第一篇：学院数学设计性实验教学模式
1设计性学院化学实验开办的理论根据
建构主义学习理论觉得学习活动不是单纯地由班主任向中学生传递知识，而是学习者按照外界的信息、通过自己原有的知识系统建构理解的过程，理解的建立源自新旧知识之间的互相作用，通过同化维持认知结构的稳定和平衡，通过迎合重组或改建现有认知结构达到新的平衡。在设计性实验教学中，班主任帮助中学生进行知识建立，使中学生通过观察实验现象，思索这种现象所反映的事物的性质、物理规律以及与其他事物之间的内在联系，结合脑子中己有的科学知识和数学模型，构建新的知识结构。为此，建构主义的教学模式应是以中学生为中心，在整个教学过程中班主任起组织者、指导者和推动者的作用，而中学生则由信息的被动接收者弄成信息加工的主体和知识的主动建立者。从教育理论的发展的角度看，设计性实验教学也符合现代教育理论的发展方向，我国教育理论正由传统的教学理论向现代教学理论变革。在教学目的上，传统教学侧重于对前人知识的承继，现代教学论则指出中学生学习能力的发展和综合素养的提升，促使情商和智商协调发展;在教学过程上，传统教学论觉得中学生应当系统全面把握知识体系，着力于结果，现代教学论则觉得教与学不应当只重视知识把握的结果，更应当重视把握知识的过程，教与学推动中学生对事物的认知，对学习技巧的把握，这样就能高质量地把握知识;在教学方式上，传统的教学论觉得班主任是知识的传授者，而现代教学论则觉得班主任更应当是课程设计者，通过班主任的设计和引导，使得中学生探求知识，培养中学生剖析问题和解决问题的能力。
2设计性学院化学实验的定义
设计性学院化学实验指中学生在具有一定的普通化学学基本知识和基本的实验操作技能基础上，针对某一给定的实验题目，通过自主查阅相关资料，自行设计实验方案，自主进行实验操作的实验，带有初步科学探求的性质。它所涉及的不仅仅是化学实验某一方面的问题，而是带有初步的科学研究训练特征，为中学生步入高年级或则研究生阶段以后的科研训练、科学研究提供方式和思维训练。为此，设计性化学实验这些要求中学生发挥主观能动性去探求、发现、分析和解决问题，因而对知识实现主动把握的过程，与建立主义基本理论的观点十分一致。
3设计性实验教学的开发与建立
按照建构主义教育理论，学习者自身认知结构所形成的认知能力会影响其对外界信息的认识和选择，只有当外界信息与学习者认知结构定势形成冲突时才会促使新的认知结构的产生。并且，外界信息的剌激硬度必须适度能够形成最佳的疗效，实现认知结构的有效转化。也就是说给中学生训练任务的难度不能超出中学生的认知能力，太简单达不到训练目的，太难则会严打中学生的学习兴趣，“跳一跳，摘果子”的难度最好。
3.1从数学学精典理论与规律中设计实验项目
学院化学实验基本上都是围绕学院化学学科中的基本理论和基本方式展开的，通过实验验证和研究精典的理论和规律，学习实验仪器的使用、实验方式的评估和实验方案的制订及施行。不但这般，专科教育实质上也是更重视专业基础的筑牢、基本实验技能的把握和基本科学研究方式的举办，因而设计性实验从选题上来讲大部份依然是围绕精典理论进行研究，但新仪器、新技术和新技巧的使用无疑可以提高设计性实验项目的内涵和外延。诸如:在重力加速度的检测实验中，重力加速度的检测方式有单摆检测重力加速、自由落体法检测重力加速度和气垫滑轨检测重力加速度。要求中学生强调三种检测方式的异同点、评估每种方式的偏差，之后提出若干测试方案。又如:使用单摆法检测时周期、摆长、摆角、摆球质量之间的关系及其修正;自由落体法检测时初速率的清除或则检测，频闪拍照法的处理及光电计时法时光电门位置的摆放;气垫滑轨检测重力加速度的系统偏差剖析及数据处理方法的把握等。实验中提供的仪器设备主要有单摆、游标千分尺、秒表、米尺、气垫滑轨、小车、砝码、计数计时仪、新型焦利秤、霍尔开关传感、运动传感、数据处理软件等软硬件设备。督促中学生完成实验方案的制订、实验过程的执行以及后续数据的处理，新技术和数据处理软件的使用拓展了中学生的实验设计思路，训练了中学生处理数据的能力。设计性实验的设置不仅仅屈从于精典理论的验证，同样也涵盖班主任的科学研究项目和工程技术前沿知识。因而实验项目的设置采用常设项目和补充项目两种，常设项目有十项:重力加速度的检测、变温液体粘滞系数的检测、阻尼震动与受迫震动、光栅特点和光波波长的测定、交流电桥实验、用迈克尔逊干涉仪测空气的折射率、电表加装、RL、RC电路的稳态过程、太阳能电板基本特点研究、热敏内阻的气温特点研究。因为办学条件的限制，怎么充分借助已有的实验器材开发设计性实验项目变得很有意义。因而，这就要求班主任对平时的实验中的问题和现象进行总结和积累，按照生产生活的实际须要和班主任的科研开发新的设计性实验项目。
