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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇创新实验论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
实际上,所谓的创新物理实验室建设的根本目的是为了更好的开发学生的创造性思维,培养学生核心能力的形成,为学生自身才能的展现提供了一个良好的环境。通常研究项目主要是根据课题的形式来制定和设计,将会由专业的教师来对学生进行辅导。并且,教师要将课题提出与实验教学实际灵活的结合在一起,可以由学生自行拟题,或是由实验室提出问题。在这一过程中,无论是方案的确定,还是研究过程,都必须让学生单独完成,教师可以适当的给予学生一些鼓励和帮助,激励学生能够大胆创新的去探索问题,善于观察发现,用所学的物理知识来解决生活中遇到的难题,从而促进学生的全面型发展。其次,学生通过实践动手得出的研究成果也是学生自己努力而来的研究成果,更是学生创造能力、开拓创新、分析问题、解决问题等多方面的体现。这样一来,能够更加有效的激发学生们的学习积极性,积极主动的参与到物理实验研究活动中,逐步提升学生的创先实验能力,同时也达到了十分理想的教学效果,真正实现了教学育人的目的。
2构建研究性创新物理实验平台的可行性分析
2.1与大学人才培养要求相一致
现如今,科学技术的飞速发展,各种各样的科学技术出现在人们的生活中,逐渐呈现了综合化的发展趋势。并且,在这一新形势的发展背景下,越来越多的新问题也被不断提出,这就对高等教育提出了更高一层的要求,而随着教育体制改革的不断深入,我校也将培养复合型创新性人才作为主要的人才培养目标,通过合理的物理实验课程安排来培养学生实验操作能力,有效的激发学生的创新能力和创造性,进一步提高学生综合素质水平。因此,为了更好的满足于现代社会对全面型人才的需求,加大对研究性创新物理实验的建设是十分有必要的,改变以往传统的实验教学理念和教学模式,大力推广基础实验教学的应用。
2.2与学生实际认知能力相契合
创新实验平台的构建有利于全面培养学生的实验技能、综合分析问题和解决实际问题的能力,以培养学生的创新精神和创新能力为主线,同时符合学生的认知规律和实际水平,注重调动学生学习的积极性和主动性。研究项目是学生较熟悉的物理实验教学中出现的问题,如数据测量问题、操作难点问题、实验方法问题、调节规律探索问题、仪器结构改进问题、计算机辅助教学和管理、实验教材中存在的问题探讨等等。
2.3与教师科研能力的提高与拓展相促进
在创新物理实验室的建设过程中,在提高学生实验动手能力的同时,也在逐步提高教师的业务水平。其中,课题项目的研究不单单再是传统课本中的教材内容,而是让物理实验课教师也会课题进行了更深入的研究和思考。这样一来,教师就与学生共同学习、共同探讨、共同解决在实验探究过程中遇到的问题,并共同寻找到有效的解决办法。并且,教师还会适当的给予学生一定的启发,对其进行实质性的指导,培养学生形成很好的可行性思维。此外,教师在对学生进行教导的过程中,也在不断加强自我建设,丰富了自身的知识层面,并学习到了更多新技术和新知识。由此,我们也可以看出,构件创新物力实验平台对于教学知识水平的提升有着重大的意义。
2.4能有效地推动大学物理实验课程的建设与发展
众所周知,课题研究本来就是一项周期长、持续发展的研究工作,其中涉及的实验教学环节非常多,而创新实验平台的建设不仅能够有效的推动物理实验课程的可持续发展,还可以及时发现在实验课程教学过程中各方面存在的不足之处,从而采取相应的改善对策进行改进。其次,大部分的课题研究成果都可以应用于实际的教学过程中,让学生更好的学习到新的物理知识。并且,伴随着研究性创新物理实验室建设规模的不断扩大,在不久的将来,势必会发挥着不可预估的重要作用。
3研究性创新实验的建设
以某高校为例,其专门开设了一门研究性创新实验选修课(当时称为综合物理实验课),课程设在大三,即修完普通物理实验之后,初设课时学校不给学分,但学生反应强烈,报名学生近2/3,经过几年实践现已单独列入教学计划,是国家级精品课《普通物理实验》的一部分。课题大部来自教师的科学研究或教学研究中正在探索的问题,也有学生自拟的课题,这些课题没有预定的结论,因而需要师生共同探讨,学生则通过查阅文献、讨论、设计实验方案后,独立进行实验、分析实验结果、提交论文,期末每个学生做15min的报告,由中心教师组成的考核委员会评定成绩。
该校12年来共开过:用闪光法测定不良导体热导率(教学研究)、用非平衡桥测铂电阻温度系数(教学研究)、虚拟仪器在电学实验中的应用(教学研究)、超导薄膜和块材制备及特性(科学研究)、扫描显微镜的数字化控制(科学研究)、超高真空扫描隧道显微镜及其应用(科学研究)、声致发光(自选)、磁悬浮力的测量(自选)等200多个课题,而且从来没有重复过。学生修完近代物理实验(1)之后,在大四上学期为成绩是优的学生开设开放性的研究性实验课,学生可以在校内任选导师,确定题目就可申请,但内容必须包括样品制备和3种以上的物性表征手段(学生必须亲自参与),期末提交书面和口头报告,其成绩可作为近代物理实验(2)的成绩,这些学生等于提前进入毕业论文阶段,提高了毕业论文的质量。
本科生研究性学习方式为优秀生创造了良好的学习环境,营造了不同于课堂学习的学习氛围;调动了学生的学习积极性和主动性;激发了学生的创造才能;培养了学生的科研能力及书面、口头表述能力。
4结束语
