时间：2022-04-16 15:47:56
一、物理实验设计能力培养的意义
物理实验设计能力的培养是新课程目标的需要，物理新课程目标就是提高学生的科学素养，而科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径。科学探究包含提出问题、猜想与假设、设计实验和制定计划、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。实验设计能力的培养是学生创新思维发展的需要，是提高学生的科学素养重中之重。
如在测量铁 块密度实验中，我放弃原有以教师主导讲实验的方法，尝试着营造成目标明确、结构合理、条理清晰的完美课堂。放弃向学生讲解实验原理、实验方法以及实验步骤，放弃学生按教师指导方案进行实验，引导学生课外思考并独立完成实验方案设计，让学生带着有准备、有目的地进入实验室。通过这样我培养了学生独立探究和勇于创新的能力。再如测量小灯泡电功率的实验，是很值得让学生探究掌握的实验，学生在通过实验设计过程，首先要掌握基本物理实验方法和技巧，然后再充分运用所学知识，对实验进行分析设计，不断探索出创新的实验方案。另外，在设计实验中还涉及器材和仪器的选择，这些都有效地提高了学生的思维和综合能力。
通过一个个设计性实验的展开，我们培养了学生独立思考、勇于创新的精神，也使学生在分析问题和解决问题的过程的过程中获得知识的积累和科学探究能力的提高，同时学生在设计出一个个成功的实验中体验到学习的兴趣，更激发了学生的学习动力和创新欲望，进而使学生的创新思维得到提高，这样我们就达到培养和提高学生的科学素养目的、完成了物理新课标的重要目标。
二、物理实验设计能力培养的方法
1.感受科学家经历的探索过程，增强学生实验设计思想教学，培养实验设计能力。
科学家完成一个成功的实验需经历曲折的探索设计过程，因此引导学生领悟前人的实验设计思想，体验科学家所经历的探索过程，是培养学生具有设计能力的有效途径。如探究声音是由于物体振动而产生的实验，在敲桌子产生声音时，桌子振动很微弱，看不出振动。我们感受科学家利用放大法的设计思想，在桌子上放些沙子或纸屑可完成此实验。再如体验探究动能大小与什么因素有关体现的转换法，棱镜分解太阳光所用的再现法等等。这些可激发学生探究物理问题的兴趣，又可培养学生设计实验的理念。
2.放手学生独立经历设计实验与制定计划过程。
长期以来，一些老师认为：做实验不如讲实验、讲实验不如做实验题。同时出现片面强调教师的作用，忽视学生的主体地位；重视应试知识教育，轻视潜能开启和能力培养。所以新型课堂应让学生独立经历实验的设计和制定过程，展示学生潜能，激发学生的创造能力，设计能力。下面谈谈具体培养与引导方法：
1）明确目的，引发定向思维。
如《测量小铁块密度》实验，明确目的是测量固体的密度。要达目的，必须明确实验原理，然后才能拟定实验思路，选择合适的器材，为此在实验前要有意识地启发学生朝着这一方向去思索。
2）根据实验目的，找出实验原理确定待测物理量。
要测量小铁块密度，需要那些数据呢？要引导学生理解密度计算公式入手，得出理论依据ρ=m/v，从而确定应测出m和v。为有目的地选用仪器找出依据。
3）根据确定的待测物理量选用器材。
要测量小铁块密度，必须测量小铁块的m和v， 因此，实验器材应选用天平、量筒，由于要测量固体体积，应该间接测量，还要水和细线等器材。
4）设计实验步骤。
根据此实验的特殊性，在制定步骤过程中应引导学生思考，是先测小铁块质量好，还是测小铁块的体积好；为什么？通过引导让学生理解实验设计的重要性与必要性。
3.重视培养学生的课外小实验、小制作和小发明。
开展课外小实验、小制作和小发明活动，是培养和提高学生实验设计能力的延续和补充，要想真正提高设计实验能力的培养，仅在课堂内是不够的，还必须多开展课外小实验、小制作和小发明活动，才能达到最佳效果。因为这些活动中，学生的手脚充分解放、思维充分活跃、更有利于充分发挥学生的潜能，激发创造的灵感，设计出更多的小发明及小制作方案， 在实际教学过程中，我校学生制作设计出了“自动浇花器 ”“演示肺呼吸的原理器”等等。充分说明通过课外创新方案设计能力的培养，开发和培养学生的实验设计能力。
[关键词]科学实验 设计 实验方案 提高能力
[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2015）36-079
科学教学实践表明，设计实验方案是学生根据科学猜想，运用已有的知识技能和生活经验而进行的一项创造性活动，它对培养学生的科学素养和科学探究能力有重要的意义。目前，许多科学实验课堂像走过场一样，让学生简单地描述自己的实验方案，接着在课件上展示实验操作步骤和需要注意的问题，再让学生按部就班地做实验。这样的课堂看起来很成功，却少了“科学味”，学生的能力没有充分得到发挥，或者说教师的行为束缚了学生。作为一名从事三年级科学教学多年的教师，我认为三年级是科学教学的起始年段，也是培养学生自行设计实验方案的重要阶段。如果在这个阶段教师能着力培养学生自行设计实验方案的能力，那么对于学生科学素养的形成、探究能力的提高将具有深远意义。本文就在科学实验教学中如何培养学生自行设计实验方案谈一些策略。
一、依托教材，引导学生设计实验方案
对于三年级的学生来说，无论是在已有经验和对科学知识的掌握方面，还是在探究能力方面，让学生独立设计实验方案是有很大难度的。因此依托教材，梳理出教材的典型模板，引导学生模仿设计，是培养学生独立进行实验方案设计的基础。
例一，教科版三年级上册《谁流动得快一些》一课，教材中首先提出问题：水会流动，油会流动，其他的液体也会流动，那么它们流动得一样快吗？接着让学生猜测，洗洁精、食用油和水这三种常见的液体是否流动得一样快呢？如果不一样，那么谁会流动得更快一些呢？然后用图文并茂的方式展示给学生看，并提出问题：怎样才能证明哪种液体流动得更快一些？请学生设计一个三种液体流动速度快慢的实验方案。教材还提示学生可能想到的方法，提醒学生要以公平为出发点来设计实验。学生还要及时思考：自己运用的方法能比较液体流动的快慢吗？即教材以探究实验的一般步骤来指导学生进行实验设计。作为本节课的科任教师，我认为只要把教材这部分的内容稍微梳理成如下方案模板即可。
“谁流动得更快一些”实验方案
1.探究的问题：
2.我们的猜测：
3.实验的器材：①实验用的材料有
②操作用的器材有
4.实验操作步骤：
5.注意的事项：
刚开始指导学生设计实验方案时，可采用学生说，教师填写的方式进行。训练一段时间后，学生了解了实验设计的流程后，可让学生自己填写。经过一年的学习和训练，到四年级时，学生基本上就能设计出比较完整的实验方案了。
二、借助演示，引导学生修正实验方案
三年级学生年纪较小，考虑事情有欠缺，对一些影响实验成败的细节不够关注。每当这个时候，教师的演示实验就显得尤为重要。但是我们提倡应在正确引导的基础上，再进行教师的演示实验。必要的时候还可以反其道而行之，就是将学生容易忽视的，关乎实验成败的重要细节用“故错法”来演示，让学生对其印象深刻。
例二，教学《谁流得更快一些》这节课时，当学生设计好“让水、食用油、洗洁精在同一块塑料板上流动”的实验方案之后，他们就开始跃跃欲试了。这时我抓住时机，在实物展示台上做了以下几个“故错演示”。
1.针对“同样大小”一词，我用滴管取水、食用油、洗洁精各一滴，故意使三种液滴大小不一。
2.针对“同时出发”一词，我故意将三种液滴滴在不同的起跑线上。
3.针对“同一高度”一词，我故意将作为水、食用油、洗洁精的赛道的塑料板一端高，一端低地提起。
每当我做完一个错误演示时，就有不少学生举手发表自己的意见。“老师，你错了。”“老师，三种液滴要一样大小。”“老师，你不公平。”……各种反对的声音此起彼伏。有反馈的时候，应该让学生把实验方案进行修正，教师在学生修正的基础上，与学生共同完善实验的注意事项。“让水、食用油、洗洁精在同一块塑料板的赛道上流动要注意从同一高度流下、同时出发、液滴要同样大小”。
经常对学生进行类似的训练，可以培养学生的批判性和全面思考问题的能力，一次次的经验积累，让他们设计的实验方案日趋成熟。
三、尝试实验，引导学生完善实验方案
三年级的科学实验涉及的器材易于操作，实验用品也比较安全。当学生掌握一定的科学实验的基本要求和技能后，教师可以放手让学生进行尝试实验。人们常说：“吃一堑，长一智。”当学生经历失败后，让他们分析、讨论失败的原因，并找出改进的方法，从而完善实验方案，规避造成实验失败的因素。经常进行这样的训练，学生设计实验方案的能力会有明显提高。
例三，同样是在教学《谁流得更快一些》这节课时，当学生提出让水、食用油和洗洁精进行流动比赛时，我让他们就“怎样让水、食用油和洗洁精进行流动比赛”这个问题进行分组讨论。讨论之后让他们到材料桌上自选实验用的器材进行实验。结果学生模仿课本的方法，有的小组选了“把三种液体分别滴在三个相同的玻璃杯内底部边缘，看哪种液体先流到杯口”的方式来实验;也有的小组选择“把三种液体滴在玻璃板上，缓缓抬起玻璃板，让三种液滴进行比赛”的方式来实验;还有的组选择“用三个相同的纸杯分别装相同量的三种液体，并在纸杯底端中心钻个孔，看哪种液体先滴净谁就流动得快”的方式来实验。可是，就算是模仿课本举例的方法来实验，他们的实验结果还是不一致。这说明有的小组一定是实验失败了，这时候我组织学生找原因，引导他们思考：利用相同器材做实验，实验结果又不一致的原因是什么？同时要求他们排除可能导致实验失败的原因，这样他们在完善实验方案时才更有针对性。
四、发散思维，鼓励学生实验方案多样化
考虑到三年级大多数学生的能力，在指导他们进行实验方案设计时，起初较多的是让他们根据方案模板来学习设计，继而培养他们自行修正、完善实验设计的能力。最重要的一点是要启发学生思考，鼓励学生发散思维，使实验方案多样化。设计实验往往更能让学生碰撞出思想的火花，教师应该善于抓准机遇，挖掘学生的创造潜质。
如例三所述，学生只想到运用课本上的三种方法进行实验，没有提出自己独特的方法。出现这种情况，作为教师，就应该鼓励学生发散自己的思维。如提示学生：除了选用的这些课本上的方法以外，还有其他的方法吗？其他同学想到的方法可行吗？在进行适当的启发后，学生一般都能提出一些不同的实验方案，就不会仅限于教材上的思路，我想这才是科学探究的魅力所在。
一、结合课本实验，理解实验相关知识，形成实验方案设计的思维导向
