综合设计性实验

综合设计性实验（共12篇）

综合设计性实验 篇1

引言

实验教学具有直观性、实践性、综合性、设计性与创新性, 是实现素质教育和创新人才培养目标的重要环节。高等院校为培养高能力、高素质, 具有创新精神的应用型人才, 推进实验教学体系和实验教学内容的改革与建设, 有效提高实验教学质量, 提倡学生在完成基础性实验的基础上进行综合知识的技能训练。近几年, 我们在开发、开展综合性、设计性实验项目和实验课堂教学设计方面进行了有益的探索和实践, 实验教学效果明显提高。

一、实验教学改革与创新的要点

根据当前高等教育的形式, 应该从以下方面做好工作:坚持以学生为本, 以培养实践能力和创新能力为核心深化实验教学改革, 积极探索培养学生实践能力和创新能力的模式和方法;提高实验课质量, 注重培养学生创新的激情, 引导学生走上创新之路;实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系, 实现基础与前沿、经典与现代的有机结合;改造传统的实验教学内容和实验技术方法, 加强综合性、设计性与创新性实验;建立新型的适应学生能力培养的实验考核办法和实验教学模式。

二、综合设计性实验内容设计与教学实施办法

综合性实验的特征是:实验内容的复杂性、实验方法的多元性、实验手段的多样性、人才培养的综合性, 其主旨在于培养学生综合、系统、灵活地应用知识的能力。设计性实验的特征是:实验内容的探索性、学生学习的主动性、实验方法的多样性, 旨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。综合设计性实验项目要结合实际应用, 具有真实性、可行性与应用性;实验项目中的知识点要有利于学生结合理论原理, 探索研究解决问题的方案。下面是一个综合设计性实验项目的实例。

1. 实验名称:

电子时钟。

2. 开设对象:

适用于本科自动化、本科测控技术与仪器等专业。

3. 实验目的和要求:

由晶振电路经过分频产生1Hz标准秒信号准确计时, 具有时、分、秒数字显示 (23时59分59秒) ;具有手动校时功能;选做:整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音 (500Hz) , 整点时再鸣叫一次高音 (1000Hz) 。

4. 实验内容和涉及知识点:

本实验要求设计一种电子时钟, 其功能要求可以实现分秒时周计时, 可以手动校时和整点报时。涉及到的知识点涵盖数字电子技术这门专业基础课程所应掌握的知识与机能。该实验项目具体涉及的实验内容有:数字钟的基本功能部分包含的实验内容有石英晶体振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校正电路;数字钟的扩展功能 (选做部分) 的实验内容有整点报时控制电路、音响放大电路。

5. 指导和实施实验项目人员配置和实验项目开设的硬件环境。

实验项目人员配置:实验项目组由三位教师组成。有两位负责实验方案的确定, 实验的组织、实施与指导, 其中一位是有多年教学经验和科研经验的副教授, 另外一位是有多年实验教学经验和科研经验的高级实验老师。还有一位是具有创新研究能力、研究生学历的实验教师, 参与实验实施与指导。实验项目组能够有计划、有目的、系统地设计实验项目的内容, 能够很好地引导、启发和激励学生自主思考, 探索研究实验中遇到的问题, 能很好地调控各组各成员的实践活动, 并能给学生科学公正的实验评价。实验项目开设的硬件环境:我校电工电子实验中心完全具备电子时钟实验所需要的硬件条件, 实验中心配备有足够的TKDZ-2型网络模型综合实验装置, 按二人组分配一套综合实验装置, 可以同时容纳四十余组。

6. 综合性设计性实验的指导方式、教学方法和教学手段。

综合性设计性实验的实施方案应该有利于学生创造性思维培养, 帮助学生掌握科学的实验方法并学会将基本知识学以致用, 在体验与探究自然中不断成长, 在认识自我中不断完善。

(1) 正确处理学生的自主选择、主动探究与教师的有效指导的关系。倡导学生对课题的自主选择和主动探究是综合性设计性实验的实施活动的关键。学生要善于从日常生活中发现并选择自己感兴趣的课题。综合实践活动的指导在根本上是创设学生发现问题的情境, 引导学生从问题情境中选择适合自己的探究课题, 帮助学生找到适合自己的学习方式和探究方式, 与学生共同展开探究过程。

(2) 教师要精心做好实验教学设计。教学设计的目标是使学生由接受者转变为主动参与者和积极探索者, 在发挥教师课堂教学主导作用的同时, 充分发挥学生的主体作用, 引导学生大胆思考, 勇于探索、互相协作, 以科学的方法解决实验中的各种困难。

(3) 实验项目要集中突出综合性、实用性与可行性。教师提出实验项目与实验要求, 没有现成的实验步骤和具体方法, 完全由学生自己动脑筋、自己设计、自己操作完成, 充分发挥学生的主观能动性, 变被动学习为主动学习。对于实验中遇到的问题, 实验老师积极引导, 支持和促进学生自主思考、互相讨论、共同解决问题。

(4) 在课题的展开阶段, 实践教学主要以小组合作探究的方式为主。小组合作探究的方式使学生在互相讨论和共同探究中理解实验问题情境, 找出解决问题的办法。教师在学生实践的过程中采取多种引导方法和特别有效的评价方法, 鼓励学生探索最佳解决问题的方案, 培养学生独立思考能力与探索创新能力, 强化学生的探究协作能力。

三、综合性设计性实验项目的特色及教学效果

综合性设计性实验激发了学生学习的内在动力, 增强了学生学习的积极性和创造性, 真正体现了教师的主导作用和学生的主体地位。实验的实施过程中, 鼓励学生使用课本以外的资源, 学生之间开展协作探究有利于培养学生的自主学习、探究学习和协作学习的能力, 为将来从事工作打下了坚实的基础。

结语

开设综合性设计性实验是实验教学改革和创新的一种措施, 体现了以人为本的教育思想, 有利于创新人才的培养。综合性设计性实验使得实验教学真正成为学生学习知识、培养能力的基本方法和有效途径。教学实践证明综合性设计性实验能够激发学生的学习兴趣, 激活学生的思维, 激发学生的动力, 从而取得较好的教学效果。

综合设计性实验 篇2

综合性、设计性实验的设计与实践研究

强调了高校本科实验教学开设综合性、设计性实验的意义和迫切性,阐述了综合性、设计性实验的定义,并对综合性、设计性实验项目的.设计以及教学过程的要求和方法进行探讨.同时提出了存在的问题及解决方法.

作 者：吴旭华 WU Xu-hua 作者单位：安徽新华学院工学院,安徽,合肥,230088刊 名：电脑知识与技术英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：5(23)分类号：G43关键词：综合性实验 设计性实验 实验教学

综合设计性实验 篇3

关键词：化学化工 综合性 设计性 实验评价

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1673-9795（2012）09（a）-0093-02

综合性设计性化学化工实验是培养具有较强的实践能力和创新能力的卓越工程师和卓越教师的重要实践环节。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》对高等教育改革提出了更高的要求，《规划纲要》要求：提高人才培养质量，加强大学生的创新精神和实践能力培养。在教育部刚刚出台的《关于全面提高高等教育质量的若干意见》中，强化实践教学被放到了一个前所未有的醒目位置，并从课程设置、教材编写、教学内容、教学环境、人事财务配合等多个方面对其加以保障，以确保实践教学在高校教育教学中得到真正的落实，使其在提高高等教育质量方面发挥突出的作用。为了更好的贯彻《规划纲要》和《关于全面提高高等教育质量的若干意见》，作为高等学校的理工科本科专业，要主动适应国家高等教育课程改革与素质教育的要求，全面推进对高校应用型人才培养的时代需要，加快高等教育改革创新步伐，综合性、设计性实验是实践教学的重要组成部分，积极开展化学化工类综合性、设计性实验研究，培养卓越工程师和卓越教师[1～3]。

1 综合性设计性实验的现状

实验教学是实施“卓越工程师培养计划”、“卓越中学教师培养计划”，实现创新人才培养目标、加强实践能力、创新意识和创新能力培养的的重要环节，开设化学化工类综合性、设计性实验是实验教学内容、方法和手段改革的重要内容之一。

随着社会步入知识经济时代，社会的发展急需具有创新精神和创新能力的复合性人才，这就要求高等学校实施创新教育-培养卓越工程师和卓越教师的教育。大学化学实验在培养大学生认识、研究、掌握和应用化学性质及变化规律中起到不可替代的作用，传统的大学化学实验教学体系是“基础实验—— 专业实验”的模式，该模式缺少综合性设计性实验，不仅存在各门实验内容相互重叠、验证性实验过多等不足，而且对于培养学生系统解决实际问题，即完成科研从查阅文献、选题、制定实验方案、开展实验、数据处理和撰写论文等全过程的能力不足，学生的创新意识和创新能力不足，在传统的化学化工实验教材中，实验教学内容大多偏重于验证性和演示性实验，对实验的实验目的、实验原理、仪器和试剂、实验装置、实验内容、数据处理、产率计算都写得很具体，教学方式一般是学生在实验前预习实验教材，在实验过程中按实验步骤逐步进行，留给学生分析思考的余地很少，学生基本上将实验程序化，将实验当作一项机械的任务来完成，即机械的按步骤进行、记录现象、数据就算完成实验。虽然这种实验对锻炼学生实验和掌握基本操作技能，以及加深对实验原理的理解方面有一定的作用，但对于培养学生独立实验的能力和创新能力是远远不够的，并且传统的大学化学实验教学很难适应化学学科的发展和社会对人才的能力要求，为了进一步深化实验教学改革，提高实验教学质量，培养和提高学生综合实验技术的能力，设计实验的能力，数据处理及查阅资料能力，培养和训练学生的创新精神和创新能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，在大学化学化工实验中，很有必要开设综合性设计性实验。

