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實驗設計能力培養(yǎng)范文第1篇

蘇科版初中物理教材中有大量的實驗，許多實驗均設計了實驗方案，主要突出培養(yǎng)學生實驗操作和記錄數(shù)據(jù)分析歸納能力的培養(yǎng)，卻不利于學生實驗設計能力的培養(yǎng).但是，如果我們稍微改變一下實驗的條件，就可以使課本實驗資源成為很好的培養(yǎng)學生實驗設計能力的素材.下面就以測量小燈泡額定功率的創(chuàng)新實驗設計為例，說明如何挖掘課本實驗資源培養(yǎng)學生實驗設計能力.

測量小燈泡的額定功率是初中電學中最重要的實驗之一，課本介紹的方法是“伏安法”，并提供了電路設計，在該實驗中學生實驗操作和記錄數(shù)據(jù)分析歸納能力得到了培養(yǎng)，但實驗設計能力的培養(yǎng)顯得不足.為了發(fā)揮該實驗培養(yǎng)學生實驗設計能力的效能，挖掘使用好課本實驗資源，我在用“伏安法”測量小燈泡電功率實驗課結束后，改變實驗條件提出了如下兩個案例，即如何利用一只電壓表或一只電流表測量小燈泡的額定功率.留給學生課后思考并要求在第二天的物理課上交流.但在第二天課堂交流時，只有兩三位優(yōu)秀的同學在課后查閱了一些資料后略知一二，絕大多數(shù)學生感到困難重重，于是我決定引導學生設計實驗方案，培養(yǎng)他們實驗設計的能力與創(chuàng)新精神.

案例一 已知電壓表（0～3 V、0～15 V）一只，開關S一只，定值電阻R0=5 Ω，滑動變阻器R（10 Ω 1 A），電源電壓為6 V，小燈泡的額定電壓為3.8 V（小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為10 Ω），導線若干，請寫出你設計的測量這個小燈泡額定功率的實驗方案.

1.引領思路 設計方案

師：書本上測量小燈泡額定功率的方法原理是什么？

生：P額=U額I額

師：只有電壓表，運用P額=U額I額來測量這個小燈泡額定功率時你能解決什么物理量的測量？遇到的困難是什么？

生：有電壓表，可以很方便的直接測量小燈泡兩端的電壓，但是由于沒有電流表，無法測量小燈泡發(fā)光時的電流.

師：你們說的不錯.看來，只要解決了小燈泡發(fā)光時的電流的測量，仍然可以運用P額=U額I額計算出小燈泡的額定功率，你們說是不是？

生：是的.

師：沒有電流表直接測量發(fā)光小燈泡的電流肯定不行.但是我們能否通過其它的途徑來知道發(fā)光小燈泡的電流呢？大家思考！

師：提示同學們思考一個問題，運用電壓表量出誰兩端的電壓可以知道電流大小？

生：當然是已知定值電阻.

師：很好，運用我們學過的什么物理知識可以借助于定值電阻的電流來知道發(fā)光小燈泡的電流呢？同學們想想！

師：跟電流有關的知識有哪些？

生：有串聯(lián)電路電流處處相等，并聯(lián)電路總電流等于各支路電流，還有歐姆定律等.

師：很好，你們基礎知識掌握得不錯！你打算運用什么知識來知道發(fā)光小燈泡的電流大小？你們可以小組討論.

生：我打算運用串聯(lián)電路電流處處相等的知識，將定值電阻與小燈泡串聯(lián)在電路中，用電壓表測量出已知定值電阻兩端電壓，就可以算出定值電阻中的電流，其就等于串聯(lián)小燈泡中的電流大小.

師：你們真棒！請同學歸納一下剛才一只電壓表測量小燈泡的方法并設計實驗電路.

生：如圖1.

師：這個電路能確保測量的一定是小燈泡的額定功率嗎？為什么？

生：不一定.因為小燈泡兩端電壓不一定等于額定電壓.

師：那怎么辦？電路怎么改進？

生：在電路中再串聯(lián)一個滑動變阻器來調節(jié)小燈泡兩端電壓.

師：很好，請完善你們設計的電路圖.

生：如圖2.

師：請同學們根據(jù)圖2的設計，說明實驗步驟.

生：實驗步驟：

（1）按照電路圖2連接實物；

（2）將滑動變阻器的滑片移動至最右端，閉合開關S，再調節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為U額；

（3）斷開開關，將電壓表再并聯(lián)到定值電阻R0兩端，保持滑片位置不變，閉合開關，記下電壓表的示數(shù)為U0；

（4）數(shù)據(jù)處理.I0=U0R0，由于串聯(lián)的小燈泡正常發(fā)光，所以小燈泡的額定電流

I額=I0=U0R0，

則小燈泡的額定功率P額=U額I額=U額U0R0.

