關(guān)鍵詞：論文

眾所周知，科研工作者在進(jìn)行醫(yī)藥方面的科學(xué)研究之前，需要制定完善的統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)方案，那么什么樣的設(shè)計(jì)方案才稱得上是完善的呢？

完善的設(shè)計(jì)方案需具備六個條件

一般來說，應(yīng)具備以下條件：人力、物力和時間滿足設(shè)計(jì)要求；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“三要素”和“四原則”均符合專業(yè)和統(tǒng)計(jì)學(xué)要求；重要的實(shí)驗(yàn)因素和觀測指標(biāo)沒有遺漏，并做了合理安排；重要的非實(shí)驗(yàn)因素（包括可能產(chǎn)生的各種偏性）都得到了很有效的預(yù)防和控制；研究過程中可能出現(xiàn)的各種情況都已考慮在內(nèi)，并有相應(yīng)的對策和嚴(yán)格的質(zhì)量控抗對操作方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、整理、分析等均有一套規(guī)范的規(guī)定和正確的方法。而其中準(zhǔn)確把握統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)的“三要素和四原則”，無疑是其設(shè)計(jì)方案科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南笳鳌?/p>

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“三要素”

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素應(yīng)著重考慮：

機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分,在培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神中發(fā)揮了重要的作用。但傳統(tǒng)的機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),是理論課教學(xué)內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)室的再現(xiàn),對啟發(fā)學(xué)生的科研思維、培養(yǎng)其創(chuàng)新能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為此,自1999年我校機(jī)能實(shí)驗(yàn)中心成立后,我們進(jìn)行了一系列機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,包括最初的綜合性實(shí)驗(yàn)、隨后的自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及新近設(shè)立的醫(yī)學(xué)動物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論課,為促進(jìn)學(xué)生多學(xué)科知識的交叉與融合,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力奠定了良好的基礎(chǔ),受到學(xué)生廣泛的好評。但同時我們也注意到,在這些實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施過程中還存在一些問題,需要我們不斷進(jìn)行總結(jié),及時調(diào)整教學(xué)方案,為深化機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與改革,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和開闊的視野發(fā)揮積極的作用。

一、綜合性實(shí)驗(yàn)的開展

傳統(tǒng)的機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,主要目的在于強(qiáng)化與鞏固課堂理論知識,往往忽視了對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。而且,由于各學(xué)科之間缺乏有效地融合,使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有較多的重復(fù),因此在一定程度上還造成了教學(xué)資源的浪費(fèi)。為此,北醫(yī)在1999年成立了統(tǒng)一的機(jī)能實(shí)驗(yàn)中心,將生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)三個教學(xué)實(shí)驗(yàn)室融合在一起,實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化和共享,并相應(yīng)開設(shè)了一系列綜合性實(shí)驗(yàn),如“血壓調(diào)節(jié)和失血性休克”、“影響離體心臟灌流的因素及缺血—再灌注損傷”和“家兔腎功能測定及急性腎功能衰竭”等”,將生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)的知識有機(jī)地結(jié)合起來,使學(xué)生對機(jī)體正常的生理調(diào)節(jié)機(jī)制、疾病時功能代謝的改變和藥物的作用有了直觀和連貫的認(rèn)識,促進(jìn)了學(xué)生對所學(xué)知識的融會貫通,提高了他們綜合運(yùn)用知識的能力及彼此互助合作的團(tuán)隊(duì)精神。綜合性實(shí)驗(yàn)的不足之處在于實(shí)驗(yàn)往往比較復(fù)雜,需要較多的課時來完成一個完整的實(shí)驗(yàn),因此在時間安排上常常具有一定的難度。另外,綜合性實(shí)驗(yàn)中依然是教師占據(jù)主導(dǎo)地位,學(xué)生相對來說還是處于一個被動的地位,對于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

