第一篇：學院數學設計性實驗教學模式
1設計性學院化學實驗開辦的理論根據
建構主義學習理論覺得學習活動不是單純地由班主任向中學生傳遞知識，而是學習者按照外界的信息、通過自己原有的知識系統建構理解的過程，理解的建立源自新舊知識之間的互相作用，通過同化維持認知結構的穩定和平衡，通過迎合重組或改建現有認知結構達到新的平衡。在設計性實驗教學中，班主任幫助中學生進行知識建立，使中學生通過觀察實驗現象，思索這種現象所反映的事物的性質、物理規律以及與其他事物之間的內在聯系，結合腦子中己有的科學知識和數學模型，構建新的知識結構。為此，建構主義的教學模式應是以中學生為中心，在整個教學過程中班主任起組織者、指導者和推動者的作用，而中學生則由信息的被動接收者弄成信息加工的主體和知識的主動建立者。從教育理論的發展的角度看，設計性實驗教學也符合現代教育理論的發展方向，我國教育理論正由傳統的教學理論向現代教學理論變革。在教學目的上，傳統教學側重于對前人知識的承繼，現代教學論則指出中學生學習能力的發展和綜合素養的提升，促使情商和智商協調發展;在教學過程上，傳統教學論覺得中學生應當系統全面把握知識體系，著力于結果，現代教學論則覺得教與學不應當只重視知識把握的結果，更應當重視把握知識的過程，教與學推動中學生對事物的認知，對學習技巧的把握，這樣就能高質量地把握知識;在教學方式上，傳統的教學論覺得班主任是知識的傳授者，而現代教學論則覺得班主任更應當是課程設計者，通過班主任的設計和引導，使得中學生探求知識，培養中學生剖析問題和解決問題的能力。
2設計性學院化學實驗的定義
設計性學院化學實驗指中學生在具有一定的普通化學學基本知識和基本的實驗操作技能基礎上，針對某一給定的實驗題目，通過自主查閱相關資料，自行設計實驗方案，自主進行實驗操作的實驗，帶有初步科學探求的性質。它所涉及的不僅僅是化學實驗某一方面的問題，而是帶有初步的科學研究訓練特征，為中學生步入高年級或則研究生階段以后的科研訓練、科學研究提供方式和思維訓練。為此，設計性化學實驗這些要求中學生發揮主觀能動性去探求、發現、分析和解決問題，因而對知識實現主動把握的過程，與建立主義基本理論的觀點十分一致。
3設計性實驗教學的開發與建立
按照建構主義教育理論，學習者自身認知結構所形成的認知能力會影響其對外界信息的認識和選擇，只有當外界信息與學習者認知結構定勢形成沖突時才會促使新的認知結構的產生。并且，外界信息的剌激硬度必須適度能夠形成最佳的療效，實現認知結構的有效轉化。也就是說給中學生訓練任務的難度不能超出中學生的認知能力，太簡單達不到訓練目的，太難則會嚴打中學生的學習興趣，“跳一跳，摘果子”的難度最好。
3.1從數學學精典理論與規律中設計實驗項目
學院化學實驗基本上都是圍繞學院化學學科中的基本理論和基本方式展開的，通過實驗驗證和研究精典的理論和規律，學習實驗儀器的使用、實驗方式的評估和實驗方案的制訂及施行。不但這般，?？平逃龑嵸|上也是更重視專業基礎的筑牢、基本實驗技能的把握和基本科學研究方式的舉辦，因而設計性實驗從選題上來講大部份依然是圍繞精典理論進行研究，但新儀器、新技術和新技巧的使用無疑可以提高設計性實驗項目的內涵和外延。諸如:在重力加速度的檢測實驗中，重力加速度的檢測方式有單擺檢測重力加速、自由落體法檢測重力加速度和氣墊滑軌檢測重力加速度。要求中學生強調三種檢測方式的異同點、評估每種方式的偏差，之后提出若干測試方案。