化学实验方案设计能力的培养，不可能一蹴而就，所谓“冰冻三尺，非一日之寒”，必须潜移默化，由量变促成质变，应根据学生的认知规律，由浅入深，由简到繁，循序渐进。在教学实践中，笔者结合教材中的典型实验，引导学生理解实验目的、原理，掌握实验设计的基本原则和方法，加强实验设计思维的培养。
【案例1】离子检验或物质检验型实验方案的设计
《化学必修1》第21页“活动与探究”栏目：氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥，它们都是白色可溶于水的固体，探究这几种盐中所含离子的检验方法。
教学过程：
问题1：这些物质中有哪几种离子？
问题2：■、Cl- 、■选用什么试剂检验？有什么现象？如何把实验过程用文字描述出来？
问题3：K+用什么方法检验？具体操作如何？
问题4：检验离子应从哪几个方面分析？
拓展：四种盐如何区分？请画出流程图。
[方案]
延伸：如何验证白色固体是NH4Cl？请写出实验方案。
离子检验或物质检验实验方案的设计，要根据各种离子或物质的某些特性对离子或物质进行检验，熟练把握各种离子或物质的性质，并把握实验方案设计的技巧，进而设计合理的方案。
【案例2】物质制备型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫酸亚铁铵的制备
实验方案设计流程如下：铁屑的净化制取硫酸亚铁溶液制备硫酸亚铁铵晶体计算产率。
设计这类实验的整体思路：从原料出发，通过控制反应条件，如对温度的控制，先得到目标产物，即粗产品，接着对粗产品进行分离提纯，是这类实验的重点所在。寻找分离提纯的最佳方案，使所得产品纯度高，产率大。
【案例3】原理验证型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
设计方案见表1。
这类原理验证型实验方案的设计，是在明确反应原理的基础上，通过控制一定的实验条件，控制单因子变量，最终设计可行的实验方案。
从以上这些典例中，我们不难发现，化学教材中蕴含着丰富的实验设计思想方面的素材，教师应深入挖掘，在日常教学中不断渗透实验方案设计思想。每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。
二、结合课本实验，了解化学实验方案设计的一般流程和基本原则
化学实验方案设计的流程包括：知识铺垫提出问题小组讨论形成方案方案优化规范表达。“以铝为原料制备氢氧化铝实验方案的设计”，通过小组讨论，各小组形成的方案大致可以分为以下两种类型。
第一类制备方法：酸碱法
第二类制备方案：电化学法
方案8：电解法――Al为阳极，Cu为阴极，电解氯化钠溶液。
方案9：原电池法――Al、Cu为电极，浸没在通入空气的NaCl溶液中。
各小组在个人意见的基础上，对各自的实验方案进行评价，对比方案1～7，从制备1mol氢氧化铝消耗酸碱量来看，方案7消耗酸碱量最少，从实验室操作的便利性看，通入气体的操作较为烦琐。对比方案8、方案9，从反应速率来看：方案8>方案9，从能源消耗来看，方案8>方案9。综合以上这些因素，方案7为最佳方案。
由此看出实验方案设计应该遵循以下基本原则：
三、充分挖掘课本中的实验素材，加以适当的指导和训练，提高实验设计能力
1.变验证性实验为探究性实验，提高实验设计能力
验证性实验是用以验证已学过知识的正确性，学生处于被动接受知识的状态，而探究性实验是指在实验的基础上，通过科学的分析、综合等思维来获取知识，学生处于一种主动探索知识的状态，对培养学生的创新能力十分有利。因此，教师应精心安排，积极钻研，变验证性实验为探究性实验，通过探究实验来获取新知识。
在一次优质课评比中，有位教师很巧妙地将课本中的验证性实验转变为探究性实验，收到了很好的课堂效果。当时的课题是“影响盐类水解的因素”，给我印象深刻的是这位教师在处理书本中“活动与探究”这个栏目时设计了这样一张实验报告单：
实验目的：探究影响盐类水解的因素
实验方案的设计
这位教师充分利用课本资源，很巧妙地处理了“活动与探究”这个栏目的教学。既可以有效地改变学生的学习方式，调动学生学习的积极性，又能起到提高学生科学素养，培养学生科学探究能力的作用，对学生适应新课程教学活动起到很好的引领作用，达到最佳的教学效果。
2.将课本中相关结论转化为实验，提高实验设计能力
实验是人们认识和研究物质变化规律或验证某一结论的常用科学方法。书本上的知识凡是能够通过实验来验证或探究的，都应启发学生思维，认真引导学生进行实验设计，甚至还可尝试让学生亲自动手做实验，从而提高学生的探究和设计能力。
【案例】第三周期元素性质变化规律
【实验一】Na、Mg、Al和水的反应：分别取一小段钠、镁、铝，用砂纸磨掉表面的氧化膜，放入三支小试管中，加入2～3 mL水，并滴入两滴酚酞溶液。观察现象。
过一会儿，分别用酒精灯给三支试管加热至沸腾，并移开酒精灯，再观察现象。
【实验二】 Mg、Al与稀盐酸反应比较
总结：Na、Mg、Al与水反应越来越 ，对应氧化物水化物的碱性越来越 ，金属性逐渐 。
那么，怎么培养学生的化学实验设计能力呢？结合多年来的实践与研究，笔者谈谈自己的想法。
1 进行化学实验设计的基础
首先，让学生掌握一定的化学基础知识和化学实验的基本操作。这就要求学生熟悉常见元素化合物的性质以及常见物质的制备原理与方法，掌握中学化学常见仪器的规格、用途及使用注意事项。同时在平时的课堂教学中，教师还要尽量引导学生积极参与课堂演示实验和分组实验，使每个学生都有动手操作的机会，从而不断提升他们的动手能力。只有具备了以上条件，才能更好地进行化学实验的设计和探究。
其次，让学生掌握化学实验设计的一般步骤，才能保证实验设计有条不紊的进行。化学实验设计一般包括以下几个步骤：①确定研究内容；②根据内容，设计实验方案；③研究讨论实验方案是否可行；④依据方案进行实验；⑤分析和评价实验方案；⑥确定最佳实验方案。
第三，在平时的教学中，注重培养学生的思维和创新能力。多数情况下，对于我们要探究的内容都可以设计出多种不同的实验方案。这就要求我们学生必须具备一定的思维能力，同时要敢于创新，通过独立思考、探索展现自己个性的实验方案。
第四，在实验方案设计的过程中进行适时指导。
2 实验方案设计的环节
实验方案的设计对学生各方面能力要求都较高，这就需要教师在熟悉学生的实验知识水平和设计能力的情况下，具体指导学生实验方案设计的每一个环节。
2.1 创设问题情景，引导学生发现问题
“实验设计方案”的题材越新颖，越易引起学生探索的兴趣和欲望。所以，在教学中教师要善于为学生创设问题情景。如在学氧化碳的性质时，教师可以向学生演示“一个游客带着一只小狗进入某个久未有人进入的山洞后，小狗倒地晕倒，而游客却没有问题”的视频片断，学生在观看后，产生了问题：“洞内有什么气体？这些气体有什么性质？”同时也就确定了研究内容――二氧化碳的性质。
2.2 指导学生分析研究内容，设计实验方案
确定研究内容后，教师要适当引导学生分析所研究的内容，从实验的目的、原理、实验药品、仪器、装置、实验操作、实验结果的处理等方面进行指导，以帮助学生设计出合理的实验方案。如：在二氧化碳的实验室制法的实验设计中，教师可以提供一些备选的实验药品和仪器，并引导学生分析原有氢气和氧气的制法以及3种气体性质的异同，通过对比分析来设计实验室制取二氧化碳的实验方案。学生通过对比分析，不但设计出了实验室制取二氧化碳的方案，同时也对同类气体的实验方案设计有了更深的理解。
2.3 分析讨论，研究方案的可行性
形成初步的实验方案后，教师可与学生一起从理论方面、实验操作方面等进行讨论，反复修改，确认最终实验方案并实施。如在验证质量守恒定律的实验设计中，学生设计出磷在密闭容器中燃烧、镁带在空气中燃烧、用硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应、稀盐酸和碳酸钠粉末反应等实验方案，教师既要引导学生分析各个方案的理论正确性，又要引导学生分析自己的实验方案是否能完成，是否能达到验证质量守恒定律的目的。如果达不到目的，应该怎样改进，以确保学生的实验方案确实可行。
2.4 依据方案，进行实验
实验过程中，教师要留意每一组学生的实验情况，并根据具体情况作具体指导。要提醒学生在实验过程中仔细观察，及时记录，并对实验中出现的问题认真思考，分析原因，然后采取相应的措施，进行必要的改进，逐步培养学生科学的实验态度和探究精神。如在空气中氧气含量的测定实验中，学生的错误操作会导致实验失败，教师要从红磷的用量、关闭和打开止水夹的时间、实验现象的观察等方面进行指导，以保证实验顺利完成。
2.5 指导学生分析、评价实验方案
实验完成后，教师要及时指导学生对实验方案的优点和不足进行分析和讨论。例如，实验方案设计的步骤和方法是否完善，实验设计的内容是否全面，实验内容是否有针对性，实验操作理论是否正确，实验操作是否简单易行安全可靠，实验成本是否经济合理等。
2.6 确定最佳方案
关键词 机械设计基础 实验教学 创新能力
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.05.067
“机械设计基础”是机械专业学生的主要技术基础课程之一，是培养学生分析、解决工程实际问题和创新能力的主干课程，是连接基础理论知识和实践的桥梁。机械基础实验教学不仅是培养学生理论与实践相结合、解决分析问题的能力，同时它也是启迪学生创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段。因其自身的基础性和平台作用，可以方便地指导学生进行发散思维训练和创新设计工作。而机械设计基础实验教学正是培养学生创新能力的一个重要环节。
1实验教学的重要作用
实验教学是使学生在特定的环境下通过学生的主观努力完成的教学过程，它在培养学生综合能力方面具有特定的优势，它的直观性、实践性、综合性是理论教学不可替代的。学生通过实践教学培养出来的综合能力包括动手能力、观察分析能力和勇于探索的创新精神。在实验的过程中，学生不仅可以学会选择、正确使用各种仪器，而且可以验证所学的基本理论，培养实事求是的科学态度。同时，实验教学是学生巩固理论知识、掌握实验技能、培养创新思维的重要环节，从某种意义上讲，对启发学生的想象思维和创新意识起着点石成金的作用。