二、自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的開展

在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的前提下,為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主動性,激發(fā)他們的科研興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和獨(dú)立分析問題的能力,我們在2001年又開設(shè)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程[1]。針對與機(jī)能學(xué)內(nèi)容相關(guān)的研究目標(biāo),由學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位自選題目,課下利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)查閱文獻(xiàn),提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,然后在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)答辯,通過學(xué)生之間的提問、回答以及老師的點(diǎn)評完善學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),選擇優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案在櫥窗展出。比如學(xué)完肝功能衰竭,很多學(xué)生就會想到去設(shè)計(jì)一個肝性腦病及其防治的實(shí)驗(yàn)方案;學(xué)完呼吸衰竭,就會想到去設(shè)計(jì)一個肺水腫及其搶救的實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提高學(xué)生的自學(xué)能力,使他們能夠結(jié)合課堂所學(xué)內(nèi)容,針對某個有爭議的環(huán)節(jié)去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證;或者突破所學(xué)課程的局限,設(shè)計(jì)跨學(xué)科的綜合性實(shí)驗(yàn),對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、文獻(xiàn)檢索能力和表達(dá)能力具有較大的幫助。不足之處在于最初的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)只是紙上談兵,缺乏實(shí)際操作,很多學(xué)生感到意猶未盡,抱有不小的遺憾。

三、自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作

1.通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，提出科學(xué)假設(shè)。首先，指導(dǎo)學(xué)生選定小分子藥對小鼠肺癌LL/2細(xì)胞進(jìn)行藥物處理，并設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)規(guī)范化訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的細(xì)胞學(xué)無菌操作能力。隨后，帶教老師通過引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已掌握的細(xì)胞凋亡相關(guān)理論知識，調(diào)動其思考問題的積極性，提出細(xì)胞出現(xiàn)凋亡的機(jī)制的科學(xué)假設(shè)。

2.設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)。帶教教師協(xié)同學(xué)生依據(jù)凋亡相關(guān)理論提出檢測方法，學(xué)生自行設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，并論證設(shè)計(jì)方案的可行性，分析重難點(diǎn)問題，完善設(shè)計(jì)方案，并最終確定實(shí)驗(yàn)的主要儀器（倒置熒光顯微鏡、凝膠電泳和成像系統(tǒng)）、流程和可能的結(jié)果。教師在這個過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生設(shè)計(jì)方案的合理性及實(shí)施的可行性。在給予必要的協(xié)作基礎(chǔ)上，給學(xué)生留有積極思考的空間，注重訓(xùn)練學(xué)生的自主創(chuàng)新思維、綜合運(yùn)用知識解釋現(xiàn)象的能力。

3.按照預(yù)定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)。帶教教師協(xié)同學(xué)生依據(jù)預(yù)定實(shí)驗(yàn)方案，對已經(jīng)過小分子藥處理的LL/2細(xì)胞凋亡進(jìn)行初步檢測。帶教教師采用引導(dǎo)和提示形式參與實(shí)驗(yàn)過程，不過多干預(yù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)流程和操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所掌握理論知識分析和解決實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。其中LL/2細(xì)胞DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳是本實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，為幫助學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，可以帶領(lǐng)學(xué)生觀看DNA提取和瓊脂糖凝膠電泳相關(guān)的教學(xué)視頻或幻燈片，強(qiáng)化學(xué)生對該部分實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范化。

4.記錄實(shí)驗(yàn)流程步驟，完成實(shí)驗(yàn)，撰寫報(bào)告。帶教教師從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開始就要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄，待實(shí)驗(yàn)完成獲得結(jié)果后，協(xié)作學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，提出合理解釋，最后撰寫并提交報(bào)告。完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、流程步驟、結(jié)果的呈現(xiàn)形式、分析與討論，旨在訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)，同時體會整個實(shí)驗(yàn)過程的科學(xué)合理性與可行性，使其意識到科學(xué)素養(yǎng)的重要性。

總之，通過“科研早接觸計(jì)劃”進(jìn)行的“小分子化學(xué)藥物誘導(dǎo)小鼠肺癌LL/2細(xì)胞凋亡檢測”這一探索式綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了醫(yī)學(xué)生通過現(xiàn)象探索機(jī)制的興趣，最大限度地調(diào)動了其分析解決問題的主動性，提高了醫(yī)學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，同時對醫(yī)學(xué)生的科研素養(yǎng)的培養(yǎng)與提高意義很大，深受學(xué)生喜愛，達(dá)到醫(yī)學(xué)生科研早接觸計(jì)劃要求的探索式綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