2 综合性设计性实验的含义及特点

综合性设计性实验是指实验内容涉及化学化工课程的综合知识或与化学化工课程相关课程知识的实验。开设综合性设计性实验的目的是对学生的实验技能进行综合训练，培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理及查阅资料能力。

综合性实验项目的特点：实验内容的综合性，实验内容为有关课程的综合知识，而化学化工实验课程则包含相关课程或多门课程的综合知识，有明确的教学目的，培养学生综合应用知识和技能解决问题的能力，实验组织方面，学生必需提前预习实验指导书及相关参考资料并写出预习实验报告，熟练掌握所涉及的技能和知识。按实验书要求自主进行实验操作，观察和记录实验现象，解决实验中出现的问题，分析和处理实验数据，计算产率，得出实验结果；实验方法的多元性，例如有机合成实验涉及“合成制备-分离提纯-分析表征和性能测试-实际应用”等多元操作，培养学生综合运用不同的实验原理综合分析问题、解决问题，掌握各种的实验方法；实验方法的多样性，综合运用两种以上的实验技能完成同一个实验，培养学生通过不同的方法分析问题、解决问题，掌握各种的实验技能。实验报告中除一般实验报告的基本内容外，重点突出对实验现象、问题、数据和结果的分析，总结实验的收获和体会。

设计性实验是指给定实验目的要求、实验条件或实验题目，由學生综合运用所学过的基本理论、实验原理和实验操作技能由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。有利于培养学生独立解决实际问题的实验能力，创新能力。设计性实验一般是在学生常规或综合性实验训练的基础上开设，具有以下特点：学生学习实验的主动性增强，设计性实验在任课老师给定或自选实验题目的情况下，学生在老师的指导下自己设计实验方案，确定实验原理、实验装置、实验试剂、选择实验仪器和试剂，制定实验步骤，学生必须运用自己掌握的知识和实验技能进行分析、探讨。在整个实验教学过程中，学生处于主动学习实验技能的状态，学生的创造性思维比较活跃，有效的调动了学生学习实验的积极性；实验内容具有探索性，设计性实验的实验内容一般尚未为学生所系统了解，需要学生通过实验去学习、去研究，不同于传统实验依附理论的教学模式，体现了实验教学在人们认识自然、探索科学发现过程中的重要作用，使实验教学真正成为学生学习实验知识、掌握实验操作技能、培养具备创新能力的应用型人才的有效途径；设计性实验的多样性，在设计性实验实验教学过程中，实验目的是明确的，但实验原理、实验装置、实验试剂、实验途径和、实验方法是可以选择的。因此，学生往往可以通过不同的途径和方法达到实验目的，从根本上改变传统教学模式，克服传统实验教学的弊病，有利于学生创新能力、创新人才的培养，体现了以学生为本的教学思想。

3 开展综合性、设计性实验项目对实验指导老师的要求

综合设计性实验 篇4

关键词：设计性实验,培养,创新能力

实验教学是化工类高职院校的一个重要的教学实践环节, 主要目的是要求学生掌握实验操作的基本技能、严谨求实的科学态度以及创造思维能力。现在的实验教学大都为验证性实验, 对加强学生的感性认识及实验基本操作技能是有利的, 但从培养学生的综合素质的角度来看, 学生缺乏独立思考、丰富想象力及创新意识的锻炼机会, 存在着一定弊端。分析了化学实验教学的现状, 提出了开展设计性实验的方案, 以培养学生的综合能力。

1 实验教学的现状

现在教材的改版还是停留在内容的编纂上, 没有及时反映化学实验科学在各相关学科发展的新动向、新成果, 验证性实验过多, 缺少综合设计性实验环节, 实验教学只达到了验证的目的, 不能满足21世纪对人才培养的要求。现在的高校实验教学中, 实验方法的设计, 实验仪器的选择, 实验的操作步骤都是确定的, 学生主要是“照单抓药”式完成实验。采用这种教学方法, 学生有了动手的机会, 有了感性认识, 从实践上加深理解了所学的理论知识。但是束缚了学生的思维方式, 严重缺失创新精神和独立思考能力的培养。

为了解决实验教学过程中存在的问题, 探索一条适合高职教育发展目标的实验教学方法, 在少数班级进行了教学试点, 积累了一定的经验, 取得了良好的教学效果。

2 开展设计性实验思路

2.1 前提

学生已学习完成相关化学理论知识, 学生基本掌握了化学实验的基本操作技能, 学会了独立操作。这样对化学实验的教学任务才能提出进一步的要求, 培养学生学会完整的实验研究方法, 实现从知识技能向研究能力的转化过程, 以培养学生的科研素质和创新能力。

2.2 设计实验的程序

第一步: 选择实验题目。 选题时先要考虑学生的总体知识水平, 其次要考虑现有实验室的设备条件, 另外设计实验应该具有社会适用性。例如:在化工分析实验教学中, 结合实际选题, 要求学生设计“测定废定影液的银含量”的实验设计方案, 具有一定实际意义。

第二步:设计实验整体方案。 这一步包含了查阅资料, 确定实验方法, 需要的原材料, 画出相关装置图。学生设计“测定废定影液的银含量”的实验设计方案时, 必须了解废定影液的基本成分, 银主要以[Ag (S2O3) 3]3-络离子的形式存在, 必须确定指示剂和滴定剂。

第三步:分析实验方案的可行性。 老师和学生共同探讨方案的可行性, 首先考虑实验理论依据是否充分, 其次兼顾经济性、环保性、实用性等因素。

第四步:确定最终实验方案。 通过教师审阅与指导, 要求学生通过仔细检查和修改, 确立最完善的实验方案。例如“测定废定影液的银含量”实验中, 如果采用KSCN作滴定剂, 以铁铵矾作指示剂, 滴定过程中生成的AgSCN成沉淀, 对Ag+吸附作用较强, 滴定时应该充分摇动溶液, 使被沉淀吸附人的Ag+释放出来, 以防止终点出现过早。

第五步:学生实验。 学生按制定的实验方案完成实验, 写出实验报告。

第六步:教师讲评, 学生设计, 对方案评定成绩。 教师评定成绩是对学生工作的肯定, 可以提高学生学习的积极性和创造性, 是必不可少的一个环节。另外设计性实验课堂讲评, 可以为学生以后从事科研性的工作提供丰富的经验。

3 教学效果

3.1 有助于培养学生独立思考能力

学生自己设计实验方案, 必须亲自查阅文献资料, 弄清反应原理, 然后才能制定实验方案。显然, 这对培养学生的独立工作能力是有利的。例如, 在制备乙酸已酯时候, 实验教材规定是用浓硫酸催化酯化法合成乙酸乙酯, 教材中实验制备装置较复杂, 采用的是边制备边蒸馏的方法。对学生提出了新的要求, 要求学生考虑到实验的经济性、环保性对实验装置的改进。经过查阅资料可以采用简单的回流装置和价廉、腐蚀性小、环境污染低的一水合硫酸氢钠为催化剂, 对乙酸乙酯的制备进行了改进, 通过一个实验, 学生明白了制备实验有多种方法。

3.2 有助激发学生的学习兴趣

由于设计性实验具有一定难度, 涉及的知识面比较广泛。例如资料的查阅方法、计算机的熟练程度以及有机化学理论水平的高低, 都能在整个教学过程中反应学生的综合素质, 容易激发学生的学习兴趣和求知欲望。

3.3 有助于培养学生的思维能力

教师评定学生成绩, 体现一个学生的综合能力, 最终给学生造成一定的压力, 促使学生变压力为动力, 引导学生积极思维, 能够寻求最佳的设计方案, 取得最佳评判效果。

4 结论

高职教学目标的定位, 以职业能力 (或技能) 培养为目标, 以理论知识和实践技能培养相结合的模块式课程体系为实现方式。传统教学模式都是从教师如何去教这个角度来进行阐述, 忽视了学生如何学这个问题。

开展设计性实验教学模式, 是重视教学活动中学生的主体性, 重视学生对教学的参与。它和传统实验的区别在于:当确定实验题目后, 学生做什么, 怎样做, 都是学生为主而完成的, 老师只是一个参与者, 适当的时候予以启发和引导, 使学生有充分展现自我的机会, 激发学生学习的自主性和积极性, 提高学生利用所学理论知识解决实际问题的能力, 培养其创新意识和创新能力, 加强学生综合能力培养, 有利于推进高职教育教学目标的实现。

参考文献

[1]曾昭琼.有机化学实验 (第二版) [M].北京:高等教育出版社, 1987, 133-134.