又如:使用單擺法檢測時周期、擺長、擺角、擺球質量之間的關系及其修正;自由落體法檢測時初速率的清除或則檢測，頻閃拍照法的處理及光電計時法時光電門位置的擺放;氣墊滑軌檢測重力加速度的系統偏差剖析及數據處理方法的把握等。實驗中提供的儀器設備主要有單擺、游標千分尺、秒表、米尺、氣墊滑軌、小車、砝碼、計數計時儀、新型焦利秤、霍爾開關傳感、運動傳感、數據處理軟件等軟硬件設備。督促中學生完成實驗方案的制訂、實驗過程的執行以及后續數據的處理，新技術和數據處理軟件的使用拓展了中學生的實驗設計思路，訓練了中學生處理數據的能力。設計性實驗的設置不僅僅屈從于精典理論的驗證，同樣也涵蓋班主任的科學研究項目和工程技術前沿知識。因而實驗項目的設置采用常設項目和補充項目兩種，常設項目有十項:重力加速度的檢測、變溫液體粘滯系數的檢測、阻尼震動與受迫震動、光柵特點和光波波長的測定、交流電橋實驗、用邁克爾遜干涉儀測空氣的折射率、電表加裝、RL、RC電路的穩態過程、太陽能電板基本特點研究、熱敏內阻的氣溫特點研究。因為辦學條件的限制，怎么充分借助已有的實驗器材開發設計性實驗項目變得很有意義。因而，這就要求班主任對平時的實驗中的問題和現象進行總結和積累，按照生產生活的實際須要和班主任的科研開發新的設計性實驗項目。
3.2生產生活中開發實驗項目
實驗的最終目的是訓練中學生的操作能力和創新思維，因而將生產和生活中的實際問題設計成實驗項目既可以滿足工作的須要中國石油大學大學物理實驗論文，也可以檢驗中學生解決實際問題的能力，增強中學生的學習興趣和自我認同感。比如，我們中學和湖南市中學是共建單位，該學校希望能開發一種簡便易操作的“楞次定律”演示實驗裝置，要求實現兩個目的:可以便捷地展示“磁生電”和“電生磁”現象。我們就組織了幾個應用數學學專業和電氣工程及其手動化專業的中學生來開發實驗裝置。1)查找資料對實驗原理進行明晰，對兩個功能的實現進行設計。(1)演示出“磁生電”現象，可以通過條形吸鐵石在線圈中運動形成顯著的安培計表針偏轉;(2)演示出“電生磁”現象，可以在線圈中插入木棒，木棒上再套鋁環或則銅環，通過直流電的通斷可以展示鋁環被“推斥”或“吸引”的現象，假如電壓足夠大還可以展示“跳圈”的現象。2)設計電路的和實驗器材的收集。實驗的主要器材包括固定線圈、鐵芯、閉合的銅環或則鋁環(為控制重量高度不超過0.5cm為宜)、安培表、直流電源等。3)聯接電路和調試實驗參數。實驗裝置聯接好以后，接入毫安表即可展示“磁生電”現象，條形吸鐵石在線圈中的“插入”和“拔出”可以使毫安表的表針左右偏轉，可以判定感生電壓的方向;給線圈加20～30V的直流電，可以觀察到顯著的鋁環被推斥現象，加100V左右的交流電的頓時可以看見鋁環跳得很高。
3.3各種實踐大賽或則班主任的科研工作中獲得題目
現今國家對實踐教學普遍注重，每年還會舉行“挑戰杯”科技作品制做發明競賽、大學生電子設計競賽等，班主任可以從大賽的題目或則大賽的成果中開發設計性實驗題目。班主任也可以從自己的科研課題上將部份問題分拆下來供部份基礎好、能力強的中學生完成?，F今專科生制做發明申請專利，撰寫高檔次的論文在國際或國外的刊物發表及制做實用的產品投入鞋廠批量生產早已屢見不鮮。
4支架式教學法在設計性化學實驗教學中的應用
建構主義教學模式下，比較成熟的教學方式有三種:支架式教學法(on)、拋錨式教學法()和隨機步入教學法(ion)。支架式教學法主張為學習者建構一種理解知識點所需提供的概念框架，將復雜的學習任務加以分解，逐漸引導深入探求。主要由以下五個環節組成。