（5）實驗完畢，整理器材.

2.實驗反思 改進設計

師：你們覺得剛才這個電路設計在實際測量中有沒有比較麻煩的地方？

生：該實驗中存在著不足，就是電壓表在實驗中要拆下重新連接比較麻煩.

師：再給你兩個單刀單擲開關，改進電路設計，使電壓表在實驗中不需要拆下重新連接.你們先自己設計，然后再交流展示.

生：展示如圖3.

師：上面給你的兩個單刀單擲開關的作用就相當于一只單刀雙擲開關，運用一只單刀雙擲開關那又如何設計？還是請你們先自己設計，然后再交流展示.

生：展示如圖4.

圖3、圖4的實驗步驟由學生口述，教師引導學生評價補充，并要求寫出實驗表達式P額=U額（U-U額）R0，其中U為小燈泡正常發(fā)光時燈L與R0兩端的總電壓.

3.總結方法 提升能力

（1）與“伏安法”測量小燈泡的額定功率相比較，由于只有一只電壓表，沒有電流表，因此不能直接用電流表測出小燈泡正常發(fā)光時的電流，直接運用“伏安法”行不通.有一點要明白，沒有電流表只是不能直接測量電流，能否間接知道電流的大小呢？根據(jù)學過的歐姆定律知識，運用電壓表測量出已知定值電阻兩端電壓，運用歐姆定律一樣能知道電流大小.如何根據(jù)定值電阻的電流大小來知道小燈泡中電流的大小呢？可以運用串聯(lián)電路的知識，將它們串聯(lián)起來.如何使串聯(lián)電路中小燈泡正常發(fā)光呢？看來應當發(fā)揮滑動變阻器在串聯(lián)電路中的調節(jié)電壓的作用，因此我們還應當在小燈泡和定值電阻的串聯(lián)電路中再串聯(lián)一只適當?shù)幕瑒幼冏杵?因此只有一只電壓表一樣可以測量小燈泡的額定功率.

（2）當電壓表與已知定值電阻并聯(lián)作為一個整體使用時，其就相當于一只電流表.

案例二 已知電流表（0～0.6 A、0～3 A）一只，開關S一只，定值電阻R0=20 Ω，滑動變阻器R（10 Ω 1 A），電源電壓為6 V，小燈泡的額定電壓為3.8 V（小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為10 Ω），導線若干，請寫出你設計的測量這個小燈泡額定功率的實驗方案.

教師對學生的思路引導、實驗設計、設計改進、實驗總結參照上例，這里不再驁述，重在設計思路的解析，過程如下：

與“伏安法”測量小燈泡的額定功率相比較， 由于只有一只電流表，沒有電壓表，不能直接用電壓表觀察小燈泡兩端的實際電壓是否達到額定電壓，直接運用“伏安法”也行不通.沒有電壓表只是不能直接測量電壓，能否間接知道電壓的大小呢？根據(jù)學過的歐姆定律知識，運用電流表測量出已知定值電阻中通過的電流，運用歐姆定律變形公式一樣能知道電壓大小.如何借助定值電阻兩端電壓的大小來知道小燈泡兩端的電壓大小呢？可以運用并聯(lián)電路的知識，將它們并聯(lián)起來，定值電阻兩端的電壓就等于小燈泡兩端的電壓大小.要使小燈泡正常發(fā)光，就要使定值電阻兩端電壓等于小燈泡的額定電壓U額，即與定值電阻串聯(lián)的電流表示數(shù)必須調到U額R0.如何使并聯(lián)電路中定值電阻的電流等于U額R0，從而使小燈泡正常發(fā)光呢？看來應當發(fā)揮滑動變阻器在串聯(lián)電路中的調節(jié)電流的作用，因此還應當在小燈泡和定值電阻的并聯(lián)電路的基礎上再串聯(lián)一只適當?shù)幕瑒幼冏杵?

實驗電路的設計與改進過程如下圖.

選擇電路圖6說明實驗步驟.

（1）按照電路圖6連接實物；

（2）將滑動變阻器的滑片移動至最右端，閉合開關S和S1，再調節(jié)滑動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)為U額R0；

（3）斷開開關S1，保持滑片位置不變，再閉合開關 S2，記下電流表的示數(shù)為I；

（4）數(shù)據(jù)處理.小燈泡的額定功率P額=U額（I-I額）；

（5）實驗完畢，整理器材.