[2]湖南省教育厅组织.高等教育学[M].长沙:湖南大学出版社, 2005, 203-217.

[3]张钦浦, 李鸿仪.开展设计实验的探索[J].化工高等教育, 1986, (2) :36-38.

综合设计性实验 篇5

【摘 要】以实验“化学需氧量（COD）测定”为例，讨论了分析化学综合与设计性实验教学模式。教学模式分五步展开，整个教学模式中将课堂理论教学与实践教学有机地结合起来，把实验转变成再探索的学习过程，大大激发了学生的学习兴趣和自主性，有助于培养学生的创新意识，提高学生综合分析与解决问题的能力。实验真正体现学生为主，教师为辅，取得了良好的教学效果。

【关键词】教学模式；综合与设计性实验；分析化学

分析化学是一门实践性和应用性很强的学科。分析化学实验教学在培养学生实践能力、分析和解决问题的能力，以及在提高创新能力方面具有其它教学环节和实验不可替代的功能。传统的分析实验教学无论从实验内容上还是教学方式上都没能使该学科的特点很好地显现，已不适应社会发展的需求，实验教学改革势在必行。

“水样中化学需氧量（COD）测定”是大学化学、环境专业学生必做实验。在教学中，很多教师都是要求学生按照教师设计好的方案或书本上的方案完成整个实验过程。学生进入实验室被动式学习，“照方抓药”操作，无需查阅资料和思考创新；样品也是随意取来，即取即测，知识方法单一。这种实验教学缺乏纵向知识的连贯及各学科的交叉设计。从实验目标出发，这样做虽然完成了任务，但从学生综合素质培养方面则还有很多欠缺。综合与设计性研究实验是把基础理论知识和各种实验技能、实验方法加以归纳、分析、相互渗透的一种有效的实验形式，实验不是基本技能的简单重复，而是包括了文献综述、实验设计等一系列任务在内的学习与实践过程。“水样中COD测定”实验内容涉及化学、生物、环境等学科，如果以综合与设计性实验教学模式开展教学，则要求学生将其所学的知识和实验技能融会贯通。学生通过查阅资料，自主设计实验方案，亲自完成实验，经过一整套训练后，学生的综合应用能力、动手能力和创新能力能得到有效提高。

1.综合与设计性实验模式

“水样中化学需氧量（COD）测定”实验要求学生掌握文献资料的检索、实验方案的设计、取样、配制溶液、滴定、数据处理等技能，在理论知识上要求学生重点掌握氧化还原返滴定方法原理。实验教学设计了五个环节：（1）指导教师给出实验题目（提前2周），并提出问题；（2）学生收集资料、制定计划；（3）撰写文献综述，设计实验方案；（4）指导教师评阅，并通过师生交流确定实验方案；（4）实施方案，提交实验报告；（5）指导教师评阅报告，学生交流、总结。

整个实验体现了学生为主，教师为辅，学生独立思考和实践的实验教学设计理念。在“教师设疑→学生自主探究→教师指导探究→综合解决探究”的模式下开展实践教学有利于培养学生创新思维和开展创新研究的能力。

2.学生活动

2.1 掌握背景知识

化学需氧量（COD）是指在一定严格的条件下，水中的还原性物质在外加的强氧化剂作用时，被氧化分解所消耗氧化剂的数量，以单位体积耗氧量表示（mg/L）。水中还原性物质包括无机性还原物质和有机物质 [1]。水中有机物主要来源有：（1）植被腐物和动物残骸；（2）植物营养物质、生活用化学品（有机质、洗涤剂等）、农业化肥、农药、牲畜粪便、工业污染物、生活垃圾等。一般水及废水中无机还原性物质的含量相对较少[2]，主要是有机物污染。COD测定是工业废水和环境水质监测中非常重要的监测项目之一，用COD描述水质有机物污染的程度，评价水质好坏。

实验内容涉及化学、生物、环境等学科知识。水样有自来水、地表水（河流、湖泊、水库等）、生活污水、工业废水、水产养殖池塘水等。检测方法有仪器分析方法和氧化还原滴定分析法等。学生在查阅相关文献资料后，撰写文献综述。

2.2 收集资料

化学需氧量（COD）的测定实验涉及内容较多，指导老师给出实验题目时，需给学生指出查找资料的大致范围和重点探究的内容，并提出问题。实验要求学生收集的资料包括水样的采集方法、保存方法、COD测定方法、数据的处理方法等。

2.2.1 收集采取水样的资料

为使监测结果具有代表性，必须采用正确的方法采样。首先根据监测项目的性质和采样方法的要求，选择适宜材质的盛水容器和采样器，并清洗干净后晾干。如果水样悬浮物较多，甚至结块成粒，首先应对水样进行充分摇匀，结块成粒的要使之尽量分散开，以保证样品均匀性；其次要在水样摇匀后尽快取样，避免悬浮物会很快下沉；取样量不能太少，避免样品中某种导致高耗氧的颗粒因分布不均而移取不上 [3]。

本实验多采用桶、瓶取生活污水、校园内池塘水、学校周边渔产养殖池水。采样时要合理布点，在布置监测采样点时要留意取得有代表性的数据，同时要避免过多的采样。现场即填写采样记录表和采样标签。

2.2.2 收集保存水样的资料

水样的保存要求：（1）抑制微生物作用；（2）减缓化合物或配合物的水解、解离及氧化还原作用；（3）减少组分的挥发和吸附损失。一般清洁水样保存时间不超过72小时，轻度污染水样不超过48小时，严重污染水样不超过12小时，置于4℃以下保存。如废水样很不稳定，则应迅速进行分析，如不能及时分析，要用硫酸调到PH<2（抑制微生物活动）后保存。为了抑制生物作用，还可以向水样中加人生物抑制剂，（如HgCl2 20～40mg/L）。

2.2.3 收集测定方法的资料

综合设计性实验 篇6

【关键词】运动生理学 实验 能力培养

随着素质教育的全面实施,帮助学生树立创新意识、发展创新思维、提高创新能力。同时倡导在教学过程中培养学生自主探索、主动获取知识的能力是时代发展赋予新课程的基本教学理念,也是新课程适应知识经济时代对创造性人才培养的必然要求。实验法是运动生理学的基本研究方法,实验教学是运动生理学教学的重要组成部分。尤其是综合性和设计性实验,它不仅可以检验学生对书本理论知识的理解掌握和实际运用情况,而且对培养学生逻辑思维、创新意识、操作能力、观察能力、综合分析能力等方面都具有不可替代的作用。

一、运动生理学实验现状分析

(一)验证性实验所占比重过大

运动生理学是一门实验性很强的课程,实验是联系理论与实践的桥梁,是理论与实践相结合的重要环节。通过实验课教学不仅能巩固学生的理论知识,同时也能锻炼学生的技能技巧,培养学生独立思考能力和严谨的科学作风。然而,以往的实验课大多数是验证性实验,例如血红蛋白测定,脉搏、血压、肺活量的测定等。设计性实验很少,这不利于培养创新型人才。学生上实验课时,只按照实验指导或老师地安排“照葫芦画瓢”的操作,学习过程中很少动脑筋,有时为了获得与课本理论一样的结论,甚至去编造实验数据。学生对这种简单机械的验证性实验兴趣不大,甚至认为实验课不重要。这种情况显然不利于学生主动性的发挥,不利于学生创新能力和綜合素质的培养。因此,要充分调动学生的积极性和主动性,就要把学生视为学习的主体。在运动生理学实验中适当增加综合性和设计性实验的比率,从而消除学生的依赖性,使学生变被动学习为主动学习。

(二)学生对运动生理实验重视不够

由于体育专业的固有特征和体育专业学生的自身特点,许多高校大都存在重理论、轻实验的情况,他们对运动生理实验的重要性认识不足,不够重视,不少学生实验前没有预习,实验开始了还不清楚实验目的,结果实验时手忙脚乱,不能较好地完成实验;有些学生在实验过程中遇到问题时,既不积极讨论,也不向教师请教,而是想当然地盲目进行,有时还出现拼凑编造实验数据和结果,甚至抄袭实验报告的现象。实验教学和实验能力的考查没有发挥出应有的重要作用。

(三)实验设施不够完备

目前,由于招生人数的增加,各高校大都面临着实验设施不足、实验经费紧张的局面。

再加上新设备、新仪器层出不穷,而新型运动生理仪器又大多价格昂贵,使得实验仪器、设备多年也难得更新一次,致使在运动生理实验教学中,教师只能根据现有的仪器设备来开设实验,根本无法跟上教学需要和社会生产发展的步伐。

二、综合性设计性实验有利于学生分析问题解决问题能力的提高

综合性实验是指学生在学习和掌握一定的基础性实验原理、操作过程和实验技能的基础上,运用本课程的综合知识或与本课程相关的课程知识,对所学知识进行优化组合、综合应用的实验。设计性实验是学生在已掌握的基础知识、基本理论的基础上,根据实验的内容、目的及实验室条件,学生自行设计全部或部分实验方案、自己操作,完成选题、设计实验、实施并完成实验等过程的实验。在实验方案的设计过程中,包含着学生对综合知识的理解和运用以及在此基础上的创新思维,有利于调动学生的学习积极性,培养学生发现问题、解决问题的能力。此过程不仅使学生能够更深刻的理解所学知识,而且在一定程度上也培养了学生运用已学知识解决实际问题的综合能力。