传统的教学模式,整个实验按教材或教师预先设计的步骤和方案进行,学生被动参与,这样不利于学生创新能力的培养。物理化学实验是一门理论性、实践性和技术性都很强的课程,其实验内容更侧重于定量地解释化学过程的规律,提高运用其技术与方法去分析和解决实际问题的能力,从而形成科学严谨的思维方法,使综合能力得到提高。物理化学实验在培养未来化学工作者的教育中,占有特别重要的地位,对培养大学生的创新意识、创新精神和实践能力起着理论教学无法替代的作用。
2构建实验课程体系及优化教学内容
俗话说“万丈高楼平地起”,扎牢基础,利于提高学生的创新能力。我们构建了循序渐进型的物理化学实践课程体系“基础实验→综合性→设计性实验和开放性实验”,利于提高大学生的自主学习和创新能力。基础实验,按照已拟定的实验方案测得实验数据,用数学原理和方法科学地处理实验数据,使学生对理论知识有一个较直观和深刻的理解;综合实验主要培养学生自主学习和独立思考的能力;设计性实验、开放性实验及研究创新实验以培养学生分析问题、解决问题的能力。学生掌握不同层次的实验要求及实验技能,初步建立起研究科学问题的方法和态度。物理化学实验是南昌航空大学的应用化学专业、应用化学专业春晓班及材料化学专业等的基础课程。以春晓班为例,物理化学实验课程学时为64学时,分两个学期进行,是一门单独设立的实验课。实验内容由热力学、动力学、界面现象、设计性实验(表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析)、探索研究创新型实验(B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究)等组成。其中基础性、综合性实验为40学时,设计性、开放探索性实验24学时。此外,为提高学生的兴趣,南昌航空大学组织学生可以申请“三小项目”即“小发明、小创作、小制作”,这些小项目具有一定的难度,使学生有机会了解本学科发展的前沿,激发学生的求知欲望和探索精神,提高实践创新能力。例如:结合物理化学光、电、磁及吸附等方面的知识,在2013年,2011级应用化学专业春晓班26名学生中有8名学生作为第一申请人申报第八届南昌航空大学“三小项目”成功,占30.8。其题目有:“去除水体中汞的选择性石墨烯—胸腺嘧啶复合物的合成与性能研究”“一种石墨烯复合纳米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光电催化处理装置”等。
3改革实验教学模式及教学方法
向学生开放物理化学实验室是培养创新性人才的重要举措之一。开放物理化学实验室的教学模式,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,让学生接触到科研前沿的很多最新的成果,从而从根本上引起学生对实验课的兴趣和重视。传统的灌输式教学过程中,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行了详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥。为此,我们将实验的顺序调整为:“基础实验→综合性→设计性→开放性实验”。在第一次实验时给定设计性和开放性实验题目,随后学生先做基础实验,在课后根据自己选定的实验项目积极地查找文献,寻找合适的方法在实验室进行,如果在课内没有完成实验项目,可以与老师预约时间来进行未完成的实验。逐步推行开放式实验教学模式,重在吸引学生主动参与科研实践活动。还充分发挥现代教育技术在实验教学中的作用。将一些仪器设备的操作、基础实验制成多媒体视频;鼓励学生用计算机来完成实验数据的处理,利用Excel或Origin软件进行数据处理不但速度快而且准确性高,规范物理化学实验数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础。
4完善实验课程考核体系
为了较为客观全面地评价学生实验的真实水平,必须完善实验课成绩评定方式。考核内容包括预习、操作、纪律、实验报告和实验结果等;将考核的形式多样化,主要从操作前的提问、操作是否规范、是否有原始记录、对自己方案的可行性进行论证及可视化总结等方面进行综合考核。客观全面的考核评价体系有利于调动学生的学习积极性,培养其综合能力,养成良好的实验习惯和科学态度。
5学生培养成果
近年来我院本科生在国家级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学《磁性铜离子印迹聚合物的合成与性能研究》获得三等奖;在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学《新型复合光催化剂的合成及光催化降解有机染料性能研究》获得一等奖;李蕾等同学《废弃锂离子中钴酸锂的高效浸出技术研究》获得三等奖。这些成果大部分都与物理化学的知识息息相关,基础与创新并重的实验教学模式对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。
6结束语
【关键词】基础医学;实验教学;综合实验
随着医学教育改革的逐渐深入,建立适应当代医学人才培养的实验教学模式是实验教学改革的一项重要而迫切的任务。为了适应创新型医学人才的培养要求,深圳大学医学部秉承“早接触临床、早接触实践、早接触科研”的教育理念,在五年制临床医学专业开展探索性基础医学综合性实验课程。基础医学创新实验课程是一门实践课程,该课程主要目的在于培养学生独立的科研思维和科研能力,充分发挥学生科研活动自主性、探索性、过程性和协作性的特点,培养学生创新思维以及发现问题和解决问题的能力。通过5年的实践,取得了很好的教学效果。
