儀器分析設計性實驗與學生創(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計性實驗課，有利于提高學生綜合素質，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。本文時儀器分析設計性實驗的設置、教學組織、教學實施、教學評價進行了初步探索。

關鍵詞儀器分析設計性實驗教學方案創(chuàng)新能力

一、總體構想

實驗課教學以學生個體素質發(fā)展為中心，體現(xiàn)個性化、多樣化的特征，為學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設計性實驗課程，旨在構建一個培養(yǎng)學生綜合能力的平臺，力圖使傳統(tǒng)的注入式、應證性模仿教學轉化為主動性、探索性教學。以增強學生的好奇心和興趣，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生具備良好的學習習慣、探索精神和嚴謹學風、誠實品德和科學精神。具體而言，就是要培養(yǎng)學生查閱文獻，對文獻進行綜述，擬定實驗方案。獨立完成實驗，通過實驗結果獲取實驗數(shù)據(jù)，能進行數(shù)據(jù)處理得出結論，并掌握科學論文的格式進行寫作，從而提高學生素質的綜合能力。

二、安排措施

(一)加強設計性實驗教學與文獻課程教學的銜接

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

通過文獻課程與儀器分析實驗課程的統(tǒng)一安排，學生有充足的時間查閱文獻進行總結。學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。學生既鞏固了課本的知識和原理，也學到了課本上沒有的內容，擴展了知識面，并能將所學的理論運用在實際的工作中。

(二)加強指導實驗方案的設計

通過文獻課文獻的查閱和小綜述的寫作，運用所學過的理論知識和基礎實驗知識，指導學生擬定實驗設計方案，方案內容包括：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、設備；實驗步驟；實驗數(shù)據(jù)的處理方法；參考文獻。實驗設計方案擬定以后，由實驗指導教師審閱，小組討論并再修改完善定稿。經實驗指導老師簽字，學生方可進入實驗室按設計方案進行實驗。

(三)實驗結果的討論和寫作能力的提高

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

(四)組織學生問卷調查

調查結果表明，同學們對設計性實驗課程的開設持積極肯定態(tài)度。65.5％的同學喜歡或比較喜歡設計性實驗課，95.8％同學認為設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％認為此實驗對實驗操作技能培養(yǎng)幫助程度認為較大。35.5％同學對實驗設施及實驗條件不滿意。通過反饋學生對儀器分析設計性實驗課實際效果的意見，以進一步完善設計性實驗課程。

三、設計性實驗的教學與管理

在完成儀器分析基本操作訓練后，學生已基本具備了獨立操作的實驗技能和相關的理論知識，便可轉入進行設計性實驗。

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

開設儀器分析設計性實驗應抓好以下環(huán)節(jié)：

(一)題目的選擇與難度的把握

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

(二)資料的查閱與方案的設計

在學生定題后的1～2周時間，安排學生利用課外時間去查閱資料和完成方案的初步設計。教師應指導學生查閱資料的一般方法，介紹一些有關的參考書和期刊，讓學生學習時帶著問題去查閱。這樣不但擴大了學生的知識面，也可使學生養(yǎng)成閱讀課外資料、關注本學科學術動態(tài)的習慣。

(三)學生自主完成實驗全過程

設計方案基本確定后，從藥品儀器的準備到分析測定的全過程，都由學生自己組織完成。在實驗中學生碰到的問題，教師應引導學生分析原因，使學生加深對有關知識的理解。在實驗中學生的思維非常活躍，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生的要求，甚至對于一些不夠合理的方案也允許學生實驗，讓他們自己分析原因。

在設計性實驗階段，實驗室全天開放，學生可自主安排實驗時間。

(四)認真總結、討論交流

經過幾周的實驗，學生收獲都很大。為了鞏固這一成果，教師應要求學生寫出實驗總結。內容一般包括六部分：實驗目的與意義；方案設計及理論依據(jù)；實驗路線與步驟；數(shù)據(jù)處理與結果討論；組內人員主要分工；對實驗課的建議與要求。

設計性實驗可與學生科技競賽相結合，實驗總結作為競賽內容在一定范圍內進行交流。教師與出席討論會的同學都可作評委，由設計小組進行答辯，討論十分活躍，效果非常好。

四、設計性實驗教學效果評價

欲開設計性實驗課程，應先提交申請報告在實驗處和系部備案；在設計性實驗開課時和結束后，可由教務處或系部組織進行認定評估驗收，認定人員應在3人以上。

設計性實驗教學效果的檢驗，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生自愿參加。重點了解實驗目的是否明確、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，即可認為教學效果是好的。

文獻課程和設計性實驗教學的銜接使學生的學習有了更明確的目標，學習積極性得以提高。為了完成方案設計，同學們主動和文獻課老師聯(lián)系，查閱文獻的任務明確，從而使學生的學習主動性提高，更進一步清楚怎樣去解決學習中遇到的困難，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，更加明確設計性實驗的目的對于實驗方案的擬定，學生在老師的指導下，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，對所獲實驗結果進行數(shù)據(jù)處理，得出結論。在此基礎上，最后通過寫作論文的形式，將設計性實驗的各種訓練匯于一體，學生的綜合寫作能力得到培養(yǎng)。

總之，通過設計性實驗的鍛煉。學生將相關知識綜合運用起來，知識、能力、素質三者得到了融合與發(fā)展。而且學生的學習積極性提高，為畢業(yè)論文寫作打下了良好的基礎。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。

(責編盧海)