科技創(chuàng )新能力培養探究論文
1傳統實(shí)驗的局限性及設計性實(shí)驗的特點(diǎn)
傳統實(shí)驗教學(xué)偏重于驗證性實(shí)驗，實(shí)驗項目常常是按教學(xué)大綱要求設定的本學(xué)科的經(jīng)典實(shí)驗，實(shí)驗項目之間相對孤立、缺乏內在的有機結合；實(shí)驗材料、用具及方法等是實(shí)驗指導中預設的，學(xué)生缺少自主設計實(shí)驗的空間，學(xué)生的主體地位得不得很好發(fā)揮；實(shí)驗結果只要求學(xué)生獲得驗證性實(shí)驗的合理數據、完成實(shí)驗報告，教師和學(xué)生即完成預定的教學(xué)任務(wù)。這些實(shí)驗課程對鞏固理論知識、鍛煉學(xué)生的基本動(dòng)手能力有很大幫助，但這種教條式的教學(xué)模式不利于學(xué)生創(chuàng )新思維的發(fā)展和創(chuàng )新能力的培養。設計性實(shí)驗則是指根據給定的實(shí)驗方向、自行設計實(shí)驗方案，準備實(shí)驗儀器和藥品，獨立進(jìn)行實(shí)驗操作，并得出實(shí)驗結果的探索性實(shí)驗。由于設計性實(shí)驗的主體是學(xué)生，整個(gè)實(shí)驗過(guò)程由學(xué)生獨立設計和操作，實(shí)驗中出現的問(wèn)題由學(xué)生根據自己所學(xué)的基礎知識并查閱相應資料自行解決，因此設計性實(shí)驗突出了學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中的主體地位，發(fā)揮了學(xué)生的開(kāi)創(chuàng )性思維，體現了整個(gè)實(shí)驗過(guò)程的開(kāi)放性和創(chuàng )新性。
2設計性實(shí)驗對培養和提高大學(xué)生科技創(chuàng )新能力的必要性
2.1獨立設計激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新思維
設計性實(shí)驗的整個(gè)過(guò)程是在相對寬松、自主學(xué)習的環(huán)境中進(jìn)行，擺脫了傳統實(shí)驗固定方法和步驟的束縛，讓學(xué)生充分發(fā)揮自身的主觀(guān)能動(dòng)性，依靠自身的能力設計新的實(shí)施方案，進(jìn)行新的操作嘗試。在設計實(shí)驗的過(guò)程中，學(xué)生需要充分調動(dòng)自己所學(xué)的相關(guān)知識，整合相關(guān)的實(shí)踐操作技術(shù)，使實(shí)驗形成一個(gè)可實(shí)施的系統實(shí)體。從設計到實(shí)施，學(xué)生要對自己的每一步操作及整個(gè)實(shí)驗結果負責。在完全自主的過(guò)程中，學(xué)生變被動(dòng)接受為主動(dòng)思維和操作，激發(fā)其新的思維方式，嘗試新的實(shí)驗方法，從而提高學(xué)生的科技創(chuàng )新能力。
2.2設計性實(shí)驗使學(xué)生的創(chuàng )新能力在實(shí)踐中得以鍛煉和升華
設計性實(shí)驗是實(shí)驗的高級形式，有一定的難度，學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中會(huì )遇到一些障礙，這樣有利于學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、思考問(wèn)題和獨立解決問(wèn)題，使其創(chuàng )新思維在問(wèn)題的發(fā)現和解決中得以鍛煉。若學(xué)生在實(shí)驗中得到了滿(mǎn)意的結果，能使其產(chǎn)生巨大的成就感，進(jìn)而激發(fā)更深層次的創(chuàng )新理念，使創(chuàng )新思維在實(shí)踐中得以進(jìn)一步升華，激發(fā)學(xué)生更強大的學(xué)習和創(chuàng )新興趣。
3設計性實(shí)驗培養和提高大學(xué)生創(chuàng )新能力的途徑
3.1實(shí)驗選題與前期準備
在設計性實(shí)驗題目選擇上，教師要根據學(xué)生實(shí)際水平選擇難易適當的題目。選題的合適與否關(guān)系到能否達到預期的實(shí)驗目的及實(shí)驗教學(xué)各環(huán)節的順利進(jìn)行。課題面選擇過(guò)小或過(guò)于簡(jiǎn)單便失去了設計性實(shí)驗的意義，難以達到培養學(xué)生創(chuàng )新能力的目的，反之，課題選擇過(guò)大或實(shí)驗指標過(guò)高，超出學(xué)生的能力范圍，使學(xué)生喪失信心，也得不到相應的效果。選題應根據教學(xué)大綱，兼顧學(xué)科發(fā)展現狀與趨勢，以學(xué)生掌握的基本知識為基礎，可適當高于所學(xué)知識，有利于學(xué)生將已學(xué)過(guò)的知識系統化和實(shí)用化，有利于啟發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng )新性思維。根據指導教師設定的實(shí)驗題目，學(xué)生在前期準備中，應熟悉相關(guān)學(xué)科的知識，掌握基礎的實(shí)驗操作，熟悉相關(guān)的儀器設備，詳細了解實(shí)驗試劑的性能和作用機理。實(shí)驗中要用到的復雜的`儀器設備要詳細閱讀說(shuō)明書(shū)，并請教相關(guān)操作人員，做到對儀器能夠熟練無(wú)誤的使用；實(shí)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(shí)驗用具應以最大限度降低實(shí)驗誤差為前提，選擇合適的用具。
3.2查閱文獻
學(xué)生根據既定的實(shí)驗題目，查閱教材及相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，登錄學(xué)校網(wǎng)站查閱中文期刊全文數據庫等相關(guān)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(dòng)向，了解新的實(shí)驗方法并借鑒；在文獻檢索中，要求學(xué)生注意檢索的方法，提高檢索效率，確保不漏掉有價(jià)值的文獻。關(guān)鍵性的文獻對實(shí)驗幫助很大，學(xué)生可從中借鑒先進(jìn)的方法和技術(shù)，以利于下一步方案設計和實(shí)施。