1基础医学创新实验课程构建的背景
基础医学创新实验课程的成功构建一方面在于我校大力倡导学生开展科研活动。为了支持本科生从事科研活动,学校设立了针对本科生的基金项目,如“大学生开放基金项目”和“大学生挑战杯校级项目”,学生覆盖面广,学生参与科研的意识较强。2012以来,临床医学本科生累计承担开放基金项目236项,挑战杯项目129项。科研项目的支撑为基础医学创新实验课程的开设奠定了良好基础。基础医学创新实验课程的成功实施另一个重要原因在于医学部本科生早接触科研的教育理念。深圳大学医学部临床医学本科生采用双导师制培养,分别为基础医学导师和临床医生导师。导师制的管理模式使学生很早接触了导师的科研团队,有很固定的科研场所,科研能力也得到了很好的培养。
在此背景环境下,2012年适逢我校医学部进行系统器官课程整合。在系统器官课程整合的大环境下,也将基础实验课程进行梳理,将生理学、病理生理学和药理学实验课整合为机能实验课,将部分机能实验学时减少,增设基础医学创新实验课程36学时,最终实现了基础医学实验创新实验课程的成功开设。
2基础医学创新实验课程具体实施方法
基础医学创新实验课程开设对象为二年级的临床学生。教师于放寒暑假前布置创新实验内容,学生根据自身感兴趣的课题或导师自主选题在假期内进行文献检索和实验设计,开学提交项目申请书并进行开题报告课堂讨论,确定方案后进行预实验和正式实验,并进行进展答辩。获取数据后,独立进行数据整理和分析,进行结题答辩,并最终提交实验论文。整个过程以学生独立实践为主,在教师的指导下完成。探索性实验课程开展的时间贯穿一个学期,业余时间实验室均向学生开放。
在课程结束后,由学生担任主编和编委,将学生的实验论文编集成册,论文集内容包含:领导寄语、优秀开题报告、优秀中期报告、优秀结题报告、学生感想、花絮、学生论文展示和教师总结。论文集的制作目的在于展示学生的科研成果,实验教学的优秀成果可以期望长江后浪推前浪。此外,教师可依据学生的能力,鼓励一部分优秀学生继续有目标地培养,并组织参加国家级大学生基础医学创新论坛暨实验设计大赛和“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛。
3基础医学创新实验课程考核方法
本课程考核方式采用答辩结合论文的形式,主要考核学生的创新能力、实践能力和论文写作规范性。成绩评定包括开题报告成绩(20%)、中期报告成绩(20%)、结题报告成绩(30%)和平时表现(30%)。
1)开题报告(总分100分,占总成绩20%),评分参考标准:立项依据(20分);研究内容(20分);技术路线与可行性(20分);创新性(20分);总体规范性(20分)。
2)中期报告(总分100分,占总成绩20%),评分参考标准:实验进展(60分);回答问题(20分);ppt格式和质量(20分)。
3)结题报告(总分100分,占总成绩30%),评分参考标准:答辩内容(60分);回答问题(20分);ppt格式和质量(20分)。
4)平时表现(总分100分,占总成绩30%),评分参考标准:主要考核学生参与度、团队合作,实验设计、实验操作以及解决问题的能力。
4开设基础医学创新实验课程的效果分析
现阶段,医学人才的培养重点在于培养学生终身获取知识的能力,而不在于给学生灌输了多少知识。通过基础医学创新实验课程,使学生掌握了医学文献的查阅方法,能够自主了解学科发展动态,以及一些医学相关的最新理论、知识和技术。通过基础医学创新实验课程,提高了学生探索生命奥秘的兴趣,大大提高了学生的自学能力。此外,开设基础医学创新实验课程打破了以课本为中心的实验教学模式,建立学生为主体的教学观念,从根本上扭转了学生按部就班完成实验操作,验证理论知识的被动学习模式,培养了学生灵活综合运用所学知识、良好的创新思维以及发现问题和解决问题的能力。同时,学生进行科研活动时难免遇到困难和失败,学生必须不畏失败、严谨求实、团结协作、吃苦耐劳和持之以恒才能顺利完成实验,这对于培养学生将来在岗位上克服困难、不骄不躁的精神具有重要的作用。总之,开设基础医学创新实验是行之有效的培养高素质创新型医学人才的途径。
5开设基础医学创新实验课程的不足之处
首先,由于学生的科研活动在导师科研实验室完成,学生能否有效参与基础医学创新课程,很大程度上取决于导师对学生的支持。多数导师都很乐意培养学生的科研能力,但由于科研场地限制,本科生参与科研活动对导师的科研空间进行了挤占,部分导师对本科生动手参与实验并不十分支持,导致部分学生只能观看或只是配合研究生完成实验。为此,我们需要建设独立的本科生创新实验室,以保证学生能够全天候自由开展实验。此外,由于创新课程以2-3人小组为单位,学生参与程度取决于学生自身的学习态度和科研兴趣,部分学生参与度少,但却很难监管。
其次,基础医学创新实验课程的开设是一项相对较复杂的系统工程,需要大量经费投入,解决科研经费、场地和相对应的实验设备。在如今实验教学资源日益紧张的前提下,学院对基础医学创新实验课程应高度重视,并给予政策倾斜和支持。虽然全部学生参与了基础医学创新实验课程,有部分学生从导师方面得到的经费支持仍然有限,仅靠本科生基金项目经费和医学教学实验中心的经费支持无法满足,应当进一步增加该课程教学经费的投入。
评委表示,帮助和指导学生完成论文是必须的。但学生在其中承担了多少工作才不算是他人捉刀,目前尚无衡量标准,因此,这篇论文能不能评奖,昨日也成了一个悬而未决的问题。
初三学生观察孕妇三年?