作者:徐有志盧海妹李菲菲汪思應(yīng)單位:安徽醫(yī)科大學(xué)

一、基本知識

1．元件的選擇．電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，元件的選擇十分重要，它關(guān)乎著電路是否能設(shè)計(jì)成功．首先應(yīng)該選擇合適的電源，在選擇時一定要考慮符合電路設(shè)計(jì)的電流值，其次還要對電表進(jìn)行選擇，盡量選擇更貼近自己需要的量程，保證設(shè)計(jì)的精確性．還要選擇適合電路的元件的型號等，將這些問題都進(jìn)行全面考慮才能保證實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行．2．了解元件的使用方法．電路設(shè)計(jì)中存在許多電路元件，要想電學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌倪M(jìn)行，就必須了解各種電路元件的使用方法和使用規(guī)則．例如電表，電表上顯示兩個數(shù)值，如果不提前進(jìn)行了解很容易將數(shù)值弄混．造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的錯誤．因此電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)時一定要先弄清電路元件的使用方法，才能保障實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行．3．熟悉電路構(gòu)成，加強(qiáng)對特殊電路的記憶與理解電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多特殊的電路，如果內(nèi)心沒有一個完整的電路構(gòu)成圖，在遇到這些特殊電路時，就沒有辦法將實(shí)驗(yàn)順利開展下去．因此在實(shí)驗(yàn)前一定要加強(qiáng)對電路構(gòu)成的設(shè)計(jì)．

二、電路設(shè)計(jì)的原則

1、整體性原則．在電路設(shè)計(jì)時不能將每一部分分開設(shè)計(jì)，電路的各個部分的關(guān)聯(lián)性都很強(qiáng)，必須以整體性的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，電流、電壓的選擇等都是根據(jù)電路的整體方案進(jìn)行選擇的．2、優(yōu)化原則．電路設(shè)計(jì)不是一個簡單的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，它有龐大的系統(tǒng)性，在這個系統(tǒng)里又有許多小系統(tǒng)，這樣才能形成一個完整的電路，電路設(shè)計(jì)時或多或少都會有一定的問題存在，出現(xiàn)這些問題不能視而不見，要將問題進(jìn)行整合，拿出一套合理的改進(jìn)方案，將電路設(shè)計(jì)達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果．3、功能性原則．電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)不是讓學(xué)生完成一個簡單的實(shí)驗(yàn)，目的是為了讓學(xué)生通過電路設(shè)計(jì)來掌握一定的學(xué)習(xí)技能，這才是進(jìn)行電路設(shè)計(jì)最終要完成的目標(biāo)，所以在電路設(shè)計(jì)上一定要考慮它的功能性．