4.1搭腳手架
圍繞當前學習主題按“最毗鄰發展區”的要求完善概念框架。即依據中學生的知識結構和設計性化學實驗教學的基本要求，在中學生的“最毗鄰發展區”給中學生提出一個設計性化學實驗題目，主要掌握的是實驗題目所帶來的信息剌激才能使中學生的認知結構發生重組與整修，也就是說能否迸發學生的學習興趣。
4.2步入情景
題目設定以后將中學生引入到問題情景中，每位設計性實驗都有一個明晰的目標，須要解決若干問題。班主任通過對目標和任務的分解將中學生放在幾個問題所環繞的中心內容，明晰以后即可著手思索和解決問題，步入下一階段。
4.3獨立探求
探求與給定概念有關的各類屬性，并將各類屬性按其重要性大小次序排列，可以由班主任引導、學生剖析沿概念框架逐漸上揚。學習主題明晰以后就是中學生怎么查閱資料和設計解決方案了。對于一個設計性實驗而言，須要查閱與問題相關的知識點可能比較多。首先，要曉得怎樣樣查閱資料，教科書、雜志、網絡都可以獲得相關的信息;其次，要理解獲得的信息，清楚須要檢測的數學量，選擇合適的實驗器材;最后，設計實驗步驟，檢測獲得相關的數據并進行偏差評定，優化實驗參數以后再度進行檢測，之后撰寫實驗報告。
4.4協作學習
協作學習指實驗者與實驗者之間或老師之間的討論。設計性實驗通常而言都是兩個或則兩個以上班委完成的，通過班委之間的討論可以補充個人思索的不足，加深對問題的理解。班主任作為設計性實驗的指導者在其中的作用也不可或缺，對大部份實驗而言班主任都有明晰的解決思路，因而班主任可以對中學生的實驗方案或則方案中的具體步驟進行評價，可以防止一些何必要的彎路。其實對于個別沒有施行過的設計性實驗，班主任也可以直接參與到實驗中，指導資料的查閱、思路的整理和方案的制訂。通過協作學習可以訓練中學生在研究工作中的合作能力，挖掘每位參與者的潛能。
4.5療效評價
包括中學生的自我評價和學習小組對個人的學習評價，評價內容為自學能力、團隊協作能力、對所學知識的意義建構能力。療效評價主要考察兩個方面，一方面是對實驗過程和結果進行評價，另一方面是對實驗過程學生的行為進行評價。完美的實驗方案和良好的結果是評價實驗成功與否的關鍵，好多創新就是通過關注實驗中的個別細節而形成的。為此，實驗過程中應當鼓勵中學生思索實驗中出現的不正?，F象，防止全搬照搬、應付了事的實驗心態。實驗可以考察一個人的動手能力，有些人在實驗過程中很主動，就能設計巧妙的實驗裝置，在實驗出現困局的時侯也不會消沉而是思索問題并盡力解決它，就能積極地吸收班委或則老師的正確意見。療效評價可以促使中學生認知水平和認知能力的提高，也可以發覺中學生思維的閃光點和開發中學生的能力，真正做到教學相長和因材施教。
5結束語
相對于基礎性實驗和綜合性實驗，設計性實驗更注重于培養中學生剖析問題、解決問題的能力。中學生面對諸多信息和技巧怎樣進行綜合、判斷和抉擇以獲得理想的實驗方案，對實驗儀器原理的把握及對設備的熟練操作，這種都彰顯了中學生原有的知識結構與外界信息的碰撞，促使中學生對新知識的把握。因而在地方專科高校實踐教學除了要筑牢基礎，更應當加強設計性實驗教學的投入，鼓勵班主任對設計性實驗教學方式的研究;注重中學生的自主學習和合作學習，幫助中學生進行意義建構，進而達到中學生全面發展的目的。
作者：丹桂鄧海明黃小益姚敏蔣純志邱前球王煥友單位：湘南大學化學與電子信息工程系