评委不信
论文造假,青少年科技创新大赛评委们的担心并非空穴来风。
“曾有学生在论文中写到,用某种仪器做了某个实验。那可是相当专业的实验啊?结果一问,学生连仪器长什么样子都不晓得。”“有学生就高速公路的环保问题发表看法。啥子高速公路的绿化要达到多少,噪音要控制在多少分贝———后来发现,这都是国家制订的标准,他是把国家对高速公路的修建要求搬上来了!”“还有学生把重庆那边的材料借过来,连重庆两个字都忘了改成‘成都’。”评委们说起了论文造假史。
为何刮起造假风?专家们认为,都是中考加分政策惹的祸。原来,在英特尔成都市青少年科技创新大赛获得一等奖的初中学生,中考时可以享受加15分的优惠。为了能拿奖,请人捉刀的现象也就自然无法避免了。
尽管市教育局现已宣布,取消该赛事一等奖中考加分,但本届参赛作品早在教育局宣布之前就已经提交。为了“防伪”,昨日,评委们还是打起精神,仔细甄别。
读完一位学生对温江发展优势的分析,评委摇头:“基本上是抄的政府文件。”
其中,最让评委生疑的当数《子痫患者血清超敏C反应蛋白水平的变化及意义》这篇论文了。其中一些内容让评委难以相信会是初中学生能做到的。比如,从2007年~2009年,对几十位孕妇进行临床观察。“初中生也可以进行临床观察?”看到这里,一名评委的语气变得有些冷,“一会儿要好好问一问,她到底在里面做了好多实际的工作?”
学生:
爸爸做实验和观察,自己做的记录
文章的作者小李(化名)走进了教室。她遇到了比其他参赛者都要多得多的问题。
有的问题小李都不知道该不该回答。比如,提取血清的离心仪器是什么颜色?“他们问的问题有点刁。”小姑娘显得有些委屈。评委们没有掩饰对她的怀疑。“他们问了我,实验是不是自己做的。我说实验是我看爸爸做的。他们就问这个实验论文,我自己写了好多。我说4/5都是我写的。”
小李告诉记者,实验确实不是自己做的,但数据是自己在父亲的指导下记录的。临床观察结果也是父亲告诉她的:“我又不是医生,没得资格观察病人。”
小李的父亲是一所大医院研究生殖系统的专家,他证实了女儿的说法。“她有兴趣,我就带着她做,教她看数据。”他告诉记者,论文的确是孩子自己写的,自己只是修改了一下,“毕竟有些医学专用术语,娃娃还不太清楚”。
父母“代劳”多少
论文才算是娃娃自己写的?
“初中生写这种科学论文,是肯定需要帮助和指导的。这是很正常的,也是必须的。如果每篇论文都是一个新发明,那就不得了了。关键是,论文的创意是不是本人的?本人对论文又有好大贡献?这才是我们在答辩中所关注的。”一位评委事后告诉记者。
那像小李这种情况,又该如何认定呢?是父亲捉的刀?是小李“对此文亦有贡献”?还是应该算作是小李的论文?当前,并没有一个如尺子般精确的评价标准。关键就在三位评委如何认定。评委们目前还没有一个定论:“我们还在研究”。
目的探讨天然药物化学实验教育模式,培养学生的思维能力和创新精神。方法将2004级药学专业36班32个学生分为8组,每组4人,各组设计了不同的提取分离方法进行橙皮苷的提取、分离和鉴定实验。结果各组实验的最终产物都是橙皮苷,但产率和纯度有一定的差异。使学生对几种橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。结论异法同步设计性实验模式充分调动了学生的学习积极性,大大提高了其独立解决实际问题的能力及创新能力,在药学教育领域值得提倡和应用。
【关键词】 异法同步设计性实验; 天然药物化学实验; 创新精神
Abstract:ObjectiveTo study the experimental education model of natural medicine chemistry and cultivate students' were thinking ability and innovative spirit. Methods32 four-year undergraduate students (Grade 2004) were pided into eight groups.Each group consisted of four persons.Each one designed various extraction and separation methods on the extraction, isolation and identification experiment of hesperidin. ResultsFinal product of each one was hesperidin.But there were some differences in yield and purity.So students had a perceptual self-acknowledgement and comparison for various extraction and separation methods of hesperidin. ConclusionDesigning experimental mode of different methods at the same experiment mobilizes sufficiently students' learning enthusiasm and improves the ability for resolving practical problem and innovation.Thus,it is worth promoting applying in pharmaceutical field.
Key words:Designing experiment for different method and synchnization; Experiment of natural medicine chemistry; Innovative spirit