3.2生产生活中开发实验项目
实验的最终目的是训练中学生的操作能力和创新思维，因而将生产和生活中的实际问题设计成实验项目既可以满足工作的须要中国石油大学大学物理实验论文，也可以检验中学生解决实际问题的能力，增强中学生的学习兴趣和自我认同感。比如，我们中学和湖南市中学是共建单位，该学校希望能开发一种简便易操作的“楞次定律”演示实验装置，要求实现两个目的:可以便捷地展示“磁生电”和“电生磁”现象。我们就组织了几个应用数学学专业和电气工程及其手动化专业的中学生来开发实验装置。1)查找资料对实验原理进行明晰，对两个功能的实现进行设计。(1)演示出“磁生电”现象，可以通过条形吸铁石在线圈中运动形成显著的安培计表针偏转;(2)演示出“电生磁”现象，可以在线圈中插入木棒，木棒上再套铝环或则铜环，通过直流电的通断可以展示铝环被“推斥”或“吸引”的现象，假如电压足够大还可以展示“跳圈”的现象。2)设计电路的和实验器材的收集。实验的主要器材包括固定线圈、铁芯、闭合的铜环或则铝环(为控制重量高度不超过0.5cm为宜)、安培表、直流电源等。3)联接电路和调试实验参数。实验装置联接好以后，接入毫安表即可展示“磁生电”现象，条形吸铁石在线圈中的“插入”和“拔出”可以使毫安表的表针左右偏转，可以判定感生电压的方向;给线圈加20～30V的直流电，可以观察到显著的铝环被推斥现象，加100V左右的交流电的顿时可以看见铝环跳得很高。
3.3各种实践大赛或则班主任的科研工作中获得题目
现今国家对实践教学普遍注重，每年还会举行“挑战杯”科技作品制做发明竞赛、大学生电子设计竞赛等，班主任可以从大赛的题目或则大赛的成果中开发设计性实验题目。班主任也可以从自己的科研课题上将部份问题分拆下来供部份基础好、能力强的中学生完成。现今专科生制做发明申请专利，撰写高档次的论文在国际或国外的刊物发表及制做实用的产品投入鞋厂批量生产早已屡见不鲜。
4支架式教学法在设计性化学实验教学中的应用
建构主义教学模式下，比较成熟的教学方式有三种:支架式教学法(on)、抛锚式教学法()和随机步入教学法(ion)。支架式教学法主张为学习者建构一种理解知识点所需提供的概念框架，将复杂的学习任务加以分解，逐渐引导深入探求。主要由以下五个环节组成。
4.1搭脚手架
围绕当前学习主题按“最毗邻发展区”的要求完善概念框架。即依据中学生的知识结构和设计性化学实验教学的基本要求，在中学生的“最毗邻发展区”给中学生提出一个设计性化学实验题目，主要掌握的是实验题目所带来的信息剌激才能使中学生的认知结构发生重组与整修，也就是说能否迸发学生的学习兴趣。
4.2步入情景
题目设定以后将中学生引入到问题情景中，每位设计性实验都有一个明晰的目标，须要解决若干问题。班主任通过对目标和任务的分解将中学生放在几个问题所环绕的中心内容，明晰以后即可着手思索和解决问题，步入下一阶段。
4.3独立探求
探求与给定概念有关的各类属性，并将各类属性按其重要性大小次序排列，可以由班主任引导、学生剖析沿概念框架逐渐上扬。学习主题明晰以后就是中学生怎么查阅资料和设计解决方案了。对于一个设计性实验而言，须要查阅与问题相关的知识点可能比较多。首先，要晓得怎样样查阅资料，教科书、杂志、网络都可以获得相关的信息;其次，要理解获得的信息，清楚须要检测的数学量，选择合适的实验器材;最后，设计实验步骤，检测获得相关的数据并进行偏差评定，优化实验参数以后再度进行检测，之后撰写实验报告。
4.4协作学习
协作学习指实验者与实验者之间或老师之间的讨论。设计性实验通常而言都是两个或则两个以上班委完成的，通过班委之间的讨论可以补充个人思索的不足，加深对问题的理解。班主任作为设计性实验的指导者在其中的作用也不可或缺，对大部份实验而言班主任都有明晰的解决思路，因而班主任可以对中学生的实验方案或则方案中的具体步骤进行评价，可以防止一些何必要的弯路。其实对于个别没有施行过的设计性实验，班主任也可以直接参与到实验中，指导资料的查阅、思路的整理和方案的制订。通过协作学习可以训练中学生在研究工作中的合作能力，挖掘每位参与者的潜能。