机械设计基础课程是学生进行机械综合设计的基础课程，同时也是工程意识训练的主要课程。机械设计基础实验教学是一个必不可少的实践环节，它对实现理论课程教学目标起着特别关键的作用。
加强实践教学环节是高等工科院校课程教学改革的一个特别重要的方向。改革以往高校课程教学中重视理论知识，轻视实践环节、忽略实际应用的状况；完成全新的实验教学体系的构建；满足社会对创新型人材培养的要求。为此目的，我们紧紧围绕机械设计基础课程教学内容与体系，对机械设计基础实验教学的方法进行了改革探索，完善了实验教学体系、改革了实验教学手段和方法。
2重视基础性实验，培养学生的基本技能
基础性实验大多属于演示性和验证性实验，如机械认知实验、齿轮范成实验、带传动实验等，但这些实验对促进学生理解课程内容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，巩固基础知识，培养科学思维的能力和严谨的工作作风起着直接的作用，是由感性认识进一步发展成理性认识的过程。因此，如何最大限度发挥基础性实验在教学中的作用，是广大教师应该深思的问题。我院结合机械原理及机械设计实验室目前的具体情况，在实验教学方法、实验要求和方式上的进行完善和改造，使其发挥更好的作用。
如在机械认知实验中，我们针对机械原理部分、机械设计部分分别配备了实验演示柜、实物展示柜和机械系统展示厅，组成了机械认知的实验教学体系，并有机地与工程训练中心、机电一体化实验室等相关专业实验室相结合，充分做到可看、可记、可操作。在整个机械认知实验中，教师除了做认真的讲解外，允许学生随时提问，鼓励学生动手操作，引导学生开展讨论，充分调动学生学习的积极性，激发学生对机械认知的兴趣，培养学生掌握实验操作技能，这样的教学模式深受学生欢迎。
又如在机构运动简图测L实验中，实验室提供大量的机构模型，让学生亲手测量机构尺寸，并按一定的比例关系绘制出合理的运动简图，增强学生对理论教学内容的理解，然后再对一台真实的内燃机进行实际机构的测绘，实验的难度逐步加大，锻炼学生实际动手能力、发现问题、解决实际问题的能力。这些实验为实验教学有力开展打下了坚实的基础，为实验教学顺利有序的进行提供了基本保障。
3更新实验教学内容，培养学生的综合能力
提高实验教学质量，培养学生的综合能力，必须对实验教学内容、手段、方法进行更新，改变实验教学环境，提高实验教师水平。为了培养学生的综合能力，必须改善现有的教学条件，为此，我们购置一些新的实验设备，编写实验大纲、实验指导书，开展应用性较强的设计性、综合性实验研究。
在JCY机械传动性能综合性实验台上开设机械传动性能综合性实验。该实验可对齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等机械传动或上述组合的传动系统进行综合性能测试。实验突出了设计性、综合性的特点。通过该项实验学生掌握合理布置机械传动的基本要求，机械传动方案设计的一般方法，并利用机械传动综合实验台对机械传动系统组成方案的性能进行测试，分析组成方案的特点，设计满足条件的机械传动系统，完成传动系统运动参数和组成方案设计。掌握机械传动系统性能测试的基本原理和方法，测试常用机械传动装置在传递运动与动力过程中速度曲线、传动比曲线、效率曲线等各种参数曲线。按照组成方案搭接机械传动性能测试系统并进行测试，完成组成方案的机械性能分析，树立用实验手段来分析机械设计方案的思想，加深对常见机械传动性能的认识和理解，培养了学生的综合能力。
在3DMC实验台开展机构组合与创新实验。学生通过机械原理、机械设计学习中所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。该实验台可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统，培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度等参数，学生将测试的参数与设计结果及理论分析结果进行比较，增强了学生的创新意识和实际动手能力。
轴系结构设计与分析实验。轴系结构是机械系统的重要组成部分，涵盖了轴承、联轴器、键联接及螺纹联接，转子动力学等内容。通过该项实验，学生们掌握了轴及轴上零件的结构、功用、工艺要求和装配关系；熟悉轴的结构设计和轴承部件组合设计的基本要求，掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；通过轴系部件的组装与测绘，学会对现有机械部件进行结构分析，培养结构设计能力。
4引入创新性实验，培养学生的创新意识
创新性实验是指通过实验获得的新的发现与发明，获得新的技术和方法，具有一定社会价值的原创性实验，这类实验应在分析、综合性实验基础上，探索奥秘，获取新数据、新理论和新方法。创新是人类文明进步的原动力，是国民经济发展的基础。实验教学是培养学生实践能力及创新能力的重要方法之一。
在JPCC-II平面机构创新组合及运动参数分析实验台开设平面机构创新组合测试分析实验。该实验是为本科生和研究生而设计的有关平面机构创新设计的综合性、设计性、研究创新性实验。可进行基本平面机构的设计、拼装（本实验台提供13种以上传动方案）及进行运动、动力学分析，培养学生创新意识和工程实践能力。
在JDT-A/I机构系统动力学调速实验台开设机构系统动力学调速实验。该实验可对机构原动件及执行构件的动态参数进行测试和仿真，利用计算机软件，角位移动传感器，数据采集卡，观察机构的周期性速度波动现象和绘制测试和仿真曲线；利用飞轮的质量变化，观察分析速度波动变化情况；学生利用计算机程序进行设计，独立自主完成实验。
开设计算机凸轮机构仿真设计测试综合实验。该实验通过计算机软件对机构的动态参数进行测试，计算机软件对机构的运转进行动态仿真，凸轮可更换，配备8个不同运动规律的平面凸轮和一种圆柱凸轮，还配备凸轮制图软件，可自行在线切割机上加工任意规律的凸轮实验。计算机软件具有多媒体教学功能，学生可自主地进行实验，培养学生的独立工作能力。
5开放实验室，发挥学生的创新能力
针对学生在机械设计方面具备的基础知识、实验技能、感性认识，榕嘌提高学生的创新能力，我们开放机械创新实验室，为学生提供工程实验、工程设计平台。让学生走进实验室，组建创新团队，发挥学生主体作用，激发学生学习的积极性，把理论与实践结合起来，提高学生的创造性综合素质，培养学生团结合作精神。
学生创新团队从课题选题、资料收集、申请立项、实验方案设计、数据分析到报告编写、结题答辩，充分发挥团队每个学生的特长，运用所学的知识，分工合作，开展课题研究，将理论与实践相结合。同学们克服了眼高手低、只说不做的通病，团结合作精神得到加强，创新意识、创新思维得到拓展，实际动手能力、工程设计能力得到了全面锻炼。
学生在开放的实验室里，在老师的指导下完成了多项大学生创新项目，发表了科技论文，有的项目还申请了国家专利。通过参加创新项目，不但提高了学生的动手能力，而且对已学过的理论知识也起到了融会贯通的作用。在这个开放式教学平台上学生的想象力得到充分发挥，创新意识明显加强。同时实验室资源得到了充分利用。
关键词：科学教学；实验设计能力；培养
科学探究按七个要素来划分：“提出问题”、“猜想与假设”、“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”、“评估”、“交流与合作”。它是为了方便学生了解和学习，但实际的科学探究，特别是初中科学教学中的探究更多的则是涉及这七个要素的某个或某几个，以下是笔者平时培养学生实验设计能力教学的一点体会：
一、取材生活化来培养学生实验设计能力
实验教学活动要求开发灵活多样、多种形式的实验资源来支持学生随堂的实验探究和课外的动手实验。将身边随手可得的日常生活用品，包括玩具、学习用品等来代替仪器，创设宽松有趣的实验环境，消除学生的畏难情绪及对科学的神秘感，拉近科学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。提高学习的兴趣和效率，培养学生的创新能力，从而培养学生的实验设计能力。
比如给每一位学生一个矿泉水瓶，让他们设计一些科学探究实验(越多越好)。学生四人一组边做边讨论。收集到的一些设计如下：
1.用手压瓶，瓶变形，说明力能改变物体的形状。
2.把它放在水平地面上，用力使它滚动，它会逐渐慢下来，直到停止，说明力能改变物体的运动状态(用空瓶做，然后用装满水的瓶做，你还能得出惯性和质量有关)。
3.装部分的水，放在水平桌面上，突然推它，水会向后方倾斜，这是由于水的惯性引起。
4.装满水，放在阳光下，做光的折射实验。
5.把瓶盖旋下来，放在烧杯的水面上，这是由于浮力引起的，说明浮力。
6.把瓶子中的水用力泼出去，水在空中能“飞行”说明水有惯性。
7.在瓶子中装适量的水，用瓶盖敲击烧杯；烧杯被敲响，同时水中有波浪；声音是由振动产生的。
8.在瓶子壁上从上到下顺次扎三个眼，在瓶中注满水；三个孔都有水柱涌出，最下面的最长，越往上越短；压强的大小与水的深度有关。
学生的设计还有很多很多。这样一来学生感觉到科学实验的设计并不是高不可攀的，生活中处处有科学。
二、创设足够的科学情景培养学生实验设计能力
在学生充分感受和体验的基础上，或者是在引导学生复习已经学习过的知识的基础上，提出问题让学生进行猜想或设计实验。只有“让学生只需跳一跳就能摘下苹果”的教学过程，才能提高学生的兴趣，否则，学生就会产生畏难情绪。
在进行《平面镜成像特点》教学时，可以这样设计和实施教学过程的：观察平面镜的像——利用反射规律作图做出平面镜的像(平面镜成像原理)——提出问题(像与物有什么关系)——学生猜想——设计实验(利用平面镜)——评估(利用平面镜不能完成实验)——再设计实验(要利用平板玻璃)——进行实验——分析实验数据得出结论。
在进行《电动机》教学过程中，教学过程可以这样进行：提出问题(给学生发放小电动机，让其观察，提出问题)——磁场对通电导线的作用(要学生利用桌上的实验器材让导线动起来)——探究通电导线在磁场中的受力方向与什么因素有关——通电线圈在磁场中的转动——小结。教师与学生在探究完通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向的关系后，就说，通电导线在磁场中受力会运动，若用导线绕成线圈，置于磁场中，给它通电会怎样呢？然后演示通电线圈在磁场中的转动。从直导线到线圈是学生认识过程的一个飞跃，教师在教学过程中要循循渐进地进行引导(处于磁场中的直导线—只能一个方向运动—磁铁不能做得很大—在有限的磁场区域内—导线运动过去又运动回来——线圈)。