三、综合性设计性实验有利于学生创新精神的培养

综合性设计性实验主要目的是培养学生综合应用知识的能力以及自主创新的能力。因此,综合设计性实验的复杂度、难度远过于验证性实验。如运动生理学实验教学中的综合性设计性实验“机体运动性疲劳的测定” 学生可从以下几个方面判断疲劳:第一,从骨骼肌系统机能判断。运动疲劳时,可引起骨骼肌产生一定的变化,如肌力下降、肌肉变硬等,因此可测试这些指标变化来进行疲劳的测定。第二,从神经系统和感觉机能判断。神经系统是控制和协调身体各种机能活动的主要调节系统,当运动而导致疲劳时,机体神经系统机能和感觉机能水平降低,使机体各种反射活动能力下降。因此,可以根据运动前后神经系统反射活动变化和感觉机能下降程度来判断疲劳。如当运动疲劳时,膝跳反射阈值升高。第三,从心肺功能判断。当运动导致疲劳时,心肺功能随之变化。如基础心率比平时增加5—10次每分钟;心电图也出现异常变化等。

四、结语

通过在运动生理实验课中增加综合性设计性实验的比例,调动了学生分析问题、解决问题的积极性和主动性;培养了学生综合运用知识的能力以及自主创新精神。使他们学到了书本上学不到的东西,他们能把实验看成是自己的事情,积极主动地争取条件,想方设法完成实验。同时,教师面对学生在实验中提出的各种问题,促使他们不断的学习和充实自己,因此,也促进了教学水平的提高。

参考文献:

[1]高丽,郑陆,王明燕.运动生理学课堂理论和实验教学改革的探索[J].山东体育学院学报,2003,19(1):95一96.

[2]阳洁,刘华钢等. 提高探索性实验教学效果的几点体会[J].广西医科大学学报,2007(9):81—82

[3]刘钧珂.运动生理实验教学改革研究[J].河南教育学院学报,2009 (9):81—83

[4]刘昭强,王海洲等.运动生理学实验课教学改革探索与实践[J].体育科学研究,2005(3):71—73

[5]王吉会,赵乃勤,李宝银等.创建实验教学新体系培养学生创新能力[J].实验室研究与探索, 2005(3): 8-10.

[6]胡德辉,徐小元,朱佐江等.实践教学改革在机能实验学[J].教学中的应用及思考.西北医学教育,2001,9(1):1-5.

作者简介:

开设免疫学综合设计性实验初探 篇7

1 对象与方法

1.1 对象

医学免疫课已经开课的2009级口腔、麻醉、影像、放射4个本科班学生, 共174名。

1.2 方法

1.2.1 定题

免疫血清制备与鉴定, 本实验涉及动物的饲养和免疫的全过程, 使学生能更好地理解抗原、抗体的概念、免疫机制、机体免疫应答强弱的影响因素。

1.2.2 分组

每班分5组 (每组7~8人) , 每组推选1名组长, 负责分工协作和组内外交流, 选举1名组员作最终的设计汇报。

1.2.3 查阅文献

用1周时间查阅相关的文献资料, 了解和掌握与本实验设计相关的免疫学技术和国内外研究进展。

1.2.4 实验方案的确定

实验分3次进行。学生通过查阅文献确定实验方法, 初步完成实验设计报告。每组的代表在全班以PPT幻灯片进行汇报, 讲解该实验设计的相关背景、实验目的、科学研究的思路、技术原理、方法、步骤、预期结果、存在的相关问题等。学生在汇报过程中, 带课教师对汇报内容及时的提示、纠正, 并鼓励其它学生提问和讨论。教师当堂点评并与学生共同讨论, 提出修改方案。课后各组根据所提出的建议对实验设计报告作进一步修改, 完善后进入正式实验。

1.2.5 实验操作

各组学生按照自己的实验设计需要准备好动物、抗原与所需要的各种试验材料, 然后免疫小鼠、对动物进行饲养与观察, 获得免疫血清后通过溶血法测免疫血清的效价。各组要结合课上所学的理论知识对结果进行分析, 探讨实验成败的原因, 提出意见与建议。教师对各小组的实验结果及结果分析进行综合点评, 各小组分别完成实验报告。

1.2.6 问卷调查

对2009级口腔、麻醉、影像、放射4个本科班共174名学生进行综合设计性实验的问卷调查 (本教研室自行设计) , 问卷均为选择题, 主要围绕开设免疫学综合设计性实验是否能激发学习主动性、积极性, 是否有利于提高动手能力、提高科学研究能力、掌握基础知识。通过问卷调查进一步完善综合设计性实验教学, 了解学生对教学改革的看法。

2 结果

2.1 实验课出勤情况

比较综合设计性实验前后学生出勤、迟到、早退情况发现, 综合设计性实验学生出勤率为99.4%, 比实验前的98.3%有所提高;综合设计性实验学生迟到率和早退率分别为1.7%和0.6%, 实验前分别为7.4%和5.2%, 迟到早退现象明显好转。见表1。

2.2 问卷调查结果

发出问卷174份, 收回174份, 有效问卷174份。调查结果显示, 90%以上的学生认为开设免疫学综合设计性实验能激发学习主动性、积极性, 有利于提高动手能力、提高科学研究能力;87.4%的学生认为免疫学综合设计性实验有利于基础知识掌握;97.7%的学生认为应该多开设综合设计性实验。见表2。

3 讨论

综合设计性实验教学遇到的困难和问题比较多, 例如本次实验仅用1周时间进行实验设计, 对于课程时间安排比较满的医学生来说时间较少, 不能很好地阅读大量文献;少数学生认为撰写实验设计报告难度较大、耗费的时间太多, 增加了学生的负担;综合设计性实验教学加大了带课教师和实验准备的工作量, 对教师的理论水平与技术提出更高的要求, 教师需要不断地了解本学科的研究进展和新的实验手段。

综合设计性实验教学是一种较好的教学形式, 充分调动了学生学习的积极性和主动性, 培养学生创新思维、动手能力及团队协作能力[3]。学生参与实验的积极性很高, 体现了对设计实验课的欢迎程度。综合设计性实验教学使学生更好地掌握免疫学理论知识及免疫学实验的基本技能, 培养了学生严谨、协作的精神, 为今后的工作及其科学研究奠定了基础。教师与学生一起讨论、一起解决实验中遇到的问题, 取代了传统实验课枯燥的说教方式, 是一种新的尝试。

摘要：在2009级口腔、麻醉、影像、放射4个本科班共174名学生中开设免疫血清制备与鉴定的综合设计性实验, 分析综合设计性实验的效果及其实施过程中存在的问题, 同时发放问卷调查。调查结果显示进行综合设计性实验后学生出勤比实验前高, 迟到早退现象明显好转。大部分学生认为开设免疫学综合设计性实验能激发学习主动性、积极性, 有利于提高动手能力、提高科学研究能力、掌握基础知识, 认为应该多开设此类综合设计性实验。

关键词：免疫学,综合设计实验,初探

参考文献

[1]侯晋, 周烨, 李楠, 等.自主实验设计在医学免疫学教学中的应用[J].基础医学教育, 2012, 14 (4) :274-276.

[2]边藏丽, 丁建中, 王恺斌.医学免疫学设计性实验教学的探讨[J].医学教育探索, 2008, 7 (6) :601-602.

对开展综合设计性实验课教学探讨 篇8

一、开展综合设计性实验的意义

对任何问题的解决都有一个科学的思考过程:对客观事物的观察或对前人研究成果的复习→发现问题或提出新的问题→对问题的分析和研究→提出假设→通过实验手段验证假设→得出结论。建立正确的科学思考模式, 是进行综合实验设计、制定实验方案的前提。了解科学的认知过程和科学理论的建立过程, 对学生掌握科学方法论, 正确运用实验手段解决科学问题非常有益。运用已掌握的实验原理和技术方法, 去解决实际问题, 这也是开设综合设计性实验的目的所在。一方面学生能巩固已有的实验技能和设计能力, 一方面鼓励他们继续向更高的科学层次进军, 即提高解决未知问题的能力。有些问题可能是学生通过实践自己发现并想进一步解决的, 也可能是本身即存在的, 对社会实际有重大意义的课题:如开设的肉类及腌制食品中亚硝酸盐的测定;海产品中碘含量的测定;辣椒红色素的提取;复方阿司匹林的分离及成分析;涉及环境保护方面的废旧干电池的综合利用及产品分析等综合设计性实验。既可以使学生提高解决实际问题的能力, 又能促进学生对社会实际问题的关注和参与程度。启发学生从自身专业的角度联系现实生活找出自己的研究探索的途径。

二、设立综合设计实验课程的原则

1、科学性原则。

科学性是设计实验的首要原则, 所谓科学性是指设立的综合设计实验和开放性实验要依据科学实验原理, 他们所运用的实验原理, 实验步骤、操作程序方法必须与理论知识方法论相一致。