4.5疗效评价
包括中学生的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容为自学能力、团队协作能力、对所学知识的意义建构能力。疗效评价主要考察两个方面，一方面是对实验过程和结果进行评价，另一方面是对实验过程学生的行为进行评价。完美的实验方案和良好的结果是评价实验成功与否的关键，好多创新就是通过关注实验中的个别细节而形成的。为此，实验过程中应当鼓励中学生思索实验中出现的不正常现象，防止全搬照搬、应付了事的实验心态。实验可以考察一个人的动手能力，有些人在实验过程中很主动，就能设计巧妙的实验装置，在实验出现困局的时侯也不会消沉而是思索问题并尽力解决它，就能积极地吸收班委或则老师的正确意见。疗效评价可以促使中学生认知水平和认知能力的提高，也可以发觉中学生思维的闪光点和开发中学生的能力，真正做到教学相长和因材施教。
5结束语
相对于基础性实验和综合性实验，设计性实验更注重于培养中学生剖析问题、解决问题的能力。中学生面对诸多信息和技巧怎样进行综合、判断和抉择以获得理想的实验方案，对实验仪器原理的把握及对设备的熟练操作，这种都彰显了中学生原有的知识结构与外界信息的碰撞，促使中学生对新知识的把握。因而在地方专科高校实践教学除了要筑牢基础，更应当加强设计性实验教学的投入，鼓励班主任对设计性实验教学方式的研究;注重中学生的自主学习和合作学习，帮助中学生进行意义建构，进而达到中学生全面发展的目的。
作者：丹桂邓海明黄小益姚敏蒋纯志邱前球王焕友单位：湘南大学化学与电子信息工程系
第二篇：学院化学实验科研创新思维
一、大学化学实验教学现况剖析
学院化学实验是理工类专业学院生入学接触的第一门选修实验课，在培养中学生的实验技能及创新能力等方面起着重要的作用。同样，在全省诸多的高等农业高校的教学任务当中，学院化学实验也是农科专业中学生所必须必修的基础实验课程之一。与诸多理工科高校所不同的是农科高校开办的学院化学实验课程面向的对象主要为与农学、兽医学、动物医学、农业机械、农业环境科学以及林学等相关专业的中学生。其教学目的是培养中学生实验操作的基本技能，把握实验的基本技巧，并培养中学生在实验中所必须具备的思维能力、动手能力以及科学创新精神。因为传统教学模式的束缚以及农林高校培养中学生的优缺与理工科高校存在着较大的差别，致使农林高校的学院化学实验教学未能得到足够的注重而常年处于落后、停滞不前的发展状态。我们当初对全校须要必修学院化学实验的专科专业生做过统计调查发觉：约50％的中学生觉得学院化学实验与自己所学专业关系不大，可以不必修学院化学实验课程；约45％的中学生觉得学院化学实验课程值得学习，可以培养自身的实验操作技能，能为之后专业实验的举办打下良好的实验基础；约5％的中学生对学院化学实验课程抱着无所谓的心态。通过这个调查可以看出农林高校的中学生对学院化学实验内容与自身专业的关系认识不足，欠缺学习的兴趣。
从另一个方面来说，因为学院化学实验课程本身为基础学科，许多农科高校难以在相关实验设施方面提供足够的支持，许多班主任的教学及科研水平难以得到相应的提升中国石油大学大学物理实验论文，这也极大地消弱了农科高校班主任从事学院数学及学院化学实验的积极性与主动性。因此，农科高校的学院化学及实验课程的教学模式的变革早已成为诸多学院化学实验教学变革研究者关注的重点。近年来，在相关的学院化学实验教学变革方面早已有一些初步的探求，但是其主要集中在怎么举办综合性实验、设计性实验、研究性实验以及怎样改进实验方式、技术等方面，并且对中学生理解各学科间的关系、培养中学生科研思维及提升中学生及班主任的积极性和主动性方面却没有得到足够的注重。基于以上现况，我们建立了学院化学实验与优势学科相结合的教育变革模式，非常是与生物学科科研创新相结合的教育变革模式，其目的是整合院校的优势资源，将学院化学实验技术充分应用到生物医学检查等相关的研究领域，这除了从根本上改善了中学生对学院化学实验课程的认识，并且提升了中学生主动学习、思考与创新的热情。据悉，相关从事学院化学及实验教学的班主任也可发挥自身的专业特性，在提升教学水平的基础上还可充分借助生物学科的科研平台来提升自身的科研水平。