實驗設計能力培養(yǎng)范文第2篇

關鍵詞：化學實驗設計；設計原則及步驟；化學實驗類型；化學實驗題

化學是一門實驗科學，實驗教學是化學教學的重要內(nèi)容，也是高考考查的主要內(nèi)容。新課標對實驗教學的要求是：初步形成基本的化學實驗技能，能設計和完成一些簡單的化學實驗。《考試說明》也提出：能根據(jù)要求靈活運用已學過的自然科學理論、實驗方法和儀器，設計簡單的實驗方案，并處理相關的實驗問題?；瘜W實驗方案設計源于教材又高于教材。它要求我們掌握全面的實驗基本原理和實驗技能，是創(chuàng)造性思維體現(xiàn)的高層次，是化學實驗教學著重培養(yǎng)的能力，也是高考方向的大勢所趨。怎樣有效培養(yǎng)學生的化學實驗設計能力呢？下面就這個問題談談自己的看法。

一、指導學生明確化學實驗遵循的原則

首先讓學生明確化學實驗設計所遵循的原則，它們同時也是實驗方案的評價原則。這些原則是：

科學性原則――原理、方法、操作必須科學合理。

安全性原則――實驗操作要盡量防止有危險性的操作，盡量避免接觸有毒物質，若無法避免應采取安全措施。

環(huán)保性原則――有毒物質必須處理，避免環(huán)境污染。

可行性原則――設計的方案必須切實可行，所選用的儀器、藥品、設備和方法必須在現(xiàn)有條件下得到滿足。

簡略性原則――方案應該簡略易行，應采用簡單的實驗裝置，較少的實驗步驟，較短的時間且效果明顯。

經(jīng)濟性原則――綜合考慮原料的用量、價格。

創(chuàng)新性原則――反應原理的創(chuàng)新，實驗裝置的創(chuàng)新。

二、使學生掌握化學實驗設計的一般步驟及各類型實驗的特征和重點

化學實驗設計一般是有規(guī)律可循的，學生掌握了設計的一般步驟，就會少走彎路?；瘜W實驗設計的一般步驟為：明確實驗目的確定實驗依據(jù)的化學原理或反應畫出實驗流程圖選擇實驗所需藥品和儀器明確實驗操作注意事項?；瘜W實驗有不同的類型，每種類型有不同的特點，其設計又有不同的規(guī)律。掌握這些規(guī)律，化學實驗設計就變得簡單容易了。中學化學主要實驗設計有以下幾種類型：

1.氣體的制備及性質實驗設計

氣體的制備及性質實驗規(guī)律性最強，這就是大家熟悉的四大步：制氣凈化收集或性質實驗尾氣處理。四步中，凈化和尾氣處理可依據(jù)具體情況而增減，如，制取少量NO氣體，就不用凈化。另外，當尾氣是O2和CO2時，不用處理。在氣體制備實驗中，還要注意實驗安全問題（如，尾氣吸收怎樣防倒吸，是否增加安全瓶），空氣中CO2和水是否影響實驗等。

2.物質的檢驗實驗設計

在中學化學中，這類實驗是比較簡單的定性實驗，實驗的設計也比較簡單，重點是要排除其他物質的干擾。其中Cl-、SO42-、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO2、SO2等的檢驗是重點。

3.物質的分離及提純實驗設計

首先要讓學生區(qū)分分離和提純的差異。分離操作要求原來物質是什么，分離后仍然是什么，種類不變，狀態(tài)不變。提純操作只要求把雜質除去即可，雜質變成哪種物質都可以，并且在除去原有雜質時不能帶來新的雜質，故每次加入過量的除雜試劑，都必須除去。

4.中學化學中常見的四類定量實驗

（1）沉淀法

沉淀法的實驗要點有兩點：一是保證沉淀已完全；二是保證沉淀已經(jīng)洗滌干凈。例如，設計實驗測定混有少量NaCl的Na2CO3固體的純度。

設計思路：可稱取一定量的樣品，加入過量沉淀劑CaCl2溶液使CO32-完全轉化成CaCO3沉淀，再過濾、洗滌、干燥、稱量，得出CaCO3的質量，也就可以計算出Na2CO3的純度了。檢驗CO32-已經(jīng)完全沉淀，可在上層清液中，滴加CaCl2溶液，不再產(chǎn)生沉淀，則CO32-沉淀完全。檢驗沉淀洗滌干凈的方法：取最后一次洗滌液少量于試管中，加入AgNO3溶液，沒有沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈。

（2）滴定法

酸堿中和滴定是中學化學的一個重要實驗，由此衍生的氧化還原滴定等的設計，是比較簡單的實驗設計，本文不再贅述，關鍵就是選擇適宜的指示劑。如，涉及I2的滴定用淀粉作指示劑，而涉及酸化KMnO4溶液的滴定不用加指示劑。

