儀器分析設(shè)計性實驗與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

李繼睿

摘要儀器分析課程是工業(yè)分析與檢驗專業(yè)的專業(yè)課程，對儀器分析課程開展設(shè)計性實驗課，有利于提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文時儀器分析設(shè)計性實驗的設(shè)置、教學(xué)組織、教學(xué)實施、教學(xué)評價進行了初步探索。

關(guān)鍵詞儀器分析設(shè)計性實驗教學(xué)方案創(chuàng)新能力

一、總體構(gòu)想

實驗課教學(xué)以學(xué)生個體素質(zhì)發(fā)展為中心，體現(xiàn)個性化、多樣化的特征，為學(xué)生的稟賦和潛能的充分開發(fā)創(chuàng)造一種良好的環(huán)境。儀器分析實驗課中開設(shè)設(shè)計性實驗課程，旨在構(gòu)建一個培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的平臺，力圖使傳統(tǒng)的注入式、應(yīng)證性模仿教學(xué)轉(zhuǎn)化為主動性、探索性教學(xué)。以增強學(xué)生的好奇心和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生具備良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、探索精神和嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)、誠實品德和科學(xué)精神。具體而言，就是要培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻，對文獻進行綜述，擬定實驗方案。獨立完成實驗，通過實驗結(jié)果獲取實驗數(shù)據(jù)，能進行數(shù)據(jù)處理得出結(jié)論，并掌握科學(xué)論文的格式進行寫作，從而提高學(xué)生素質(zhì)的綜合能力。

二、安排措施

(一)加強設(shè)計性實驗教學(xué)與文獻課程教學(xué)的銜接

將文獻課程與儀器分析實驗課程安排在同一學(xué)期，以“分光光度法測定KM-nO4和k2Cr2O7雙組分體系”為題目。將題目和關(guān)鍵詞提前布置給學(xué)生，作為文獻課練習(xí)作業(yè)，要求文獻課要學(xué)會各種檢索工具和方法查閱文獻，最終將結(jié)果以綜述的形式上交，作為文獻課考核內(nèi)容。在文獻課教學(xué)中，教師就所給題目和關(guān)鍵詞指導(dǎo)學(xué)生查找文獻并總結(jié)，最后寫成綜述。這樣不僅提高了文獻課教學(xué)的針對性，進一步提高學(xué)生的興趣，而且引導(dǎo)學(xué)生寫綜述增加了學(xué)生的成就感。

通過文獻課程與儀器分析實驗課程的統(tǒng)一安排，學(xué)生有充足的時間查閱文獻進行總結(jié)。學(xué)生進一步掌握了儀器分析基本原理，了解雙波長分光光度法的使用范圍和意義，知道雙波長分光光度法不僅可以測定KMnO4和K2Cr207雙組分體系的含量，而且還可以測定其他體系，例如：鈷和鎳、維生素B1和B12混合體系等。學(xué)生既鞏固了課本的知識和原理，也學(xué)到了課本上沒有的內(nèi)容，擴展了知識面，并能將所學(xué)的理論運用在實際的工作中。

(二)加強指導(dǎo)實驗方案的設(shè)計

通過文獻課文獻的查閱和小綜述的寫作，運用所學(xué)過的理論知識和基礎(chǔ)實驗知識，指導(dǎo)學(xué)生擬定實驗設(shè)計方案，方案內(nèi)容包括：實驗原理；所需藥品以及所需溶液的配制方法；所需要的儀器、設(shè)備；實驗步驟；實驗數(shù)據(jù)的處理方法；參考文獻。實驗設(shè)計方案擬定以后，由實驗指導(dǎo)教師審閱，小組討論并再修改完善定稿。經(jīng)實驗指導(dǎo)老師簽字，學(xué)生方可進入實驗室按設(shè)計方案進行實驗。

(三)實驗結(jié)果的討論和寫作能力的提高

教師應(yīng)向?qū)W生明確實驗過程、現(xiàn)象及實驗數(shù)據(jù)等的重要性，要求學(xué)生詳細記錄實驗過程和實驗數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生如何進行實驗數(shù)據(jù)的處理、分析和討論。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下整理、分析實驗結(jié)果，獨立撰寫論文。老師組織討論、修改定稿。學(xué)生以撰寫科學(xué)研究小論文的形式完成整個實驗。這樣通過設(shè)計性實驗的綜合過程，增強學(xué)生主動參與和實踐的鍛煉，提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力和論文寫作能力。

(四)組織學(xué)生問卷調(diào)查

調(diào)查結(jié)果表明，同學(xué)們對設(shè)計性實驗課程的開設(shè)持積極肯定態(tài)度。65.5％的同學(xué)喜歡或比較喜歡設(shè)計性實驗課，95.8％同學(xué)認(rèn)為設(shè)計性實驗課有利于提高自己的思維能力、組織能力、動手能力。92.2％認(rèn)為此實驗對實驗操作技能培養(yǎng)幫助程度認(rèn)為較大。35.5％同學(xué)對實驗設(shè)施及實驗條件不滿意。通過反饋學(xué)生對儀器分析設(shè)計性實驗課實際效果的意見，以進一步完善設(shè)計性實驗課程。

三、設(shè)計性實驗的教學(xué)與管理

在完成儀器分析基本操作訓(xùn)練后，學(xué)生已基本具備了獨立操作的實驗技能和相關(guān)的理論知識，便可轉(zhuǎn)入進行設(shè)計性實驗。