二、通过学院化学实验开发学院生科研创新思维的探求研究
1.基础性实验与生物监测相结合的创新模式
对于一些传统的实验内容，我们也改进了相应的实验方案，如借助拉脱法来检测液体的表面张力系数的实验，传统的实验举办主要是检测自来水的液体表面张力系数，实验内容单一，中学生在学习中倍感沉闷，没有兴趣。而我们将其与液态生物样品的测量相结合，如举办借助液体表面张力来检测蜂蜜的发霉情况、农药中化肥成份及含量与化肥液体表面张力系数的关系以及细胞培养液质变等。似乎从表面上看只是简单地将测试的样品进行调换，并且在检测过程中所形成的疗效会完全不同。我们除了重视中学生在实验的理解、操作上的培养，还从根本上锻练了中学生剖析实验数据及结果的能力。如中学生进行完实验后只要剖析实验结果偏差，找出偏差形成的诱因即可。而对检测生物样品的液体表面张力则须要通过中学生自己检测得到的实验数据来剖析果汁的酸败情况、农药成份含量与化肥液体表面张力的关系以及细胞培养液的酸败与其液体表面张力系数的关系等。这不仅有利于增强中学生的创新性思维，并且培养了中学生借助学院化学实验来解决她们在相关专业面临实际问题的解决能力。
2.数值仿真与生物监测相结合的创新模式
微量生物分子的检查及传感器仍然都是生物学科研究领域的热点，其中借助的最多的是通过光学的方式来实现的，但是对于诸多的农科专业的中学生而言，对于借助光学的方式来测量微量生物分子的化学原理并不清楚，只是从课本上晓得有此类方式可以拿来测量生物分子。虽然借助光学的方式来实现少量生物体检查的原理是通过检测生物样品中折射率的变化来表征微量的生物分子，但是对于通常的光学方式很难表现出这些微量的变化，因此，我们适当将近来盛行的借助贵金属纳米颗粒的特殊光学性质来实现少量生物分子的测量引入学院化学实验的教学当中，其主要的做法是利用数值仿真的形式让中学生去了解其具体的实验原理。因为贵金属纳米颗粒对其周围的介质环境十分敏感，周围环境中折射率的微量变化将直接通过颗粒的散射谱峰值的联通来进行表征，而这个化学过程可以很便捷地借助计算机编程的方法来得以实现。我们将程序包集成化，中学生只需更改具体的参数（折射率的变化）即可模拟出微量生物分子测量的整个过程。通过对该实验的操作与实践，除了才能让非化学专业的中学生对借助光学的方式来实现生物监测的机制有了一个全新的理解，并且可以通过实验了解现今微量生物分子侦测领域的研究热点，宽广了中学生的视野，为她们之后在相关专业的发展提供了新的思路。更重要的是，因为结合了学科最新领域的发展动态，中学生从事学院化学实验热情以及在实验操作中表现下来的创新性思维也得到了显著的提升。
3.创新性实验与生物技术相结合的创新模式
生物细胞的培养是农科高校中学生选修的一门实验操作技能，但是对于正常细胞的培养，中学生可以通过普通的显微镜即可观察细胞的生长发育情况；而对于细胞的肿瘤，非常是一些细胞早期的肿瘤及未能在细胞形态上抒发的肿瘤常常通过普通的显微镜无法观察到，因而借助其他有效的方法来实现细胞肿瘤的初期确诊早已成为生物学研究的重点。在这个创新项目当中，我们将学院数学中的光全息成像技术应用到细胞成像领域，该技术除了可以实现对细胞的成像，还可以借助肿瘤细胞与正常细胞在折射率上的差异所造成的相位差来辨识是正常细胞还是肿瘤细胞。其中a为在普通显微镜下观察到的生物细胞，而b为借助全息技术实现对细胞的成像。通过对该实验的学习，致使中学生对光全息成像有了更系统的了解，她们从根本上认识到学院化学实验课程并不像她们此前所想像的与自身所学专业无关，而是与所学专业相辅相成的。据悉，我们还可以将此实验的举办进行进一步的拓展，充分发挥中学生的想像力与创造力，将学院化学实验应用到学院生的实验创新当中。
三、总结
针对往年农科高校学院化学实验课程在教学上存在的不足之处，我们提出了以学院化学实验结合优势学科进行科研创新的新型教学模式。通过初步的探求与实践，对完成新型实验项目的中学生进行问卷调查发觉，90%的中学生觉得：将学院化学实验项目与自身所学的专业相结合除了增强了实验技能、操作水平及创新能力，更重要的是通过变革后，中学生学学化学实验的热情及积极性得到了极大地增强。据悉，通过这些教学变革，广大从事基础学院化学实验的班主任可以挺好地将自身的研究项目与农科优势学科相结合，进行科研合作，提升自身的教学及科研水平。