2、可行性原则。

所谓可行性是指学生在实施实验和设计时必须可行, 他们所运用的实验步骤和方法必须是大部分已掌握会运用的, 选用的有关仪器、设备和材料必然是可以开放使用, 并且已经较熟练地掌握了其操作程序。

3、简约性原则。

简约性是指在不影响实验结果和培养学生综合实验能力的前提下, 尽量采用学生能独立操作使用的设备和方法, 选用价格适宜且易获取的实验材料作为实验的对象。

4、实用性原则。

实用性是指学生的开放性实验和设计性实验要符合客观实际, 以解决实际问题为思路, 通过综合实验来解决科学发展和社会生活中的某些实际问题。例如测具体实物中微量元素的含量;提取天然色素等。

三、综合设计性实验课程的基本内容

学生通过基础化学实验课的学习, 已经理解了实验原理, 掌握了化学实验常用的仪器及基本操作。此时在教师的指导下, 进行一些学生自己策划的开放性实验和设计实验, 既可以巩固以前所学基本操作、验证实验原理, 又可以培养学生的创造性综合实验的能力。教师的作用在于帮助学生确定实验目的, 明确实验原理, 与学生共同分析实验中每一步骤的作用、必要性和可行性;并在此基础上针对不同的实验环境对实验设计做相应的调整、修正, 设计出一个更为适合和可行的, 效果更为理想的实验流程。在实验方案的设计过程中应注意以下几点。

1、设计实验的首要问题。

具有较强的科学性和实用价值是设计适合的实验方案和程序的首要问题, 应特别注意让学生了解所设计的实验目的、原理、操作过程, 使学生有的放矢。如在海产品中碘含量的测定实验, 干法与湿法对原材料处理的不同, 其目的所在, 依据所在, 其具体方法的可操作性。

2、开展设计性实验的目的。

通过实验技能的培养, 培养学生的观察能力、实验能力、思维能力和运用已学习的知识来解决实际问题的能力。如在一个学生的创新实验中, 学生自己设计用四氯化碳进行萃取选用容量瓶是否都必须定容, 不定容对结果的影响。

3、设计实验的主体。

在实验课程教学中渗透教为主导、以学生为主体的教学原则, 运用启发与讨论、实验等教学法, 贯彻科学素质教育、能力培养的宗旨。在开放性和设计性实验阶段同样要以学生为主体进行。

4、设计实验的效果。

在使学生主动获取知识的同时, 培养了学生的创新意识, 提高了实验操作、观察、逻辑推理以及分析综合能力, 并逐渐养成严谨的科学态度。从对试验目的的认识, 相关文献的查阅, 实验方案的确定到仪器试剂的选取及实验数据的处理, 小论文的初步形成与修改。在这样一个过程中的确使学生的设计实验和分析能力等各方面都得到了提高。

四、综合设计性实验的评价问题

1、检查学生对基础知识和实验技能的掌握程度。

评价过程应是检查学生综合应用知识和动手能力的一种教学方法。对学生的开放性实验和设计性实验的评价, 其目的之一是检验学生对基础知识和技能的掌握程度。如学生在废旧干电池的综合利用及产品分析实验中, 掌握的实验背景材料和利用所学知识进行相关实验操作, 是实验能顺利进行的第一步。

2、考察学生对实验结果的分析、归纳、整理能力。

在学生已经取得实验结果后, 如何运用已学过的知识对实验结果进行正确合理的资料采集、整理、分析和归纳, 也是其综合能力的体现。

3、检验学生引用相关文献的使用能力。

学生在设计性实验及开放性实验过程中是否有合适的文献引入, 并正确解读文献, 作为学生是否真正掌握开放性实验的原理指标之一, 也是体现学生吸纳新鲜知识能力的重要方面。

4、评判学生实验结论的产生。

正确的合理的实验结论的产生, 是学生综合能力的体现。通过开放性实验和设计性实验而得出关于某一实物的组成、性质和用途的结论, 可以反映出学生所学知识的许多方面和融会贯通能力。由此实验结果的评价, 可以对学生的理论、实践、分析、综合等一系列方面进行考察。

开展综合设计性实验, 建立以学生为中心、由教师加以引导的综合性实验教学模式, 是我们近年来改革基础化学实验教学的尝试。实践表明, 由于这种实验属设计创新型实验, 许多问题是没有现成答案的;在实验设计的实施过程中, 当学生遇到问题时, 首先要求他们自行解决。他们可以及时查阅资料、工具书和网络信息等, 教师只起到宏观引导的作用。这种以学生为主的自我训练体系, 能充分调动学生主动学习的积极性。学生通过综合设计性实验, 充分发挥各自的思维与想象能力, 在学习过程中受到了创新意识与能动的启发与培养;并且在此过程中掌握一些较为复杂的实验方法、正确使用一些复杂的精密仪器设备、准确地采集实验数据, 增强了学生对实验数据和结果的逻辑分析能力及作出正确合理结论的能力。并且在使学生主动获取知识的同时, 学生的创新意识, 实验操作能力、观察能力、推理和综合分析能力都得到了明显提高, 逐渐养成了严谨的科学态度。

综合设计性实验这种集知识教育、素质教育、技能教育和创新教育为一体的综合性培养方式, 顺应了高校为国家培养科技创新人才的需要, 有着广阔的发展前景。

摘要：综合设计性实验是改变传统教学模式、提高试验教学质量、培养学生独立操作能力和创新性思维的重要手段之一, 也是实现实验教学全面改革, 促进人才培养方案实施的必由之路。

关键词：综合设计性实验,科学素质,创新教育

参考文献

[1]马光远:实验设计教学与学生思维能力培养[J].生物学教学, 2004 (10) .

综合设计性实验 篇9

关键词：生物化学,综合设计性实验,酶法提取

生物化学是一门专业基础课,开设本课程的专业包括食品科学与工程、制药工程、化学等,为了将这门课的理论教学与实际应用结合起来,需要开设大量的实验课。目前已开设的实验多为基础验证性实验,为了激发学生的学习兴趣,强化学生分析和解决问题的能力,有必要增加综合设计性实验。结合现有实验条件,为了更好地凸显工科应用性的特点,本文尝试将地方特产的开发应用作为综合设计性实验的内容。

本实验选择巴戟天为主要原料,利用纤维素酶辅助提取其中的多糖,测定多糖的提取率。通过此综合设计性实验,不仅可以使学生熟悉生物化学的相关知识,掌握相关的实验技能和实验手段,如纤维素酶的构成、酶解条件和作用机理、多糖含量的测定方法等,而且可以提高学生的应用能力,加强工科专业学生的实践能力。

1 综合设计性实验的内容

1.1 巴戟天多糖的提取

研究报道显示采用纤维素酶解预处理能明显提高植物药有效成分的提取率[1],为了提高巴戟天多糖的提取率,此处应用纤维素酶进行辅助提取。

称取巴戟天5g,按照1:10的比例加入水煮沸后冷却放置。然后称取一定量的纤维素酶,先按照1:10的比例加入蒸馏水,置于水浴锅内进行活化,活化的温度为40℃,活化时间为0.5h,得10%的纤维素酶溶液。

按照不同用量将纤维素酶加入巴戟天与水的混合液中,以酶量与混合液的比例表示酶用量,在pH 5.0、50℃条件下保温一定时间并不时搅拌进行多糖的提取将用酶浸提的提取液置于电炉上高温加热5～10min,使酶灭活;浸提液灭活后用离心机(4 000r/min)离心10min,得巴戟天提取液,用旋转蒸发仪将提取液浓缩去除部分水分,加入3～4倍体积的95%乙醇沉淀,将所得固体沉淀物先后以95%的乙醇、无水乙醇、丙酮洗涤,经烘干后得到巴戟天多糖[2]。

1.2 巴戟天多糖提取率的测定采用苯酚-硫酸法[3]

1.2.1 标准曲线的绘制

精确称取干燥的无水葡萄糖0.500g,置于500mL容量瓶中定容,制成1g/L的葡萄糖标准液。分别精确吸取0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,7.0,9.0mL葡萄糖标准溶液形成浓度梯度,各定容于100mL容量瓶中;各取1.0mL葡萄糖溶液,各加5%苯酚试剂1.0mL,混匀,精确加入5.0mL浓H2SO4,摇匀后放置5min,置沸水浴中加热15min,立即转入冷水浴中冷却至室温。以1.0mL蒸馏水同上操作,作为空白,于490nm处测定吸光度。绘制标准曲线(图1),求得标准曲线回归方程:y=0.0084x,R 2=0.9997。

1.2.2 样品中巴戟天多糖提取率的测定

将不同条件提取得到的巴戟天粗多糖样品精确称取10mg,分别置于100mL容量瓶中,加蒸馏水定容到刻度线,取粗多糖液1.0mL,再加5%苯酚1.0mL,混匀。精确加入5.0mL浓H2SO4,摇匀后放置5min,置沸水浴中加热15min,立即转入冷水浴中冷却至室温。以1.0mL蒸馏水同上操作,作为空白,于490nm处测定吸光度,巴戟天多糖提取率按式(1)计算。