在进行《组装电路》教学时，先复习上一节课学习最简单电路的基础上，再提出本节课要探究的问题。一、二组设计一个电路，要求是一个开关控制两个灯泡，把其中一个灯泡取下后，另一个灯泡熄灭；三、四组设计一个电路，要求是一个开关控制两个灯泡，把其中一个灯泡取下后，另一个灯泡不熄灭。
三、延迟评价培养学生实验设计能力
教学评价是教学的重要组成部分，对实验设计的及时、有效的评价可以是学生自评、学生互评、教师评定，特别是有计划地评价不同的组，发现并表扬能起示范作用的小组或个人，不仅有教育意义，而且对以后的探究活动的进行有良好的影响。
但是有时却要采用延迟评价。例如在学生进行各种实验设想的过程中，暂时不对设想进行评价，以便使参加讨论的人能在缓和自由的气氛中畅所欲言，相互启发。在有限的时间内提出数量众多的创造性设想。因为学生在设计实验时，特别是新颖独特的设计的过程是思维的过程。就像机器启动一样，从“静”到“动”是有一个过程，新颖独特的设计在这个思维中过程的后半段。在学生思维启动的过程中，教师过早评价，往往会成为思维展开的抑制因素。因此，教师在课堂上要有耐心，不要过早的表达，即延迟评价。在这种情况下，学生会有一种“安全感”、“自由感”，针对问题展开积极的思维活动和言语活动，既能启发他人，也受别人启发，营造一种智力激励环境。
例如：在讲了“摩擦力”后，要求学生谈谈“如何减少摩擦力？”一开始有的学生说：“把接触面磨光滑些。”有的说“在接触面加润滑油”……一位同学说：“在实际中还可以在物体上加上轮子”后，全班同学似乎陷入了沉默。几分钟后一位学生突然冒出一句“可以让上面的东西浮起来。”接下来的时间，学生还想到了磁悬浮列车的模型。最后，笔者对学生的这些想法给予了充分的肯定和积极的评价。但是，如果在学生讲了前面的想法后就过早地做出评价，后面这些具有创新意义的想法便很难出现。
四、展示和创新实验设计培养学生的实验设计能力
如在做“压缩气体，气体内能增加”的实验中，筒内易燃物产生明亮的火花给了学生鲜明深刻的印象。然而，实验研究的对象是什么？为什么筒内放易燃物？为什么要迅速压下活塞？这一系列的问题，在火花闪过之后学生脑子里仍不清楚，不明确，若教学中改变教材中一举成功的做法而是在实验时，筒内先不放易燃物压缩筒内空气，要求学生仔细观察空气的内能是否增加，这时学生就会感到困惑，空气内能增加与否看得见吗？此时自然引出实验设计的问题情景：怎样变“不可见”为“可见”？顺着这样的思路展开实验教学过程。由于实验是学生主动参与设计的，设计目的明确，学生无论是对实验所揭示的结论还是实验设计思想均能产生深刻的认识和理解。
如“冰和酒精混合演示分子间有间隙”的实验，按课本上用普通量筒来做实验，体积变化不明显，据此得出的结论是否可信呢？如此微小的体积变化，有没有可能是因液体从一个容器倒入另一个容器时，没有完全倒出(容器壁上吸附残留)所致？这些疑惑不解决，学生就不能确信实验的结论。理解的知识也是似是而非的。这时，教师要因势利导，让学生设计改进该实验，激发学生的创造性，也是一个极好的时机。
两种液体混合后液面下降越多，实验的可见度就越高，要提示实验的可观度由h=v/s 得出，适当减小玻璃管的直径或增加混合的两种液体的量都能达到这个目的。当相应混合的两种液体的量一定时，减少玻璃管的直径就可以达到目的，但管径太细，则需增加管子长度，给实验带来不便。若保持玻璃管长度不变而减少玻璃管的直径，势必造成混合液体的量的减少，达不到增加可见度的目的。能否把两者统一起来？通过以上这些设计思想的展示和分析，有的同学设计了相应的实验装置，这种实验装置既不增加长度，又可容纳较多的液体，管子下部的体积越大，则混合后液面下降越多，效果越明显，此时学生的创新性得到了充分的发挥，这种锻炼和培养，能让学生受益终生。
五、设计多样化培养学生的实验设计能力
例如，在“做功和内能的改变”和“热传递和内能的改变，热量”两节的教学时，向学生发问：“我们可以用哪些方法使铁丝温度升高？想得越多越好。”学生经过开动脑筋提出了许多方法：放在火上烤，用太阳晒，放在开水里，用石头磨，用砂纸擦，用铁锤反复敲打，用钳子反复扭折等。在发散思维的基础上，总结出了改变内能的两种方法：做功和热传递。这种训练方法是：首先由教师提出要解决的问题和要求，然后让学生各自发挥聪明才智，探索各种合理的方法，设计各种可行的方案，最后殊途同归。
例如，在学习了伏安法测电阻的实验设计以后，要测量导体的电阻，若给你一组电池，一只电键，若干根导线，还需要哪些仪器？
解法1：电流表和电压表各一只。
解法2：2只电压表，一只定值电阻。
解法3：2只电流表，一只定值电阻。
解法4：一只电流表，一只电阻箱。
还有其他解法，仅从以上4种解法可以看到，这种处理方法对扩展学生视野、活跃学生思维、获得成功体验是很有益的。
以上这些方法的教学符合学生认识事物的规律，能激发学生的学习兴趣，有利学生的长远发展。因为教学注重了学生的经历和体验，充分调动了学生的思维活动，学生主动参与猜想与发散性实验设计过程，从而培养了学生的创新思维能力和实践能力。
参考文献：
[关键词] 社会学；调查研究；实验教学
[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0099-05
目前中国已经进入社会转型的关键时期，社会建设的卓越成果与社会问题的层出不穷并发。无论是在政府管理还是企业决策中，都迫切需要能对社会事实有本质性认知和创建性决策的人才。同时，信息化时代中信息的冗杂性致使对关键信息的把握成为了考量人才的重要标准，无论是危机的应对还是信息的提取，都共同表明社会调查研究能力的至关重要性。因此，社会发展对社会调查研究人才的迫切需要，表明了社会调查方法课程在当代社会发展过程中的独特地位。
1 社会调查研究能力培养的挑战与机遇
通过当前国内外社会调查研究方法课程的地位与现状，明确社会调查研究能力实验教学所面临的一系列挑战，如课程的孤立化表现、学科的内部化趋势与教学的理论化特点。而改变这一现状的主要途径是凸显社会调查研究课程在实验教学中的优势性、可行性与有效性。
1.1 现实挑战：孤立化、内部化与理论化
社会调查研究课程是一门基础性、交叉性学科，目的是教会学生掌握研究社会、认识社会的各种方法，自主开展研究活动。由于发展的差异，国内外呈现出以下几种全然不同的趋势。
1）平台化与孤立化。在国外，该课程已成为各个社会学分支学科自身不断完善与理论对话的发展依托。以社会调查研究方法为基础，在系统、直接地收集有关社会现象经验材料的基础上，为各社会学分支学科根据自身知识体系开展系统研究提供平台。而国内自社会学学科重建以来，社会学的发展不断推陈出新的同时也面临着一系列问题。表现在方法论上，更显出社会调查研究方法课程仅仅作为一门孤立的分支而存在着，方法课程与理论课程的相关性不大，国内社会调查研究方法课程的平台地位尚未体现出来。
2）通识化与内部化。社会调查研究方法在国外被看作是一种社会现象和问题的研究方法，推广到了其他多个社会科学类专业中。在部分发达国家，社会调查研究方法被作为高等院校的通识课程开设。但在国内，社会学学科与其他学科中的社会调查研究方法课程之间缺少信息互补，以致出现方法课程拥有浓郁的学科理论色彩，这表现出社会调查研究方法的学科内部化趋势，不但制约了社会调查研究方法学科自身的发展空间，也影响到各个学科方法论基础的完善。
3）技术化与理论化。在国外，社会调查研究方法课程充分体现了技能性与操作性，在社会研究中涵盖了抽样技术、社会测量技术、概念操作化技术、问卷设计技术、实地观察与访谈技术、调查组织技术、数据处理技术等等，并且该课程的讲授极为重视行动学习，让学习者在大量的社会实验中不断创新。目前国内在研究方法课程的教学过程中，没有重视研究方法课程与学科理论课程的区别，完全采用理论课程教学模式。主要表现在信息流动的单向性、以记忆为基础的考核方式、教师的绝对主导性与权威性等方面。长期形成的教学观念、教学方式的惯性以及教学条件的限制造成理论与实际、学习与运用的相互脱节。
1.2 未来机遇：优势性、可行性与有效性
作为社会学专业核心技能的社会调查研究技术受制于学科的孤立化、内部化、理论化，改变这一现状的有效途径在于突出社会调查研究的实践性，即通过实验教学促进社会调查研究的“三结合”：即理论知识与实践活动相结合，间接经验与直接经验相结合，抽象思维与形象思维相结合。因此，提高社会调查研究能力，就要不断推进社会调查研究课程的实验教学。
1）实验教学的优势主要表现为以下三点。（1）教学理念的转换――从传统课堂讲授到参与式研究性教学。实验教学带领学生进行研究性教学，实现从信息提供向知识传授转化的教学目标。综合来看，这一形式能充分调动学生的学习积极性，将学习的过程系统化；（2）教学方式的转变――从理论走向实践。不同于以往单纯的理论教学，实验教学借鉴理工科的教学模式，通过加强教学过程中的实践环节，鼓励学生进行自主设计和实地调查，在过程中积累经验，在实践中掌握技巧；（3）教学中心的转移――从教师到学生。在实验教学过程中，教师的角色从以往的课堂“控制者”转变为“引导者”，学生由被动的接受者、依赖者向主动的学习者、知识的建构者和问题的研究者转变。这有利于充分发挥学生的主观能动性，提高学生主体地位[1]。
2）实验教学的可行性主要表现为以下两点。（1）实验条件的具备。社会科学的很多分支学科，正是由于研究对象的抽象性，缺少实验教学的发展依托才不适合于实验教学，但社会调查研究课程独具优势。相对于自然科学对精密的仪器设备的要求，社会调查研究课程的开展对实验教学中仪器设备的要求就较为简单，大多数的实验项目只需要为学生每人配备一台电脑即可。此外，不同的实验项目之间还可以共享实验器材。如进行数据处理实验时，可调用SPSS软件和相应的数据库。进行电话调查实验时，再适时调用或安装电话调查系统；（2）师资条件的具备。良好的实验教学效果除了需要实验软硬件的支撑，还需要有丰富、优秀的教师资源作保证。有资料显示，社会学者的专业素质大大提高，高等院校的社会学在社会学者人数、科研成果数量以及社会影响力上都具有明显的优势。这也为社会调查研究课程在高校开展实践教学奠定了良好的基础。
