设计性实验与创新型人才培养的研究与探索-H2SO4-H2C2O4混合酸各

设计性实验与创新型人才培养的研究与探索-H2SO4-H2C2O4混合酸各（精选2篇）

篇1：设计性实验与创新型人才培养的研究与探索-H2SO4-H2C2O4混合酸各

关键词：设计性化学实验,教学模式,创新能力

走中国特色新型工业化道路, 迫切需要培养一大批能够适应和支撑产业发展的工程人才。建设创新型国家, 提升我国工程科技队伍的创新能力, 迫切需要培养一大批创新型工程人才。传统的化学实验中, 验证性实验偏多。各实验课程, 实验方法和技能的综合应用能力训练少, 学生学到的知识过窄, 实验方法和技能单一。学生往往照实验教材按部就班, 记录结果, 撰写报告。这种教学方法导致学生对化学实验课的热情和兴趣难以持久[1,2,3]。化学作为实验性很强且富有创新内涵的自然科学, 理应将创新培养作为高等化学教育的中心任务[4,5,6]。多年来, 景德镇陶瓷学院紧紧围绕卓越型人才培养目标, 提出并实施以设计性实验与导向, 融开放式实验、研究性实践和科技训练为一体的实验教学模式, 在本科生实践创新能力培养中取得了成效。笔者多年从事设计性化学实验教学工作, 教学过程中对教学内容选择、教学组织形式等方面, 进行了优化和完善。本文以废干电池的综合利用实验为例阐明教师如何引导学生进行自主实验设计及培养他们的实践创新能力[7,8]。

1 实验选题导入

首先教师通过一段关于废干电池带来的危害视频, 一节干电池可污染12 m3水、1 m3土壤, 并造成永久性公害, 从而引起学生共鸣。通过视频资料诱发学生的求知欲望, 产生探究事物的冲动, 极大地调动学生的学习积极性。学生主动性得到了激发。同样的选题, 导入方式的改变, 也带来不一样的效果。接下来, 教师引出问题“如果废干电池不加处理, 会带来什么样的后果?”。问题提出后, 学生们各抒己见, 教师从中点拨, 引起学生多角度的心理兴奋。设疑恰当, 能更好地增加学生的兴趣, 变被动学习为主。随后总结学生讨论的观点, 提出阶段目标:要求学生运用所学的理论知识和实验技术, 在图书馆、资料室、互联网等渠道独立查阅相关文献, 写出实验的原理、步骤, 设计出最佳实验方案, 列出所需要的实验药品及仪器, 做出实验设计的幻灯片。设计性化学实验要求学生在规定的教学时间完成, 既不是基础实验重演, 又区别于毕业论文和科学研究。“废干电池的综合利用”实验难度适中, 紧扣基础, 又有一定深度、切实可行。时间也可控制在一个实验周内。

2 实验方案的设计

实验方案的设计:学生通过查阅资料, 制作实验设计的幻灯片。教师开设一次实验方案的大讨论课, 争取让大部分学生有参与和讨论的机会, 比如在“废干电池的综合利用”中启发学生用什么仪器, 通过何种方案来实现实验, 让学生自己归纳总结出实验的基本步骤、思路和特点。教师及时对学生遗漏或讲错的问题进行补充和纠正, 去伪存真, 集思广益, 最终从中筛选出符合实验原理、操作简便、反应迅速、现象明显、成本较低、环保性好的方案为最佳方案。

通过这样一个实验方案的提出-讨论-确定的过程, 形成学生与学生, 学生与教师之间的良好地互动局面。在讨论课中, 教师主要作为组织者, 对进入误区的小组适时点拨。学生们经过讨论、分析, 并且相互补充、修正本组不完善的想法, 最后达成致共识。这样的讨论课, 学生们可以自行找出解决实验的最简练的实验步骤, 使每个学生都有兴趣积极参与, 活跃课堂气氛, 培养学生的自学能力。为了给学生提供更广阔的自由空间, 调动学生发挥其才智和潜能, 教师在审核学生方案中主要看实验是否安全, 若无安全问题, 都允许进行实验。有些方案可能会失败, 但也让他试一试, 经过反复的探索, 使实验深入下去, 可能收获更大。这也是提升学生实验研究和创新能力的关键之处。