创新精神与社会发展、教育进步之间关系复杂,纵观发达国家快速发展的进程,无一不是重视创新的结果[1]。当前,我们的人才培养存在着创新精神和创造能力不足的弱点,究其原因,其中重要一点是实践环节教学方法仍为机械式、灌注式教学[2],由教师先讲解、再演示,学生按照预设的模式、计划和步骤去达到实验的目标。这种教学模式是以教师为主体,学生处于被动学习的局面,影响了学生的求知欲和创造欲。这样的教学方法不可能真正起到培养学生综合运用所学知识和解决问题能力的作用,达不到开发学生智力和培养实验研究能力的目的,体现不了实验教学中学生的主体地位,忽视了在实验教学中激发学生能动的创造性能力。异法同步实验是指在同一实验室、同一时间内同步进行两种目的相同、但方法不同的实验项目。设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。本文以橙皮苷的提取、分离和鉴定实验为例,结合两种实验方法建立了异法同步设计性实验模式并在我校本科教学中进行了实践探索,取得了良好的教学效果,充分调动了学生的积极性,大大提高了其独立解决实际问题的能力及创新能力。
1 异法同步设计性实验的教学研究
1.1 实验内容与安排
1.1.1 基础阶段首先要求学生制订实验方案,根据实验目的和实验原理,设计实验方法,再选择仪器并周密分析实验中可能出现的问题,拟定好消除或减少这些问题的措施和办法,最后确定实验的具体步骤并提出实验实施中应注意的事项。通过指导教师审核对橙皮苷的提取、分离和鉴定选取了以下4种方法:实验方法1:溶剂提取法。①陈皮的预处理:将干燥的陈皮粉碎至1~2 mm,称取30 g,加入0.002 mol/L稀盐酸,在室温下搅拌30 min,重复用0.002 mol/L的稀盐酸洗涤两次,再用流水洗涤。控干后,置于20倍量的去离子水中,用盐酸调节pH值为2,在85~90℃下搅拌提取1h,过滤,滤渣作为提取橙皮苷所用。②粗制橙皮苷:将滤渣烘干,加入10倍量的甲醇,在85℃的水浴锅中浸提4 h(带回流装置)后,过滤,除去滤渣,滤液蒸镏回收甲醇后,调节pH值,静置过夜,离心分离得粗橙皮苷。③精制橙皮苷:取粗品加入甲醇和0.1%氢氧化钠使其完全溶解,过滤,滤液中加入盐酸调节pH,再静置过夜,过滤得白色晶体,烘干,即得精制橙皮苷。实验方法2:碱溶酸沉法。①粗制橙皮苷:取100 g陈皮粉,加蒸馏水1 500 ml,再加Na2CO3 75 g,浸泡4 h,离心15 min(5 ×1 000 r/min),得离心液。用浓盐酸调pH值至5,静置过夜,得沉淀。沉淀加入5% Na2CO3,使之完全溶解。重复操作重结晶2次。所得结晶用蒸馏水洗涤,除去水溶性杂质。再用少量50%乙醇快速洗涤一次,除去部分色素,挥干溶剂,得粗制橙皮苷。②精制橙皮苷:取粗制橙皮苷用水加热溶解,上D—101树脂柱,水洗除杂质,再用50% 乙醇洗脱,洗脱液旋转减压浓缩,真空干燥,得精制橙皮苷。实验方法3:称取100 g陈皮,粉碎成粗粉,乙醇回流提取2次,1.5 h/次,第一次加乙醇400 ml,第二次300 ml,过滤并合并滤液,回收乙醇至120 ml,放置过夜,抽滤得沉淀。沉淀依次用适量氯仿、乙醇、蒸馏水洗涤,甲醇重结晶,60℃真空干燥并称重。实验方法4:①称取100 g陈皮,粉碎成粗粉,用2%NaOH的65% 乙醇400,300 ml回流提取2次,1.5 h/次,合并滤液,用浓盐酸调节pH 6~7,回收乙醇至120 ml,放置过夜,抽滤,沉淀依次用适量氯仿、乙醇、蒸馏水洗涤,甲醇重结晶,60℃真空干燥并称重。 橙皮苷的鉴定方法: 样品和材料:橙皮苷对照品、硅胶G预制板、定量毛细管;展 开 剂:醋酸乙酯-甲醇-水(100∶17∶13);显 色 剂:2%三氯化铝乙醇溶液;置紫外灯(365 nm)下检视,样品和对照品对照观察。
1.1.2 实施阶段这是实验的关键阶段,也是主体阶段。主要是根据自己“最佳”的设计方案,正确组装好实验仪器和准备实验药品;根据拟定的实验步骤进行实验操作,观察实验现象,准确无误地记录实验数据。实验方法组合如下:方法1加方法3、方法1加方法4、方法2加方法3、方法2加方法4,每组任选其一,每组两种实验方法同时进行。
1.1.3 总结报告阶段即实验结果形成阶段。通过对实验现象的观察,对获得的产品、取得的有关数据和资料运用学过的相关知识,进行分析、综合、判断、推理等(或对产品进行纯度分析,对产品的物理、化学性质等进行分析鉴定),获得设计性实验的结果。在获得实验结果之后,还应该对实验步骤进行反思、讨论。在此阶段中,学生应就自己的设计性实验情况写出实验报告,对实验全过程予以总结,最后写出实验论文,论文格式严格按照正式论文格式。这是使知识巩固、方法迁移、能力提高的重要环节 。8个实验组都获得了比较理想的实验效果,达到了预期的实验目的,4种方法都可用于实验教学。
1.2 实验结果及评价
1.2.1 提高学习能力在异法同步设计性实验教学过程中,学生们认真查阅资料,积极动脑分析,掌握了橙皮苷研究的最新动态和方法。通过学生自主设计实验,在各种方案中对比分析,并在实际操作中有许多创新之处(如节约溶剂、节省时间等一些细节),可以学习到相关的新知识,熟悉使用各种仪器设备的方法,极大地提高了学生自学能力,变被动为主动学习,增强了学生接纳、学习新知识的能力。同步使用不同方法提取分离同一有效成分也有别于以往实验的单一模式,学生在对提取分离方法比较的同时,激发了学习兴趣,从而自然地掌握了黄酮类化合物理化性质和中药有效成分提取分离及测定的基本方法。该实验对于提高学生的综合素质,养成良好的科研习惯,培养创新思维有较大的促进作用。4种工艺是运用不同的提取原理,均能得到橙皮苷。各组采用的提取分离方法不同、设计的提取工艺路线不同,而最终产物却相同,使学生对几种橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。从而调动学生的自我创作能力,发挥各自想象空间,开拓其思路,真正的做到理论指导实践。