式中:A———测得的吸光度

5———原料巴戟天的质量,g

W———粗多糖总质量,即5g巴戟天原料经提取后得到的粗多糖总量,g

0.0084———标准曲线回归方程系数

1.3 酶法提取巴戟天多糖的工艺优化

采用单因素实验,讨论纤维素酶作用时间和酶用量对巴戟天多糖提取率的影响。此处参考量需要学生查阅文献和预实验探索得到。

1.3.1 酶解时间对巴戟天多糖提取的影响

在纤维素酶量0.4%、温度50℃、pH 5.0的条件下,研究酶解时间(1,2,3,4,5h)对巴戟天多糖提取率的影响,结果见图2。随着酶解时间的延长,多糖提取率逐渐增加,但在2h后趋于平缓,故选用酶解时间为2～3h较为适合。

1.3.2 纤维素酶用量对巴戟天多糖提取的影响

在pH 5.0、温度50℃、酶解时间2h的条件下,分别采用不同的纤维素酶用量(0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、1.0%、2.0%)进行提取,研究纤维素酶解提取巴戟天多糖的适宜酶用量,结果见图3。从图3可知,随着酶用量的增大,巴戟天多糖提取率逐渐增加,当酶用量大于0.4%时,其增加趋势不明显。

2 开设此综合设计性实验的特色与意义

综合设计性实验是将基础理论知识与多种实验技能和方法归纳分析并相互渗透的一种有效的实验形式它不同于传统的验证实验,对于实验技能的训练更具综合性,要求学生独立完成和思考的内容更多[4]。通过实践,我们总结上述综合设计性实验具有以下几个特色。

首先在选材上,实验所用原料巴戟天为药食通用,适合食品科学与工程和制药工程专业学生应用。巴戟天又是肇庆特产,取材方便。作为天然中草药,巴戟天有效成分的提取一直是研究报道的重点,学生通过查阅文献和实验,全面了解巴戟天有效成分的提取研究进展。

其次在实验内容上,本实验涉及到的生物化学理论知识点较多,包括酶的作用机理、影响酶作用效果的因素、多糖的提取、多糖的定量测定方法等。

最后在实验设计上,整个实验从原料准备、提取到含量测定形成一个完整的体系,在各个环节均为学生留有设计的空间。在原料准备中,学生可以选择不同产地的巴戟天原料;纤维素酶的作用条件可以适当调节;多糖的测定方法也可以适当改进。这样的设计可以让学生发挥主观能动性,调动学习兴趣,并可以为此后进行毕业论文的研究打下坚实的基础。

开设此综合设计性实验主要的意义有几个方面。首先它可以增加理论教学与实践的联系,培养学生对知识的应用能力。通过实验可使学生将各部分知识串联起来,融会贯通,不是只对着书本想象。其次,它可以增强学生的综合实验操作技能。验证性实验常针对某一知识点进行应用,而综合设计性实验是将多个知识点融合在一起,给予学生综合实验技能的训练。开设上述实验,既能有效利用实验室的现有资源,还能将多个实验结合起来训练学生的综合技能,提高学生的综合素质。

再次,学生通过独立设计完成实验,增强了学生的科学研究意识,培养了学生的创新性。整个实验过程中,学生需要独立思考,运用所学知识分析和解决问题,通过查阅资料获取相关信息,培养他们科学研究的能力和态度,从实验操作中学生可以发现一些新问题,提出一些新想法,借此扩展他们的知识面,培养创新意识。最后,它可以强化学生的语言文字表达能力。学生通过撰写实验报告,对实验结果和存在问题进行细致的讨论,指出改进实验方案的措施,训练并强化了他们的语言文字表达能力,亦可采取小论文的形式,培养学生撰写科研论文的能力。

3 结语

作为培养应用型人才的高校,首要的任务就是提高学生的应用能力,开设综合设计性实验就是一条重要的途径,也是高等教育改革的重要内容。酶法提取多糖实验的开设,在内容和操作上都符合生物化学实验教学大纲的要求,能够让学生掌握相关的实验技能和实验手段,加深对理论知识的理解和学习。涉及的生物化学知识点较多,包括纤维素酶的作用机理、影响酶作用效果的因素、多糖的提取、多糖的定量测定等,同时实验还需要学生独立设计完成,增强了学生的主观能动性。本校已尝试开设此实验效果较好。

参考文献

[1]徐艳,原振江.球面对称设计法研究纤维素酶对枸杞子中枸杞总糖提取率的影响[J].中国中医药信息杂志,2006,13(8):46-47.

[2]何传波,李琳,汤凤霞,等.巴戟天多糖的提取及纯化研究[J].食品科学,2008,29(8):326-329.

[3]郭素华,王和鸣,黄涛,等.南靖巴戟天多糖的含量测定[J].福建中医学院学报,2006,16(1):32-33.

综合设计性实验 篇10

1 综合性、设计性实验的基本要求

1.1 综合性实验的基本要求

1.1.1 综合性实验必须是由多项任务组成。

开设综合性实验的目的，是培养学生解决问题的系统思维能力和综合动手能力。多项任务组成，各项任务缺一不可，若缺少任何一项任务都会使综合性实验存在缺陷或难以完成。没有任何附加的任务，而完成各项任务的方法也是相对唯一的，较为成熟的。

1.1.2 综合性实验必须遵循一定的实施程序。

综合性实验的多项任务不能是平行完成的，要遵循一定的先后顺序。也就是说，一些任务是另一些任务的奠基石。各项任务的先后顺序具有逻辑性。

1.1.3 综合性实验最终能对实施对象产生某种结论、方案或理化结果。

完成具有先后逻辑顺序的多项任务后，最终达到预定的实验结果，这是综合性实验的核心要求。

1.1.4 综合性实验与科研生产实际相结合。

培养学生解决问题的系统思维能力和综合动手能力，同样也离不开理论联系实际，思想转化为成果的训练。结合学科工作岗位上的各环节工作，按照正常生产的规范来实施，让学生也当一回“技术工”，使学生有更多的组织、判断与选择的机会，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。

综上所述，我们可以对综合性实验给出一个基本的界定：综合性实验是指由多项任务共同组成，并经过一定逻辑程序实施，最终对实施对象产生某种结论、方案或理化结果的工作。

1.2 设计性实验的基本要求

1.2.1 设计性实验是为学生的某项具体工作任务服务的。

给定的实验目的要求与实验条件，就是为了去完成某项具体的工作任务，所有行为都要围绕此任务而开展。

1.2.2 设计性实验可以根据教师的指导性意见进行，也可以自主进行；

它可以是单项的，也可以是综合的；它既可以利用现有的实验方案，也可以自行设计方案。

1.2.3 设计性实验重点不在实验本身，

而在实验对象，注重的是实验结果对工作任务的影响，实验只是工作任务进程中的一个中间环节。

1.2.4 设计性实验是学生接触学科前沿知识，进行科技创新的活动。

综上所述，我们把设计性实验界定为：设计性实验是指学生对某项具体设计工作任务或理论假设，在教师的指导下或自主进行的技术性、可行性、经济性等的制作、测试、优化或验证的活动。

2 开设综合性、设计性实验项目的依据

2.1 科学性与可行性原则

首先是所开设的实验项目，其实验原理、实验操作程序和方法必须具有协调性和探研性；其次是把科学思想和科学方法渗透到开设的综合性、设计性实验中，使学生在实验过程中形成科学的思维方式，学会并运用科学的方法去解决实际问题；再次是将多学科的知识、原理进行融会贯通，通过该类的实验引导学生运用综合的观点和创造性思维去思考现实中的复杂问题；最后，开设的综合性、设计性实验项目所运用的手段、方法及使用的材料在实施时要切实可行，选用的实验耗材、仪器、设备和方法在现有的条件下或通过其他手段能及时得到满足。

2.2 适宜性与新颖性原则

开设的综合性、设计性实验项目，要适合学生的理论基础和整体的培养定位；要紧密联系学科前沿，具有时代要求的新颖性。

2.3 规范性与灵活性的考核方式原则

规范性是指对学生综合性、设计性实验考核严格按照有关实验考核的管理文件要求，对学生的预习报告、实验报告、实验操作过程、实验数据处理等方面进行全面考核，让学生养成严谨的科学态度，培养学生逻辑性和科学性思维；灵活性是指综合性、设计性实验的实验操作方案、操作过程、实验结果等都不是唯一的，没有统一的标准答案。所以，灵活地考核学生显得尤为重要，只有这样，才能更好地培养学生的创新性思维。

3 综合性、设计性实验项目认定的要求及程序

3.1 认定要求

3.1.1 认定综合性、设计性实验项目，至少要提供以下材料：

(1）反映综合性、设计性实验内容的实验教学大纲、实验指导书或任务书；

(2）综合性、设计性实验项目论证分析报告。

3.1.2 开设的所有综合性、设计性实验项目，都必须经过认定。

为保证综合性、设计性实验教学质量，原则上每个实验项目不少于4学时。

3.2 认定程序

3.2.1 由实验专兼职教师，依据专业培养目标及实验教学大纲，根据综合性、设计性实验的总体要求，经过对实验项目总体情况介绍、实验目的、要求、涉及知识面、实验手段与方法、研究领域等方面的论证分析后，确定为综合性、设计性实验项目，填写《综合性、设计性实验项目申报表》，经各教研室审核，由各系（部）上报学院职能部门（教务处实验教学管理办公室，以下简称“实验办”）。