3 实验的实施

设计性化学试验的实施, 学生的设计方案经过师确认之后, 学生可进入实验室, 准备药品和试剂, 这是整个实验中的重要环节, 其中包含了化学实验必不可少的基本技能, 如试剂的配制、药品的称量、仪器的使用、反应条件的选择、产物的鉴定及分析等等问题, 对实验结果都有很大影响, 必须认真规范。

学生按自己设计的方案开始实验, 从配制药品、准备仪器、实验用品及仪器的安装、调试到进行实验直至得到满意的实验结果, 全部的实验过程都要求学生独立完成。教师不讲实验具体细节内容, 仅讲大致方向, 框架式的指点, 教师对学生实验安排, 只起引导作用, 要充分发挥学生的自主性, 在学生发生方向性错误时要及时点拨引导。“废干电池的综合利用”实验时间较长, 学生要完成实验各个环节, 若安排不当就会造成忙乱, 放手让学生自主安排, 也不能放任自流, 仍需严格要求, 严格管理实验药品的配制, 可在每类实验的学生中选一个组长, 由组长组织, 学生间协调合作, 由2~3名教师负责参与全过程的辅助和监控工作。设计性化学实验项目较多, 一般一组2人, 全班有20~25小组。

4 实验的结果及评价

以往的教学模式在学生完成实验以后, 教师单纯对学生实验设计方案及操作、实验结果、实验报告等几个方面进行成绩评价, 而没有给学生独立思考问题和自我总结的机会, 这样学生就少了一次关键的实践向理论升华的锻炼。

因此在学生独立完成实验之后, 除了要求学生根据实验结果, 整理实验数据, 分析实验结果, 按照科研论文的要求和格式撰写完整的实验报告以外。教师可以再次安排一次实验结果讨论课, 引导学生总结实验的过程, 通论影响实验的因素, 比较各自设计方法的多样性、可操作性、创新性, 实验操作和最终的结果。学生互相交换经验, 进行交流总结。比如有一组同学, 针对电池锌皮中所含的杂质铁也同时进入到半成品的问题, 利用EDTA制备配位化合物的方法提纯, 之前在方案设计的讨论中, 就有其它同学提出不同意见。而该组同学不急不燥, 在实验中不断修正自己的方案, 最后获得的纯度极高的产品, 这样的探讨, 启发学生的思维, 引导他们去思考和尝试。

5 结论

在新的教学模式, 教师不讲实验具体细节内容, 仅作为一个组织者, 坚持以学生为中心的原则, 体现了学生自主设计、自主实施、自主观察, 分析和总结实验现象、解决实验过程中不断出现的新情况与新问题。一些学生告诉教师虽然做实验时感到困难比较大, 需要花很多功夫, 但实验完成后感到收获也很大, 查阅文献资料能力、理论知识的运用能力、实验报告的撰写能力都有所提高。改变了学生以往做实验时完全依赖教师的现象, 培养了学生的独立工作能力以及创新能力。

参考文献

[1]于林超, 杨英杰, 张俭.“综合与设计性化学实验”课程的设置和开发实验教学的探索与实践[J].吉林化工学院学报, 2009 (6) :42-44.

[2]吴雪梅.大学一年级学生中开设化学设计性实验探讨[J].西安文理学院学报:自然科学版, 2000 (2) :126-127.

[3]吕少仿.模糊综合评价在设计性化学实验教学中的应用[J].乐山师范学院学报, 2003, 18 (4) :45-49.

[4]申利群, 吴爱群.浅谈开设基础有机化学设计性实验[J].河池学院学报, 2008, 28 (2) :177-178.

[5]熊春华.以设计性实验为主线的化学开放实验[J].实验室研究与探索, 2007, 26 (12) :96-97.