三、電路設(shè)計(jì)的方法

1．明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模械膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都有一個設(shè)計(jì)目的，為了達(dá)到這個目的才來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，電路設(shè)計(jì)前也應(yīng)該如此，首先要設(shè)定一個實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后來看看自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，才能從中分析思路找到設(shè)計(jì)的缺陷，從而進(jìn)行改進(jìn)．2．選擇實(shí)驗(yàn)器材．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)除了理論的知識還需要實(shí)驗(yàn)器材的支撐，我們明確了實(shí)驗(yàn)的目的后就要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的選擇，選擇時一定要配合自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)，盡可能的保證實(shí)驗(yàn)器材對實(shí)驗(yàn)帶來的誤差影響，選擇最適宜的器材將誤差降到最低．選擇器材時還要考慮器材的操作性是否適用于自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，避免在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時造成實(shí)驗(yàn)失?。谄鞑倪x擇上最應(yīng)該注意的就是器材的安全性，由于電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性往往會由于器材的選擇不當(dāng)造成電路燒毀，因此在器材的選擇上這些問題都應(yīng)該被注意．3．選擇設(shè)計(jì)方案．電路設(shè)計(jì)是一種靈活的設(shè)計(jì)，不同的方案可以有不同的設(shè)計(jì)效果，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材確定后根據(jù)這些內(nèi)容來進(jìn)行分析選擇一些適宜的電路設(shè)計(jì)方案，將它們整理出來，繪制成設(shè)計(jì)圖，結(jié)合學(xué)過的理論知識加以比較選擇最適宜的設(shè)計(jì)方案．包括電流表應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)接還是外接，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法還是限流式接法，電路結(jié)構(gòu)原理選擇伏安法還是半偏法等等．保證電路的設(shè)計(jì)方案能順利的運(yùn)用在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中．4．簡化電路方程．電路設(shè)計(jì)中有許多的電路方程，它們是非常復(fù)雜的，但是在電路設(shè)計(jì)時還必須要用到，如果不將其進(jìn)行簡化在設(shè)計(jì)的過程中就會遇到許多麻煩，不僅會對電路的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，還有可能造成電路系統(tǒng)紊亂，所以在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)前要在合理的范圍內(nèi)將復(fù)雜的電路方程簡化，保證電學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行．5．電路設(shè)計(jì)案例分析．在描繪標(biāo)有“2．5V0．3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，使用3V干電池和滑動變阻器進(jìn)行供電．該實(shí)驗(yàn)本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調(diào)，所以也只能是選用分壓接法進(jìn)行供電．只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發(fā)光時的電阻為12．5Ω，因此最好是選用實(shí)驗(yàn)室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器．電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題其設(shè)計(jì)思路、方法一般都來源于教材，要求用學(xué)過的物理知識、原理、實(shí)驗(yàn)思路、方法設(shè)計(jì)出合理的方案．因此在教學(xué)中或者復(fù)習(xí)過程中要特別注意對所學(xué)過電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的多種方法、遠(yuǎn)離的優(yōu)劣、電路聯(lián)接式的選擇方法以及有關(guān)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行歸納總結(jié)．從中體會多種方法的優(yōu)劣，養(yǎng)成發(fā)散性思維的好習(xí)慣，才能比較順利完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)起來雖然復(fù)雜，但是如果方法得當(dāng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前考慮的全面，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時就會相對簡單些．高中生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生的理論知識及動手能力的考察，教師在學(xué)生的操作過程中也要加以指導(dǎo)幫助學(xué)生實(shí)驗(yàn)的誤差變小，安全性提高，學(xué)生才能更好的將電學(xué)知識運(yùn)用到考試中和實(shí)際生活中．

“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢?！笨茖W(xué)探究也是如此：自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生有目的地去探究、去分析、去總結(jié)，能有效發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新思維。但許多教師總片面地認(rèn)為實(shí)驗(yàn)?zāi)芰褪遣僮髂芰Γ诮虒W(xué)時，常常讓學(xué)生按照已有的設(shè)計(jì)機(jī)械地操作。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解很淺顯，探究只停留在膚淺的表面，不能很好地找到科學(xué)規(guī)律。這種教學(xué)方式既不能培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，又無法體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。那我們?nèi)绾螏椭鷮W(xué)生提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力呢？

一、有的放矢——引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和最終目的，每個實(shí)驗(yàn)都至少有一個目的，學(xué)生必須清楚自己要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是為了解決什么問題。只有學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦斫馔笍?對要研究的問題思考才會深。也就是說這個目的對后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作、交流分析、討論總結(jié)等流程影響很大，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕馕鏊綄⒅苯佑绊懻麄€科學(xué)探究。學(xué)生在進(jìn)行自主的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時，就能提出科學(xué)的問題，明確探究的內(nèi)容，理解實(shí)驗(yàn)的目的。如在教學(xué)三年級的《蚯蚓》一課時，觀察蚯蚓部分，教師可以在探究活動前布置任務(wù)讓學(xué)生分辨蚯蚓的哪一端是口，哪一端是肛門。質(zhì)疑是最佳的學(xué)習(xí)動力，這個細(xì)致的問題是三年級學(xué)生有興趣、有疑惑的，也是他們急想解決的問題。這一任務(wù)的設(shè)置可以幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，更快地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，之后的實(shí)驗(yàn)探究也會更加仔細(xì)。小學(xué)生為了證明自己對蚯蚓的相關(guān)猜測，必定會仔細(xì)探究蚯蚓的身體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式，等等。這樣了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蟮淖灾髟O(shè)計(jì)，比簡簡單單的一句：“觀察蚯蚓外形并記錄”效果要好得多，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明蚯蚓哪一端是口、哪一端是肛門的過程中，始終處于要探究的問題情境之中。這種“扶”式教育，提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了思維基礎(chǔ)。