第二篇：學院化學實驗科研創新思維
一、大學化學實驗教學現況剖析
學院化學實驗是理工類專業學院生入學接觸的第一門選修實驗課，在培養中學生的實驗技能及創新能力等方面起著重要的作用。同樣，在全省諸多的高等農業高校的教學任務當中，學院化學實驗也是農科專業中學生所必須必修的基礎實驗課程之一。與諸多理工科高校所不同的是農科高校開辦的學院化學實驗課程面向的對象主要為與農學、獸醫學、動物醫學、農業機械、農業環境科學以及林學等相關專業的中學生。其教學目的是培養中學生實驗操作的基本技能，把握實驗的基本技巧，并培養中學生在實驗中所必須具備的思維能力、動手能力以及科學創新精神。因為傳統教學模式的束縛以及農林高校培養中學生的優缺與理工科高校存在著較大的差別，致使農林高校的學院化學實驗教學未能得到足夠的注重而常年處于落后、停滯不前的發展狀態。我們當初對全校須要必修學院化學實驗的專科專業生做過統計調查發覺：約50％的中學生覺得學院化學實驗與自己所學專業關系不大，可以不必修學院化學實驗課程；約45％的中學生覺得學院化學實驗課程值得學習，可以培養自身的實驗操作技能，能為之后專業實驗的舉辦打下良好的實驗基礎；約5％的中學生對學院化學實驗課程抱著無所謂的心態。通過這個調查可以看出農林高校的中學生對學院化學實驗內容與自身專業的關系認識不足，欠缺學習的興趣。
從另一個方面來說，因為學院化學實驗課程本身為基礎學科，許多農科高校難以在相關實驗設施方面提供足夠的支持，許多班主任的教學及科研水平難以得到相應的提升中國石油大學大學物理實驗論文，這也極大地消弱了農科高校班主任從事學院數學及學院化學實驗的積極性與主動性。因此，農科高校的學院化學及實驗課程的教學模式的變革早已成為諸多學院化學實驗教學變革研究者關注的重點。近年來，在相關的學院化學實驗教學變革方面早已有一些初步的探求，但是其主要集中在怎么舉辦綜合性實驗、設計性實驗、研究性實驗以及怎樣改進實驗方式、技術等方面，并且對中學生理解各學科間的關系、培養中學生科研思維及提升中學生及班主任的積極性和主動性方面卻沒有得到足夠的注重?；谝陨犀F況，我們建立了學院化學實驗與優勢學科相結合的教育變革模式，非常是與生物學科科研創新相結合的教育變革模式，其目的是整合院校的優勢資源，將學院化學實驗技術充分應用到生物醫學檢查等相關的研究領域，這除了從根本上改善了中學生對學院化學實驗課程的認識，并且提升了中學生主動學習、思考與創新的熱情。據悉，相關從事學院化學及實驗教學的班主任也可發揮自身的專業特性，在提升教學水平的基礎上還可充分借助生物學科的科研平臺來提升自身的科研水平。
二、通過學院化學實驗開發學院生科研創新思維的探求研究
1.基礎性實驗與生物監測相結合的創新模式
對于一些傳統的實驗內容，我們也改進了相應的實驗方案，如借助拉脫法來檢測液體的表面張力系數的實驗，傳統的實驗舉辦主要是檢測自來水的液體表面張力系數，實驗內容單一，中學生在學習中倍感沉悶，沒有興趣。而我們將其與液態生物樣品的測量相結合，如舉辦借助液體表面張力來檢測蜂蜜的發霉情況、農藥中化肥成份及含量與化肥液體表面張力系數的關系以及細胞培養液質變等。似乎從表面上看只是簡單地將測試的樣品進行調換，并且在檢測過程中所形成的療效會完全不同。我們除了重視中學生在實驗的理解、操作上的培養，還從根本上鍛練了中學生剖析實驗數據及結果的能力。如中學生進行完實驗后只要剖析實驗結果偏差，找出偏差形成的誘因即可。而對檢測生物樣品的液體表面張力則須要通過中學生自己檢測得到的實驗數據來剖析果汁的酸敗情況、農藥成份含量與化肥液體表面張力的關系以及細胞培養液的酸敗與其液體表面張力系數的關系等。這不僅有利于增強中學生的創新性思維，并且培養了中學生借助學院化學實驗來解決她們在相關專業面臨實際問題的解決能力。
