科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究
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1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的局限性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)偏重于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間相對(duì)孤立、缺乏內(nèi)在的有機(jī)結(jié)合；實(shí)驗(yàn)材料、用具及方法等是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中預(yù)設(shè)的，學(xué)生缺少自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的空間，學(xué)生的主體地位得不得很好發(fā)揮；實(shí)驗(yàn)結(jié)果只要求學(xué)生獲得驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的合理數(shù)據(jù)、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師和學(xué)生即完成預(yù)定的教學(xué)任務(wù)。這些實(shí)驗(yàn)課程對(duì)鞏固理論知識(shí)、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(yǎng)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是指根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)方向、自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探索性實(shí)驗(yàn)。由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主體是學(xué)生，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和操作，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題由學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)并查閱相應(yīng)資料自行解決，因此設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)突出了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(xiàn)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的開(kāi)放性和創(chuàng)新性。
2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)和提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的必要性
2.1獨(dú)立設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程是在相對(duì)寬松、自主學(xué)習(xí)的環(huán)境中進(jìn)行，擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(dòng)性，依靠自身的能力設(shè)計(jì)新的實(shí)施方案，進(jìn)行新的操作嘗試。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生需要充分調(diào)動(dòng)自己所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，整合相關(guān)的實(shí)踐操作技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)可實(shí)施的系統(tǒng)實(shí)體。從設(shè)計(jì)到實(shí)施，學(xué)生要對(duì)自己的每一步操作及整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果負(fù)責(zé)。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(yàn)方法，從而提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。
2.2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的創(chuàng)新能力在實(shí)踐中得以鍛煉和升華
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)的高級(jí)形式，有一定的難度，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)遇到一些障礙，這樣有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和獨(dú)立解決問(wèn)題，使其創(chuàng)新思維在問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決中得以鍛煉。若學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中得到了滿意的結(jié)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(qiáng)大的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新興趣。
3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)和提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑
3.1實(shí)驗(yàn)選題與前期準(zhǔn)備
在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目選擇上，教師要根據(jù)學(xué)生實(shí)際水平選擇難易適當(dāng)?shù)念}目。選題的合適與否關(guān)系到能否達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)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(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的意義，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的，反之，課題選擇過(guò)大或?qū)嶒?yàn)指標(biāo)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(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(shì)，以學(xué)生掌握的基本知識(shí)為基礎(chǔ)，可適當(dāng)高于所學(xué)知識(shí)，有利于學(xué)生將已學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)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(jù)指導(dǎo)教師設(shè)定的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生在前期準(zhǔn)備中，應(yīng)熟悉相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，掌握基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作，熟悉相關(guān)的儀器設(shè)備，詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)試劑的性能和作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)中要用到的復(fù)雜的儀器設(shè)備要詳細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，并請(qǐng)教相關(guān)操作人員，做到對(duì)儀器能夠熟練無(wú)誤的使用；實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用具應(yīng)以最大限度降低實(shí)驗(yàn)誤差為前提，選擇合適的用具。
3.2查閱文獻(xiàn)
學(xué)生根據(jù)既定的實(shí)驗(yàn)題目，查閱教材及相關(guān)專業(yè)書(shū)籍，登錄學(xué)校網(wǎng)站查閱中文期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)的資料和文獻(xiàn)。在文獻(xiàn)的查閱中應(yīng)多角度多方位的了解，保證查閱文獻(xiàn)的新穎性，注意閱讀外文文獻(xiàn)，從中洞察國(guó)際上新的研究動(dòng)向，了解新的實(shí)驗(yàn)方法并借鑒；在文獻(xiàn)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(xiàn)。關(guān)鍵性的文獻(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)和實(shí)施。
3.3設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
此階段要求學(xué)生對(duì)查閱的文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納總結(jié)，確定最佳方案。在此過(guò)程中學(xué)生要從實(shí)驗(yàn)原理、目的、操作方法步驟、實(shí)驗(yàn)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(xiàng)等做詳細(xì)計(jì)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(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在設(shè)計(jì)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(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施
學(xué)生根據(jù)自己提出的實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用具、配制藥品和調(diào)試儀器、熟悉操作過(guò)程，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，在準(zhǔn)備和預(yù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的反常現(xiàn)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(shè)計(jì)方案。在實(shí)驗(yàn)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(wèn)題。設(shè)計(jì)方案的實(shí)施過(guò)程是學(xué)生把理論和實(shí)踐結(jié)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(fù)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(yàn)方法、過(guò)程和結(jié)果的總結(jié)與討論
實(shí)驗(yàn)完成后，組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的主要問(wèn)題及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論、交流和總結(jié)。對(duì)于較先進(jìn)及取得理想實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法，請(qǐng)相關(guān)設(shè)計(jì)人進(jìn)行講解，分享其設(shè)計(jì)心得，操作技巧加以推崇，以增強(qiáng)其創(chuàng)新自豪感；對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，找出癥結(jié)所在，以便以后加以改進(jìn)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。同時(shí)教師對(duì)主動(dòng)嘗試有難度題目的、有創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(lì)和表?yè)P(yáng)，激發(fā)其進(jìn)一步創(chuàng)新的積極性。
3.6撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)論文
實(shí)驗(yàn)論文的撰寫(xiě)是學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的書(shū)面總結(jié)及梳理。這一階段學(xué)生已完成了實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，有了相應(yīng)的結(jié)果，通過(guò)整理數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，討論影響實(shí)驗(yàn)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(xiě)實(shí)驗(yàn)論文。通過(guò)論文的撰寫(xiě)，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步思索，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)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(yàn)型論文的寫(xiě)作模式，為本科畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，而且在導(dǎo)師的指導(dǎo)下能獨(dú)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(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
4設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的建議
4．1注重實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的掌握
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不能盲目進(jìn)行。能力的培養(yǎng)是知識(shí)的積淀與轉(zhuǎn)化、是知識(shí)的升華和運(yùn)用。沒(méi)有知識(shí)的積累就談不上能力，沒(méi)有基礎(chǔ)就談不上提高。因而在學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定不要打下牢固的基礎(chǔ)知識(shí)后在開(kāi)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(kāi)一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)來(lái)完成的過(guò)程，它是是一個(gè)系統(tǒng)的工程，一個(gè)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變的工程，是長(zhǎng)期形成的過(guò)程，因而必須把培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力融入到所有實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓每一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谂囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力中發(fā)光，提高每一個(gè)實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的效能。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(gè)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值效益。
5結(jié)束語(yǔ)
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是較高層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中強(qiáng)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(yùn)用所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)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(shí)代要求的教學(xué)形式，同時(shí)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)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(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新思維和想法對(duì)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(zhǎng)的良好方式。因此設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)值得推廣和應(yīng)用。
作者：孫海燕 單位：河南科技學(xué)院