（3）吸收劑法

定量實驗中有時會使被測物轉化成氣體，然后用吸收劑吸收并測出氣體的質量，從而計算出所測物的量。這類實驗的關鍵是要使生產(chǎn)的氣體全部被吸收劑吸收，就必須在生成氣體反應完成后，用不干擾實驗的氣體把留在裝置中的氣體全部排入吸收劑中完全吸收。

（4）排水量體積法

如果使被測物反應產(chǎn)生了氣體，氣體又不能用吸收劑吸收，則可以采用排水量體積的方法，測出氣體在常溫常壓下的體積，換算成標準狀況下的體積，從而計算出被測物的量。這類實驗關鍵是所測氣體體積必須是在常溫常壓下，所以，在讀氣體體積時，一定要保證是室溫，且要調整U型管或量筒的高度，使得U管兩端液面高度一致，這樣讀到的體積才是常溫常壓下的氣體體積。

5.有機實驗設計

有機實驗設計常見的類型有3大氣體（甲烷、乙烯、乙炔）制備及擴展實驗、苯和苯的同系物的鹵代與硝化、烯烴及炔烴的加成、鹵代烴的消去及檢驗、酯化反應等。有機實驗的儀器常會用到三口燒瓶、溫度計、冷凝管等。

實驗設計能力培養(yǎng)范文第3篇

一、問題提出

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗是化學教學的重要內(nèi)容，是化學教師常用的教學手段，也是學生學好化學的有效方法。

改革后的新教材在實驗編排上得到加強，《普通高中化學新課程標準（實驗）》中必修Ⅰ模塊的內(nèi)容標準要求學生初步認識實驗方案設計、實驗條件控制、數(shù)據(jù)處理等方法在化學學習和科學研究中的應用?！镀胀ǜ咧谢瘜W教學大綱》也明確提出：化學是一門以實驗為基礎的學科。加強實驗教學是提高化學教學質量的重要一環(huán)。培養(yǎng)學生的實驗能力有助于學生學好化學，提高科學探究的水平。教師應通過實驗教學和開展有關的課題研究，培養(yǎng)學生的實驗操作技能和實驗設計能力，引導他們綜合運用知識和技能解決一些簡單的化學實際問題。

二、化學實驗設計的原則

1.目的性原則：在整個實驗設計過程中，如實驗裝置、實驗步驟等的設計都應圍繞實驗目的和要求進行。

2.科學性原則：科學性是化學實驗設計的核心原則。在整個實驗設計過程中，實驗原理、裝置原理以及操作原理都必須與化學理論知識、實驗方法論和實驗研究過程相一致。簡單來說就是實驗設計應該具有合理性。

3.安全性原則：化學實驗設計中應當盡量避免使用有毒藥品或反應生成有毒氣體物質，以及具有一定危險性的實驗裝置和實驗操作。

4.可行性原則：可行性是化學實驗設計的根本原則。主要包括兩個方面：一是實驗原理、裝置原理和操作原理以及實驗方法切實可行；一是所選用的儀器、設備和藥品在現(xiàn)有條件下能得到滿足。

5.簡約性原則：實驗設計方案越簡單越好。

6.創(chuàng)新性原則：創(chuàng)新是實驗設計的靈魂。化學實驗設計要敢于突破陳規(guī)，能反映新事物、新觀點、新理論、新方法和新思路，體現(xiàn)新穎、獨特的特點。

7.最優(yōu)化原則：在化學實驗設計中，對所運用的反應原理、裝置原理、操作原理和實驗方法等進行全面優(yōu)化，或是在多個實驗設計方案中選取最佳實驗設計方案。

三、化學實驗設計能力的培養(yǎng)策略

1.講清實驗原理，挖掘經(jīng)典實驗的設計思想

實驗原理是化學實驗的核心部分，它不僅貫穿于化學實驗的始終，而且還影響化學實驗的方方面面，在一定程度上決定著實驗的方法和步驟，因此，充分理解實驗原理是形成實驗設計能力的基礎?；瘜W實驗設計思想是化學理論和化學實驗之間的橋梁，是化學實驗設計的靈魂，是根據(jù)相關的化學實驗課題，以化學理論為依據(jù)，思考、指導怎樣進行化學實驗的理性認識。任何化學實驗，都有其各自設計思想，一個成功的實驗，其設計思想包含著對以有知識靈活運用與創(chuàng)造性的科學構思。引導、啟發(fā)學生挖掘、繼承前人的實驗設計思想，是培養(yǎng)學生實驗設計能力的有效途徑。