[6]夏云生.自我设计式化学实验的探索[J].实验科学与技术, 2009, 6 (3) :19-80.

[7]刘葵, 汪建民, 尹洪宗, 等.浅析预实验与实验教学质量之关系[J].广州化工, 2010, 38 (4) :241-242.

篇2：设计性实验与创新型人才培养的研究与探索-H2SO4-H2C2O4混合酸各

关键词：任务驱动,设计性实验教学,计算机操作系统,创新人才培养

0.引言

21世纪是创新知识经济的时代, 高科技产业的迅猛发展对人才的知识结构、知识能力要求有了很大的变化。在计算机行业, 具有创新意识、创新精神及创新能力的人才越来越得到社会各行各业的重视, 具有能够创造性地改造、发展及应用计算机技术为社会创造财富的复合型计算机专业人才是社会迫切需求的人才。

高等学校的课程实验教学尤其是设计性实验教学更是培养学生创新意识, 促使学生成才的重要教学环节, 是对学生科学态度、科学方法、科学技能、科学作风等进行培养与训练的主要途径, 是解决"渔"与"鱼"关系问题教学理念的重要环节。

目前, 高等院校在对计算机专业课实验课教学环节的要求上有明确规定, 实验课教学应用包含验证性实验、演示性实验、设计性实验或综合性实验等方式, 并规定设计性或综合性实验的比例一般不低于20~25%, 但传统的课程成绩评定并未规定综合性或设计性实验未达到比例要求的实验环节做如何的处理, 也未规定对实验环节的成绩进行独立计算成绩, 而是与对应课程的理论考核成绩综合评定该课程的成绩, 再加上传统的计算机专业课程实验课教学大体上实行"熟悉实验教程--教师课前讲解--学生课堂实验--课后学生完成实验报告--教师评阅实验报告--学生获得实验环节成绩或学分"的简而又简的填鸭式教学模式, 这很容易造成学生不会重视对实验教程的实质精神的领会, 而只重视对教程中的操作实例验证或演示, 实验时不愿动脑创新、生搬硬套, 课后也不会认真总结思考。

1. 任务驱动下的"设计性实验教学"是培养计算机专业创新型人才的理想模式

我国的高校教育必须尽快摆脱填鸭式、按部就班的传统模式, 要尽快沿着培养精英式、理论研究型、创新型、应用开发型及个性化凸显的人才方向发展, 我国地方高校的计算机专业更应从创新型、应用开发型人才培养方面下大力气, 这已成为广大高校计算机专业教师的共识。

设计性实验教学是高校培养创新型人才最直接的、最基本的环节。现代科学技术发展迅速, 尤其是计算机的发展更是日新月异, 不管是操作系统还是应用软件, 它都有一个自己的生命周期, 过了这个生命周期就会被淘汰, 因此计算机专业课程教学工作的当务之急就是要千方百计探索出一条合适的教学新路, 引导并培养学生在计算机的应用、研究等领域具有良好的创新意识与能力。

几年来的教学实践证明, 基于"任务驱动法"的教学模式是计算机专业课程设计性实验教学环节的理想教学模式, 完全符合计算机专业课程的特点, 能切实有效地加强了计算机专业学生的创新意识、独立分析程序设计中的问题、解决计算机应用中出现的具体问题能力的培养。

2. 实施任务驱动的设计性实验教学应从充分调动与发挥学生能动性和潜能入手

同样一套计算机系统运行在不同的软件、硬件环境下, 在不同的工作任务驱动、不同的运行参数干预下, 出现的结果或现象是千差万别的, 设计性实验教学就是要在虚拟的环境下, 通过创造一系列不同的运行环境或不同的工作任务、运行参数去实现对计算机的不同操作或控制, 从而实现让学生对计算机的研究、计算机的应用产生浓厚的学习兴趣, 并能创新地解决计算机应用过程中出现的一系列问题。