二、對癥下藥——引導(dǎo)學(xué)生選擇合適器材

“工欲善其事，必先利其器?！笨茖W(xué)探究需要充足的科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)材料，其教學(xué)效果也是由材料的多寡、是否適用決定的，合適的器材可以讓探究實(shí)驗(yàn)事半功倍。引導(dǎo)學(xué)生在選擇器材上花心思，可以在思維上提示學(xué)生，讓他們更全面、更深入地思考實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)，這樣無形之中也就提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。在學(xué)生周圍，有著許多的科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)材料，它們有的功能不同，適用范圍不一；有的功能相似，可以互相替換。小學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時必須考慮探究實(shí)驗(yàn)的具體情況，進(jìn)行科學(xué)合理的篩選。所選的科學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)該是適用恰當(dāng)、能達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡摹：唵蝸碚f就是：學(xué)生要選擇盡量簡單的實(shí)驗(yàn)材料，讓實(shí)驗(yàn)效果盡量明顯。如在教學(xué)五年級《光是怎樣傳播的》時，證明光是沿直線傳播部分，“選擇哪些材料讓光傳播的實(shí)驗(yàn)效果更大、更明顯？”“這個卡紙的實(shí)驗(yàn)材料是不是比那個塑料板的實(shí)驗(yàn)材料更簡單、更適用？”“改變了實(shí)驗(yàn)材料是否也要相應(yīng)地改變光傳播的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？”……這一系列問題能激發(fā)小學(xué)生對光傳播實(shí)驗(yàn)的理解。如果學(xué)生選擇用生活物品來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如用吸管代替直彎管，用一次性塑料杯代替玻璃燒杯等，只要不影響探究實(shí)驗(yàn)的效果，是很值得提倡的。因?yàn)檫@些“替代式”設(shè)計(jì)改變了原有教學(xué)的封閉狀態(tài)，可以讓學(xué)生在家繼續(xù)探究，從而大大突破科學(xué)探究活動在時間和空間上的限制。

三、因材施教——引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)

摘要:為了滿足國家社會轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，加強(qiáng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)成為地方本科高校的中心工作。突出“以學(xué)生為主體，自主學(xué)習(xí)策略”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。針對目前地方高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織與學(xué)習(xí)評價等方面的問題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的教學(xué)策略，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化、調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性、學(xué)生學(xué)習(xí)考核過程化等，有效促進(jìn)了高素質(zhì)應(yīng)用型人才脫穎而出。