3.2.2 学院职能部门（“实验办”）组织校内外5-9名专家对所申报实验项目进行专业论证，并将评审意见填入《综合性、设计性实验项目认定表》。

3.2.3 学院职能部门（“实验办”）将《综合性、设计性实验项目认定表》和《开设综合性、设计性实验项目统计表》下发各系（部），并做好备案，由各系（部）组织实施。

3.2.4 在实施之后，由各系（部）组织学生填写《综合性、设计性实验项目反馈意见表》，结合学生的合理建议等因素，对实验项目进行优化。

参考文献

[1]教育部.普通高等学校本科教学工作水平评估方案(试行)[Z].2004

高考物理设计性实验复习 篇11

1设计性实验的灵魂－实验原理

近几年高考中的设计性实验题目，立意新颖、灵活多变．由于题目新、难度大、能力要求高，因此设计性实验成为制约物理高考成绩提高的“瓶颈”，并且凸现为高考复习的难点．其实不论题目多么新颖，不论怎么变化，须知万变不离其宗，这个“宗”就是实验原理．原理是实验的总纲、灵魂，设计性实验也概莫能外．高考理科综合能力测试《考试大纲》对设计性实验题目的考查有具体明确的要求：“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”．设计性实验题看起来内容很生疏：不是照搬课本上现成的实验，而是将教材上的演示实验、分组实验或者课文后面的小实验改造而成．但本质却依旧：设计性实验考题都是根据现行教学大纲和考试大纲，立足于课本，在已学实验（包括学生分组实验、演示实验及课后小实验）的基础上演变而来的，是建立在对所学实验原理的深入理解的基础上的．因此，在复习中应重视实验原理，认真做好教材中规定的基本实验，理解和掌握实验内容，在此基础上，能利用已学知识、原理和方法在题设的条件和情境下，按照题设的要求制定出实验方案，选择实验器材、安排实验步骤、设计实验数据处理方法及实验误差分析，逐渐提高实验迁移能力和设计、解决简单新颖实验情境的能力．做题时能认真审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理．

2设计性实验的基本原则与方法

高中物理设计性实验，就是根据实验目的，运用掌握的物理概念和规律、实验方法，选择给定的仪器（或实验室中常用的仪器）、器材设计实验方案，达到相应的实验目的．

设计方案包括选用合适的实验方法和原理、选择配套的实验器材、安排正确的实验步骤、设计科学的数据处理方法，并对实验误差进行客观分析，对实验方案给予总结和评价．

2．1设计原则

[HTH]目的性[HT]实验是研究物理现象，得出物理规律的重要方法和手段．设计实验必须有明确的目的，针对目的选择适当的实验方法、仪器、器材，突出问题的主要方面，减小实验误差．设计性实验多数属于测定性实验，通过直接测定某一个或一些物理量，研究物理量间的关系，得出相应的实验结论．故应做到：方案应能达到实验要的目的，且要求选用的规律简明、正确；

方案使用的仪器和器材应是实验室可供选用的仪器和器材．

科学性设计的方案应有科学的依据及正确的方式．方案中所依据的原理是物理定律、定理、法则、概念的正确应用，方案本身的误差小，不是误差的主要来源．且简明、方便；方案中安排的步骤应有合理的顺序，其操作符合实验规则；方案中进行数据处理方法科学，有利于减小实验误差．

安全性按设计方案实施时，应安全可靠，不会对仪器、器材、人身、周边环境造成危害（或将危害减到最小）．选用器材时，应考虑仪器、器材性能及量程（如仪表量程、电器的额定值、测力计的弹性限度等）的要求．设计方案时，应设置保护设施．

精确性实验误差应控制在误差允许范围之内，尽可能选择误差较小的方案．具体地说：在安装器材时或使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪器精确调整．如在使用测量仪表之前，应留心进行机械调零；选用合适的测量工具（直尺、仪表）及合适的量值范围，使之与被测数值相匹配．如使用多用电表测量某电阻时，应选用合适的档位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近；电压表测电压或电流表测电流时，指针偏角应大于1/3；针对实验中可能出现的因操作而带来的偶然误差，往往多次重复实验，获取多组实验数据、结果，以备选取有效信息、数据．测量微小量时，可采用放大原理减小误差，如测单摆的周期时，采用测量50次全振动的时间求周期，而不采用测一次全振动的时间；设计合理的数据处理方式．如将多组有效数据相加后除以测量次数，取其算术平均值（一般求待测量的算术平均值）．

简便性设计实验应便于操作、读数．

2．2物理实验的设计方法

模拟法由于受客观条件的限制，某些自然现象无法直接观察和测量．为此，根据研究的现象与所熟知的某些现象的相似性，人为地创造一定的条件和因素，在模拟或仿真的情形下进行实验，研究自然规律，“变无法为有法”．如直接对静电场的等势线进行测量很困难，我们可利用易测量的电流场模拟静电场方便地进行研究．

转换法要测量、研究的物理量并不一定能直接测量，或可能不方便测量，或直接测量不够准确，不利于研究其变化规律，通常可以通过传感器，将不易测量的物理量转化为相对容易测量的其它物理量，或者，根据物理规律，通过研究与之相关的物理量，从而研究其变化规律等．这种转化方法称为转换法．转换法在物理实验中应用比较广泛，例如在测量金属电阻率实验中，虽然无法直接测量，但可用直尺、螺旋测微器分别直接测出金属丝长度、直径、电阻（将金属电阻丝接入电路，直接用电表测量电阻两端电压和电流，测电阻），再运用电阻定律间接测出金属电阻率．实际上，在高中物理的测量性实验中，几乎都运用了转换法．

放大法将难于测量的微小量通过一定的规律放大后再进行测量，这种方法称之为放大法．许多精密测量仪器都应用了这种思想，如游标卡尺、千分尺、库仑扭秤等．在“利用单摆测重力加速度”的实验中，如果直接测量摆球作一次全振动的时间作为周期的测量值，那么测量误差必然较大，但我们用秒表测量摆球完成50次全振动所用的时间，即可计算出单摆振动周期，且大大减小测量误差．在“用单分子油膜法测分子直径实验”中，用量筒无法直接准确地测量-滴油的体积，但可以利用滴定管向量筒滴200-300滴油，量出其体积，把此测量结果除以油滴滴数，即得每滴油的体积．

比较法通过对一些物理现象或物理量的比较，找出物理量间的倍数关系或相同、相异特征，推断物理现象的本质特征，测量出相关物理量，这种研究方法为比较法．如天平（或杆秤）是将被测物体质量与砝码质量通过比较进行测量的仪器．

替代法用一个标准物替代被测物，并调整标准器材，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测物与标准物的某些物理量必然相等，从而相应的待测物理量与标准物相等．如：用电阻箱代替某个未知电阻，在其它条件不变的情况下，调整电阻箱的阻值，使电路的电流相等，则被测电阻的阻值等于电阻箱的阻值．

描迹法有些物理量或物理现象是随时间变化的，或可以观察但不易直接测量和描述，因此，将其变化过程中的特征位置描绘出来，便以进行细致的研究和测量，这种方法称之为描迹法．通常是使用多次描点、频闪照相、打点计时器打点等记录方式，是一种直观、直接地反映实验结果的一种研究方法．如用打点计时器研究物体的运动，通过记录每隔相等的时间，物体的位置来研究其运动规律．

2．3实验数据的处理方法

平均值法在多次测量中，由偶然因素引起的，使测量值偏大、偏小的程度机会均等，故将多次测量值相加，所有偏差的代数和为零．将待测物理量的若干次测量值相加后除以测量次数，求取算术平均值的方法称为平均值法．此平均值与真实值相差很小，可基本消除偶然误差．因此在实验中，一般应多次测量直接测量值．若直接测量值并非待测物理量，则应根据原理多次计算待测物理量值，并求其算术平均值．

图象法用图象表达因变量与自变量之间函数关系的方法．这种方法比较直观地反映了物理量间的关系，容易推断物理量的变化规律，是研究新问题，探索新规律时经常使用的数据处理方法，也有利于发现实验中误差较大的数据或出现错误的数据，可有效地减小偶然误差．

图象法注意事项：应恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所做出的图象大致布满整个坐标图纸（如在“测定电池电动势和内阻”的实验中，作U－I图象时纵坐标的起点一般不为零）．描点必须准确，去掉误差很大或错误的测量数据；为能直观地推断因变量与自变量之间关系，一般通过直线图象来确定．作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧（若有个别点若偏离太远，则应是因偶然误差太大所致，应予以舍去），以减小测量的偶然误差；若两变量间的关系显然不是直线，可在绘出曲线的基础上，推断其可能变化关系，然后做出新的图线，验证自己的推断．

比较法在验证性实验中，理论值与实验数值的相对误差较小时，可以认为理论得到实验的检验，是正确的．因此将实验数据与理论数据直接比较即可．如在研究“互成角度的两个共点力的合成”实验中，可直接比较实验中测出的合力与根据平行四边形法则测得的合力（对角线），比较两矢量的大小、方向，即验证平行四边形定则的正确性．