3）众所周知，实验教学是理工科专业的重要教学环节，科学实验不仅包括理工科的实验，还涉及到社会科学中的社会实验。但因缺少发展依托，实验教学局限于理工科专业。因此，将实验教学引入社会学专业学生调查研究能力的培养中，对于培养学生创新意识、创新精神和创新能力方面具有无可替代的作用。
2 提升社会调查研究能力的实验教学设计 思路
近年来，实验教学在培养社会学专业人才核心技术能力上的作用越来越受到人们的重视。随着教学条件的改善，教学理念的转变，加之社会调查研究方法的方法论支撑，实验教学在社会调查研究中的实施兼具现实意义和可操作性，如图1。
2.1 实验教学模式主导下社会调查研究方法课程 体系的系统性
社会调查研究方法实验教学的转向过程中，原有课程体系与实验教学理念之间必然存在各种各样的冲突，现有的社会调查研究方法课程的孤立化、内部化与理论化问题需要对实验教学进行适应性改进。传统教学模式下，社会调查研究课程中对理论和具体方法与技术内容的教学是分开的，而两者本来就是相互促进、相辅相成的关系，分开教学往往导致学生的理论知识与实践技能脱节。这种模式下，学生不能通过理论的指导，对实际的调查方法和技术做出正确的选择，类似地，学生对调查方法和技术的掌握也是孤立的，缺少理论的指导，学生很难就实际问题灵活地运用不同的调查方法和技术，缩小了实践技术能力的操作空间。相反的，实验教学模式主导下的社会调查研究课程，按研究程序将课程分为不同的实验项目，各项目之间相互独立，每个项目内部都体现了社会调查研究的理论要求和技术要求；另一方面，所有的实验项目又可以连成整体，组成一项完整的社会调查研究，并不破坏研究的整体完整性。这种教学安排，在每个实验内部都将理论与技术紧紧地联结在一起，两者相互促进，以达到学生充分掌握每一个实验教学要求的目的；在此基础上，将每一个实验项目串联在一起，再进行反复的操练，理清各实验项目之间的思路关联，最终形成整合的知识体系，达到整体提升社会调查研究能力的目标。
2.2 实验教学主导下社会调查研究方法课程实验 环节的开放性
学生创新能力的培养需要在实验教学中给予其充分的自主空间，让学生在切身参与中学习课程的理论、验证现有理论的解释力以及挖掘草根经验的价值。这是开放式实验教学的要求，也是行动理论的参与式学习的理念。实验教学注重实践过程，强化方法教学。不同于以往单纯的理论教学，实验教学借鉴理工科的教学模式，通过加强教学过程中的实践环节，鼓励学生进行自主设计和实地调查，让其在切身参与中践行课堂教授的调查研究方法，在过程中积累经验，在实践中掌握技巧，从而加深学生对调查研究方法的理解，使它真正变成一门技术，更好地为学生所用。
《社会调查方法与技术》课程的实验教学上：（1）实验整体框架的构建。框架的内容有课程总教学时数的设置，其中实验时数的比重设计要合理，在可能的情况下尽量增加实验的教学时数，以占1/3到1/2间为宜；也有实验时机的把握，哪个实验安排在本次理论教学之前？哪个实验安排在全部理论教学结束后进行？教师都要认真全面考虑；还要区分一般实验与重点实验的差别，如“概念操作化”、“抽象社会指标测量表的设计”等可作为一般实验对待，而“社会调查方案设计”、“抽样问卷调查现场实践”等就应作为重点实验来对待；（2）每一个实验的设计思路，主要考虑本实验的实验内容、实验方法或原理、实验实践、实验步骤、实验要求等。
具体来讲，教师（研究者）与学生（被研究者）一起进行社会调查研究方法课程的实验教学，这种教学方式对教师提出了更大的挑战。在实验过程中，强调学生的主动探索和发现，在自我建构的过程中掌握、理解知识。学生首先提出自己的问题与渴望的结果，教师就此设计方案帮助他们解决问题。这种打破研究者与被研究者之间差别的研究范式便于突出开放式实验的特色，促使研究者换位思考，从而使实验教学成为教师与学生平等地共同完成的成长过程。突出了社会调查研究方法课程在实验自组织和实验环节自主设计上的特别之处。
2.3 实验教学主导下社会调查研究方法课程实验 教学的拓展性
传统教学由于管理体制与资源约束的双重限制，往往将教师与学生集中在课堂内，而课堂上关于研究对象的抽象概念和重复使用的经典案例，使得学生缺少与社会中真实研究对象的互动。对于注重实际的社会学来讲，这种教学形式显然降低了教学质量，不利于培养学生的专业核心技术能力。不过，这种情况在实验教学中可以得到一定程度的缓解。因为通过实验仪器，学生可以在一定程度上达到与真实社会研究对象的接触（如电话调查实验），另一方面，有实验仪器参与的教学过程，可避免学生对理论的理解只停留在纸上谈兵层面上的现象。长期以来，社会科学专业的教学总是停留在理论层面，对于方法层面的探究只是略通皮毛，难以深入。
而社会调查研究方法课程具备的技术性、实践性，与实验教学的要求不谋而合，再加上调查研究方法课程是和理工科实验最密切相关的社会实验课程，它可以为实验教学在社会学专业中的实际开展提供方法论支撑、奠定坚实的基础。基于“社会学调查研究能力提升”的目标，实验教学将整个社会学专业体系综合化、系统化、全面化，借助社会学调查研究方法课程这一平台，通过加强实践操作环节，训练学生熟练掌握问卷设计、实地观察、访谈等调查分析技术，培养学生理论联系实际的作风和实事求是、严格认真的科学态度，切实提高学生的综合能力和核心竞争力。
总而言之，在社会科学中，实验教学不再因缺少发展依托而成为无本之木。社会调查研究方法课程的三个独特优势决定了该课程不但可以进行实验教学的改革，而且能够成为实验教学向社会科学迈进的重要基石。这对于促进实验教学工作、提高实验教学质量具有重要的意义。
3 社会调查研究能力实验教学的模式探索
实验教学是随着近代自然科学的不断发展而逐渐兴起的，本质上属于一种创新活动。它从自然科学而来，所强调的是基于科学、客观思维的指导，通过引入实验这种技术手段对问题进行探索性研究或验证性研究，对于培养学生的独立探索能力、实际操作能力和科学研究兴趣大有裨益。通过对大量以往理论研究成果进行总结与归纳，当前实验教学研究的趋势主要分为两大类：一类是以问题为驱动的实验教学模式，主要是指于具体存在的教室或实验室等教学场所开展的，注重“内部”，强调规范化与标准化的教学流程与形式，从理论知识的层面解决学生在学习过程中的疑问，并以此为出发点，教授学生如何解决和分析问题；第二类则是以实践为主要表现形式的教学模式，不强调实验对象的特定性，也不过分强调学生对书本理论知识的掌握，而是将注意力放在“外部”，认为广泛的实践活动是获取知识的主要途径与手段，尤其注重以实践能力为主的整体系统框架的构建[2]。
作为开展社会学专业实验教学各方面工作的首要条件――社会调查研究能力培养中的实验教学建设，可以说其教学建设质量与水平对整体教学效果与成果有着非常显著的影响，并在此过程中，反映了实验室功能的齐全与否、与社会学学科开展实验教学的需求相符与否。故而，在实验教学设计中必须要做到充分考虑，重点把关，总结为如下两大原则。
3.1 科学规划原则：明确形成实验教学设计的全 局规划
明确社会学实验教学模式的顶层设计和全局规划，是确立科学完善的社会学实验教学体系的重中之重。首先，以社会学学科的应用特性为出发点，让学生熟悉与社会学学科相关的各类软硬件操作（如SPSS数据统计分析软件等），根据发展的不同阶段对社会学学科在实际应用与社会生活中的方式方法加以把握，明确社会学学科在社会生活的实际应用领域里对社会学专业人才的社会调查研究能力、实地观察与研究能力等各项能够服务社会的能力的具体要求。
与此同时，培养方案的制定修订工作应相应开展，管理制度建设完善工作应继续加强。并在此基础上规划出与社会学学科在社会生活的实际应用领域中能够形成基本一致的实验教学环境。力争做到让学生可以在这种实验教学环境下真切体会到社会学学科无限接近真实的环境状态，在一定程度上让学生感受到团队合作与协调能力的重要性。
首先，以培养和强化社会调查研究能力为目的的实验教学，其建设的落脚点应该以服从于整体社会科学学科建设与发展为准。在当前教育教学改革风潮的大背景下，必须以社会学学科体系建设的要求与任务为基石，同时以社会学学科发展趋势为风向标，立足于本专业实际能力，贴近实际地在不同阶段确定社会调查研究能力发展与提升的侧重点；其次，在充分满足内部实验教学需求的基础上，实验教学需要加强与人文社科类相关或交叉类专业的资源共享[3]。以相关或交叉类专业实验室资源共享为例，这不仅与加强学科融合的发展趋势相吻合，而且能为国家与社会培养复合型专业人才提供强有力的支持。同时尽最大可能地提高实验室的利用率，做到物尽其用。
3.2 准确定位原则：切实发挥实验教学体系的综 合功能
具体来讲，作为实验教学载体的实验室，应该发挥其综合性平台与实践性基地的双重功效。一方面，实验教学体系是一个多层次、多面向、多模块的系统框架，其综合性较强，并不会拘泥于某一个专业或院系的学生进行学习使用。因此，它的形成是为了满足社会学学科下设不同专业方向以及专业人才培养方案的差异。根据社会学实验教学课程内容的要求，对专业选修课、专业必修课以及任意选修课等采取不同的设置方式，放置于对应的人才培养方案中，将其规范化与标准化。从低年级至高年级分别提供开放时机，并且以实际情况为准，为其他交叉相关类专业提供准入途径，加强资源共享和利用功效。
另一方面，鉴于实验教学着重于实践性，尤其是以强调社会调查研究能力的社会学专业来讲，则更为关注学生的实践能力与动手能力[4]。在此，需以社会学学科实验教学为依托，努力建成全校范围的实践基地。具体而言，如加大对学生独立或团队申报科研立项的扶持力度、拓宽学生（包括本科生）参与教师科研项目的渠道等等，总之，从各方面鼓励学生积极参与社会学类专业方向的调查研究项目、实地调研等实践项目，从而不断完善实践教学体系，增强学生的创新研究能力。在条件成熟时，还能够将理论研究成果深入运用到社会生活中，不断推广研究成果，开展民意调查、改善政务工作等实际存在的各类问题，为政府排忧解难，为社会积极服务。
综合来看，以《社会调查方法与技术》的课程教学为中心展开的实验教学活动，既是提高本课程教学质量的有效手段，也是培养学生创新能力、社会研究能力等综合素质的得力措施。因此，构建实用的教学模式，符合教学规律，适应学生实际，通过试验运行取得较好效果，将会是一种行之有效的方法。
参考文献
[1]徐晓军，郑伦楚.“社会调查研究方法”课程参与式研究性教学模式[J].中国大学教学，2010，（2）：48-50.
[2]熊彦.基于建构主义教育思想的统计实验教学改革[J].鄂州大学学报，2012，（3）：46-48.
