设计性实验教学方式实施探讨

一、引言

近年来，许多高校开设了设计性实验内容，这是高校重视学生创新意识、科研思维训练，适应社会发展趋势，企业人才需求而确定的学生培养方式。设计性实验是由教师根据课程内容，确定实验题目，由学生独立设计实验步骤，独自选择实验器材，实验学生自行操作，实验结果学生独立分析，实验结论自我完成，教师负责指导监控考核的一种实验教学模式[1]。其中教师考核评价以学生实验设计的科学合理性、实验分析全面深入性为主。设计性实验旨在培养学生的独立探究能力、创造能力、分析能力等综合研究能力，使学生受到科学方法的系统训练，增强思考力和创造力，培养科研思维、创新意识和实践能力[2]。

二、设计性实验的设计理念

设计性实验是在验证性实验的基础上发展起来的一种实验教学模式[3]，但其与验证性实验又有区别。如表1所示，教师只给出设计性实验的实验目的，其余内容都由学生自己确定。学生需要在了解实验室条件和查阅参考材料的基础上，经过认真的研究和思考，确定实验原理、实验方案、准备实验用品等。回答这些问题，才能明白有关原理并自拟出实验步骤、选择有关器材来实现该实验的要求。实验目的也不同于验证性实验以验证某个原理，或学会某种操作，或了解某种设备的运行为目的，而是以开放性的实验目的为基础，全面锻炼实验基本操作的组合应用，以及解决问题的综合能力，具体实验如何实现采用哪一种实验方法，应用哪一个实验原理，应由学生来确定。而验证性试验则是多由老师演示操作后，学生再进行练习操作。实验考核的侧重点两者也迥然不同。验证性试验只要得到预期的目的就行，比如天平的使用，只要准确称量得到物质就可以。而设计性实验则把这种基本操作囊括进实验中，考核从实验方法的确定、实施到实验结果的分析、实验结论的归纳。由于设计性实验涉及的知识面较广，实验操作较多，所以往往针对有娴熟实验操作能力，学过文献查检、数据分析等的大学高年级学生或研究生。验证性试验则因为实验步骤简练、操作简单而从大学低年级就可以开设。

教师在确定实验项目时，要选择逻辑性强、实验结果明显的题目，并考虑学生操作能力、背景知识和实验室条件。而学生在确定实验方案时，则要考虑实验的合理性和可行性，即实验操作难易适度、实验步骤多少合适，以避免实验项目过易，所用知识面太窄或实验难度太低，难以达到培养学生创新思维的目的；也避免过难则知识面太宽或实验难度太高，学生难以在规定时间内独立完成[4]。因此，实验开始前，学生应先了解实验室和文献检索的方法。在老师给出题目后，学生制定一个时间进度表，并告知老师，以便老师的监督指导。而老师也应在阐明实验目的后，给学生制定一个时间期限。

三、研究性实验教学的实施过程

设计性实验的设计和执行中，每一个阶段都应强调学生的自主性、积极性，同时还要注意发挥教师的主导作用。具体到各个阶段的具体操作和侧重点如下所列。

1.思想动员

在实验教学过程中，老师要充分地发挥学生积极性、主动性，并维持学生持续地参与实验活动的热情和毅力，就要充分培养学生的主体意识[5]。因此，开始运行设计性实验教学的首个任务就是思想动员，培养意识。在师生第一次见面的时候开始对学生动员，应强调此设计性实验的重要性、锻炼价值和目的意义，让学生意识到它的价值，激发学生的主动性。将实验的目的要求与任务意义、课程特点、具体实施计划以及场地安排及注意事项告知学生，使学生能正确理解设计性实验教学的含义、实施，以便在执行过程中能充分发挥自己的主观能动性。

2.文献查阅设计实验

学生查阅文献前，教师可以介绍一些查阅资料的方法，指出相关资料的来源，避免学生对文献获取手段的陌生而浪费过多时间和漏掉关键文献。学生独立制定出实验方案，方案应包括实验方案的目的、原理、实验材料、设备、实验步骤、相关计算公式等。实验老师审校学生的实验方案，要依据实验室现有条件（试剂、仪器等）进行修订，确定出最合理的可行方案。老师应贯彻以学生为主体的思路，注重方案可行性、合理性，通过老师提问学生回答的方式，掌握学生的设计理念，理清学生的思维意识，然后进行修正思路，避免过多干预实验方案的设计，影响学生实验设计的锻炼效果。

3.实验执行

实验进行中老师应及时和学生进行沟通和交流，掌握学生实验进展，对于出现的问题，应以学生自己解决为主，需要老师帮助的问题，老师应以分析原因、沟通原理、引导学生自己解决为主。

4.实验结果

实验结果要客观真实，允许实验误差和不准确实验数据的存在。引导学生全面分析实验现象，避免实验结果的遗漏。注重用实验原理去解释实验结果和分析实验现象，强调和文献结果的比较分析。并对实验出现的问题做总结探讨，以实验理论的理解力和实验操作的执行性为分析的着眼点，宏观掌控，侧重细节。

5.实验结论

实验结论注重和实验数据的一致性和合理性，允许与其他相似或相同研究得出不同的实验结论。着重学生归纳实验结果、总结实验数据的能力培养，从而增强思考力和创造力，避免学生积极性和主动性受到打击。

四、总结

设计性实验是社会发展的产物，是根据学生就业市场要求而产生的，具有演示实验没有的创新意识、科研思维、综合锻炼、独立实施等特点，各个学校应根据自己的专业特点，多开设这样的实验，培养更高能力的学生，来满足行业需要。

【参考文献】

[1]程勇.高等院校设计性实验教学模式探析[J].实验室研究与探索，2009，28（2）：103 -106.

[2]康文艺. 研究性学习在天然药物化学实验教学中的实践[J].科技资讯，2010（22）：182-183.

[3]程勇.研究性实验教学方法的探索与应用[J].公安教育，2007，153（10）：51-53.

[4]卢琼，陈荟婷，尹立，李震，韩伟.开放式设计性实验教学对医学生创新思维能力的培养[J].当代医学，2010，16（10）： 160-162.

[5]陈灵，彭成红.加强研究性实验教学 提高学生的创新能力[J].实验室研究与探索， 2010，29（8）：202-204.