在設(shè)計性實驗階段模擬科研管理方式，讓學(xué)生自愿組成若干設(shè)計小組，從題目選擇、方案設(shè)計、實施的全過程，實行全方位“開放”，便于培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和自主創(chuàng)新精神。

開設(shè)儀器分析設(shè)計性實驗應(yīng)抓好以下環(huán)節(jié)：

(一)題目的選擇與難度的把握

為了使設(shè)計性實驗達到預(yù)期的目的，題目的選擇十分重要。題目應(yīng)有一定理論意義與實用價值，還應(yīng)注意適當(dāng)?shù)碾y度和學(xué)生的“個性”。在充分聽取學(xué)生意見后，在擬題上，采取教師推薦與學(xué)生自擬相結(jié)合；在定題時，實行學(xué)生自主選題。為了調(diào)動學(xué)生的“參與”熱情。在評分標(biāo)準(zhǔn)上對于自擬題目的起評分應(yīng)高于同類推薦題目。參考選題見表1。

(二)資料的查閱與方案的設(shè)計

在學(xué)生定題后的1～2周時間，安排學(xué)生利用課外時間去查閱資料和完成方案的初步設(shè)計。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生查閱資料的一般方法，介紹一些有關(guān)的參考書和期刊，讓學(xué)生學(xué)習(xí)時帶著問題去查閱。這樣不但擴大了學(xué)生的知識面，也可使學(xué)生養(yǎng)成閱讀課外資料、關(guān)注本學(xué)科學(xué)術(shù)動態(tài)的習(xí)慣。

(三)學(xué)生自主完成實驗全過程

設(shè)計方案基本確定后，從藥品儀器的準(zhǔn)備到分析測定的全過程，都由學(xué)生自己組織完成。在實驗中學(xué)生碰到的問題，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析原因，使學(xué)生加深對有關(guān)知識的理解。在實驗中學(xué)生的思維非常活躍，往往一個題目提出幾種方案，在條件允許的情況下實驗室盡量滿足學(xué)生的要求，甚至對于一些不夠合理的方案也允許學(xué)生實驗，讓他們自己分析原因。

在設(shè)計性實驗階段，實驗室全天開放，學(xué)生可自主安排實驗時間。

(四)認(rèn)真總結(jié)、討論交流

經(jīng)過幾周的實驗，學(xué)生收獲都很大。為了鞏固這一成果，教師應(yīng)要求學(xué)生寫出實驗總結(jié)。內(nèi)容一般包括六部分：實驗?zāi)康呐c意義；方案設(shè)計及理論依據(jù)；實驗路線與步驟；數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論；組內(nèi)人員主要分工；對實驗課的建議與要求。

設(shè)計性實驗可與學(xué)生科技競賽相結(jié)合，實驗總結(jié)作為競賽內(nèi)容在一定范圍內(nèi)進行交流。教師與出席討論會的同學(xué)都可作評委，由設(shè)計小組進行答辯，討論十分活躍，效果非常好。

四、設(shè)計性實驗教學(xué)效果評價

欲開設(shè)計性實驗課程，應(yīng)先提交申請報告在實驗處和系部備案；在設(shè)計性實驗開課時和結(jié)束后，可由教務(wù)處或系部組織進行認(rèn)定評估驗收，認(rèn)定人員應(yīng)在3人以上。

設(shè)計性實驗教學(xué)效果的檢驗，可由各系組織采用座談會或問卷形式。人員可由各開課班學(xué)生自愿參加。重點了解實驗?zāi)康氖欠衩鞔_、實驗條件是否能滿足、是否是獨立完成實驗，收獲大小等。也可制成表2形式問卷，表2評分在85分以上，表中1、2、5、6是重點，其余再滿足3項，即可認(rèn)為教學(xué)效果是好的。

文獻課程和設(shè)計性實驗教學(xué)的銜接使學(xué)生的學(xué)習(xí)有了更明確的目標(biāo)，學(xué)習(xí)積極性得以提高。為了完成方案設(shè)計，同學(xué)們主動和文獻課老師聯(lián)系，查閱文獻的任務(wù)明確，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性提高，更進一步清楚怎樣去解決學(xué)習(xí)中遇到的困難，改變了以往為查文獻而查文獻的情況。

同時，通過綜述的寫作，學(xué)生增強了查閱文獻的主動積極性，鍛煉了文獻綜合能力和寫作能力，并通過對各種文獻的評價，更加明確設(shè)計性實驗的目的對于實驗方案的擬定，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，通過討論，去偽存真，縮小從理論到實踐的差距，增加了理論分析能力和對實驗實現(xiàn)能力的感悟。在實驗過程中，對所獲實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，最后通過寫作論文的形式，將設(shè)計性實驗的各種訓(xùn)練匯于一體，學(xué)生的綜合寫作能力得到培養(yǎng)。

總之，通過設(shè)計性實驗的鍛煉。學(xué)生將相關(guān)知識綜合運用起來，知識、能力、素質(zhì)三者得到了融合與發(fā)展。而且學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高，為畢業(yè)論文寫作打下了良好的基礎(chǔ)。同時，加強了任課教師間的相互溝通，增強了文獻課與其他課程的聯(lián)系。

(責(zé)編盧海)