关键词：凹土；热处理；镁铝合金；铸造涂料
《材料物理性能》是材料物理专业专业核心课。其主要任务是通过实验教学环节，使学生掌握材料主要物理性能和机械性能分析技术方法的基本原理和应用，课程主要包含六个实验项目，涉及陶瓷、金属、复合材料等制备与性能测试的实验项目，材料的试样由学生通过工艺方法制备出来，利用各种测试设备对其性能进行表征，通过对材料制备工艺及性能的掌握，使得学生具备基础材料在具体工程应用领域的应用，其目的是培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生掌握材料机械性能测试实验技术，具备分析和整理实验数据的能力，为学好后续课程，从事专业技术工作和研究打下必要的基础。课程实验项目中设计一个综合性实验-镁铝合金铸造涂料的制备与性能表征，镁铝合金作为较轻的金属结构材料(密度在1.65～1.73g/cm3)，具有比强度高、刚性好、抗冲击性和减震性能优良，在航空航天及国防工业、汽车和电子工业等领域得到广泛应用。国内外对于镁铝铸造涂料做了大量研究，李肖霞采用硅藻土为耐火骨料，钠基膨润土和羟甲基纤维素钠为悬浮剂，水玻璃和聚乙烯醇为粘结剂，水为载液，得到一种底层和面层合二为一的金属型水基铸造涂料，所得涂料保温性能、触变性、涂刷性、流平性、与金属型之间的结合力等性能均良好，可满足金属型铸造涂料的要求。用所制涂料喷涂于金属型进行铝合金浇注实验，铝合金铸件表面粗糙度Ra达1.0～2.0μm左右。柳庆奇采用镁砂与硅藻土作为金属型涂料的耐火骨料，膨润土与羧甲基纤维素钠（CMC）搭配而成的悬浮剂，水玻璃与六偏磷酸钠（磷盐）混合而成的复合黏结剂，水作为载体制备铸造涂料，性能优异，在铸造涂料研发中，研究生人员申请了大量的发明专利，专利CN201010592499介绍了一种水性涂料组合物，包括合成树脂乳液、附着力调节剂、颜填料、消泡剂、分散剂、增稠剂、防腐剂、乙醇、去离子水，但该涂料组合物制备的涂层的柔韧性及粘附性并未达到理想要求，不适合进一步加工。专利CN103143673B制备的镁合金金属型铸造用涂料，可以有效解决镁合金易于氧化和燃烧的问题，但涂料适用于金属型磨具，要求较高。本文介绍的镁铝合金铸造涂料制备与性能测试实验项目，将铸造涂料的材料设计、原料工艺处理、结构和微观形貌表征以及涂料性能测试及铸造成型样品结合在一起，实验简单易行、现象明显、具有较好的前沿性和新颖性，能有效地激发学生的学习热情和兴趣。
一、设计实验环节
本综合实验以小组（3~5人）方式进行，分为课前预习、课堂实验操作和课后数据处理与分析3个阶段，分层次培养学生综合运用知识及进行科学研究的能力。在实验开始前，要求每组学生查阅文献，了解所用试剂与药品的性质，设计并提交实验方案，实验教师审阅并提出修改意见，指导学生进一步完善。本实验项目采用以下四个实验环节：
（一）凹土粉末的热处理
实验以盱眙欧柏特有限公司生产的d50为3.5μm的高性能凹土矿物粉为原料，进行300-700℃热处理，添加适量的六偏磷酸钠和吐温20型活性剂，在450r·min-1下球磨4h，采用超声波分散将凹土粉中团聚在一起的凹土和杂质打散，采用离心分离法使杂质在离心力作用下迅速沉降，改善粉末表面电荷特性，对凹土粉进行改性处理。
（二）镁铝合金铸造涂料的制备
镁铝合金铸造涂料将改性凹土粉末、铝矾土、氧化锆、氧化硅、无定形碳粉、片状碳粉按表称取，用行星球磨机以188r·min-1的转速球磨1~3h，经过0.076mm(200目)细筛过筛待用；加水制成固含量为50%（w）的料浆，并添加占混合物总质量2%~5%的分散剂聚丙烯酸铵，放入球磨机以400r·min-1的转速球磨1~3h，再添加按混合物质量2%~5%的结合剂甲基纤维素，放入球磨机中再次以400r·min-1的转速球磨1~3h，即得到水基镁铝合金铸造涂料。
（三）凹土热处理性能测试
（1）将50g细度为200目的凹土放入坩埚，放入箱式炉按照300-700℃进行热处理，测量其悬浮性能，并通过激光粒度仪分别对各个样品进行粒度分析。用扫描电子显微镜（JSM-5900）观察提纯前后和改性前后凹土粉的显微结构。
二、开展实验内容
在课堂实验过程中，学生根据制定的实验方案，按照分组完成样品制备、结构与微观形貌的表征、性能的测试，主要开展以下四个方面的实验内容，获取相应的实验数据，进行理论分析。
（一）原料热处理实验效果
首先，学生对凹土进行300-700℃热处理改性，对处理后的凹土制备成固含量为20vol%的浆料悬浮度如图1所示，热处理温度在600℃、700℃处理1、2h，制备的凹土浆料悬浮性只有25%左右，而在低温300℃下保温30min处理后，凹土浆料的悬浮度能够达到40.8%，悬浮性最好。对凹土热处理的颗粒进行平均粒度（D50/um）测试，结果如图2示，可以看出，在高温热处理范围内，凹土颗粒尺寸较大，在600℃下保温1h处理下颗粒平均粒径达到23.3μm，温度越高，时间越长，凹土颗粒粒径反而略有下降，在低温热处理范围内，300℃下保温30min时，凹土粘土的颗粒平均粒度最小，粒度达到4.968μm。由以上测试可以看出，低温热处理后，凹土粘土的悬浮度、颗粒粒度及白度比高温热处理的普遍较优。当凹土粘土在300℃下保温30min时，凹土粘土粉体粒径最小，悬浮性最大。
（二）原料组分改性实验效果
对热处理后的凹土粉末制备的20vol%浆料添加3wt%的六偏磷酸钠和3wt%的吐温20型活性剂，采用搅拌震荡处理改性，凹性后的SEM照片见图3。热处理将凹土吸附水去除，表面吸附活性剂，通过搅拌震荡将将凹土粉末中团聚在一起的凹土和杂质打散，采用离心分离法使杂质在离心力作用下迅速沉降，改善粉末表面电荷特性，对凹土粉进行改性处理。由图3可知，改性后的凹土矿物杂质包裹很少，棒状晶交叠少，分散性好，较短。
三、完成实验内容拓展
实验课后，各组学生对实验数据进行整理与分析、撰写实验报告、对实验结果进行讨论，学生在完成本实验内容，并进行详细的数据分析后，可以根据实验中原料的种类及工艺，自主进行实验设计，可以从以下几个方面进行本综合实验可以从以下几个方面进行拓展：（1）可选用不同的种类的凹土原料，比较凹土成分对于制备的涂料性能的影响，对于凹土的改性工艺，可以选用不同的活性剂，比较性能的区别；（2）对凹土制备涂料的组分进行控制，比较各类乳化剂、粘合剂、分散剂对于涂料的涂覆、干燥等性能影响，对涂料的制备工艺进行控制；（3）采用铸造涂料涂覆碳钢，实现镁铝合金的表面结构的精准控制。学生根据实验内容和课时量安排进行实验内容的设计，可以将研究的成果参加大学生创新创业训练项目、毕业设计、各类创新创业竞赛等，提高学生实践创新能力，满足毕业能力的培养。
参考文献：
[1]李肖霞,刘建睿,黄卫东.铝合金金属型水基铸造涂料的研制[J].铸造技术，2010，31(4):445-449.
论文关键词:设计性实验 创新能力 科学道德
论文摘要:介绍了物理实验教学过程中设计性实验的实施，指出在培养创新能力的同时，也应重视对学生的科学道德教育。
物理实验是高等理工科院校对大学生进行科学实验基本训练的第一门必修基础课，是对学生进行科学训练的开端。为了适应培养面向21世纪高素质人才的需要，培养学生学习的主动性、创造性、信息获取的能力、实验动手能力、以及综合运用所学知识的科学素养，近几年我们对物理实验课程的教学进行了一系列的改革，其中之一就是在物理实验教学中开设了设计性实验。教学实践证明，设计性实验是培养学生创新意识和创新能力的有效模式。不过在培养创新能力的同时，也应重视对学生进行科学道德教育。
一、设计性实验的实施
对设计性实验，我们采用的教学方式有两种:
(1)由教师提供实验题目，提出实验内容和要求，提供可选择的仪器，给出实验提示和参考书，给出问题讨论。学生则根据实验题目的任务和要求，利用课余时间，查找和阅读有关参考资料，研究和推论有关物理过程和实验原理，设计实验方案，拟定实验步骤，然后在规定的时间内，独立进行实验，测量并获取实验数据，得出实验结果，写出实验报力匕
(2)由教师提供较多的实验选题，学生可任选一个或学生自选题目，利用课余时间以小论文形式完成设计性报告交给任课教师，由教师进行评判，不要求实验过程。
教学实践证明，设计性实验是培养学生创新意识和创新能力的有效模式。设计性实验给学生提供了发挥自己创造能力的机会，大部分同学热情很高，兴趣浓厚。通过查找资料，设计实验参数，选定实验仪器，调试实验装置，测量实验数据，进行数据处理，分析实验结果等一系列的工作，使他们学到了良好的工作方法及严谨的工作态度，为今后进行毕业设计和将来从事实际工作打下良好的基础。设计性实验也培养了学生信息获取的能力，学生为了完成设计论文，纷纷利用电脑上网，查阅与课题有关的科技发展动态和信息，论文的完成也使他们感受到成功的喜悦和自我价值的实现，树立了科技创新的信心。
二、设计性实验教学过程中要重视科学道德的教育
在设计性实验教学过程中，我们发现有部分学生交来的设计论文是直接在网上下载，原封不动，冠于自己的姓名变为自己的论文。或者找一本实验参考书，从上面抄一个实验作为自己任选的实验课题交差。这反映出学生的科技道德意识淡薄，没有认识到“科学事业如同其它的人类活动以信誉为基础”。从事科学研究的人，要以实事求是的态度、严格的要求、严谨的方法对待科研工作。开展一个研究课题，有必要对课题有关的情况作一个全面了解，各种信息都应掌握，可以吸取别人的精华，但是一定要有自己的创新，形成自己独特的见解、独到的设计方案。而捏造、篡改、拼凑实验数据，或者抄袭他人的论文，是不道德行为。大学生在学习阶段就弄虚作假，必然会走向一个伪科学、伪造、剿窃的道路。
因此，我们认为在物理实验教学过程中，有必要对学生开展科学道德教育，提高学生的科学道德素养。首先要加强教育引导，教育学生热爱科学，严谨求学，不畏艰苦，勇于创新，力戒浮躁，讲究诚实;教育学生在实验过程中不能假造、修改数据，不能有剽窃、欺诈行为。其次应建立相应的处罚措施，发现违规行为，取消设计实验的资格，以零分处理。 科学研究需要创新，同时科学研究来不得半点虚假。为了培养学生的创新意识和创新能力，我们还应该进一步加大物理实验教学改革的力度，高质量的进行设计性实验的教学，并同步进行科学道德教育，为培养德才兼备的科技人才做出应有的努力。
关键词：苏教版；化学必修教材；实验设计能力
文章编号：1008-0546（2014）02-0091-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.036
从实验设计能力的培养方面来说，传统的化学教材中教师演示实验比例很大，很少出现探究实验和设计实验，并且教材实验往往侧重于化学基本原理、基本概念及元素化合物基础知识的传授，过分强调实验的验证性和培养基本操作技能，实验方法和技术落后，不利于学生综合实验能力的提高。新课改下，化学教材发生变革，更加注重培养学生的实验设计能力，发展学生设计实验的思维能力和创新能力。
分析高中化学课程标准和高考考试大纲，其中关于培养学生化学实验能力主要有四个方面的要求，具体为：①改进或设计实验方案；②了解实验条件的控制；③分析或处理实验数据和实验结果；④绘制和识别典型的实验装置图的能力。课程标准和高考考试大纲对于教材的研制和使用具有指导性作用[1]。所以本文针对考纲里对实验设计能力的四点要求，对苏教版高中化学教材进行案例分析。
一、设计实验方案
