作者：赵海涛 封克 钱晓晴 王小治 盛海君

摘 要:设计性实验是让学生进一步理解和掌握相关理论知识，了解前人的思想和方法，培养他们从事科学实验的基本素质和能力，培育学生创新精神和创新能力。本文在讨论验证性、设计性实验教学体系特点的基础上，提出构建设计性实验的选题原则、一般程序、评价标准，并指出构建设计性实验平台的要求。

关键词: 实验 设计性 创新 构建

在新科技革命的浪潮之下，能否在创新机制的引导下，不断培养出一批批创新型人才，已成为检验高等教育成功与否的重要标志。在高校培养人才的教育培训链条中，实验教学一直扮演不可替代的重要角色。多年的实践经验证明，实验教学要真正担负起创新型人才的前期培养任务，就必须依托区域资源优势，大力发展设计性实验教学，以创新的教学模式，带动创新型人才的成长。

一、验证性、设计性实验教学体系

实验教学大致分为验证性教学和设计性教学。长期以来，我们的实验教学方式以验证性居多，学生在整个实验过程中处于被动、疲于应付的状态，只能按老师的思维方向去操作、去验证，缺乏思考与发挥的余地。为了培养学生创新精神和创新能力，近年来设计性实验的教学方式渐渐被广大教师采用。

（一）验证性实验体系

验证实验平台是大学生动手能力培养的重要环节。近几年来，学校重在基础、面向综合，投入了大量资金，全面加强基础实验平台的建设，更科学地设置基础实验内容，在学生基础理论和基本技能的训练方面发挥了积极的作用，使学生能通过实验，树立实事求是、严谨踏实的学习态度，学生分析、归纳、总结实验数据和实验现象的能力明显提高，为进入综合性实验教学平台的学习奠定了坚实的基础。但这种形式的实验教学，虽然在一定程度上锻炼了学生的基本实验操作技能，有助于理论知识的巩固，但学生会产生很大的依赖性，不能锻炼学生的独立操作以及分析问题和解决问题的能力，也激发不了学生对实验的兴趣和创新欲望，实验教学效果自然就不很理想。

（二）设计性实验体系

设计性实验指给定实验目的、要求和提供实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验，是在掌握基础性实验和具备综合实验知识及能力后，对今后开展科学实验全过程进行初步训练的一种教学实验。它意在培养学生依据一定的原理、原则、规律等制定出具体实现实验目的和要求的方法、步骤、手段、程序、注意事项等，并为此所做的实验。它是一种介于基础教学实验和实际科学实验之间的，具有对科学实验全过程进行初步训练的教学实验。

设计性实验是在学生掌握了较强的实验技能后，让他们来完成实验课题，只给出实验题目和要求，学生自己设计实验方案，并在老师指导下进行实验研究。它将学习的主动权交给了学生自己、学生成了实验的主体。在没有详细的讲义，只有设计要求的前提下，学生要从查阅相关资料开始，设计实验线路、确定实验方案、自主测试和分析数据，得出实验结果及结论，并写出小论文式的实验报告。在实验过程中，要求学生自己查阅和搜集资料，自行应用所学的理论进行分析，从而自己设计出实验方案，有时还需学生自行选择实验仪器和所需试剂，独立进行实验操作。设计性实验使学生在实验过程中变被动为主动，在实验技能、查阅文献、观察现象、分析问题和解决问题的能力诸方面得到全面训练。因此，开设设计性实验是非常必要的，对学生综合能力的培养有着不可低估的作用。设计性实验作为实验教学的高级形式和阶段，是学生实验能力真正生成的重要标志，因而在整个实验教学中具有重要地位。我们必须从这样的视角，认识目前高等学校开展设计性实验教学的现状和解决问题的思路。

创造力是人类与生俱来的，同时也是可以通过培养得到完善提高的。对于初学理论和初做实验的学生来说，他们的知识水平和实践能力处于初级阶段，需要一段时间的积累，原来传统实验的方法未尝不可，对于后期的实验，重点应放在对学生实践能力的培养上，给他们发挥创造性的空间，为他们提供必要的条件，使他们真正有机会去思考、想象、设计、创新，只有这样，才会使学生科学实验的基本素质和开创性的科研能力得到提高。

二、设计性实验平台的构建

构建设计性实验平台目的，不仅是让学生进一步理解和掌握相关理论知识，更重要的是通过这种实践活动，让学生了解、体会前人的思想和方法，并以这种思想方法为指导，学会设计、制作、研究，培养他们从事科学实验的基本素质和开创性的科研能力，培育具有创新精神，挑战能力及丰富知识结构的，具有现代活力的人才，而不是培养模仿前人，照搬经验的机械性人才，这是学以致用的根本问题。

（一）设计性实验的选题原则

实验教学模式的创新是一个新课题，必须坚决克服用“一个模子”来培养人才的倾向。要改变以教师为中心的传统教育方法，而代之以教师与学生之间要相互学习、相互切磋、相互启发、相互激励。要减少强制性，增强选择性和开放性。要构建以学生为“主体”、教师为“主导”，以学生自主的学习活动为基础的开放式实验教学模式。在教学大纲规定的时间段内，学生可以打破专业和班级的限制，自主选择实验课题，自主选择作实验的时间。

