設計性實驗教學方式實施探討

盛桂華　孫偉　周泉城

一、引言

近年來，許多高校開設了設計性實驗內容，這是高校重視學生創新意識、科研思維訓練，適應社會發展趨勢，企業人才需求而確定的學生培養方式。設計性實驗是由教師根據課程內容，確定實驗題目，由學生獨立設計實驗步驟，獨自選擇實驗器材，實驗學生自行操作，實驗結果學生獨立分析，實驗結論自我完成，教師負責指導監控考核的一種實驗教學模式[1]。其中教師考核評價以學生實驗設計的科學合理性、實驗分析全面深入性為主。設計性實驗旨在培養學生的獨立探究能力、創造能力、分析能力等綜合研究能力，使學生受到科學方法的系統訓練，增強思考力和創造力，培養科研思維、創新意識和實踐能力[2]。

二、設計性實驗的設計理念

設計性實驗是在驗證性實驗的基礎上發展起來的一種實驗教學模式[3]，但其與驗證性實驗又有區別。如表1所示，教師只給出設計性實驗的實驗目的，其余內容都由學生自己確定。學生需要在了解實驗室條件和查閱參考材料的基礎上，經過認真的研究和思考，確定實驗原理、實驗方案、準備實驗用品等。回答這些問題，才能明白有關原理并自擬出實驗步驟、選擇有關器材來實現該實驗的要求。實驗目的也不同于驗證性實驗以驗證某個原理，或學會某種操作，或了解某種設備的運行為目的，而是以開放性的實驗目的為基礎，全面鍛煉實驗基本操作的組合應用，以及解決問題的綜合能力，具體實驗如何實現采用哪一種實驗方法，應用哪一個實驗原理，應由學生來確定。而驗證性試驗則是多由老師演示操作后，學生再進行練習操作。實驗考核的側重點兩者也迥然不同。驗證性試驗只要得到預期的目的就行，比如天平的使用，只要準確稱量得到物質就可以。而設計性實驗則把這種基本操作囊括進實驗中，考核從實驗方法的確定、實施到實驗結果的分析、實驗結論的歸納。由于設計性實驗涉及的知識面較廣，實驗操作較多，所以往往針對有嫻熟實驗操作能力，學過文獻查檢、數據分析等的大學高年級學生或研究生。驗證性試驗則因為實驗步驟簡練、操作簡單而從大學低年級就可以開設。

教師在確定實驗項目時，要選擇邏輯性強、實驗結果明顯的題目，并考慮學生操作能力、背景知識和實驗室條件。而學生在確定實驗方案時，則要考慮實驗的合理性和可行性，即實驗操作難易適度、實驗步驟多少合適，以避免實驗項目過易，所用知識面太窄或實驗難度太低，難以達到培養學生創新思維的目的；也避免過難則知識面太寬或實驗難度太高，學生難以在規定時間內獨立完成[4]。因此，實驗開始前，學生應先了解實驗室和文獻檢索的方法。在老師給出題目后，學生制定一個時間進度表，并告知老師，以便老師的監督指導。而老師也應在闡明實驗目的后，給學生制定一個時間期限。

三、研究性實驗教學的實施過程

設計性實驗的設計和執行中，每一個階段都應強調學生的自主性、積極性，同時還要注意發揮教師的主導作用。具體到各個階段的具體操作和側重點如下所列。

1.思想動員

在實驗教學過程中，老師要充分地發揮學生積極性、主動性，并維持學生持續地參與實驗活動的熱情和毅力，就要充分培養學生的主體意識[5]。因此，開始運行設計性實驗教學的首個任務就是思想動員，培養意識。在師生第一次見面的時候開始對學生動員，應強調此設計性實驗的重要性、鍛煉價值和目的意義，讓學生意識到它的價值，激發學生的主動性。將實驗的目的要求與任務意義、課程特點、具體實施計劃以及場地安排及注意事項告知學生，使學生能正確理解設計性實驗教學的含義、實施，以便在執行過程中能充分發揮自己的主觀能動性。

2.文獻查閱設計實驗

學生查閱文獻前，教師可以介紹一些查閱資料的方法，指出相關資料的來源，避免學生對文獻獲取手段的陌生而浪費過多時間和漏掉關鍵文獻。學生獨立制定出實驗方案，方案應包括實驗方案的目的、原理、實驗材料、設備、實驗步驟、相關計算公式等。實驗老師審校學生的實驗方案，要依據實驗室現有條件（試劑、儀器等）進行修訂，確定出最合理的可行方案。老師應貫徹以學生為主體的思路，注重方案可行性、合理性，通過老師提問學生回答的方式，掌握學生的設計理念，理清學生的思維意識，然后進行修正思路，避免過多干預實驗方案的設計，影響學生實驗設計的鍛煉效果。

3.實驗執行

實驗進行中老師應及時和學生進行溝通和交流，掌握學生實驗進展，對于出現的問題，應以學生自己解決為主，需要老師幫助的問題，老師應以分析原因、溝通原理、引導學生自己解決為主。

4.實驗結果

實驗結果要客觀真實，允許實驗誤差和不準確實驗數據的存在。引導學生全面分析實驗現象，避免實驗結果的遺漏。注重用實驗原理去解釋實驗結果和分析實驗現象，強調和文獻結果的比較分析。并對實驗出現的問題做總結探討，以實驗理論的理解力和實驗操作的執行性為分析的著眼點，宏觀掌控，側重細節。

5.實驗結論

實驗結論注重和實驗數據的一致性和合理性，允許與其他相似或相同研究得出不同的實驗結論。著重學生歸納實驗結果、總結實驗數據的能力培養，從而增強思考力和創造力，避免學生積極性和主動性受到打擊。

四、總結

設計性實驗是社會發展的產物，是根據學生就業市場要求而產生的，具有演示實驗沒有的創新意識、科研思維、綜合鍛煉、獨立實施等特點，各個學校應根據自己的專業特點，多開設這樣的實驗，培養更高能力的學生，來滿足行業需要。

【參考文獻】

[1]程勇.高等院校設計性實驗教學模式探析[J].實驗室研究與探索，2009，28（2）：103 -106.

[2]康文藝. 研究性學習在天然藥物化學實驗教學中的實踐[J].科技資訊，2010（22）：182-183.

[3]程勇.研究性實驗教學方法的探索與應用[J].公安教育，2007，153（10）：51-53.

[4]盧瓊，陳薈婷，尹立，李震，韓偉.開放式設計性實驗教學對醫學生創新思維能力的培養[J].當代醫學，2010，16（10）： 160-162.

[5]陳靈，彭成紅.加強研究性實驗教學 提高學生的創新能力[J].實驗室研究與探索， 2010，29（8）：202-204.endprint