1.2.2 培养创新能力异法同步设计性实验要求学生通过查文献、收集材料、提出药品试剂和仪器设备计划、拟定实验方案,打破以往教师讲、照书做、实验方法单一的验证性实验模式,培养了学生运用知识解决实际问题的能力。从而培养了学生开拓思维,积极创新的良好精神,提高了学生的实践能力和对科研的自信心,为以后学习和工作奠定良好的基础。在实验教学中,为学生提供了自主创造的空间,有效的培养了学生的独立思考能力和科研能力。同时实验论文的写作是一个总结再创造的过程。通过认真地反思,分析总结经验教训,对实验提出改进的意见和设想,提高了分析问题能力及论文写作水平。实验及论文的写作过程,提高了学生的实践能力及综合素质,促进了学生创新能力的提高。
2 讨论
以前做天然药物化学实验,由于实验原理、步骤、结论等都是已知的,实验方法也是唯一的,学生参与实验的积极性不高,对实验课应付了事,实验报告互相抄写,难以收到较好的教学效果。而完成异法同步设计性实验项目,学生必须主动地学习、思考、分析才能决定实验方案,彻底改变以前照抄照搬实验方法单一的验证性实验模式,大大提高了学生的自学能力,由原来的被动学习变成主动学习,激发了学生的学习兴趣。
天然药物化学实验操作间歇时间比较长,如回流、煎煮、静置等实验操作。学生在这部分时间内大部分空闲,感觉没有事情做。异法同步设计性实验要求每组选定两种实验方法,并且同时进行。两种实验方法的提取分离方法不同、而最终产物却相同,使学生对橙皮苷的提取分离方法有一个感性的自我认识和比较。从而既调动了学生的积极性,启发了发散式思维,又让学生锻炼了更多的基本操作技能,树立了独立科研的信心。
在实施异法同步设计性实验时,要求学生必须进行反复认真地独立思考,按照实验方案实施,灵活解决实验过程中出现的各种问题。这不仅培养了学生的独立科研能力,而且提高了学生分析问题、解决问题的能力。由于实验方案是学生自行设计提出的,为了做好实验,学生积极思考实验中的操作细节,创造条件争取实验成功,进一步锻炼了学生的独立思考能力。
3 结语
开展异法同步设计性实验,学生自己查阅文献、自行设计实验方案、选择实验仪器和试剂、独立完成实验操作,最后提交论文报告,不仅有助于培养学生灵活运用所学理论和实验知识,分析归纳、解决实际问题的能力,而且有助于激发学生的主动探索精神,促进学生创新精神和实践能力的形成和发展,对学生的创新能力培养起到了积极的促进作用。
创新源于实践,没有实践,创新则无从谈起。异法同步设计性实验打破了传统的以教师为中心的教学模式,把自主权交给学生,给予学生充分的思维空间和实验设计的自主性,从而加强了学生的自学意识和自学能力,锻炼了学生的创新意识和思维能力,它作为一种新的实验教学模式对培养学生的创新能力起着重要的作用,是实验教学发展的必然趋势。在今后的工作中,我们将进一步充实完善异法同步设计性实验教学的内容,为学生提供更为广阔的思维空间,以达到提高学生科研素质的实验教学目的。
参考文献
【关键词】动物生物学 实验教学 改革
随着高等教育改革的不断深化,特别是“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”实施以来,创新精神和实践能力的培养已成为高校教学改革的主要内容[1]。“动物生物学”是高校生物学类专业学生必修的一门专业基础课,该课程教学效果直接影响到后续专业课程的学习质量,而实验教学作为课程体系中的一个非常重要的教学环节,由于它的直观性、实践性、综合性和创新性等特点,决定了它在培养学生综合素质和创新能力方面具有其他教学环节不可替代的作用[2]。根据课程改革的需要以及21世纪初我国高等学校生物学类生物科学实验的教学改革思路,并在我们近10年对“动物生物学”精品课程建设的基础上,以改革动物生物学实验教学模式,培养创新型生命科学人才为教改重点,对传统的实验教学模式在“实验教学内容、教学方式与手段、实验教师队伍建设、考核方式”四个方面进行了改革和实践。
实验教学内容改革
从加强基础、培养能力、提高素质的教学目标出发,以动物生物学实验中的基本操作、基本技能和基本理论为基础,紧密结合区域性的地方特色,对原来传统的验证性实验进行了优化整合,减少了单一的解剖观察实验,增加了综合性实验及创新性实验的比例。将实验内容改革分为基础实验、自选性实验和设计性实验三个部分。
基础实验为必选实验,是以在进化上有重要地位门类的代表动物形态观察和内部解剖实验为主。这部分内容主要是精选、优化重组经典的验证性实验,将传统单一的解剖实验组合成比较解剖实验[3],或将内容相对较少的两个实验合并为一个实验而构成。如将“蛔虫的解剖”和“环毛蚓的解剖”两个实验整合为假体腔动物和真体腔动物的比较研究,通过实验学生对假体腔动物和真体腔动物的结构特点以及动物的进化有了更深的认识,实现了从理论到实践,又从实践到理论的飞跃。另外,基础实验还包括了将动物的形态结构与基础生理等内容相组合的综合性实验。基础实验要求学生对基本理论知识巩固掌握的同时,还要求学生掌握基本的动物学实验技术,如显微镜的使用方法、临时装片的制作、绘图技术、动物的采血方法、处死方法、解剖技术等。其中综合性实验更是对多种实验技能和实验材料的综合应用。如鱼的系列实验中,将鱼的外形观察、年轮观察、尾静脉采血、内部解剖与观察等实验组合起来,学生通过一个实验材料完成了多个实验内容,掌握了多种实验技能。基础实验既加深学生对理论知识的理解掌握,也加强了多种基本实验技能的综合训练,同时也培养了学生综合分析问题的能力。
自选性实验为开放性试验。为保证实验教学的质量,让学生从更多的教师那里获取知识,并让科研与教学紧密结合。每位教师要从自己最近完成的科研项目中选一部分内容出一个实验小课题作为自选性实验,如不同品级白蚁性腺发育的比较研究等。每位学生根据自己的兴趣选择其中1个实验,选择同一实验的学生可分成若干小组,每组同学在教师的指导下根据实验方案进行实验。在实验过程中从实验器具的准备、试剂的配置、实验的操作,直至完成实验报告皆由学生自己独立完成,并且实验方法允许学生改进。
