科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究

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1傳統(tǒng)實驗的局限性及設計性實驗的特點

傳統(tǒng)實驗教學偏重于驗證性實驗，實驗項目常常是按教學大綱要求設定的本學科的經(jīng)典實驗，實驗項目之間相對孤立、缺乏內(nèi)在的有機結(jié)合；實驗材料、用具及方法等是實驗指導中預設的，學生缺少自主設計實驗的空間，學生的主體地位得不得很好發(fā)揮；實驗結(jié)果只要求學生獲得驗證性實驗的合理數(shù)據(jù)、完成實驗報告，教師和學生即完成預定的教學任務。這些實驗課程對鞏固理論知識、鍛煉學生的基本動手能力有很大幫助，但這種教條式的教學模式不利于學生創(chuàng)新思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。設計性實驗則是指根據(jù)給定的實驗方向、自行設計實驗方案，準備實驗儀器和藥品，獨立進行實驗操作，并得出實驗結(jié)果的探索性實驗。由于設計性實驗的主體是學生，整個實驗過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現(xiàn)的問題由學生根據(jù)自己所學的基礎知識并查閱相應資料自行解決，因此設計性實驗突出了學生在實驗過程中的主體地位，發(fā)揮了學生的開創(chuàng)性思維，體現(xiàn)了整個實驗過程的開放性和創(chuàng)新性。

2設計性實驗對培養(yǎng)和提高大學生科技創(chuàng)新能力的必要性

2.1獨立設計激發(fā)學生的創(chuàng)新思維

設計性實驗的整個過程是在相對寬松、自主學習的環(huán)境中進行，擺脫了傳統(tǒng)實驗固定方法和步驟的束縛，讓學生充分發(fā)揮自身的主觀能動性，依靠自身的能力設計新的實施方案，進行新的操作嘗試。在設計實驗的過程中，學生需要充分調(diào)動自己所學的相關知識，整合相關的實踐操作技術(shù)，使實驗形成一個可實施的系統(tǒng)實體。從設計到實施，學生要對自己的每一步操作及整個實驗結(jié)果負責。在完全自主的過程中，學生變被動接受為主動思維和操作，激發(fā)其新的思維方式，嘗試新的實驗方法，從而提高學生的科技創(chuàng)新能力。

2.2設計性實驗使學生的創(chuàng)新能力在實踐中得以鍛煉和升華

設計性實驗是實驗的高級形式，有一定的難度，學生在實驗過程中會遇到一些障礙，這樣有利于學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和獨立解決問題，使其創(chuàng)新思維在問題的發(fā)現(xiàn)和解決中得以鍛煉。若學生在實驗中得到了滿意的結(jié)果，能使其產(chǎn)生巨大的成就感，進而激發(fā)更深層次的創(chuàng)新理念，使創(chuàng)新思維在實踐中得以進一步升華，激發(fā)學生更強大的學習和創(chuàng)新興趣。

3設計性實驗培養(yǎng)和提高大學生創(chuàng)新能力的途徑

3.1實驗選題與前期準備

在設計性實驗題目選擇上，教師要根據(jù)學生實際水平選擇難易適當?shù)念}目。選題的合適與否關系到能否達到預期的實驗目的及實驗教學各環(huán)節(jié)的順利進行。課題面選擇過小或過于簡單便失去了設計性實驗的意義，難以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的，反之，課題選擇過大或?qū)嶒炛笜诉^高，超出學生的能力范圍，使學生喪失信心，也得不到相應的效果。選題應根據(jù)教學大綱，兼顧學科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，以學生掌握的基本知識為基礎，可適當高于所學知識，有利于學生將已學過的知識系統(tǒng)化和實用化，有利于啟發(fā)學生探究和創(chuàng)新性思維。根據(jù)指導教師設定的實驗題目，學生在前期準備中，應熟悉相關學科的知識，掌握基礎的實驗操作，熟悉相關的儀器設備，詳細了解實驗試劑的性能和作用機理。實驗中要用到的復雜的儀器設備要詳細閱讀說明書，并請教相關操作人員，做到對儀器能夠熟練無誤的使用；實驗中要用到的試劑，應先了解其性能，做到安全第一，并確保正確使用；實驗用具應以最大限度降低實驗誤差為前提，選擇合適的用具。

3.2查閱文獻

學生根據(jù)既定的實驗題目，查閱教材及相關專業(yè)書籍，登錄學校網(wǎng)站查閱中文期刊全文數(shù)據(jù)庫等相關的資料和文獻。在文獻的查閱中應多角度多方位的了解，保證查閱文獻的新穎性，注意閱讀外文文獻，從中洞察國際上新的研究動向，了解新的實驗方法并借鑒；在文獻檢索中，要求學生注意檢索的方法，提高檢索效率，確保不漏掉有價值的文獻。關鍵性的文獻對實驗幫助很大，學生可從中借鑒先進的方法和技術(shù)，以利于下一步方案設計和實施。