2.挖掘化學實驗教學資源，在教學過程中有計劃地讓學生參與或設計相關實驗

中學生的化學基礎知識體系還不夠健全，一般不可能實現(xiàn)像科學家那樣運用科學方法，通過探究的途徑去發(fā)現(xiàn)人類尚未認識的科學事物及規(guī)律。在這種情況下，探究性實驗教學在內(nèi)容的選擇上，應立足于教材、貼近生活的情景素材，以具體的化學問題為載體，挖掘教材、生活中的素材，創(chuàng)設學習情境。將科學探究的方法滲透于某一具體的課題內(nèi)容教學之中，實現(xiàn)培養(yǎng)學生實驗設計能力的目標。

3.改驗證性實驗設計為探究性實驗

在化學教學中要有計劃的指導學生將驗證性實驗設計成探索性、研究性實驗，為學生探索和創(chuàng)造提供廣闊的實踐活動空間和思維分析空間，讓學生積極探索的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、調整實驗設計方案，使自身的探索過程不斷趨向科學、合理，從而使學生充分體驗探索性實驗的魅力，提高實驗設計能力。

4.重視生活情景中的科學探究實驗體驗

化學是與日常社會生活、生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密的自然科學，這就決定了自然現(xiàn)象、社會生活、生產(chǎn)實踐都能為化學教學提供豐富而有效的科學探究素材。如食品袋中常放的脫氧劑，可以利用這一日常社會生活中學生熟悉的情景，去引導學生對脫氧劑成分進行探究，觀察其顏色。根據(jù)其脫氧原理及顏色進行假設與猜想，進行實驗探究，將粉末分別加入水、堿、酸中，觀察到前兩者沒明顯變化，后者冒氣泡，反應后一段時間加硫氰化鉀溶液，發(fā)現(xiàn)變紅即存在鐵離子，逐步引導學生抽象出脫氧劑粉末中存在鐵粉這一結論。在這一實驗探究體驗學習過程中，學生不僅實驗設計能力提高，也提高了分析問題、解決問題的實踐能力。

5.分析實驗設計方法，拓寬實驗設計思路

在實驗教學中，要培養(yǎng)學生實驗設計能力，就必須引導學生認真分析實驗設計方法，拓寬實驗設計思路，進行同一實驗問題多個實驗方案并優(yōu)選的設計方式，使學生從中體會實驗設計思想，掌握實驗設計方法，從而達到培養(yǎng)實驗設計能力的目的。

6.對實驗方案設計提供咨詢

由于中學生的知識水平參差不齊，在實驗設計的過程中，遇到的問題肯定很多。所以，這就需要教師要一一給予幫助，提供必要的咨詢服務。在整個設計過程中，要采取邊扶邊放的政策，切不可包辦代替，要逐步培養(yǎng)學生獨立設計實驗方案的能力。

7.在化學考核中滲透探究性實驗方案設計的內(nèi)容

對學生進行化學考核時，要盡量改變過去重知識輕能力的考核方式，要求命題標準不僅要具有代表性和充分的知識覆蓋面，而且要符合實驗能力考核的目的要求。通過考核，真正能體現(xiàn)出學生掌握知識和技能的情況?；瘜W考核的命題，應注重對學生探究性實驗設計方面考核。

8.及時指導學生總結，不斷提高學生實驗設計水平

實驗設計能力培養(yǎng)范文第4篇

關鍵詞：新課標 生物 探究性實驗 設計能力

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2015）05-0152-01

在傳統(tǒng)的生物教學中，實驗教學雖然也是重要的一個環(huán)節(jié)，但其弊端是很明顯的。比如在實驗課上，教師往往成為了主角。教師會按照教科書上的指示，精心演示實驗，然后總結實驗結果。學生往往成為了觀眾，只是記錄一些實驗數(shù)據(jù)，分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結論。學生自己并不敢操作實驗，這就使得實驗教學的效率大打折扣。

探究性實驗設計是指根據(jù)問題的需要確立研究目標，應用所學原理，選擇適當儀器、藥品和材料，設計各種實驗去驗證或探索某一原理和現(xiàn)象的過程，目的是把學生從照抄、照搬、照做的狀態(tài)引導為自主、獨立、創(chuàng)新的狀態(tài)，需要教師從平常的教學中不斷貫徹新的教學理念，新的教學方式，鼓勵和肯定學生的思維火花，不斷放手讓學生在實踐中探索研究和“發(fā)現(xiàn)”知識，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維及實踐能力，全面提高學生的科學素質。下面我就淺談一下自己在教學實踐中的幾點體會。

