教育成功與否的重要標志。在高校培養(yǎng)人才的教育培訓(xùn)鏈條中，實驗教學一直扮演不可替代的重要角色。多年的實踐經(jīng)驗證明，實驗教學要真正擔負起創(chuàng)新型人才的前期培養(yǎng)任務(wù)，就必須依托區(qū)域資源優(yōu)勢，大力發(fā)展設(shè)計性實驗教學，以創(chuàng)新的教學模式，帶動創(chuàng)新型人才的成長。一、驗證性、設(shè)計性實驗教學體系實驗教學大致分為驗證性教學和設(shè)計性教學。長期以來，我們的實驗教學方式以驗證性居多，學生在整個實驗過程中處于被動、疲于應(yīng)付的狀態(tài)，只能按老師的思維方向去操作、去驗證，缺乏思考與發(fā)揮的余地。為了培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，近年來設(shè)計性實驗的教學方式漸漸被廣大教師采用。（一）驗證性實驗體系驗證實驗平臺是大學生動手能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。近幾年來，學校重在基礎(chǔ)、面向綜合，投入了大量資金，全面加強基礎(chǔ)實驗平臺的建設(shè)，更科學地設(shè)置基礎(chǔ)實驗內(nèi)容，在學生基礎(chǔ)理論和基本技能的訓(xùn)練方面發(fā)揮了積極的作用，使學生能通過實驗，樹立實事求是、嚴謹踏實的學習態(tài)度，學生分析、歸納、總結(jié)實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象的能力明顯提高，為進入綜合性實驗教學平臺的學習奠定了堅實的基礎(chǔ)。但這種形式的實驗教學，雖然在一定程度上鍛煉了學生的基本實驗操作技能，有助于理論知識的鞏固，但學生會產(chǎn)生很大的依賴性，不能鍛煉學生的獨立操作以及分析問題和解決問題的能力，也激發(fā)不了學生對實驗的興趣和創(chuàng)新欲望，實驗教學效果自然就不很理想。（二）設(shè)計性實驗體系設(shè)計性實驗指給定實驗?zāi)康?、要求和提供實驗條件，由學生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，是在掌握基礎(chǔ)性實驗和具備綜合實驗知識及能力后，對今后開展科學實驗全過程進行初步訓(xùn)練的一種教學實驗。它意在培養(yǎng)學生依據(jù)一定的原理、原則、規(guī)律等制定出具體實現(xiàn)實驗?zāi)康暮鸵蟮姆椒ā⒉襟E、手段、程序、注意事項等，并為此所做的實驗。它是一種介于基礎(chǔ)教學實驗和實際科學實驗之間的，具有對科學實驗全過程進行初步訓(xùn)練的教學實驗。設(shè)計性實驗是在學生掌握了較強的實驗技能后，讓他們來完成實驗課題，只給出實驗題目和要求，學生自己設(shè)計實驗方案，并在老師指導(dǎo)下進行實驗研究。它將學習的主動權(quán)交給了學生自己、學生成了實驗的主體。在沒有詳細的講義，只有設(shè)計要求的前提下，學生要從查閱相關(guān)資料開始，設(shè)計實驗線路、確定實驗方案、自主測試和分析數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)果及結(jié)論，并寫出小論文式的實驗報告。在實驗過程中，要求學生自己查閱和搜集資料，自行應(yīng)用所學的理論進行分析，從而自己設(shè)計出實驗方案，有時還需學生自行選擇實驗儀器和所需試劑，獨立進行實驗操作。設(shè)計性實驗使學生在實驗過程中變被動為主動，在實驗技能、查閱文獻、觀察現(xiàn)象、分析問題和解決問題的能力諸方面得到全面訓(xùn)練。因此，開設(shè)設(shè)計性實驗是非常必要的，對學生綜合能力的培養(yǎng)有著不可低估的作用。設(shè)計性實驗作為實驗教學的高級形式和階段，是學生實驗?zāi)芰φ嬲傻闹匾獦酥?，因而在整個實驗教學中具有重要地位。我們必須從這樣的視角，認識目前高等學校開展設(shè)計性實驗教學的現(xiàn)狀和解決問題的思路。創(chuàng)造力是人類與生俱來的，同時也是可以通過培養(yǎng)得到完善提高的。對于初學理論和初做實驗的學生來說，他們的知識水平和實踐能力處于初級階段，需要一段時間的積累，原來傳統(tǒng)實驗的方法未嘗不可，對于后期的實驗，重點應(yīng)放在對學生實踐能力的培養(yǎng)上，給他們發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，為他們提供必要的條件，使他們真正有機會去思考、想象、設(shè)計、創(chuàng)新，只有這樣，才會使學生科學實驗的基本素質(zhì)和開創(chuàng)性的科研能力得到提高。