设计性实验为开放性实验。学生在教师指导下自行命题,学生根据实验的内容及难易程度自行组建实验小组,查阅相关资料,并利用所掌握的专业知识与实验技能,根据实验室现有的实验条件自主设计实验研究方案,包括研究的目的、研究的具体方法和步骤。指导教师要从学生所设计实验方案的探究性、创新性,再到设计的合理性和实验执行的可行性等方面对实验方案进行审核[4]。审核通过后,学生可自主开展实验。在实验过程中,从实验的准备到最后对实验结果进行分析处理,跟自选性实验一样由学生独立完成,对于实验报告要求以科研论文的形式撰写。最后要求学生将论文制作成PPT形式,进行实验论文答辩。
由于自选性实验可以根据教师的科研发展随机调整,而学生设计性实验极大地激发了其创造性,因此,整个实验内容正确地处理了基础性与前沿性、创新性的关系,做到了及时更新实验教学内容,培养学生的独立思考、综合分析能力、科学思维能力和创新意识,全面提高学生的综合素质。
改进实验教学方式与手段
1.以学生为主体进行启发式的实验教学
传统的实验教学内容以验证性实验为主,实验教学方式以教为主,上实验课时教师首先从实验的目的、内容到具体操作步骤给学生讲一遍,然后学生按教师的要求进行实验操作。在整个过程中学生是机械地、被动地学习,不利于创新型人才的培养。通过教学方式的改革,学生成为实验教学的主体,学生变被动为主动。具体做法首先是采取以问题为中心的启发式的教学,教师设计一些问题,靠问题吸引学生兴趣,促使学生通过思考来寻找答案,这样学生会变被动接受知识为主动寻找问题答案[5]。例如:在对虾和棉蝗的比较解剖实验前,针对它们生活的环境不同,外部结构和内部结构与生活环境密切相关的特点提出一些简单的问题:对虾和棉蝗是水生还是陆生?它们的附肢有什么不同?它们的呼吸器官分别是什么?引导学生积极思考,通过对动物外形和内部结构的比较解剖研究给出问题的答案。启发式的教学调动了学生学习的主动性,而且培养了学生科学的思维方法和善于思考的习惯。其次,对于基础实验,尽量让学生主动参与到实验的教学当中去,如在眼虫、草履虫的形态结构与生命活动这个实验中,在教师的带领下让学生利用周末采集眼虫和草履虫,然后在室内自己进行培养和观察并进一步进行草履虫的应激性等实验。由于整个实验过程学生全程参与,所以不仅锻炼了他们的动手能力,而且还培养了他们的探索精神。对于自选性和设计性实验,由于采用开放式的实验教学,并且从选题、实验的准备到最后完成实验乃至实验报告的书写都是由学生自己独立完成的,所以其实已经是以学生为主体教学方式的完美体现。
2.开放式实验教学
开放式实验教学是学生在实验室自主进行实验的一种实验教学形式。在动物生物学理论课进入中期时,安排学生准备自选性实验和设计性实验的自主选题、文献资料的查询、实验方案的确定等工作。基础实验完成后,学生就会进入自选性实验和设计性试验阶段。由于这两部分实验所需时间比较长,按正常安排的学时是完成不了的,所以必须利用课余时间进行实验。根据这个情况对这两部分实验采用开放式实验教学,要求动物学实验室连续开放两周,学生根据自己的空余时间以小组为单位可以随时进实验室进行实验。通过开放式实验教学,激发了学生的科研兴趣、活跃了学生的思维、开拓了学生的视野、促进了学生对所学知识的综合应用,培养了学生的协作精神以及研究和创新能力[6]。
3.利用现代化的多媒体技术开展实验教学
为了提高动物生物学实验教学效果,我们引入现代多媒体技术辅助实验教学。近年来实验课讲授使用多媒体课件起到良好的效果。今年又将数码显微互动系统应用在实验教学中,比如在低等动物形态结构观察实验中,教师将动物装片和切片放在数码显微镜下,其图像可以传输到教师计算机上,通过点击教师示范,学生可以在自己的计算机上清晰地看到示范的内容,同时学生也能通过网络系统将自己显微镜下的图像发送到教师的计算机上,还可以通过语言系统进行互动交流,使教师通过自己的计算机就能迅速有效地对学生进行指导。又如解剖实验,带有解说的解剖实验的操作过程的视频也可以通过数码显微互动平台示范给学生,学生在自己的计算机上可以清晰地看到整个过程,避免了现场进行实物解剖演示距离远的学生看不清的现象。利用多媒体教学不仅增加了教学的信息量、活跃了实验课堂气氛,而且提高了教学效果。
重视实验教师队伍建设
“优秀的教师是教学质量的保证”,教改后,为了保证实验教学的质量,让科研与教学紧密结合,要求更多的教师参与到实验教学当中去。目前,动物生物学实验教学有一支优秀而稳定的教师队伍,他们直接承担着动物生物学及与之相关的课程,因此在实验教学中应引导学生将理论与实践结合,进而激发学生的创新能力。在实验安排上,我们进行了具体的工作划分:基础实验由4位教师每人承担3-4个实验;自选性实验由4位教师各设计1个实验;设计性实验则由4位教师分组承担指导工作。
考核方式的改革
以前由于只重视理论教学,实验成绩在课程成绩中仅占10%,实验的考核也主要根据实验报告确定,这种考核方式不利于调动学生实验的积极性和主动性,也不能真实反映学生实验的水平。为了提高实验教学质量,全面客观地评价学生对实验技能和知识的掌握情况,我们将实验成绩在课程成绩所占的比例提高到30%。实验成绩的考核包括平时成绩60%,设计性实验20%,期末考试20%。平时成绩由实验操作和实验报告组成,其中主要是对实验操作的考核。设计性实验成绩由所有指导教师根据实验论文答辩情况进行评分,包括选题的创新性、设计方案的合理性、实验过程的真实性以及结果分析的科学性[3]来确定。期末考试以随机抽题现场操作和回答的方式进行,主要考核学生对实验技能和知识的掌握情况。由于提高了实验成绩在课程总成绩所占的比例,实验考核方式更加合理,激发了学生在实验课上自主学习的积极性。
优化适应现代生物学科发展的实验内容,形成更有利于培养学生创新精神、创新能力的实验教学体系,是目前教学改革的中心任务。通过对动物生物学实验教学内容、教学方式和手段等一系列的逐步改革、完善和实践,经对比发现近几届学生对实验兴趣、自主实验能力、实验操作能力、基本科研能力和创新能力等有了明显的提高,学生成为改革最大的受益者,同时也为其他实验课程的改革提供了参考。
参考文献:
[1]张生金.面向21世纪高校实验室改革和实验室建设[J].实验室研究和探索,1998,17(4):5-8.