一、教師要引導學生認真分析實驗操作步驟，體會實驗設計的科學性和可操作性

以往的實驗操作過程，有著許多不足，比如學生往往按部就班、機械地按實驗步驟操作，所有的實驗都成了驗證性實驗，導致對實驗材料的選擇、實驗的次序及操作細節(jié)都忽略了，而只注重實驗結果。這就根本達不到實驗的目的，更不利于學生能力的提高，盡對這一現(xiàn)象，教師可從課本中的實驗入手，引導學生體會實驗步驟中的選材、實驗的次序及操作細節(jié)等方面折科學性和可操作性，多問個為什么？有無其它解決方法？

如：在觀察酵母菌的形態(tài)結構實驗時，教師首先讓學生討論分析其實驗操作的細節(jié)，啟發(fā)引導學生提出一些問題：酵母菌為什么要培養(yǎng)在淀粉液中？培養(yǎng)在蘋果中是否可以？淀粉糊為什么煮沸后要冷卻？瓶口為什么要加棉塞？為什么要放在溫暖的環(huán)境中？

經(jīng)過討論，學生才真正地體會到了一個完整的實驗步驟原來這么復雜、這么嚴密，需要注意很多問題，從而使學生真正地理解了實驗原理，了解了整個實驗安排的必要性，并進一步地懂得了實驗步驟的設計需要大膽想象、需要考慮實驗方案的科學性和可操作性。這樣為下一步有條不紊的實驗操作打下了良好的基礎。

二、鼓勵學生大膽想象，初步鍛煉實驗設計能力

教師在學生懂得了實驗設計的科學性的基礎上，適時創(chuàng)造機會，讓學生扮演發(fā)明家的角色，自己去設計各種方案，去探究科學的奧密，去實踐一下自己的能力，并在成功中享受到創(chuàng)造的喜悅。

如：在探究種子萌發(fā)條件實驗中，提出假設后，讓學生以小組為單位，自行設計實驗步驟。結果學生紛紛發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，設計了各種實驗方案，其中雖然有些顯得幼稚和不成熟，甚至有很多錯誤，但學生是在走自己的路，自己探索，自己運用所學的知識創(chuàng)造性地解決 問題。因此我對他們的積極性仍然給予了高度評價，并與學生一起討論、分析、篩選了幾個可行性較強的方案，進行實驗操作和驗證。下面是一組學生設計的比較好的一個實驗。實驗來證明“陽光是不是種子萌發(fā)必需的外界條件”。學生準備了兩組種子萌發(fā)實驗的裝置，在其他條件都相同的情況下，一組裝置放在陽光下，另一組放在暗室中，用有、無陽光照射作對照，實驗結果就可以說明陽光對種子萌發(fā)是否有作用。如果我們只在陽光下做了種子萌發(fā)實驗，沒有做對照實驗，就不能說明陽光是不是種子萌發(fā)必需的外界條件。經(jīng)過實際操作后，學生又在教師的指導下對實驗步驟和結果進行逐個分析，發(fā)現(xiàn)其中 的問題給予及時地糾正，從而使實驗結果更加科學可靠。

三、激發(fā)學生實驗設計的熱情，培養(yǎng)學生獨立探索的習慣

如果學生總是擔心操作失敗，缺乏自信心，慢慢地就失去生物實驗的興趣，更談不上實驗設計的熱情了，盡對這一情況，我就鼓勵學生說：“任何一項重大發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，都 是科學家經(jīng)過多次的實驗失敗后產(chǎn)生的，失敗不可怕，可怕的是因擔心失敗而不敢去探索，將會一事無成?！蓖ㄟ^講解并結合平時的實驗教學，不斷地激發(fā)學生的實驗熱情，引導學生自覺主動地發(fā)現(xiàn)探索空間，使學生逐步養(yǎng)成獨立探索的習慣，教師要及時地發(fā)現(xiàn)和肯定學生的點滴進步，以增強其自信心，提高實驗設計能力。

實驗設計能力培養(yǎng)范文第5篇

關鍵詞：高等教育 教育質量 實驗教學改革 探索與實踐

傳統(tǒng)的實驗教學方式一般為演示性、驗證性和操作性實驗，基本上能夠使學生達到對知識理解和掌握的目的，但也存在著學生上實驗課的積極性不高、實驗教學流于形式、實驗操作走過場等問題，很難達到真正的實驗目的，對學生實踐能力的培養(yǎng)較為不利，嚴重地影響了高等教育的成效。對如何解決這些問題，在近幾年的教學改革過程中，我們提出了以設計為主線、以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革思路、方式方法和實施方案，并在一系列課程的實驗教學過程中進行了深入的探索與實踐，取得了較好的成效。