教材在“活动与探究”和“交流与讨论”两个模块直接涉及到实验设计内容。教材按照学生的认知特点安排实验，由简及繁。教材在安排设计性实验时，根据知识内容的特点，从学生的实际情况出发，先从水平较低的设计性实验开始，逐渐向水平较高的设计性实验进发，循序渐进，从而使教材中的多种多样的设计性实验呈现出不同的层次水平。从模仿设计开始，到有指导的设计，再到独立的设计，逐渐增大实验设计的程度，使实验设计在教材体系中有层次地呈现。
以下为两本教材中典型的实验设计案例（按照在教材中出现的先后顺序排列）。
案例1：设计分离或提纯的方案
①实验室中用氯化钾在二氧化锰催化下受热制取氧气。从反应后的氯化钾和二氧化锰的混合物中分离、回收这两种物质，需要用哪些分离方法？请设计实验方案。
②现有混有少量氯化钾的硝酸钾粉末，请参照两者的溶解度曲线，设计实验方案提纯硝酸钾。
案例2：
有四瓶无色溶液，分别是NaCl、NaBr、KBr、KI溶液。请根据有关物质的性质，参照第47页的“资料卡”，设计实验将它们区别开来。
案例3：
设计Fe2+与Fe3+相互转化的实验方案，进行实验并记录现象。
案例4：
①用铜片、锌片（可从废电池拆取）或铝片、纯碱溶液、白醋（或柑橘）等日常生活中的材料制作简易电池，并测试是否能产生电流。
②以小组为单位，制定实验方案，在教师指导下完成燃料电池制作实验。
案例5：
依据乙酸乙酯的分子结构特点，运用已学的有机化学知识，推测怎样从乙烯合成乙酸乙酯。
纵观上述五个案例，教材实验设计安排完全按照学生的认知特点和学生思维发展顺序，以及实验设计的梯度变化，案例1—案例5在教材中按照先后顺序出现，依次按照从获得物质的手段和方法（ 物质的分离和提纯） 物质的性质研究（ 物质性质的探究） 物质性质的应用及反应规律研究（ 物质的检验与鉴别电化学问题研究）物质的合成（ 物质的制备与合成） 这一线索来安排。这样安排更加有利于学生掌握实验设计的要领，培养实验设计的思维，提高创新能力。
同时每一个案例之前都会有一些知识储备，涉及到概念、定律、原理，实现理论分析到实验研究方法的跨越。这些概念、定律或原理都与实验原理、方案及实验步骤密切相关，不仅为学生提供设计实验的基础知识，而且使学生进一步掌握领会实验设计意图，理论联系实际，理解熟悉每一个实验操作步骤及技能，对实验现象进行合理解释， 并通过讨论得出实验结果。
各个案例之间具有内在联系性，注意实验之间知识与技能的衔接。如设计提纯某物质时，必然会用到基本的分离手段，这就要求学生对前述知识完全掌握。教材正因为考虑到知识间的衔接，各个案例安排得层次分明。
教材的设计实验部分还包含了一些趣味性和生活性实验，如案例4中的简易电池实验设计，验证草木灰中含有碳酸钾。实验设计倾向于生活化、趣味化，在培养学生实验设计能力的同时，充分满足学生强烈的好奇心与求知欲，感受化学在日常生活和社会各方面的应用[2]。
另外，在每个设计实验后的“练习与实践”栏目都安排了设计型习题。教材通过专题性的实验设计习题， 使学生从本质上理解实验设计的原理， 培养学生独特的思维能力，提高学生的创新能力，从而从根本上使学生对实验设计的情感得到了升华，最终使实验设计的兴趣发生质的飞跃。
二、控制实验条件
“实验，实际上是条件控制下的观察”，“所有的实验，都是在条件控制下进行的。”[3]探寻、控制实验的最佳条件，可以说是化学实验的灵魂、成败的关键。不仅对学生的学习，而且对教师的实验研究、乃至化学学科的发展，都具有十分重要的意义。因此，教材有意识地安排了学生控制实验条件的探究活动，发展控制实验条件的能力[4]。
《化学1》第6页“整理与归纳”栏目要求学生说出一种金属与另一种金属盐溶液发生置换反应的条件，以及复分解反应的条件。这样，教材直接提出实验条件的重要性，使学生初步形成重视实验条件的意识，在以后的学习中自觉地加强对实验条件的关注和区分。
“化学史话”栏目介绍化学家通过控制实验条件，探究化学物质及其变化的规律，获得化学科学发现的历史。从感性上激励学生自己发现改进实验条件，获得更好的实验现象与结果。
“活动与探究”栏目通过具体实验条件控制的探究活动，培养学生改进实验条件的思维过程和科学方法。如《化学2》专题2第30页，“活动与探究”栏目，通过改变过氧化氢溶液的量以及所用催化剂，让学生观察氢气生成的速度，使学生认识到实验条件的重要性，初步掌握控制实验条件的科学方法。
教材完全按照学生认知特点，从初步了解实验条件，到理解实验条件的重要性，再到探究实验条件，使学生逐步掌握实验条件的控制，领悟控制实验条件的科学思维。
三、分析或处理实验数据
化学实验处理的方法包括：化学用语法、表格法、线图法[5]。
教材中所有实验都采用表格法进行实验处理，采用表格法的优点是直观、全面、易懂。另外，有些实验还采用了线图法。
在教材《化学2》专题2第32页“交流与讨论”栏目，给出合成氨反应中正逆反应速率随时间按变化曲线，引导学生通过线图法处理实验数据。该方法可以有效避免繁杂的计算，曲线往往包含丰富的信息，学生只要认真分析，就可以体会到线图法的优点，从而引导学生在设计实验过程中，开发利用线图法处理数据，优化方案。另外，教材引导学生针对不同的实验选择更有效的实验处理方法。
四、绘制和识别典型的实验仪器装置图
本教材重视培养学生改进实验装置的能力，一套好的实验装置对于实验的成败、药品利用率、结果处理等关系密切。新课标提出实验装置应该简约化、安全化、绿色化、生活化。本教材设计充分围绕这一主题展开，并且对装置的安排体现梯度性。
《化学1》专题4第2单元中“硝酸的性质”，“观察与思考”栏目中铜片分别与浓、稀硝酸在相同装置中反应，并给出具体的实验装置。学生初步掌握该实验的原理，最重要的是掌握本套装置的构成特点以及优缺点。教材在本单元“练习与实践”栏目中又安排了铜与稀硝酸反应装置改进与选择的习题。
以下为本习题的具体内容。
3. 甲同学采用如下页图2中的图Ⅰ所示装置验证铜与稀硝酸的反应，并用排水法收集NO气体。
①反应过程中的实验现象是 。
②乙同学认为虽然收集的气体是一氧化氮，但并不能说明反应中一定生成一氧化氮。你认为他的理由是 。
③丙同学采用如图Ⅱ所示装置进行实验，证明了铜与稀硝酸反应生成一氧化氮。该同学的步骤如下表所示，请回答实验中的有关问题。
④从环境保护的角度看，丙同学的实验存在什么缺陷？你认为应如何改进？
上述两图均为铜片与稀硝酸反应的装置。图1为“观察与思考”栏目铜片与稀硝酸反应的装置，图2为“练习与实践”栏目中所给铜片与稀硝酸反应的两套装置。
习题中的问题设置不仅使学生加强对基础知识的掌握，而且有利于培养学生改进装置的方法。学生在做题过程中，对比会发现各套装置的优缺点及侧重验证的性质。从而为以后改进实验装置提供参考，掌握改进思想的关键，具体问题具体分析。
问题①的设置，巧妙地加强习题与前文的联系，装置Ⅰ与“观察与思考”栏目铜片与稀硝酸反应的装置有很大的相似度，引导学生对比发现装置的优缺点，同时使基础知识顺利地迁移到本题中来，初步渗透装置改进的内容和特点。
问题②从表面上看仅仅是考察一氧化氮的氧化性，其实质在于引导学生发现改进实验装置的必要性和出发点。本实验中，要证明反应生成气体是一氧化氮就必须使反应装置隔绝空气，从而引导学生选择改进实验装置的侧重点。
问题③通过及时解决问题②所提到的疑问，学生在情感上获得改进装置的奇妙感，从而激发学生在以后的学习中运用实验装置的改进解决实际问题。另外，装置Ⅱ在之前的学习中，学生从未或很少接触到，这也为学生以后改进装置提供依据，渗透装置选择和改进的思维，掌握一些实验装置改进的关键点。
本习题最后问题④要求学生自己从环保的角度改进一套装置，真正做到学以致用，同时体现实验装置的简易化、绿色化原则。
总之，教材安排突出装置改进的思维训练，不仅使学生认识到装置改进的必要性和关键点，而且更注重学生发挥自己的聪明才智，创造性地自己动手改进装置。在此过程中，学生不断体会装置选择和改进的方法，发展创造性思维，解决实际问题。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.中学考试大纲[Z].2010
[2] 王后雄，黄郁郁.新课程天地人教版化学新课标教科书新增实验的要素分析[J].化学教育， 2007，（4）：13-16
[3] 陈耀亭等编著.中学化学教学法[M].长春：吉林人民出版社，1984：16
论文摘要：以创新实践基地建设与创新人才培养的有机结合为切入点，以创新设计和创新竞赛为手段，论述高校学生创新能力培养模式的改革，并提出高校创新型人才培养需解决的关键问题。
近年来，我校开展以创新设计为手段的促进大学生创新能力培养的改革，通过机械CAD/CAM专业教学实践，创造性地将学生在计算机辅助设计方面的传统优势与创新设计相结合，在落实素质教育与创新能力培养方面，找到一种切实可行的途径，培养的学生具备了较扎实的创新设计能力。通过创办CAD协会及积极开展创新设计教学活动，创造一种极具吸引力的学习氛围，通过举办创新设计竞赛，为学生进行创新活动提供实践的舞台，极大地促进了我校机械CAD/CAM专业学生创新能力的培养。但现阶段的教学工作欠缺厚实的物质基础和实践条件，还不足以形成一套系统的运行管理机制，经费使用方面也欠缺保障，跨部门的组织工作难以协调，虽然在教学中已形成创新的风气，但未能上升到教学模式的层次，受益面有限。
创新型人才是建设创新型国家的关键所在，培养学生的创新能力已成为当前教育教学改革的重要目标，尤其是创新精神和实践能力的培养已成为当前课程实施必须思考的问题。我校机电系在培养学生学习能力的基础上，对学生创新精神和创新能力的培养进行了积极的探索，以韶关学院省级重点实验室——现代设计与制造重点实验室为依托开展创新人才培养模式的研究与实践，取得了一定的成效。
整合实验室资源，
建立创新设计实践基地
实践教学是培养创新人才和提高学生动手能力的重要环节，实践基地建设则是实现实训和实习教学目标的重要保证。以前，学校的实验室按课程的开设情况进行单独设立，实验内容分散且有相互重叠之处，学生为完成实验而实验，尤其是验证性实验所占比例偏大，综合性和设计性实验相对偏少，学生思维方式僵化，教学效果不理想，不利于学生接收最新的科学文化知识和培养适应社会挑战的能力，不利于提高学生的综合能力，更不利于学生创造性思维的开发。
通过认真的分析和研究，我校将现有的实验室资源进行有机的整合并投入大量的资金，建立了以省级重点实验室为核心的创新设计实践基地。该实验室既建立起与专业培养目标相适应的实践教学体系，同时又是培养学生操作技能和创新能力的实践基地。它包括现代设计实验分室、现代制造室、测试与分析室及机电一体化室，完成了机械类专业从设计、制造、测试、分析及机电一体化等相关学科实验教学。建成的重点实验室年均可接纳学生、教师2000多人次，可同时容纳教师、学生100多人进行实验和科研工作。尤其是引进了大量的现代实验设备，如快速成型机、加工中心、ANSYS分析软件和测试仪器、特种加工设备和常用CAD/CAM应用软件，以适应不同年级及不同层次学生的实验需求。在实验教学过程中，为了培养学生创新思维，我们更新实验课程，压缩演示性实验，增加动手操作性实验，将演示性、验证性实验向综合性、设计性实验转变；打破单一课程的局限，把设计与制造有机结合，开设CAD/CAM一体化数控编程和数控加工实验”。