在选择设计性实验项目时，要注意合理实验难度，实验项目知识面选择过小或过于简单都难以达到培养学生创新能力的目的；反之，实验项目知识面选择过大或实验难度过高，学生难以在规定时间内完成，学生又不能得到全面的训练。因此，选择实验项目时，应注意两点:一是选择的实验项目既不能超出学生的基本操作能力和知识水平，又不能照搬已做过的实验方法，实验项目应有一定的综合性。二是实验项目必须有利于发挥学生主观能动性，通过查阅资料和自己动手、动脑而有所创新。

（二）设计性实验实施的一般程序

教师和学生根据教学内容共同研究决定实验目的和实验项目之后，学生利用课余时间到图书馆、资料室查阅有关手册、文献进行分析选择，同学间互相讨论，最后根据所学的理论知识和实验基本方法及操作给出实验方案。在正式做实验前交指导教师审阅，学生依据自己的实验设计方案开展实验并做出实验报告，最后学生进行课堂答辩，教师对学生实验做出评价，这就是设计性实验的一般实施程序。但不同的实验目的，具体的实施程序各有特点。

（三）设计性实验的评价

对设计性实验结果评价应侧重观察学生是否通过这一教学过程受到智力的开拓和能力的提升，将重点放在设计思路、实验操作能力、综合应用理论知识解释实验结果能力等方面的考察。应当遵循爱护和培养学生的好奇心、求知欲，帮助学生自主学习、独立思考，保护学生的探索精神、创新思维，营造崇尚真知、追求真理氛围的原则上，为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种宽松的环境。具体评价方法如下：①实验选题与设计。选题是否符合科学性,有无创新，设计方案目的性是否明确，实验方法是否可靠、简便、实用。②实验过程与结果。实验操作是否熟练规范，观察与记录的实验结果是否准确可靠，实验技术的难易程度。③实验报告。报告的论点是否突出，条理是否清楚，文字是否精练，分析讨论是否科学，逻辑推理是否准确，做出的结论是否恰当、合理，参考文献是否规范等。④课堂答辩。答辩时语言是否流畅，实验背景知识是否充分掌握，设计思路是否清晰，实验总结是否全面，问题分析是否深刻等。

三、构建设计性实验的要求

学生普遍认为设计性实验是一种比传统实验教学更好的实验方式。开设设计性实验是必然的，也是必须的。这种开放式实验教学不仅可以充分地利用教学资源，极大地调动学生学习的主动性，还可以开阔学生的视野，让他们拥有自己的空间和思维天地，进而拥有自己的创新成果。以达到实验教学的真正目的。但是设计性实验也不能不分对象，不分范围，随意开设，也有其适用的要求与原则。

（一）设计性实验的适宜群体

设计性实验的要求有两种：一是较简单的设计性实验，这种实验在教材中给出实验要求以及给出实验所需大致仪器和试剂，要求学生设计出操作步骤，并完成实验；二是较完整的设计性实验，这种实验在教材中只给出实验要求，实验仪器、试剂和操作步骤都需要学生自己选取和制定。对于低年级的学生，适宜于前一种较简单的设计性实验；而对于已开设相当科目的专业课的学生来说，除了要做较简单的设计性实验外，还应进一步做较完整的设计性实验。

（二）设计性实验要求高素质的指导教师

设计性实验本身是一种突破传统实验的新方法，要求教师不断更新知识结构，探索和完善设计性实验方案，开设设计性实验对教师提出了更高的要求，由于设计性实验大部分内容都由学生自己完成，出错率和仪器的损坏率都会提高。这就要求教师对实验的步骤及仪器的使用非常熟悉，对可能出现的问题能做到心中有数，以便及时解决；由设计性实验所需要的工作量要高于验证性实验，这就对教师的敬业和奉献精神提出了更高的要求。因此，开设设计性实验的前提条件是拥有一支高素质的指导教师队伍，当然，设计性实验的开设也可以促进教师的业务水平和带教能力的提高，从而形成良性循环。

（三）设计性实验要求构建合理的质量控制体系

在学生开展设计性实验过程中，指导教师要加强个性化辅导，及时帮助学生查找并解决实习中出现的问题。在学生遇到问题时，不是简单地让学生重复或告知如何改进，而是和学生一起分析出现问题的可能原因，改进的方法有哪些，训练和强化学生的发散性思维的能力。指导教师还要加强实验过程的检查、监督。一方面可以有效地保证实习进程、更加丰富学生的实习内容，另一方面可以提高实习学生对实习的重视程度，增强其责任心和实习效果。指导教师更要通过自己的言传身教使先进同学信心更强，学到更多有益的知识与技能；使后进同学加强紧迫感，找出差距，奋力拼搏，迎头赶上。

总之，设计性实验平台是培养学生创新能力的重要手段，是对学生实践能力进行初步训练的最好课堂；让学生感受、理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神和创新思维习惯；重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力。设计性实验在内容上密切结合专业的课程设置，在方法上直接面向社会、面向未来，激发学生对实验课的热情和兴趣，有效地培养学生的创业意识和创业能力。

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