一、以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革思路

從實驗的性質來看，可分為演示性、驗證性、操作性實驗和綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗兩大層次。前者主要是理解實驗原理、進行實驗操作、綜合分析討論和論文報告（或稱實驗報告）的撰寫的過程，是對知識的理解和掌握，基本上屬于繼承和接受前人的知識、技能，重復前人的工作范疇，這是科學實驗入門的基礎訓練；后者是當學生經(jīng)過一定數(shù)量的基礎實驗訓練之后，有必要對學生進行具有科學實驗全過程性質的設計性、創(chuàng)新性實驗的訓練，科學實驗的基本程序大體包括：選擇課題、課題調研、制定方案、實驗過程、綜合分析討論和論文報告的撰寫等。后者的綜合性實驗是介于兩層次之間的，設計性實驗才是培養(yǎng)實踐能力和研究能力的，而創(chuàng)新性實驗則體現(xiàn)了實驗效果的最高境界。

以設計為主線、以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學突出的是設計為主線、以實踐能力培養(yǎng)為核心，其宗旨是：實驗教學以設計性實驗和創(chuàng)新性實驗為主，通過實驗，充分調動學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使學生在掌握了一定理論知識和實驗技能的基礎上，在教師適當?shù)囊龑?，完成從實驗設計到實驗操作、書寫論文式的實驗報告的全過程，從而不斷提高學生設計能力、實踐能力、研究能力及創(chuàng)新意識，樹立嚴謹?shù)墓ぷ鳌⒖蒲凶黠L和培養(yǎng)創(chuàng)新精神，有助于加強學生的綜合素質教育。

二、以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革的主要方法

1、由任課教師根據(jù)所學課程有關內(nèi)容制定實驗課題、實驗內(nèi)容及設計要求。在任課教師的指導下，學生利用本課程前面所掌握的系統(tǒng)設計工具及系統(tǒng)設計知識，對本實驗進行系統(tǒng)分析，制定并完善實驗設計技術路線，保證實驗具有一定的創(chuàng)新性與可行性；

2、學生根據(jù)本實驗課題、實驗內(nèi)容及設計要求，利用課外時間，查找相關資料，在任課教師的指導下，進行系統(tǒng)設計、仿真測試與完善；

3、在仿真測試完成后，在實驗教師指導下，在實驗室完成系統(tǒng)電路板及元器件的焊接、調試及完善等，進行實驗數(shù)據(jù)的測試，并做好實驗記錄，及時整理、統(tǒng)計處理數(shù)據(jù)，分析實驗結果；

4、最后按照科研論文的格式與要求書寫實驗報告，每人一份，鍛煉每個同學的歸納、總結、綜合分析能力與寫作技巧，再由任課教師審閱、評分。

三、以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革的作用和意義

1、由于實驗的全過程是由學生獨立自主完成的，實驗的主動權在學生，不可能存在等待、依賴思想，能充分發(fā)揮學生的主觀能動性和積極性，這是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的前提基礎。

2、本方案實驗的要求不是通常驗證性、演示性實驗的簡單綜合，而是更多地貼近工程實際、綜合運用所學知識進行項目的設計和實現(xiàn)，含有創(chuàng)新因素，因此對學生既有挑戰(zhàn)性又有壓力，能激發(fā)學生的興趣，這是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的動力源泉。

3、學生通過實驗中的任務分析、方案制定、電路構思、硬件設計、軟件編寫、分步試驗、制作實施、系統(tǒng)調試、指標測試、性能改進和報告撰寫等全過程的實踐和攻關，既能把所學的理論知識加以綜合運用，又能把研究視野擴展到相關的知識領域，接觸一些先進的元器件并加以運用。動手實踐的能力得到實實在在的訓練，發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力會有實質性的提高，創(chuàng)新素質在這種潛移默化的過程中得以形成和提升。

4、由于實驗的實施必須獨立經(jīng)歷從第一步到最后一步的全過程，每個人的方案和實施方式各異，從學生的整體來看，充分發(fā)揮了各人的原創(chuàng)能力、設計能力和實施能力，由此也萌發(fā)出來不少對工程和社會有實際貢獻的創(chuàng)作思路。實驗的要求和技術指標也有利于促進學生之間在實施過程中的技術交流和問題的探討、相互啟發(fā)和取長補短，這種團隊合作解決問題的氛圍和條件是實驗指導老師的能力所無法提供和滿足得了的。

