科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究論文
1傳統(tǒng)實驗的局限性及設(shè)計性實驗的特點
傳統(tǒng)實驗教學(xué)偏重于驗證性實驗，實驗項目常常是按教學(xué)大綱要求設(shè)定的本學(xué)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(dǎo)中預(yù)設(shè)的，學(xué)生缺少自主設(shè)計實驗的空間，學(xué)生的主體地位得不得很好發(fā)揮；實驗結(jié)果只要求學(xué)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(xué)生即完成預(yù)定的教學(xué)任務(wù)。這些實驗課程對鞏固理論知識、鍛煉學(xué)生的基本動手能力有很大幫助，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(yǎng)。設(shè)計性實驗則是指根據(jù)給定的實驗方向、自行設(shè)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(shè)計性實驗的主體是學(xué)生，整個實驗過程由學(xué)生獨立設(shè)計和操作，實驗中出現(xiàn)的問題由學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的基礎(chǔ)知識并查閱相應(yīng)資料自行解決，因此設(shè)計性實驗突出了學(xué)生在實驗過程中的主體地位，發(fā)揮了學(xué)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(shè)計性實驗對培養(yǎng)和提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的必要性
2.1獨立設(shè)計激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維
設(shè)計性實驗的整個過程是在相對寬松、自主學(xué)習(xí)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(xué)生充分發(fā)揮自身的主觀能動性，依靠自身的能力設(shè)計新的實施方案，進行新的操作嘗試。在設(shè)計實驗的過程中，學(xué)生需要充分調(diào)動自己所學(xué)的相關(guān)知識，整合相關(guān)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(shè)計到實施，學(xué)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(xué)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(xué)生的科技創(chuàng)新能力。
2.2設(shè)計性實驗使學(xué)生的創(chuàng)新能力在實踐中得以鍛煉和升華
設(shè)計性實驗是實驗的高級形式，有一定的難度，學(xué)生在實驗過程中會遇到一些障礙，這樣有利于學(xué)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(xué)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(xué)生更強大的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新興趣。
3設(shè)計性實驗培養(yǎng)和提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑
3.1實驗選題與前期準備
在設(shè)計性實驗題目選擇上，教師要根據(jù)學(xué)生實際水平選擇難易適當?shù)念}目。選題的合適與否關(guān)系到能否達到預(yù)期的實驗?zāi)康募皩嶒灲虒W(xué)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(shè)計性實驗的意義，難以達到培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的能力范圍，使學(xué)生喪失信心，也得不到相應(yīng)的效果。選題應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱，兼顧學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，以學(xué)生掌握的基本知識為基礎(chǔ)，可適當高于所學(xué)知識，有利于學(xué)生將已學(xué)過的知識系統(tǒng)化和實用化，有利于啟發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新性思維。根據(jù)指導(dǎo)教師設(shè)定的實驗題目，學(xué)生在前期準備中，應(yīng)熟悉相關(guān)學(xué)科的知識，掌握基礎(chǔ)的實驗操作，熟悉相關(guān)的儀器設(shè)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(fù)雜的`儀器設(shè)備要詳細閱讀說明書，并請教相關(guān)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(yīng)先了解其性能，做到安全第一，并確保正確使用；實驗用具應(yīng)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(xué)生根據(jù)既定的實驗題目，查閱教材及相關(guān)專業(yè)書籍，登錄學(xué)校網(wǎng)站查閱中文期刊全文數(shù)據(jù)庫等相關(guān)的資料和文獻。在文獻的查閱中應(yīng)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(xué)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(guān)鍵性的文獻對實驗幫助很大，學(xué)生可從中借鑒先進的方法和技術(shù)，以利于下一步方案設(shè)計和實施。
3.3設(shè)計實驗方案
此階段要求學(xué)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(xué)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(yù)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(yīng)鼓勵學(xué)生在設(shè)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(shè)計性實驗的實施
學(xué)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(yù)實驗，在準備和預(yù)實驗過程中遇到的反常現(xiàn)象和問題，由學(xué)生自己思考，自行解決，并不斷地修改和完善設(shè)計方案。在實驗中教師只起指導(dǎo)的作用，一般不直接回答和解決學(xué)生的問題。設(shè)計方案的實施過程是學(xué)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(fù)實踐才能解決，這使學(xué)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(xué)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(guān)設(shè)計人進行講解，分享其設(shè)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(xué)生對實驗的認識，提高學(xué)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(shè)計和新思路的、遇到問題能積極動腦想辦法解決的同學(xué)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(xué)生對整個實驗的書面總結(jié)及梳理。這一階段學(xué)生已完成了實驗操作過程，有了相應(yīng)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(guān)鍵因素，在教師的指導(dǎo)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(xué)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(shè)計做準備，而且在導(dǎo)師的指導(dǎo)下能獨立開展科學(xué)研究。其中質(zhì)量較高的論文，可向相關(guān)期刊投稿，這一活動可以更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
4設(shè)計性實驗對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的建議
4．1注重實驗基礎(chǔ)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(chǔ)就談不上提高。因而在學(xué)生進行設(shè)計性實驗時，一定不要打下牢固的基礎(chǔ)知識后在開展。
4.2注重學(xué)生全面培養(yǎng)
培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力，決不只是依靠多開一些設(shè)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(xué)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(xué)生創(chuàng)新能力融入到所有實驗過程中，讓每一個實驗?zāi)茉谂囵B(yǎng)學(xué)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(shè)計性實驗是較高層次的實驗教學(xué)，是以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。整個實驗過程中強化了學(xué)生的自主探索的學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生在綜合運用所學(xué)知識的基礎(chǔ)上進行大膽創(chuàng)新，重在訓(xùn)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(yīng)時代要求的教學(xué)形式，同時設(shè)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(xué)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(xué)相長的良好方式。因此設(shè)計性實驗值得推廣和應(yīng)用。
作者：孫海燕 單位：河南科技學(xué)院
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