3.3設計實驗方案

此階段要求學生對查閱的文獻資料進行歸納總結(jié)，確定最佳方案。在此過程中學生要從實驗原理、目的、操作方法步驟、實驗材料、所需儀器、用具及數(shù)量、藥品及用量、預期結(jié)果、注意事項等做詳細計劃，并將過程以書面形式交于老師，共同研究探討其可行性并及時修正。教師應鼓勵學生在設計中大膽思考、不要局限于固定的思維模式，大膽創(chuàng)新。

3.4設計性實驗的實施

學生根據(jù)自己提出的實驗方案，準備實驗用具、配制藥品和調(diào)試儀器、熟悉操作過程，進行預實驗，在準備和預實驗過程中遇到的反?，F(xiàn)象和問題，由學生自己思考，自行解決，并不斷地修改和完善設計方案。在實驗中教師只起指導的作用，一般不直接回答和解決學生的問題。設計方案的實施過程是學生把理論和實踐結(jié)合進一步創(chuàng)新的過程，遇到的問題要分析、思考、判斷，反復實踐才能解決，這使學生的實踐和創(chuàng)新能力有了很大幅度的提高。

3.5實驗方法、過程和結(jié)果的總結(jié)與討論

實驗完成后，組織學生對實驗方法、實驗過程中出現(xiàn)的主要問題及實驗結(jié)果進行討論、交流和總結(jié)。對于較先進及取得理想實驗結(jié)果的方法，請相關設計人進行講解，分享其設計心得，操作技巧加以推崇，以增強其創(chuàng)新自豪感；對于實驗過程中出現(xiàn)的問題，找出癥結(jié)所在，以便以后加以改進。通過對實驗的總結(jié)，加深學生對實驗的認識，提高學生的創(chuàng)新思維和能力。同時教師對主動嘗試有難度題目的、有創(chuàng)新設計和新思路的、遇到問題能積極動腦想辦法解決的同學給與鼓勵和表揚，激發(fā)其進一步創(chuàng)新的積極性。

3.6撰寫實驗論文

實驗論文的撰寫是學生對整個實驗的書面總結(jié)及梳理。這一階段學生已完成了實驗操作過程，有了相應的結(jié)果，通過整理數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，總結(jié)實驗過程，討論影響實驗的關鍵因素，在教師的指導下，按照科研論文的基本格式，撰寫實驗論文。通過論文的撰寫，使學生對實驗進一步思索，使其對實驗有一個從“理論—實踐—理論”的質(zhì)的升華，激發(fā)更深層次的創(chuàng)新思維。同時寫論文的過程也使他們基本掌握實驗型論文的寫作模式，為本科畢業(yè)論文和畢業(yè)設計做準備，而且在導師的指導下能獨立開展科學研究。其中質(zhì)量較高的論文，可向相關期刊投稿，這一活動可以更好的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

4設計性實驗對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的建議

4．1注重實驗基礎知識和實驗技能的掌握

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不能盲目進行。能力的培養(yǎng)是知識的積淀與轉(zhuǎn)化、是知識的升華和運用。沒有知識的積累就談不上能力，沒有基礎就談不上提高。因而在學生進行設計性實驗時，一定不要打下牢固的基礎知識后在開展。

4.2注重學生全面培養(yǎng)

培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力，決不只是依靠多開一些設計性實驗來完成的過程，它是是一個系統(tǒng)的工程，一個教學理念轉(zhuǎn)變的工程，是長期形成的過程，因而必須把培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力融入到所有實驗過程中，讓每一個實驗能在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力中發(fā)光，提高每一個實驗在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的效能。每一個實驗項目不是一成不變的，從中找出可探討的內(nèi)容，從而提高了每一個實驗的價值效益。

5結(jié)束語

設計性實驗是較高層次的實驗教學，是以學生為主體的教學模式。整個實驗過程中強化了學生的自主探索的學習能力，使學生在綜合運用所學知識的基礎上進行大膽創(chuàng)新，重在訓練思維、提高科技創(chuàng)新能力，是一種有利于學生全面發(fā)展，適應時代要求的教學形式，同時設計性實驗對教師的素質(zhì)和能力也提出了更高的要求，同時學生在實驗過程的創(chuàng)新思維和想法對教師以后的工作有很大的啟發(fā)和幫助，是一種教學相長的良好方式。因此設計性實驗值得推廣和應用。

作者：孫海燕 單位：河南科技學院