5、本方案在加強對學生素質和實踐能力培養(yǎng)的同時，有助于快速地、高質量地把學生培養(yǎng)成為全面型、綜合型、實用型的復合人才，對“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施，對拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)等具有積極的作用；

6、本方案的實施推廣將會顯著提高我國高等教育的成效，推動我國高等教育的發(fā)展。

四、以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革的顯著特點

1、本實驗是上學期所學知識的繼續(xù)，使系統(tǒng)設計由仿真設計進展為實物設計，與前面所學知識無縫鏈接起來，保持實踐鍛煉的連貫性，通過一年的系統(tǒng)設計鍛煉，使學生完全能夠掌握系統(tǒng)設計的精髓；

2、每一個實驗都是一個完整的系統(tǒng)設計，培養(yǎng)學生查找資料、分析問題、解決問題等實踐能力；

3、簡單的一門實驗課，學生的查閱資料能力、學習能力、設計能力、溝通能力、創(chuàng)新能力等都得到很好的培養(yǎng)和鍛煉，為將來畢業(yè)設計、尋找工作、順利踏入社會、成為棟梁之材奠定了良好的根基；

4、如果每一門課都是如此，我們培養(yǎng)的學生將會怎樣呢？

五、以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心的實驗教學改革的成效

1、由于實驗的全過程是由學生獨立自主完成的，實驗的主動權在學生，不可能存在等待、依賴思想，能充分發(fā)揮學生的主觀能動性和積極性，這是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的前提基礎。

2、本方案實驗的要求不是通常驗證性、演示性實驗的簡單綜合，而是更多地貼近工程實際、綜合運用所學知識進行項目的設計和實現(xiàn)，含有創(chuàng)新因素，因此對學生既有挑戰(zhàn)性又有壓力，能激發(fā)學生的興趣，這是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的動力源泉。

3、學生通過實驗中的任務分析、方案制定、電路構思、硬件設計、軟件編寫、分步試驗、制作實施、系統(tǒng)調試、指標測試、性能改進和報告撰寫等全過程的實踐和攻關，既能把所學的理論知識加以綜合運用，又能把研究視野擴展到相關的知識領域，接觸一些先進的元器件并加以運用。動手實踐的能力得到實實在在的訓練，發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力會有實質性的提高，創(chuàng)新素質在這種潛移默化的過程中得以形成和提升。

4、由于實驗的實施必須獨立經(jīng)歷從第一步到最后一步的全過程，每個人的方案和實施方式各異，從學生的整體來看，充分發(fā)揮了各人的原創(chuàng)能力、設計能力和實施能力，由此也萌發(fā)出來不少對工程和社會有實際貢獻的創(chuàng)作思路。實驗的要求和技術指標也有利于促進學生之間在實施過程中的技術交流和問題的探討、相互啟發(fā)和取長補短，這種團隊合作解決問題的氛圍和條件是實驗指導老師的能力所無法提供和滿足得了的。

5、本方案在加強對學生素質和實踐能力培養(yǎng)的同時，有助于快速地、高質量地把學生培養(yǎng)成為全面型、綜合型、實用型的復合人才，對“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施，對拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)等具有積極的作用。

6、為后續(xù)實驗教學改革和本項目的完善奠定了較好的基礎。

通過“以設計為主線，以實踐能力培養(yǎng)為核心”的實驗教學改革，許多學生的設計能力、實踐能力及其它各方面能力得到大幅度的提升。本實驗教學改革也受到了學生的廣泛好評。許多同學評價認為：這種實驗教學改革無論是改革方案還是實際實現(xiàn)的過程，不得不說至少是在我所經(jīng)歷的課程改革中最成功的一次，很多同學學會了很多能實實在在用得上的東西。也是這次改革，向我們證明了大學的課程并非一無是處，并非只是為了考試而學習。絕大多數(shù)同學把握住了機會，利用單片機課程所學的系統(tǒng)設計知識設計自己的系統(tǒng)并做出實物，并不斷大膽地設計自己的系統(tǒng)，并且完全可以在實際中應用，完全從書本的理論知識中走了出來，可以把理論的東西很好地應用在實際開發(fā)中，在課程改革中受益匪淺，能力得到質的飛躍。

本文為教育部人文社會科學研究“工程科技人才研究專項”成果（10JDGC011）、2012年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目成果。

作者簡介：

張東陽，沈陽理工大學裝備工程學院教師，副教授；張景異，沈陽理工大學卓越工程學院院長，教授。

參考文獻：

[1]郭廣生、李慶豐：《培養(yǎng)創(chuàng)新人才呼喚教學方法大變革》，《中國高等教育》，2011年第18期。

[2]林健：《面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學習》，《高等工程教育研究》，2011年第6期。