關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)策略

目前，我國正處于社會轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要時期，正面臨從傳統(tǒng)社會向現(xiàn)代社會、從封閉性社會向開放性社會的發(fā)展和變遷，就業(yè)形式發(fā)生了急劇的變化，不僅需要一大批科學(xué)家、工程師和經(jīng)營管理人才，更需要數(shù)以億計(jì)的高技能人才和高素質(zhì)勞動者。為了滿足國家社會轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，2014年，國務(wù)院頒布的《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》指出，采取試點(diǎn)推動、示范引導(dǎo)等方式，引導(dǎo)一批普通本科高等學(xué)校向應(yīng)用技術(shù)類型學(xué)校轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)舉辦本科職業(yè)教育。應(yīng)用型人才應(yīng)具有較系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和扎實(shí)的工程實(shí)踐能力，是具備可持續(xù)發(fā)展?jié)摿蛣?chuàng)新精神的應(yīng)用型科技人才和行業(yè)技術(shù)骨干或領(lǐng)軍人物［1］。應(yīng)用型人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)淡化知識傳授、重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，其核心環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)［2－3］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鞏固學(xué)生理論學(xué)習(xí)和加深對理論認(rèn)識的有效途徑，是規(guī)范基本操作、培養(yǎng)科學(xué)處理問題的方法和技巧、樹立安全意識的一個重要環(huán)節(jié)，是有效實(shí)施實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的保障［4－6］。2013年許昌學(xué)院成為河南省地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的首批試點(diǎn)單位，2015年確立為河南省高校轉(zhuǎn)型示范單位。教育部將許昌學(xué)院轉(zhuǎn)型探索贊譽(yù)為“許昌模式”，同年4月，全國人大委員長張德江到校調(diào)研，對許昌學(xué)院應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型的思路與實(shí)踐，以及學(xué)校主動融入地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的辦學(xué)模式給予了充分的肯定，這條路子很好，要繼續(xù)走下去。為了落實(shí)各級領(lǐng)導(dǎo)的囑托，學(xué)校大力推進(jìn)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)改革試點(diǎn)、示范工作，采取了一系列舉措，鼓勵教師積極投身教學(xué)改革，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是許昌學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)改革的重要舉措之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的最基本特征［7－8］。針對基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，探討基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，對于提升化學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)現(xiàn)狀

(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)或雷同。化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程包括無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)，各門課程教學(xué)內(nèi)容自成體系，造成同一實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練與方法在不同課程的實(shí)驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系缺乏系統(tǒng)性和完整性。(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與時展不同步。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊滯后，體現(xiàn)現(xiàn)代科技發(fā)展水平的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容匱乏。僅僅是對理論的簡單驗(yàn)證、難以實(shí)現(xiàn)對已學(xué)知識的融會貫通、舉一反三。(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中主要是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)較少，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)基本沒有開設(shè)。由于地方院校教師資源匱乏，學(xué)生人數(shù)多，教學(xué)任務(wù)繁重，沒有足夠的教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，因此，絕大多數(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容根本就沒有開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

(一)研究內(nèi)容

1．模擬噴泉的原理。

2．氣體溶解度的大小對噴泉實(shí)驗(yàn)的影響。

3．吸收液的作用，吸收液的使用有何要求。

4．噴泉的顏色、裝置的改進(jìn)。

(二)研究目的

摘要：污泥作為一種特殊固廢，因其含水率大、易獲得等特點(diǎn)，在脫水、熱解處理等科研課題方面被大量研究，在高校科研平臺開展廣泛實(shí)驗(yàn)。如何基于高校對于污泥脫水及熱解處理的眾多科研平臺及人才資源優(yōu)勢，搭建適宜于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新平臺，具有重要意義。本論文對搭建基于污泥處理科研平臺的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行研討和分析，并提出具體實(shí)施路徑。

關(guān)鍵詞：污泥處理；科學(xué)研究；本科教學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

污泥是一種較為特殊的固廢，為廢水凈化過程產(chǎn)生的、富含水分的、具有流動性或塑性的廢物[1]。目前，隨著廢水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用與發(fā)展，污泥的產(chǎn)生量越來越大，種類和性質(zhì)也變得愈加復(fù)雜[2]。污泥中濃縮了廢水中有毒有害物質(zhì)，所以污泥是影響環(huán)境較為嚴(yán)重的固體廢棄物[3]，污泥的合理化處理和處置是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來關(guān)于“污泥”主題發(fā)表的論文呈逐年增加的趨勢（如圖1所示，見知網(wǎng)），且對于污泥的研究多集中在污泥脫水。國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室對污泥處理進(jìn)行科學(xué)研究的平臺大量建立，同時也有一大批研究污泥處理的高校教師及工程師。若能基于目前較大量的關(guān)于污泥處理的科研平臺和科學(xué)研究人員開展與“污泥處理”相關(guān)的《固體廢物處理與處置》（以下簡稱《固廢》）本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)，具有較大優(yōu)勢。

一、基于污泥處理科研平臺進(jìn)行本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

（一）污泥的處理和處置囊括“固廢”課程的多個知識點(diǎn)