2.數值仿真與生物監測相結合的創新模式
微量生物分子的檢查及傳感器仍然都是生物學科研究領域的熱點，其中借助的最多的是通過光學的方式來實現的，但是對于諸多的農科專業的中學生而言，對于借助光學的方式來測量微量生物分子的化學原理并不清楚，只是從課本上曉得有此類方式可以拿來測量生物分子。雖然借助光學的方式來實現少量生物體檢查的原理是通過檢測生物樣品中折射率的變化來表征微量的生物分子，但是對于通常的光學方式很難表現出這些微量的變化，因此，我們適當將近來盛行的借助貴金屬納米顆粒的特殊光學性質來實現少量生物分子的測量引入學院化學實驗的教學當中，其主要的做法是利用數值仿真的形式讓中學生去了解其具體的實驗原理。因為貴金屬納米顆粒對其周圍的介質環境十分敏感，周圍環境中折射率的微量變化將直接通過顆粒的散射譜峰值的聯通來進行表征，而這個化學過程可以很便捷地借助計算機編程的方法來得以實現。我們將程序包集成化，中學生只需更改具體的參數（折射率的變化）即可模擬出微量生物分子測量的整個過程。通過對該實驗的操作與實踐，除了才能讓非化學專業的中學生對借助光學的方式來實現生物監測的機制有了一個全新的理解，并且可以通過實驗了解現今微量生物分子偵測領域的研究熱點，寬廣了中學生的視野，為她們之后在相關專業的發展提供了新的思路。更重要的是，因為結合了學科最新領域的發展動態，中學生從事學院化學實驗熱情以及在實驗操作中表現下來的創新性思維也得到了顯著的提升。
3.創新性實驗與生物技術相結合的創新模式
生物細胞的培養是農科高校中學生選修的一門實驗操作技能，但是對于正常細胞的培養，中學生可以通過普通的顯微鏡即可觀察細胞的生長發育情況；而對于細胞的腫瘤，非常是一些細胞早期的腫瘤及未能在細胞形態上抒發的腫瘤常常通過普通的顯微鏡無法觀察到，因而借助其他有效的方法來實現細胞腫瘤的初期確診早已成為生物學研究的重點。在這個創新項目當中，我們將學院數學中的光全息成像技術應用到細胞成像領域，該技術除了可以實現對細胞的成像，還可以借助腫瘤細胞與正常細胞在折射率上的差異所造成的相位差來辨識是正常細胞還是腫瘤細胞。其中a為在普通顯微鏡下觀察到的生物細胞，而b為借助全息技術實現對細胞的成像。通過對該實驗的學習，致使中學生對光全息成像有了更系統的了解，她們從根本上認識到學院化學實驗課程并不像她們此前所想像的與自身所學專業無關，而是與所學專業相輔相成的。據悉，我們還可以將此實驗的舉辦進行進一步的拓展，充分發揮中學生的想像力與創造力，將學院化學實驗應用到學院生的實驗創新當中。
三、總結
針對往年農科高校學院化學實驗課程在教學上存在的不足之處，我們提出了以學院化學實驗結合優勢學科進行科研創新的新型教學模式。通過初步的探求與實踐，對完成新型實驗項目的中學生進行問卷調查發覺，90%的中學生覺得：將學院化學實驗項目與自身所學的專業相結合除了增強了實驗技能、操作水平及創新能力，更重要的是通過變革后，中學生學學化學實驗的熱情及積極性得到了極大地增強。據悉，通過這些教學變革，廣大從事基礎學院化學實驗的班主任可以挺好地將自身的研究項目與農科優勢學科相結合，進行科研合作，提升自身的教學及科研水平。