生命科学实验中设计性实验的组织与实施

生命科学实验中设计性实验的组织与实施

张翠薇

关键词：实验教学设计性实验创新素质

学生创新素质的培养已经成为高校教学改革的重要目标。创新素质是由创新意识、创新精神、创新思维、创新人格和创新能力共同组成的能力体系。它既与性格取向、心里偏好等个性因素有关，又与后天接受的教育、训练密切相关。

生命科学是一门实践性很强的科学，实验教学在该学科中占有非常重要的地位，它既是培养学生严肃认真的科学态度、掌握分析、研究、判断、推理的科学方法及培养各种能力的重要手段，也是提高教学质量的重要环节。长期以来，生命科学实验的教学目的仅停留在对课程理论和知识验证的基础上，实验教学内容几乎是清一色的验证性实验。显然，这样的教学内容和模式远远不能适应21世纪培养具有知识型、创新型和复合型人才的要求。

所谓设计性实验，是指3-5名学生组成的小组为单位，根据给定的实验目的和要求，主动运用课本学习到的知识和经过训练掌握的技能，结合实验室所能提供的设备条件，自行论证确定实验方案和步骤，并实施实验的过程。由于设计性实验的主体是学生，整个实验过程由学生独立设计和操作，实验中出现的问题由学生自己提出并设法解决，因此，设计性实验教学以其实践性、探索性的特征在培养学生的创新意识和创新精神、提高学生分析问题和解决问题的能力、提高学生创新素质方面具有重要的作用。

1设计性实验的教学组织

设计性实验通常是在学生经过了常规的基础实验训练，有了一定的理论和实践基础之后开设。

1.1设计性实验的开设方式

1.1.1在教学计划内的实验教学课上穿插进行。安排在学期末，基本的验证性实验完成的基础上，布置1-2个设计性实验课题。

1.1.2与开放实验相结合，在学生课外时间穿插进行。

1.2设计性实验的一般教学过程

1.2.1课题选择

选题的一般原则是根据教学大纲，兼顾学科发展现状，以学生已经掌握的基本知识为基础，可适当高于所学知识，有利于学生将已学过的知识系统化和实用化，有利于启发学生探究学科理论。选题与科研任务结合，充分体现设计性实验的探索性和创造性。

1.2.2查阅文献

学生选好课题后，一般安排实验教师与学生沟通和探讨，使学生有目的地查阅文献。

1.2.3设计实验方案

这一阶段要求学生对所查阅的文献资料进行归纳总结，比较各种实验方案并确定最佳方案，列出实验药品和仪器清单。

1.2.4实验操作

学生根据自己提出的实验方案，准备好仪器和药品，独立进行实验操作，在实验过程中遇到的反常现象和问题，由学生自己思考，整个过程学生是主体，教师起指导作用，一般不直接回答和解决学生的问题。

1.2.5总结实验结果，书写实验报告

这一阶段学生已完成了实验操作过程，有了相应的实验结果，通过整理原始数据，分析实验结果，总结实验过程，讨论影响实验的关键因素，按照科研论文的要求和格式书写完整的实验报告，要求学生将报告制成PowerPoint的格式。

1.2.6举行实验报告会

安排开展实验报告会，让学生在多媒体教室中讲解自己的实验报告，解答学生和教师的提问，相互交流和沟通，扩展知识面，开阔视野。

2设计性实验的教学意义

2.1设计性实验对学生创新素质的培养

2.1.1有利于培养学生创新意识和创新能力。由于设计性实验没有现成的实验指导书，一切需要学生自己查阅文献资料，设计实验方案，因此可以培养学生的创新意识和创新能力。

2.1.2提高学生查阅文献资料的能力。

2.1.3激发学生的学习兴趣和主动性。设计性实验题目一般比较新颖且与科研、生产相关，题目具有一定的难度，可以激发学生的挑战性，增加学生的成就感，从而提高学生学习实验课的兴趣和主动性。

2.1.4提高学生分析问题和解决问题的能力。

设计性实验一般不会一帆风顺，学生在实验过程中会遇到一些障碍，有利于锻炼学生发现问题、思考问题和独立解决问题的能力。

2.1.5有利于提高学生的科研写作能力。

2.1.6有利于提高学生的口头表达能力、开阔视野、培养学生的事实求是精神。

2.2学生在设计性实验中的收获

根据我们对学生的调查，参加过设计性实验的学生，收获是很大的，具体表现在：

2.2.1科学研究的态度得到锤炼

学生对实验过程中出现的问题，要通过认真思考和实验来解决，认真对待实验过程中的每一个环节，以保证获得数据的准确性，为分析数据、获得正确结论奠定基础。

2.2.2团结协作的意识得到加强

学生在科研工作中的协作意识是十分重要的。实践证明，从实验设计到实验过程以致对结果的分析，学生真正认识到了合作的重要性，体现了团队合作的精神。

2.2.3发散思维得到激发

对于同一个实验题目，要求学生灵活运用学过的知识设计实验，给学生们以较大的发散思维空间，调动了学生的学习兴趣；通过交流拓宽了学生的思路，开阔了学生的视野。

2.2.4端正面对失败的态度

自主设计实验对学生来说，由于知识、经验不足，难免遇到问题。在实验中学生碰到了很多问题，都没有放弃，敢于面对问题，找出问题答案之所在，将实验进行下去，通过解决问题，提高了实验能力和应变能力。

2.2.5对老师工作的理解得到深化

学生自己设计实验，由于考虑问题不周密，实验过程中遇到了许多问题，在解决问题的同时，认识到了老师在选择、安排实验及准备实验过程中的辛勤付出。对老师工作的理解是开展设计实验的意外收获。

2.3设计性实验中教师的地位与作用

由于学生的专业知识储备有限，实验经验不足及实验操作基本功不够扎实等原因，往往很难设计出较为完整的实验方案，对于实验过程中遇到的某些不可预料的情况也经常难以独立处理好，这种情况如果得不到及时的指导，就会影响到实验教学效果。因此，这就需要教师经常巡视，在实验过程中指点和启发学生并纠正学生实验过程中的严重错误，以保证实验顺利进行。

总之，设计性实验适应当前教学改革的要求，适应学生的求知欲望，有利于学生的创新意识和创新能力的培养，有利于培养学生严谨务实的作风，有利于培养学生的动手能力和实际应用能力，有利于学生创新素质的提高。

参考文献：

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