污泥的處理包含污泥濃縮、污泥調(diào)理、污泥脫水、污泥消化、污泥干化及污泥熱解等，同時污泥處置主要包括污泥堆置、衛(wèi)生填埋等，以上內(nèi)容已涉及固廢的特性分析、預(yù)處理、物化處理、生物處理、填埋處置等“固廢”課程主要章節(jié)內(nèi)容。污泥的處理與處置明顯由多個環(huán)節(jié)組成，而每個環(huán)節(jié)又可與實(shí)驗(yàn)方法的選擇或?qū)嶒?yàn)平臺的搭建一一對應(yīng)。以各學(xué)校最常開設(shè)的“污泥的真空脫水過濾實(shí)驗(yàn)”為例，雖實(shí)驗(yàn)裝置簡單，所需購置的耗材數(shù)量也較少，但通過該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置使學(xué)生系統(tǒng)地掌握污泥特性分析、污泥調(diào)理及脫水過程操作及基本原理。

摘要：3R原則（即替代，減少，優(yōu)化）廣泛適用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和任何科研領(lǐng)域的動物實(shí)驗(yàn)中。成功應(yīng)用3R的關(guān)鍵是在收集數(shù)據(jù)之前，需要提前考慮好合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法。很多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要有效、可靠和高效；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)方法要清晰透明；在實(shí)驗(yàn)室確保對動物福利的尊重和理解，都是有助于實(shí)現(xiàn)3R原則目標(biāo)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：3R原則；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

3R原則適用范圍很廣，比如基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，科學(xué)研究，或是獸醫(yī)學(xué)，最直接的就是實(shí)驗(yàn)室的動物實(shí)驗(yàn)。然而目前，3R原則是否可以成功應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，仍然是一個不容樂觀的問題。十年前歐盟每年用于研究和藥物檢測的實(shí)驗(yàn)動物大約1200萬只，美國每年至少1700～2200萬只[1]。而最近幾年每年全球?qū)嶒?yàn)動物使用量預(yù)計(jì)至少在一億以上。然而，這還僅僅是保守估計(jì)，因?yàn)楹茈y準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)出所有用于實(shí)驗(yàn)的動物數(shù)量，大部分國家不會將相關(guān)數(shù)據(jù)公布出來。從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)可以清楚地看到，在過去幾十年里，用于科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)動物數(shù)量有增無減。合理應(yīng)用3R原則可以有效解決這個問題，因此，3R原則及其在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用和推廣至關(guān)重要。

13R原則

3R原則是1959年英國動物學(xué)家WilliamRussell和微生物學(xué)家RexBurch在經(jīng)典著作《仁慈試驗(yàn)技術(shù)原理》提出的[2]。3R原則中的“R”分別是replacement（替代），reduction（減少），refinement（優(yōu)化）。作為實(shí)驗(yàn)動物倫理法則，應(yīng)用于任何與動物實(shí)驗(yàn)相關(guān)的科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其他領(lǐng)域中。旨在倡導(dǎo)研究者在工作中用其他實(shí)驗(yàn)方法或?qū)嶒?yàn)材料取代實(shí)驗(yàn)動物，通過合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)把實(shí)驗(yàn)動物的使用量降到最低，改善或者降低實(shí)驗(yàn)動物承受的痛苦。第一個“R”，replacement（替代），分為絕對替代和相對替代。絕對替代是最理想的結(jié)果，比如通過計(jì)算機(jī)建立虛擬模型來替代活體動物和動物來源的細(xì)胞、組織、器官，完全取代實(shí)驗(yàn)動物。而相對替代，則是指使用動物來源的，已經(jīng)建立好的細(xì)胞系，或者用低疼痛感的模式動物（單細(xì)胞動物）替代哺乳動物。第二個“R”，reduction（減少），指在不影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“質(zhì)”和“量”的前提下，盡可能減少實(shí)驗(yàn)動物的使用量，提高實(shí)驗(yàn)動物的利用率和實(shí)驗(yàn)的精確度?！皽p少”不單是指在原有的實(shí)驗(yàn)上減少使用實(shí)驗(yàn)動物的數(shù)量，除此之外，還有一層“相反”的含義，就是增加單個小實(shí)驗(yàn)的動物使用量，所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以有效減少整個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需的動物數(shù)總量。最后，第三個“R”，refinement（優(yōu)化），指通過任何途徑來避免或減少實(shí)驗(yàn)動物現(xiàn)有的或潛在的精神緊張、痛苦和不良反應(yīng)，提高實(shí)驗(yàn)動物福利。Russell和Burch把對動物的傷害分為必然傷害和偶然傷害。必然傷害是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶給實(shí)驗(yàn)動物的傷害，偶然傷害則是由于操作不當(dāng)對實(shí)驗(yàn)動物造成的意外傷害。