任务驱动教学法本身就是一种以任务为指导、以任务为目的, 以学生为中心、以学生的能动性、机动性为前提的教学方法, 通过对学生个人资源的积极主动运用, 促动学生充分发挥主观能动性, 在完成既定实验目标的同时, 进一步实践探索新情况、新问题, 并在新任务的驱动下去完成新的探索, 因此, 任务驱动下的设计性实验教学应从如何突破传统的实验教学模式入手, 如何充分调动与发挥学生的主观能性和潜能入手, 引导学生由表及里、由浅及深、不断地去实践计算机专业的理论知识的同时不断拓展并探索计算机专业的新知识。

3. 实施任务驱动的设计性实验教学应包括六个主要环节

在任务驱动下的设计性实验教学应包括六个环节, 即"理论联系实验--提出任务--研讨任务--创新提出方案--总结--评定成绩"。

⑴理论联系实验

教师要明确介绍完成对应的设计性实验所必须具备的理论知识及要求、必须具备的实验环境、条件等等。

⑵提出任务

也就是教师针对教材或实验性教材的教学环节安排, 布置给学生的设计性实验的课题或任务, 并提出完成本设计性课题或任务所应达到的基本要求、所要解决的一些什么具体问题, 明确提出实验目的和对应实验所要得到的结果。

⑶研讨任务

研讨任务应包括实验前对任务的理解讨论及实验过程中出现的新问题、新情况的研究与讨论。实验前对任务理解的讨论是对任务或课题的细化及分析过程, 教师可指导学生对课题任务进行仔细分析并尽量将大任务分解成若干小任务以利于下阶段能够创新地提出解决方案。研讨任务时, 允许学生分成若干小组进行集体讨论, 并形成集体设计完成课题任务的方案。教师应针对不同层次的学生在实验前、实验中的提问和暴露出的具体问题给予及时的、必要的研讨指导。

⑷创新提出方案

根据不同层次的学生或各个分组学生对课题任务或问题的理解、分析、分解情况给予必要的指导, 并协助、指导学生综合对任务课题或问题的方案分解, 以便能够尽量创新地拟定完成课题任务或解决问题的方案。

⑸总结

协助、指导学生及时对课题任务的完成情况进行总结并形成实验报告, 对无法完成的方案也及时总结并尽量查找出原因, 对还未被发现的问题或实验过程中出现的新情况、新问题, 引导学生作深入的思考并提出新的分析或解决方案。

⑹评定成绩

教师根据实验前提出的具体任务及要求对实验任务的完成情况, 在学生完成的实验报告的基础上及时地进行恰当的分析和评定成绩, 对完成得特别好的方案、具有创新性的方案、在设计实验过程中能够认真分析、处理并解决实际问题的学生, 教师应及时向学生给予点评。

通过"计算机操作系统"课程实验教学的实际运用, 任务驱动的设计性实验教学使学生思想了形成了一个在主动认识的基础上, 创新地完成探索该课程基础理论在计算机系统管理中的重要作用的理念, 并对操作系统的进程管理、进程间通信、存储管理、文件系统等方面的算法设计有了新的认识, 对已学过的程序设计基础、数据结构与算法等课程的知识及其灵活运用得到了进一步提高, 同时是对操作系统的内核管理与设计有了更深入的认识。

4. 实施任务驱动的设计性实验教学过程应切实注意的几个问题

⑴实施任务驱动的设计性实验教学首先应该明确设计实验的目的。由于受传统的计算机专业课程实验课教学模式的影响, 往往造成教师在布置实验任务时只是单纯的布置一些教科书上的验证性、演示性的实例, 学生也不会重视对实验教程的实质精神的领会, 而只重视对现成的实例、案例的验证, 按图索骥, 不愿动手、动脑筋去思考、探索、发现新规律、新问题, 生搬硬套地去验证教程中的实例, 因此, 只有明确的目的才能促使教师、学生积极认真地互相配合, 完成好对应的设计实验任务。

