仪器分析设计性实验与学生创新能力的培养

李继睿

摘要仪器分析课程是工业分析与检验专业的专业课程，对仪器分析课程开展设计性实验课，有利于提高学生综合素质，培养学生的创新能力。本文时仪器分析设计性实验的设置、教学组织、教学实施、教学评价进行了初步探索。

关键词仪器分析设计性实验教学方案创新能力

一、总体构想

实验课教学以学生个体素质发展为中心，体现个性化、多样化的特征，为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种良好的环境。仪器分析实验课中开设设计性实验课程，旨在构建一个培养学生综合能力的平台，力图使传统的注入式、应证性模仿教学转化为主动性、探索性教学。以增强学生的好奇心和兴趣，培养学生的科研素养和发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生具备良好的学习习惯、探索精神和严谨学风、诚实品德和科学精神。具体而言，就是要培养学生查阅文献，对文献进行综述，拟定实验方案。独立完成实验，通过实验结果获取实验数据，能进行数据处理得出结论，并掌握科学论文的格式进行写作，从而提高学生素质的综合能力。

二、安排措施

(一)加强设计性实验教学与文献课程教学的衔接

将文献课程与仪器分析实验课程安排在同一学期，以“分光光度法测定KM-nO4和k2Cr2O7双组分体系”为题目。将题目和关键词提前布置给学生，作为文献课练习作业，要求文献课要学会各种检索工具和方法查阅文献，最终将结果以综述的形式上交，作为文献课考核内容。在文献课教学中，教师就所给题目和关键词指导学生查找文献并总结，最后写成综述。这样不仅提高了文献课教学的针对性，进一步提高学生的兴趣，而且引导学生写综述增加了学生的成就感。

通过文献课程与仪器分析实验课程的统一安排，学生有充足的时间查阅文献进行总结。学生进一步掌握了仪器分析基本原理，了解双波长分光光度法的使用范围和意义，知道双波长分光光度法不仅可以测定KMnO4和K2Cr207双组分体系的含量，而且还可以测定其他体系，例如：钴和镍、维生素B1和B12混合体系等。学生既巩固了课本的知识和原理，也学到了课本上没有的内容，扩展了知识面，并能将所学的理论运用在实际的工作中。

(二)加强指导实验方案的设计

通过文献课文献的查阅和小综述的写作，运用所学过的理论知识和基础实验知识，指导学生拟定实验设计方案，方案内容包括：实验原理；所需药品以及所需溶液的配制方法；所需要的仪器、设备；实验步骤；实验数据的处理方法；参考文献。实验设计方案拟定以后，由实验指导教师审阅，小组讨论并再修改完善定稿。经实验指导老师签字，学生方可进入实验室按设计方案进行实验。

(三)实验结果的讨论和写作能力的提高

教师应向学生明确实验过程、现象及实验数据等的重要性，要求学生详细记录实验过程和实验数据，指导学生如何进行实验数据的处理、分析和讨论。学生在老师的指导下整理、分析实验结果，独立撰写论文。老师组织讨论、修改定稿。学生以撰写科学研究小论文的形式完成整个实验。这样通过设计性实验的综合过程，增强学生主动参与和实践的锻炼，提高学生的分析问题、解决问题的能力和论文写作能力。

(四)组织学生问卷调查

调查结果表明，同学们对设计性实验课程的开设持积极肯定态度。65.5％的同学喜欢或比较喜欢设计性实验课，95.8％同学认为设计性实验课有利于提高自己的思维能力、组织能力、动手能力。92.2％认为此实验对实验操作技能培养帮助程度认为较大。35.5％同学对实验设施及实验条件不满意。通过反馈学生对仪器分析设计性实验课实际效果的意见，以进一步完善设计性实验课程。