[2]龚双姣,姜业芳,刘世彪.植物学实践教学改革与学生创新能力的培养[J].高等理科教育,2006,(3):104-107.
[3]黄诗笺.动物生物学实验教学改革探讨[J].中国大学教学,2007,(2):20-22.
[4]高良才,袁崇刚.生理学自主设计实验教学的探索与实践[J].实验室研究和探索,2008,27(11):82-84.
[5]陈郡,卢丽,田素娟.动物生物学实验教学与考核模式的改革与探讨[J].南方医学教育,2011,(3):20-21.
关键词:机械工程,本科,毕业设计
1引言
毕业设计是高等学校应届毕业生在毕业前接受课题任务,在教师指导下独立进行科学研究或工程实践,获得基本训练并取得成果的过程,它是评估学业成绩的一个重要方式,也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环[1]。作者结合广东工业大学的实际,从科学选题、落实开题环节、保证毕业设计论文质量等关键环节提出了改进毕业设计工作的措施。
2科学选题
选题是毕业设计工作的龙头,选题质量是影响毕业设计质量的重要因素,精心挑选毕业设计题目,是搞好毕业设计的第一步。但是选题目前存在着一些问题:有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够;有的选题对学生显得难度较高,工作量过大;有的选题虽然有较高的研究价值,但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选;另外,系与系之间和各系内部之间的设计题目在难度和分量上也存在一定差异。
针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。
(1)毕业设计选题要尽可能联系工程应用、生产实际和科学研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关科研情况,分析解决问题的方法和途径,使能力得到提高。因此,我们在为2003级机械制造及自动化专业的学生选题时,选择了“旋转超声主轴振动系统研制”,“三座标工业机械手的设计”,“防伪矿泉水瓶盖的设计”,“自动门PLC控制系统设计”,“适合于电感的微点焊系统研制”等新颖又结合科研实际的课题,尽量反映当代科技发展水平,让学生能了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态,结果学生更加乐于参与到科研课题的研究中。
(2)要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,例如“微细特种加工中心”试验样机在我们教研室已经搭建好,“线切割机床、电火花机床、超声抛光装置”等设备可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作,锻炼自己的动手能力的机会。
(3)要有适当的难度和深度。举例说我们选择“旋转超声主轴振动系统研制”课题时,考虑到该课题涉及了声学,机械振动学,电力电子学,数电,模电等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内,经过努力能完成任务或做出阶段性结果,我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、驱动电路等不同部分的,有侧重点地进行研究,经过分工合作,完成了整个课题的设计任务,效果良好。
3落实开题环节
为提高毕业论文设计教学质量和探索出适用于毕业论文设计全环节教学质量监控的方法,可借鉴研究生创新能力培养方法,在本科毕业论文设计教学中新增开题环节,以强化学生包括查阅文献资料广泛获取信息,提出问题、拟定实验研究方案和设计方案,科学实验与测试,数据整理与分析,撰写实验论文,书面表达和口头表述等能力在内的基本创新能力。
(1)开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化,收集信息,听取各方意见,明确思路以坚定论文设计者的信心。一般说来,将思考的东西正式地讲出来和写出来,会比原来所思考的更有升华的意味,因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。通过撰写开题报告,要求学生讲清题目的来龙去脉,从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求,对题目有更深刻理解与认识,会使原来的论文设计思路更加完善和系统,对自己的工作做到“胸有成竹”,减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。
(2)开题环节的组织在开题会之前,每个学生按规范书写了开题报告。学生持经指导老师签字同意的选题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等内容10分钟。评审小组根据学生自述和选题报告书及其它文本内容,对学生论文设计是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对论文设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。
4保证毕业设计答辩的质量
答辩是毕业设计(论文)工作的最后一个环节,是全面检查和评估毕业设计(论文)质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。学院可根据本院及所属各系的具体情况成立若干答辩分委会,分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。答辩前应认真审查学生的答辩资格,毕业设计(论文)应由除指导教师外的答辩小组1名以上教师认真评阅,写出评阅意见与评分,评分不及格者不得参加答辩。凡毕业设计(论文)拟评“优秀”的学生,都必须参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩时间应控制在学生汇报15-20分钟,教师提问20分钟为宜。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的20%以内,优良比例应严格控制在60%以内。对毕业设计(论文)的质量,除了本身的学术水平、应用价值
外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰定科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计(论文)达不到教学要求的,决不姑息。
5结论
搞好毕业设计(论文)工作,重要的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,科学选题,严把选题关是做好毕业设计(论文)的前提;认真做好毕业设计开题工作是毕业设计工作顺利进行的保证,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点;严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。