省级重点实验室的建成提供了良好的创新实验基地，也为培养学生创新能力提供了良好的实践基地。通过技能培训和科技创新培训，围绕先进实用设计制造技术开设各类工程实用技能培训，培养学生适应设计与制造技术的工程应用能力；通过设立学生科技创新协会并组织参加校内外的各项课外科技活动和竞赛，培养学生的创新能力。
建立一支新型的教师队伍
高校能否为国家培养出合格人才，关键在于教师，在创新人才培养过程中，更需要有一支高水平的教学与科研相结合的师资队伍，还要有一支结构合理的“双师型”教师队伍。如果一名高校教师只能单纯地从事教学，不能开展科研活动，不仅本身的学术水平难以提高，在教学上也会因为知识狭窄而影响教学水平的提高。
近年来，我校机电系教师积极参加各项科研活动，组织各类科技学术讲座，增强学生参加科研和创新活动的意识，有效促进学生创新能力的提高，并且开辟了第二课堂，开展社会实践活动，吸收学生参加教师的科研工作，建立大学生科研工作基地，真正起到培养学生工程实践能力和创新能力的作用。
加强“双师型”师资队伍建设是提高大学生动手能力的关键所在。一方面积极引进人才，另一方面根据专业特点，要求现有的专业教师积极参加产品设计和开发活动，提高自身的实践能力，鼓励教师到厂矿企业生产一线进行专业训练，提高工程技术应用能力。通过几年的努力，我校机电系已有4名“双师型”教师，优化了教师队伍结构，为学生实际动手能力和创新能力的培养提供了可靠的保障。
进行创新技能培训
教育模式应适应社会的发展和时代变化的步伐，过去长期实行的专才教育模式培养出来的毕业生越来越不适应现代社会的需要。同时，社会对毕业生的评价标准也发生了变化，越来越欢迎知识面宽、创新能力强、适应能力广的复合型人才，其中创新能力强是复合型人才的关键，它需要具有多面性的知识体系和扎实的基础知识。为此，机械设计制造及自动化专业本着“加强基础，拓宽专业，重视实践，培养创新”的思路，有针对性地对学生进行“对口”人才培养，增加了校内公选课和选修课的比例，为学生个性发展提供了更多的时间和空间。定期开设创新技能知识讲座，积极开展第二课堂活动，先后成立了“CAD协会”和“电子协会”，定期不定期地举行各项交流活动。同时，举办各种职业技能培训班，对成绩合格者颁发相应的职业资格证书。这些形式多样的创新型技能培训，大大提高了大学生的适应能力和创新能力。
以竞赛为中心，
加强创新能力的综合培养
学校成立了CAD协会并积极开展创新设计教学活动，创造一种极具吸引力的学习氛围，通过举办创新设计竞赛，为学生进行创新活动提供实践的舞台。将培养手段与培养目标紧密结合，极大地促进了机械CAD/CAM专业学生创新能力的培养，使学生的创新能力水平得到了很大的提高。通过CAD协会和电子协会鼓励学生科技创新，经常性地举办校内创新竞赛，让更多的学生积极参加创新活动，增强学生的创新意识，开阔学生的知识视野，并定期组织学生参加广东省和全国的创新设计大赛。经过几年的不断努力，我校取得了骄人的成绩。在广东省和全国的多次创新设计大赛中，我校获得省级一等奖4项；在广东省第七届“挑战杯”课外科技竞赛中获自然科学类二等奖1项；广东省“高校杯”软件设计竞赛获奖3项；广东省机械创新设计竞赛获奖12项；在中南地区港澳地区首届大学生创新设计与制造大赛中，2005年获得广州赛区3项一等奖，选送到广西参加中南六省选拔赛获得2个一等奖；在2003年全国大学生电子设计竞赛中有2组获广东赛区三等奖。CAD协会的比赛作品有9项获得了国家专利，是同类院校中的佼佼者，反映出我校在学生创新能力培养方面已初见成效。
建设开放性实验室，
形成新的实验教学管理模式
对实验教学进行改革，既保留了优良的验证性实验，又更新了实验内容，增强综合性、设计性及创新性实验。这样，不仅开拓了学生的知识面，而且培养了学生的创新思维和创造意识。但常规的实验教学管理模式已不适应要求，尤其是综合性、设计性实验和创新性实验的开设，往往需要大量的时间和精力，不像一般的基础性实验按实验指导书的规定完成即可，它需要付出创造性的劳动，对优选出来的创新作品需立项并进行制作，以参加更高层次的创新设计竞赛。现代设计与制造重点实验室对高年级学生及有项目参加创新竞赛的学生开放，学生可以自主选择时间进入实验室，在教师指导下进行研究性实验和创新性实验，从而提高学生的创新能力和创新水平。这种实验管理模式的意义还在于：（1）实验室开放不仅对学生技能训练，而且对培养学生的创新意识、创新精神和开拓能力具有重要作用；（2）实验室开放内容贯彻了“因材施教、讲求实效”的原则，根据不同层次的学生和要求确定开放内容，内容包括：设计性、综合性、研究性和创新性实验；小发明、小制作、小论文等课外科技活动实验；（3）较好地实现学生参与教师科研，使学生的创新能力培养落到实处。加强了对学生实验素质与技能、创造性思维方法和严谨治学态度的培养；（4）提高了学生的团结合作精神，通过开展“开放实验交流答辩会”等活动，促进学生实验小组之间的沟通，分享实验成果和心得体会，培养学生的口头表达能力；（5）提高了学生的成就感，学生参与开放实验项目取得优异成果者，可向教务处申请学分。学校每年评选一批在培养学生创新能力培养方面成效突出的开放实验项目作为优秀项目，对参加者和指导教师实行奖励。
建立开放性实验室，是实验教学模式的一种改革，也是实验教学改革的方向，其思路是鼓励学生在课余时间参加开放式实验、创新实验、科研和各类社会活动，提高实验教学水平，进一步加强素质教育，提高学生的综合创新能力，培养创新人才。
面向21世纪科技进步和社会主义现代化建设的需要，机械设计及自动化专业的学生需要具有创新品质和发展能力，掌握专业基础知识、应用能力和基本技能，培养在制造行业生产一线从事机电产品设计制造、技术运用与改造、运行管理和经营销售的高级应用型工程技术人才和创新人才。通过创新实践基地建设与创新人才培养实践，系统地对创新人才培养方法及培养目标进行积极的探索。几年的实践表明，创新实践基地建设对创新人才培养起到了非常积极的作用，学生的专业素质和创新能力、适应能力得到了较大的提高。
参考文献
[1]白彦茹．浅谈比较教育研究方法的发展趋势[J]．黑龙江教育学院学报，2003，（11）．
1物流管理专业实验教学的现状分析
目前，物流管理专业的教学普遍存在重理论、轻实验的现象。部分以培养应用型为目标的院校开始重视实验教学，但培养的学生仍与社会对物流管理本科人才的需求有较大差距。主要是物流管理专业实验教学存在以下几方面问题，从实验教学内容设计来看，以传统认识实习、专业课程设计、毕业设计和毕业实习等方式为主;从教学手段来看，以演示、案例、软件模拟、撰写报告等方式为主，从教学条件来看，各院校实验室功能单一，多数实验室只能用来观摩。从实验考核方式看，考核目标没有针对性，考核措施不规范，实践教学考核力度普遍低于理论教学的考核力度。
2物流管理专业实验教学的重要性
经济的发展带来了物流业的高速发展，加大了对物流人才的需求，从物流管理专业的就业岗位看，主要侧重于企业的采购、仓储、配送、运输、规划等相关的工作内容。从这一方面来看，物流管理工作系统性强、环节多、流程复杂、科技含量高。要培育出物流市场需求的人才，须注重学生实践能力的培养。在教学过程中，综合考虑各种原因的限制，学生不具备到真实环境中进行物流实践的情况下，只有充分发挥实验教学的作用，合理设计实验教学体系，将学生置身于模拟的环境中，为学生提供实践空间，便于学生对现代物流理论知识的学习，提高学生分析与解决物流问题的能力。同时，通过合理的实验课程设计，搭建学生理论知识与实践经验相结合的平台，培养学生从事现代物流管理的综合能力，发挥实验教学的作用。
3应用型物流管理专业实验教学设计思路
应用型物流管理专业的实验教学在设计时，要结合物流活动的特点，协调实验教学与理论教学相匹配的问题，解决实验教学环境与真实环境之间矛盾的问题。物流管理专业实验教学课程体系设计要坚持整体性原则，综合考虑物流管理专业的人才培养目标;结合实验教学的实用性和前沿性，合理安排实验课程、实验内容、实验学时，让学生在课堂能掌握物流系统的基本操作，熟知物流新动态。设计实验教学时根据培养目标，围绕当今大学生学习的特色，设置从基本知识和技能的掌握到综合能力和创新能力的培养的课程体系，并配备完善的评价体系。
3．1以培养应用型物流人才为目标设置实验教学体系
应用型物流管理人才培养是以能力为中心，主要培养学生的认知能力、操作能力、设计能力、协同能力和创新能力，只有具备以上能力的物流管理人才，才是企业所需求的人才。即应用型物流管理人才培养目标是培养具有系统理论知识，能分析问题存在的根源，针对根源找到合理的解决办法并能在实践运用的综合性人才。明确应用型物流人才的培养目标，是实验教学体系设计的首要因素。实践教学体系就是要围绕人才培养目标，通过课程和实践教学环节的合理配置，与理论教学体系相辅相成，是与理论教学体系并驾同行的不可分割的整体。
3．2围绕当今大学生特色设置实验教学体系
当今大学生强调自主、思想独立、缺乏耐心，对新鲜事物有较强的好奇心，对别人的观点和意见的接受度不高。传统的以教师为中心的实验教学模式效果对当今大学生来说并不合适，当今的大学生更愿意通过自己的实践来获取知识，因此要取得较好的实验效果，必须紧密围绕当代大学生的特色来安排实验教学体系，设计实验内容。从传统的教师为核心转向以学生为中心，激发学生学习积极性和创造性，发挥当代大学生的特色，形成个性化的实验教学模式。
3．3以能力分层培养设计实验课程体系及内容
应用型物流管理人才应具备的能力应介于学术型和操作型人才之间，如图1所示。应用型物流人才既具备一定的理论知识，同时也具备一定的实务操作技能，能够通过理论知识的学习，对实际问题的成因、发展演变趋势准确把握，并迅速找到解决问题的方法。应用型物流管理人才需具备认知能力、操控能力、设计能力、协同能力、创新能力，这五方面能力之间具有层级关系，各层级关系及能力需求如图2所示。从教学的角度来看，能力培养是一个由浅入深、循序渐进的过程，在不同的阶段应有目的性地设计不同的能力层级的实验内容，认知能力层级培养可开设《专业导论》、《物流管理概论》、《物流技术与装备》等专业课程，该类型的实验课程以现场为主，激发学生学习热情。操控能力的课程开设《配送中心》、《采购管理》、《第三方物流》等，实验课时占总学时的1/3以上，开设各类实务课程的独立实验。设计能力课程开设《物流系统规划与设计》、《供应链管理》等，该类课程即设置课内实验，辅助学生对理论知识的理解，同样设置综合性课程设计，将教学过程的相关环节串联成综合性实验项目，进一步加强设计应用能力。协同能力课程开设全实验类课程，以项目制的形式开展实验课程，培养学生团队合意识和协调能力。创新能力的培养一般通过学生各项竞赛和兴趣小组来培养。
3．4设置良好的实验课程评价体系
实验课程的考核一直是实验教学中严重忽略的部分，一般只会作为平时成绩的一部分，不将考核成绩单独记录到学生的课程成绩表中。因此，无法得到学生和老师的足够重视，使得实验教学最终形成“雷声大雨点小”的局面。为了形成有效的实验教学体系，除了设置完善的实验教学体系和新颖、先进、有效的教学方法，还必须配套形成有效的实验教学课程评价体系。实验课程的教学评价体系要与应用型人才培养的目标相适应，以社会人才需求为导向，注重学生专业知识学习能力和职业技能的考核，构建合理评价学生的职业道德、职业素质、专业核心能力的考核体系。同时根据学生个人特色，给予个性化评价，更好的激发学生对实验教学的兴趣及对自身能力的培养，达到实验教学的良好效果。
4总结