三、设计性实验的教学与管理

在完成仪器分析基本操作训练后，学生已基本具备了独立操作的实验技能和相关的理论知识，便可转入进行设计性实验。

在设计性实验阶段模拟科研管理方式，让学生自愿组成若干设计小组，从题目选择、方案设计、实施的全过程，实行全方位“开放”，便于培养学生的团队意识和自主创新精神。

开设仪器分析设计性实验应抓好以下环节：

(一)题目的选择与难度的把握

为了使设计性实验达到预期的目的，题目的选择十分重要。题目应有一定理论意义与实用价值，还应注意适当的难度和学生的“个性”。在充分听取学生意见后，在拟题上，采取教师推荐与学生自拟相结合；在定题时，实行学生自主选题。为了调动学生的“参与”热情。在评分标准上对于自拟题目的起评分应高于同类推荐题目。参考选题见表1。

(二)资料的查阅与方案的设计

在学生定题后的1～2周时间，安排学生利用课外时间去查阅资料和完成方案的初步设计。教师应指导学生查阅资料的一般方法，介绍一些有关的参考书和期刊，让学生学习时带着问题去查阅。这样不但扩大了学生的知识面，也可使学生养成阅读课外资料、关注本学科学术动态的习惯。

(三)学生自主完成实验全过程

设计方案基本确定后，从药品仪器的准备到分析测定的全过程，都由学生自己组织完成。在实验中学生碰到的问题，教师应引导学生分析原因，使学生加深对有关知识的理解。在实验中学生的思维非常活跃，往往一个题目提出几种方案，在条件允许的情况下实验室尽量满足学生的要求，甚至对于一些不够合理的方案也允许学生实验，让他们自己分析原因。

在设计性实验阶段，實验室全天开放，学生可自主安排实验时间。

(四)认真总结、讨论交流

经过几周的实验，学生收获都很大。为了巩固这一成果，教师应要求学生写出实验总结。内容一般包括六部分：实验目的与意义；方案设计及理论依据；实验路线与步骤；数据处理与结果讨论；组内人员主要分工；对实验课的建议与要求。

设计性实验可与学生科技竞赛相结合，实验总结作为竞赛内容在一定范围内进行交流。教师与出席讨论会的同学都可作评委，由设计小组进行答辩，讨论十分活跃，效果非常好。

四、设计性实验教学效果评价

欲开设计性实验课程，应先提交申请报告在实验处和系部备案；在设计性实验开课时和结束后，可由教务处或系部组织进行认定评估验收，认定人员应在3人以上。

设计性实验教学效果的检验，可由各系组织采用座谈会或问卷形式。人员可由各开课班学生自愿参加。重点了解实验目的是否明确、实验条件是否能满足、是否是独立完成实验，收获大小等。也可制成表2形式问卷，表2评分在85分以上，表中1、2、5、6是重点，其余再满足3项，即可认为教学效果是好的。

文献课程和设计性实验教学的衔接使学生的学习有了更明确的目标，学习积极性得以提高。为了完成方案设计，同学们主动和文献课老师联系，查阅文献的任务明确，从而使学生的学习主动性提高，更进一步清楚怎样去解决学习中遇到的困难，改变了以往为查文献而查文献的情况。

同时，通过综述的写作，学生增强了查阅文献的主动积极性，锻炼了文献综合能力和写作能力，并通过对各种文献的评价，更加明确设计性实验的目的对于实验方案的拟定，学生在老师的指导下，通过讨论，去伪存真，缩小从理论到实践的差距，增加了理论分析能力和对实验实现能力的感悟。在实验过程中，对所获实验结果进行数据处理，得出结论。在此基础上，最后通过写作论文的形式，将设计性实验的各种训练汇于一体，学生的综合写作能力得到培养。

总之，通过设计性实验的锻炼。学生将相关知识综合运用起来，知识、能力、素质三者得到了融合与发展。而且学生的学习积极性提高，为毕业论文写作打下了良好的基础。同时，加强了任课教师间的相互沟通，增强了文献课与其他课程的联系。

(责编卢海)