3.3設計實(shí)驗方案
此階段要求學(xué)生對查閱的文獻資料進(jìn)行歸納總結，確定最佳方案。在此過(guò)程中學(xué)生要從實(shí)驗原理、目的、操作方法步驟、實(shí)驗材料、所需儀器、用具及數量、藥品及用量、預期結果、注意事項等做詳細計劃，并將過(guò)程以書(shū)面形式交于老師，共同研究探討其可行性并及時(shí)修正。教師應鼓勵學(xué)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(shí)驗的實(shí)施
學(xué)生根據自己提出的實(shí)驗方案，準備實(shí)驗用具、配制藥品和調試儀器、熟悉操作過(guò)程，進(jìn)行預實(shí)驗，在準備和預實(shí)驗過(guò)程中遇到的反�，F象和問(wèn)題，由學(xué)生自己思考，自行解決，并不斷地修改和完善設計方案。在實(shí)驗中教師只起指導的作用，一般不直接回答和解決學(xué)生的問(wèn)題。設計方案的實(shí)施過(guò)程是學(xué)生把理論和實(shí)踐結合進(jìn)一步創(chuàng )新的過(guò)程，遇到的問(wèn)題要分析、思考、判斷，反復實(shí)踐才能解決，這使學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng )新能力有了很大幅度的提高。
3.5實(shí)驗方法、過(guò)程和結果的總結與討論
實(shí)驗完成后，組織學(xué)生對實(shí)驗方法、實(shí)驗過(guò)程中出現的主要問(wèn)題及實(shí)驗結果進(jìn)行討論、交流和總結。對于較先進(jìn)及取得理想實(shí)驗結果的方法，請相關(guān)設計人進(jìn)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(shí)驗過(guò)程中出現的問(wèn)題，找出癥結所在，以便以后加以改進(jìn)。通過(guò)對實(shí)驗的總結，加深學(xué)生對實(shí)驗的認識，提高學(xué)生的創(chuàng )新思維和能力。同時(shí)教師對主動(dòng)嘗試有難度題目的、有創(chuàng )新設計和新思路的、遇到問(wèn)題能積極動(dòng)腦想辦法解決的同學(xué)給與鼓勵和表?yè)P，激發(fā)其進(jìn)一步創(chuàng )新的積極性。
3.6撰寫(xiě)實(shí)驗論文
實(shí)驗論文的撰寫(xiě)是學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗的書(shū)面總結及梳理。這一階段學(xué)生已完成了實(shí)驗操作過(guò)程，有了相應的結果，通過(guò)整理數據，分析結果，總結實(shí)驗過(guò)程，討論影響實(shí)驗的關(guān)鍵因素，在教師的指導下，按照科研論文的基本格式，撰寫(xiě)實(shí)驗論文。通過(guò)論文的撰寫(xiě)，使學(xué)生對實(shí)驗進(jìn)一步思索，使其對實(shí)驗有一個(gè)從“理論—實(shí)踐—理論”的質(zhì)的升華，激發(fā)更深層次的創(chuàng )新思維。同時(shí)寫(xiě)論文的過(guò)程也使他們基本掌握實(shí)驗型論文的寫(xiě)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(kāi)展科學(xué)研究。其中質(zhì)量較高的論文，可向相關(guān)期刊投稿，這一活動(dòng)可以更好的培養學(xué)生的創(chuàng )新意識。
4設計性實(shí)驗對創(chuàng )新能力培養的建議
4．1注重實(shí)驗基礎知識和實(shí)驗技能的掌握
創(chuàng )新能力的培養不能盲目進(jìn)行。能力的培養是知識的積淀與轉化、是知識的升華和運用。沒(méi)有知識的積累就談不上能力，沒(méi)有基礎就談不上提高。因而在學(xué)生進(jìn)行設計性實(shí)驗時(shí)，一定不要打下牢固的基礎知識后在開(kāi)展。
4.2注重學(xué)生全面培養
培養學(xué)生科技創(chuàng )新能力，決不只是依靠多開(kāi)一些設計性實(shí)驗來(lái)完成的過(guò)程，它是是一個(gè)系統的工程，一個(gè)教學(xué)理念轉變的工程，是長(cháng)期形成的過(guò)程，因而必須把培養學(xué)生創(chuàng )新能力融入到所有實(shí)驗過(guò)程中，讓每一個(gè)實(shí)驗能在培養學(xué)生創(chuàng )新能力中發(fā)光，提高每一個(gè)實(shí)驗在創(chuàng )新能力培養中的效能。每一個(gè)實(shí)驗項目不是一成不變的，從中找出可探討的內容，從而提高了每一個(gè)實(shí)驗的價(jià)值效益。
5結束語(yǔ)
設計性實(shí)驗是較高層次的實(shí)驗教學(xué)，是以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中強化了學(xué)生的自主探索的學(xué)習能力，使學(xué)生在綜合運用所學(xué)知識的基礎上進(jìn)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(xué)生全面發(fā)展，適應時(shí)代要求的教學(xué)形式，同時(shí)設計性實(shí)驗對教師的素質(zhì)和能力也提出了更高的要求，同時(shí)學(xué)生在實(shí)驗過(guò)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(xué)相長(cháng)的良好方式。因此設計性實(shí)驗值得推廣和應用。
作者：孫海燕 單位：河南科技學(xué)院
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