综合设计性实验 篇12

目前, 国内的高校都在不同程度上存在着学生动手能力差, 创新能力欠缺, 在系统性和综合性方面薄弱的问题。为了改善这种状况, 很多学校都投入了一定的人力物力, 以此来有效开展这方面的改革与探索。华中科技大学龚军、罗杰等人, 积极探索了电子线路综合设计实验的开放式教学实践, 提出从系统设计能力, 多角度思考问题, 解决实际问题能力三方面来提高学生的动手能力。中国科技大学李辉、戴蓓倩、杨基海利用Lattice半导体公司开发的高密度系统可编程isp LSI逻辑器件, 在电子电路教学实验中, 提高现有电子电路教学实验水平。从教学改革的文献中可以看出, 很多学校认识到综合性实验的重要性。深深感到当代大学生必须有较强的动手能力, 还要有创新的思想和相关的技能。实践教学在各类课程中应占有重要的地位, 因此要提高实验教学的质量, 使学生主动参与, 并更多地安排设计性、开放性的实验, 从而提高学生兴趣, 不断开展实践教学的改革。目前, 已经取得了很好的效果。这些探索大都是“211”型大学, 而对于普通的地方院校, 本文探讨通过综合性设计性实验, 提高学生动手能力问题。

二、研究背景

北京信息科技大学属于地方普通高校, 其发展目标定位是:努力建设在电子信息、现代制造与光机电一体化、知识管理与技术经济等领域特色鲜明, 立足北京、面向全国, 培养应用型人才为主, 教学科研协调发展的高水平大学。也就是说培养的是应用型人才, 而不是研究型人才。而想要培养应用型人才, 就必须大大提高学生的动手能力。

首先, 先分析我校的实验方法。大学开设的实验课程, 有相当多的实验课采用实验箱。采用试验箱的优点是便于管理, 让实验更加规范。但是带来的后果是学生很难提高实际动手能力。在学期实验中, 我们改用面包版, 通过一学期的实践, 我们发现, 用面包版学生可以按照设计电路进行连接, 如果电路没有问题, 实验就会很顺利。如果输出结果与预期的不同, 同学就几乎查找不出毛病所在, 基本上依靠老师才能判定故障并调试成功。这一方面反映出学生理论的不扎实, 对电路基本原理不熟悉。另一方面, 也反应出学生对一些基本的电路调试手段没有掌握。几乎所有的学生检查电路仅仅是检查电路连接是否有错误, 而不是利用示波器观察关键节点的波形。

再分析我校的实验项目。绝大部分是某单一功能模块的实验, 各个实验相互独立, 缺少联系, 更缺少综合性。这使得学生只见树木不见森林, 缺乏系统能力, 缺少综合能力。对于比较复杂的电路, 就感到无所适从。此外对电路的性能指标也很少关注, 这对以后从事产品研发很不利。

学生动手能力差, 在毕业设计中, 可以非常明显地表现出来。通过观察毕业论文, 如果题目要求从事硬件电路的研发, 结果发现很少有人能够全部完成硬件电路的技术指标。在电路的设计和调试中, 一旦遇到问题, 学生能够独立解决的人数很少, 而是主要靠教师来指导。这说明学生在实际动手能力方面还很欠缺。

另一方面, 现在学生应聘的面试中, 提问最多的是, 你曾经做过什么项目?因此, 学生深深感受到自己动手能力差, 迫切希望能够有机会参加一些项目, 提高自己的动手能力。正因为如此, 学生需要在这方面加强动手能力的训练, 特别是硬件电路的训练。

这种状况, 不但我们学校存在, 其他兄弟院校也同样不同程度存在此类问题。

三、实施措施

为了提高学生的动手能力, 我们在《IC芯片及应用》课程中进行改革。《IC芯片及应用》是继《模拟电路》、《通信电路》、《数字电路》、《单片机》之后的一门硬件电路的课程。采用集成电路模块完成一种或多种功能模块, 也可以是微系统。模拟系统的内容多于数字系统, 因此学生普遍反应课程难, 学习兴趣低。原来该门课程为48学时, 其中实验8学时, 讲授40学时。为此, 我们对本课程进行如下改革:总学时不变, 为48学时, 但是, 讲授调整为28学时, 实验20学时, 实验比重大大提高。

实验项目也进行很大的改变。具体思路如下: (1) 《IC芯片及应用》实验以综合性实验、设计性实验、和研究性为主;以微系统为主。例如信息采集系统, 包括传感器、放大模块、AD、DA模块, 显示模块;电源系统, 包括变压, 整流、滤波, 稳压、功放、电源保护等;数字频率合成;数字时钟;含有自动增益控制的放大模块。 (2) 不同于基础电子学实验, 综合性系统实验的硬件环境一般都不是简单的仪器集成, 而是需要自己动手去选择和设计专门的试验模块和微系统。学生自己设计、制作与调试电路, 抛弃试验箱的办法。 (3) 阅读原始英文IC模块说明书。

第一个层次是验证性实验, 这部分内容通常采用试验箱, 并且在数电和模电中做得较多, 因此在本课程《IC芯片及应用》中, 这部分内容基本不再重做。第二层次是提高性实验。学生根据实验内容及要求, 选定电路, 并进行调试。这部分内容安排一定的实验学时, 目的在于发现学生对基本技能的掌握中不足的地方, 并指导学生改进, 为后面综合设计性实验打下坚实的基础, 这部分学时占30%;第三个层次是综合性设计性实验。一个题目中将包含若干模块, 实现一种微系统的功能。教师提出题目、实验内容及技术指标, 学生自己设计电路, 选择元器件参数值, 安装调试电路, 实验在面包板上进行。这样做既体现了循序渐进, 又有利于能力的培养和因材施教。整个内容覆盖了模拟电路、数字电路、通信电路、单片机或嵌入式系统等内容。这部分学时占50%;第四部分为研究性实验, 注重实际应用和创新。考虑到我校的实际情况, 创新对学生有较大的困难, 因此我们重点在于了解实际的工程问题。这部分学时占20%。

对于研究性实验, 以某个工程项目为对象, 整个实验包括若干模块, 例如主控制模块单片机最小系统、电源模块、输人模块、输出模块、显示模块等。这几部分把常用的模电、数电, 信号处理、射频电路, 以及单片机等知识点综合起来。由于研究型实验难度较大, 需要较长的时间, 我们把研究型实验放在课程设计中进行, 用三周的时间完成。课程设计的内容是:温度传感器检测出环境温度, 通过无线芯片, 发送给上位机, 上位机把温度显示出来, 单片机控制上位机和下位机通讯。目前采用的是点对点通讯, 以后逐步发展, 采用其他协议通信。

具体方法是:通过本课题, 开发出验证性实验1个, 由学生选做1个;提高性实验4个, 由学生选做3个;综合性实验4个, 由学生选做3个;研究型实验2个, 由学生选做1个。具体实验电路如下。

仪器用放大电路, 要求输入阻抗高, 输出阻抗低, 温漂小。

迟滞电压比较器, 控制电路常用, 给定窗口电压, 自己设计电路。

电压频率变换器, 与射频相结合, 了解电路线性范围, 注意选型。

函数信号发生器, 了解频率稳定性, 电路后面接缓冲隔离放大器, 了解负载的影响。

集成有源滤波器, 了解系统的稳定性, 衰减特性, 输入输出阻抗问题。

集成稳压电源, 把变压、整流、滤波、稳压结合在一起, 注意元器件的功耗。

电子门铃, 应用性电路, 注意电路发音的美学。

多功能彩灯, 应用性电路。

数字石英钟, 综合性子系统, 把振荡、分频, 校正, 译码, 显示等综合在一起。

FM收音机, 应用性电路。

集成音频放大器, 应用性电路。

温度传感器通信子系统。综合性子系统。

四、结果与讨论

通过本实验课程的改革, 可以培养学生如下能力: (1) 系统设计能力。在综合设计实验以前, 学生都是接触单元电路的实验, 对电路设计没有系统的理解。本综合设计实验要求学生从系统角度思考, 设计总体方案并写出实施过程及手段, 目的是让学生从理论课的学习思维模式中走出来, 从提出分析、设计、实现到测试并完成的全过程来认识一个实际工程问题。 (2) 多角度思考问题能力。围绕一个实验主题, 通过运用多种技术解决一个小型而完整的电子系统。为学生提供多方面的设计案例, 开阔了学生的视野, 丰富了学生的知识面, 培养了学生多角度思考问题的能力。 (3) 解决实际问题能力。依照实验设定的框架, 学生既有可参考的原型, 又能自主添加新功能和尝试新方法, 能增强对实验的信心和兴趣。不同层次的学生都可以找到各自的切入点和深入的方向, 其解决实际问题的能力和创新意识无疑将得到锻炼。

参考文献

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[3]高志华.从大学生电子设计竞赛探讨实践教学的改革[J].实验室研究与探索, 2000, (1) :34.

[4]陈新华.《电工与电子技术》实验系列教材的建设与研究[J].电气电子教学学报, 2004, 26 (2) .