23R在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：小學(xué)科學(xué)課學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的重大前提?？茖W(xué)課堂教學(xué)中，很多探究實(shí)驗(yàn)前都要有一個完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案或設(shè)想。經(jīng)過多年科學(xué)課的教學(xué)實(shí)踐，做了大量的科學(xué)調(diào)查、分析，對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行了嘗試研究。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；能力；課程理念；科學(xué)素養(yǎng)

近年來，大家開始側(cè)重讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力和創(chuàng)新能力，以及進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想和方法。在日常科學(xué)課堂教學(xué)中，部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ徊糠纸處煱褜?shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)等同于單一的實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)，很少讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，或者說實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)缺乏系統(tǒng)性。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力是減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提升科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。

一、現(xiàn)狀分析

在小學(xué)科學(xué)課堂中，學(xué)生普遍存在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力不強(qiáng)的問題，究其原因，主要存在于以下幾個方面。1.科學(xué)教師師資問題制約著實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)，首先要保證語數(shù)外三門主課的師資；其次要保證音體美三門專業(yè)性較強(qiáng)的副課的師資；而科學(xué)、思想品德這幾門被認(rèn)為專業(yè)性不強(qiáng)的“副課”，50%~70%由主課教師兼職，部分學(xué)校專職科學(xué)的教師偏少。兼職教師精力有限，在科學(xué)知識、科學(xué)技能等方面并不是很專業(yè)，因此在教學(xué)中，這部分教師更關(guān)注結(jié)果，而不注重探究的過程，更不會去培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。2.科學(xué)教師課程理念沒有完全轉(zhuǎn)變對教師而言，課堂教學(xué)就必須給學(xué)生自由的空間，依據(jù)學(xué)生的志趣、才能、資質(zhì)和特長，尊重學(xué)生個體的差異性、獨(dú)特性、創(chuàng)造性，鼓勵學(xué)生自由探索，大膽猜測，大膽質(zhì)疑，敢于發(fā)表不同意見，甚至是異想天開。但很大一部分教師還沒有完全擺脫“以知識為中心”的課程觀念的束縛，還沒有完全建立以全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的教學(xué)觀念。因此，在課堂中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往匆匆而過，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等不到關(guān)注。3.學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練時間得不到保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)與交流等方面，過程長環(huán)節(jié)多?？茖W(xué)學(xué)科在小學(xué)階段每周只有2~3課時，一節(jié)課留給實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)的時間并不是很多，老師在上課時要求學(xué)生在較短時間內(nèi)完成，有時教師為了得到正確結(jié)論，不愿花費(fèi)很多時間讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)，大多時候是模仿做一下算了，得到結(jié)論就可以了。這樣一來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)常匆匆而過，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力自然難以提高。4.學(xué)生缺少實(shí)驗(yàn)成功的體驗(yàn)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境要為學(xué)生創(chuàng)造成功的機(jī)會，培養(yǎng)成功心理，讓學(xué)生多點(diǎn)成功的體驗(yàn)，減少失敗的負(fù)面影響，鼓勵進(jìn)步，增強(qiáng)信心。但目前的教學(xué)環(huán)境下，部分老師有一種誤解，經(jīng)常要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)面面俱到，學(xué)生很難取得成功、很難獲得老師的表揚(yáng)。長此以往，在多次失敗的打擊下，學(xué)生就會對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)生厭倦、害怕甚至對抗的心理。在這種消極情緒的支配下，又怎能提高學(xué)生設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力呢？

二、培養(yǎng)策略