⑵任务驱动的设计性实验教学不能替代验证性、演示性的实验环节。理论上分析基于任务驱动的设计性实验教学方法, 可以适用于任一实验性教学环节, 然而, 面对着日新月异的计算机软件、硬件的发展形势, 因此对于教科书上的已成为一成不变的规律性、定理性的知识、成果, 可以通过验证性、演示性的实验环节可以使学生得领会和掌握, 可以完成不通过任务驱动的设计性实验教学, 否则, 很容易使学生的创新性思维受"疲劳", 从而起适得其反的作用。

⑶如何选择适当的实验课题是使得任务驱动的设计性实验教学能够顺利进行的关键。正是为了不使得学生的创新性思维产生"疲劳"的现象, 在任一课程的实验教学环节上, 都应该认真、合理的选择具有代表性的、难度适中、能够符合课程理论与实践教学具体要求的设计性实验课题。

⑷实施任务驱动的设计性实验教学在实验课题的选择上还应综合考虑各个层次的学生。学生对专业理论基础的掌握程度不同, 尤其是对前置课程的学习、掌握水平不同, 将直接影响到对现有课程的学习, 对现有课程的设计性实验任务理解能力也会表现出不同, 因此在选择合适的设计性实验课题上, 应尽量考虑到各种不同层次甚至要考虑到不同悟性水平的学生, 提供给他们不同难度的设计性实验任务, 对确保实验顺利完成、促进教学效果的提高会起到关键性的作用。

在"计算机操作系统"设计性实验环节的实际运用中, 课程涉及到实验环节有几十个, 如果要求学生对照操作系统的所有实验环节去进行设计性实验, 不管对课程的教学规律还是对学生的接受能力等方面都是不现实的, 也是不必要的。因此, 在通过理论主讲教师、实验指导教师的多次反复研究、讨论, 甚至通过与教研室其他教师集体讨论的基础上, 最后结合课程的整体实验安排, 确定了主要围绕进程管理、进程间通信、存储管理、文件系统设计四个方面来拟定若干个难易程度不同的算法设计性实验课题供给学生选择, 实验具体使用什么平台、使用什么设计语言、需要查阅什么资料, 完全由学生自主决定, 学生可以单独完成, 也可以几个人形成设计小组 (有的以宿舍为单位, 但应尽量根据课题规模的大小决定小组人数的多少以避免设计实验任务过轻的现象) 按模块开发的模式去分工协作共同完成。

5. 总结

通过实施任务驱动的设计性实验教学, 培养了学生利用所学知识解决实际问题的能力, 树立了学生团队使用精神, 也极大地锻炼了学生逻辑思维能力和积极主动的创新意识, 大大激发了学生主动学习的热情, 但也暴露了实施设计性实验教学需进一步解决和探讨的两大问题。一是教师在日常教学中对前置课程如何为后置课程服务、为后置课程提供理论基础往往无法很好地得到解决, 这方面也明显呈现了目前我国许多高校计算机专业课日常教学存在的一种普遍现象, 即专业课教学往往存在任课教师你教你的课我教我的课, 缺少必要的课程互惠方面的沟通, 而计算机的许多专业课程都是存在有千丝万缕的前后关联的, 如要高级语言程序设计、数据结构与算法、计算机操作系统三门课程间就存在着很好的前后互惠关联性;二是构建一支稳定的、强有力的实验指导教师队伍是对设计性实验教学的实施提供必要的保证。计算机实验过程出现的情况是千变万化的, 只有一支稳定的、强有力的实验教师队伍才能对学生在实验过程出现的种种现象、问题加以引导, 培养学生解决问题的能力、创新思维及创新能力。

参考文献

[1].张丽芬, 刘利雄, 王全玉.操作系统实验教程.清华大学出版社2006.3

[2].王清, 李光明, 李永勤.计算机操作系统.冶金工业出版社2003.3

[3].大学计算机基础课程报告论坛程序委员会.大学计算机基础课程报告论坛论文集2005.高等教育出版社2006.4