二、設(shè)計性實驗平臺的構(gòu)建構(gòu)建設(shè)計性實驗平臺目的，不僅是讓學生進一步理解和掌握相關(guān)理論知識，更重要的是通過這種實踐活動，讓學生了解、體會前人的思想和方法，并以這種思想方法為指導(dǎo)，學會設(shè)計、制作、研究，培養(yǎng)他們從事科學實驗的基本素質(zhì)和開創(chuàng)性的科研能力，培育具有創(chuàng)新精神，挑戰(zhàn)能力及豐富知識結(jié)構(gòu)的，具有現(xiàn)代活力的人才，而不是培養(yǎng)模仿前人，照搬經(jīng)驗的機械性人才，這是學以致用的根本問題。（一）設(shè)計性實驗的選題原則實驗教學模式的創(chuàng)新是一個新課題，必須堅決克服用“一個模子”來培養(yǎng)人才的傾向。要改變以教師為中心的傳統(tǒng)教育方法，而代之以教師與學生之間要相互學習、相互切磋、相互啟發(fā)、相互激勵。要減少強制性，增強選擇性和開放性。要構(gòu)建以學生為“主體”、教師為“主導(dǎo)”，以學生自主的學習活動為基礎(chǔ)的開放式實驗教學模式。在教學大綱規(guī)定的時間段內(nèi)，學生可以打破專業(yè)和班級的限制，自主選擇實驗課題，自主選擇作實驗的時間。在選擇設(shè)計性實驗項目時，要注意合理實驗難度，實驗項目知識面選擇過小或過于簡單都難以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的；反之，實驗項目知識面選擇過大或?qū)嶒炿y度過高，學生難以在規(guī)定時間內(nèi)完成，學生又不能得到全面的訓(xùn)練。因此，選擇實驗項目時，應(yīng)注意兩點:一是選擇的實驗項目既不能超出學生的基本操作能力和知識水平，又不能照搬已做過的實驗方法，實驗項目應(yīng)有一定的綜合性。二是實驗項目必須有利于發(fā)揮學生主觀能動性，通過查閱資料和自己動手、動腦而有所創(chuàng)新。（二）設(shè)計性實驗實施的一般程序教師和學生根據(jù)教學內(nèi)容共同研究決定實驗?zāi)康暮蛯嶒烅椖恐?，學生利用課余時間到圖書館、資料室查閱有關(guān)手冊、文獻進行分析選擇，同學間互相討論，最后根據(jù)所學的理論知識和實驗基本方法及操作給出實驗方案。在正式做實驗前交指導(dǎo)教師審閱，學生依據(jù)自己的實驗設(shè)計方案開展實驗并做出實驗報告，最后學生進行課堂答辯，教師對學生實驗做出評價，這就是設(shè)計性實驗的一般實施程序。但不同的實驗?zāi)康?，具體的實施程序各有特點。（三）設(shè)計性實驗的評價對設(shè)計性實驗結(jié)果評價應(yīng)側(cè)重觀察學生是否通過這一教學過程受到智力的開拓和能力的提升，將重點放在設(shè)計思路、實驗操作能力、綜合應(yīng)用理論知識解釋實驗結(jié)果能力等方面的考察。應(yīng)當遵循愛護和培養(yǎng)學生的好奇心、求知欲，幫助學生自主學習、獨立思考，保護學生的探索精神、創(chuàng)新思維，營造崇尚真知、追求真理氛圍的原則上，為學生的稟賦和潛能的充分開發(fā)創(chuàng)造一種寬松的環(huán)境。具體評價方法如下：實驗選題與設(shè)計。選題是否符合科學性,有無創(chuàng)新，設(shè)計方案目的性是否明確，實驗方法是否可靠、簡便、實用。實驗過程與結(jié)果。實驗操作是否熟練規(guī)范，觀察與記錄的實驗結(jié)果是否準確可靠，實驗技術(shù)的難易程度。實驗報告。報告的論點是否突出，條理是否清楚，文字是否精練，分析討論是否科學，邏輯推理是否準確，做出的結(jié)論是否恰當、合理，參考文獻是否規(guī)范等。課堂答辯。答辯時語言是否流暢，實驗背景知識是否充分掌握，設(shè)計思路是否清晰，實驗總結(jié)是否全面，問題分析是否深刻等。三、構(gòu)建設(shè)計性實驗的要求學生普遍認為設(shè)計性實驗是一種比傳統(tǒng)實驗教學更好的實驗方式。開設(shè)設(shè)計性實驗是必然的，也是必須的。這種開放式實驗教學不僅可以充分地利用教學資源，極大地調(diào)動學生學習的主動性，還可以開闊學生的視野，讓他們擁有自己的空間和思維天地，進而擁有自己的創(chuàng)新成果。以達到實驗教學的真正目的。但是設(shè)計性實驗也不能不分對象，不分范圍，隨意開設(shè)，也有其適用的要求與原則。（一）設(shè)計性實驗的適宜群體設(shè)計性實驗的要求有兩種：一是較簡單的設(shè)計性實驗，這種實驗在教材中給出實驗要求以及給出實驗所需大致儀器和試劑，