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1綜合設(shè)計性實驗實施過程

1.1綜合設(shè)計性實驗題目的選擇選題是綜合設(shè)計性實驗?zāi)芊耥樌_展的前提。設(shè)計內(nèi)容的選擇受到多方面因素的影響。首先，高校的實驗教學(xué)場所、儀器設(shè)備和實驗教學(xué)經(jīng)費等都有一定的限制，好的想法、好的題目，沒有實驗儀器設(shè)備和經(jīng)費的支持是難以實施的。所以，設(shè)計實驗的選題，既要有科學(xué)性、新穎性，還要符合高校實驗室的實驗條件［3］。其次，實驗內(nèi)容應(yīng)具有一定的深度與廣度。一個較好的設(shè)計性實驗題目應(yīng)具有知識的綜合性和內(nèi)容的探索性，學(xué)生在實驗實施階段能夠帶著問題主動從各知識點中建立相互聯(lián)系，全面理解理論知識和靈活應(yīng)用驗證性實驗技術(shù)。但同時需要考慮任務(wù)難度大、周期太長的設(shè)計性實驗容易挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，分散學(xué)生的注意力，不利于實驗教學(xué)的實施?；谝陨蟽煞矫娴脑?，我校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的設(shè)計性實驗題目圍繞著水體中微生物的檢測、高效功能菌的分離和篩選兩個主題開展。該實驗教學(xué)開設(shè)在大三上學(xué)期，位于環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程微生物學(xué)及微生物驗證性實驗之后，學(xué)生已經(jīng)掌握了環(huán)境樣品的采集、前處理等基本操作以及環(huán)境工程微生物學(xué)的理論知識及實驗基本技能，足以保證設(shè)計性實驗的開展。

1.2任務(wù)的布置及方案的制定實驗指導(dǎo)教師在設(shè)計實驗實施前三周對實驗任務(wù)進行布置，學(xué)生依據(jù)個人興趣圍繞著水體中微生物的檢測和高效功能菌的分離篩選兩個主題自主選擇。如水體中微生物的檢測，允許學(xué)生選擇自己感興趣的水體作為研究對象，如對宿舍、教室、圖書館等學(xué)生生活學(xué)習(xí)的區(qū)域進行生活飲用水的微生物學(xué)測定，監(jiān)測大腸菌群總數(shù)和細(xì)菌菌落總數(shù)，依照國家標(biāo)準(zhǔn)對該生活飲用水進行評價，也可以選擇學(xué)校周邊的一些河、湖、庫(如瑪納斯河、蘑菇湖水庫、北湖等)水體作為研究的對象，進行實驗、分析及評價。高效功能菌的篩選是環(huán)境污染治理領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，林下土壤中分離篩選纖維素高效降解菌，印染廠生產(chǎn)廢水中高效降解偶氮染料菌的分離與篩選等都是學(xué)生期望通過微生物的處理手段資源化有機廢棄物或降解有毒有害物質(zhì)的設(shè)計思路。設(shè)計實驗研究對象與學(xué)生的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，有利于充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，掌握學(xué)科的發(fā)展前沿。通過查閱文獻(xiàn)并與教師進行相應(yīng)的溝通，每位同學(xué)在設(shè)計實驗開展前一周上交設(shè)計方案，避免了有些同學(xué)在實驗過程中常常將自己定位于“旁觀者”的地位，做到每位同學(xué)在實驗實施前都是“心中有數(shù)”。設(shè)計方案包括實驗?zāi)康摹嶒灢牧?、實驗步驟、實驗預(yù)期結(jié)果等。指導(dǎo)教師對設(shè)計方案進行匯總和分類，將設(shè)計方案相近的學(xué)生分為一組，同時要考慮學(xué)生能力的差異、性別的差異，每組3～4人，指定組長，組員們再次對整組的設(shè)計方案進行調(diào)整，進一步的完善和合理化，最終方案由指導(dǎo)教師審定后方能進行。

1.3設(shè)計性實驗的實施設(shè)計實驗的實施階段，按照設(shè)計方案，各小組學(xué)生自己動手采集及預(yù)處理樣品，自己配制所需試劑及培養(yǎng)基，自己觀察分析實驗結(jié)果，自己確定實驗具體時間，教師只是從總體上把握實驗進程，不過多干預(yù)實驗，做教學(xué)過程的組織者、協(xié)調(diào)者和服務(wù)者。為保證實驗的實施，做到實驗室全天開發(fā)，有實驗指導(dǎo)教師、實驗員教師及學(xué)生班委輪流負(fù)責(zé)。教師“教”的地位的弱化并不等于將學(xué)生置于無人管理狀態(tài)，教師應(yīng)對實驗中存在的普遍問題進行集中指導(dǎo)，對各小組的個別問題進行分散指導(dǎo)

。與此同時，教師通過對各實驗小組實驗記錄的檢查加強實驗過程管理。要求學(xué)生每天實驗時，必須做好詳細(xì)的實驗記錄，包括實驗時間，實驗人員姓名，實驗具體內(nèi)容，使用儀器設(shè)備及設(shè)定的參數(shù)，儀器狀態(tài)、出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象以及可能出現(xiàn)的原因、實驗數(shù)據(jù)等，不僅能清楚的掌握實驗進展，了解每位學(xué)生的實驗情況，還能讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗記錄習(xí)慣。微生物實驗豐富多彩，建議學(xué)生運用影像技術(shù)對微生物的形態(tài)、生長情況、采樣地點、處理結(jié)果等進行拍照，不僅生動形象地保留了原始記錄，更增強了學(xué)生的成就感。

1.4實驗報告的撰寫及實驗成績的評定實驗部分整體結(jié)束后要求學(xué)生認(rèn)真撰寫實驗報告。報告內(nèi)容包括兩部分，一部分是對實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果進行整理、歸納、統(tǒng)計和分析，并與預(yù)期結(jié)果進行對比;還有很重要的一部分內(nèi)容是每位同學(xué)需要對實驗中的重點難點及關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行總結(jié)，對實驗中的不足之處提出改進措施或建議。實驗報告的撰寫不僅提高了學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力，而且也培養(yǎng)了學(xué)生思考問題和解決問題的能力。實驗成績的評定圍繞整個實驗的全過程，占課程總成績的30%，主要包括實驗方案的制定20%、實驗實施過程中承擔(dān)的任務(wù)及表現(xiàn)30%、實驗記錄10%、實驗報告40%等，注重實驗過程和結(jié)果分析，而不是僅以是否達(dá)到預(yù)期實驗結(jié)果來給定成績。

2教學(xué)效果

學(xué)生在實驗結(jié)束后反映花費在綜合設(shè)計性實驗上的時間和精力遠(yuǎn)超出他們之前的想象，但收獲頗多。首先在實驗技能上更加的嫻熟，操作上更加的規(guī)范;其次，在實驗實施過程中真正的實現(xiàn)了通過自己的思維加工將多門課程的知識有機的聯(lián)系起來;再有，學(xué)生自行完成了一次提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力鍛煉，也是對自我能力剖析、認(rèn)識和肯定的一個過程。良好的教學(xué)效果在學(xué)生的本科畢業(yè)論文環(huán)節(jié)中也有所呈現(xiàn)。學(xué)生在開題報告的展示、論文主旨的把握、實驗操作能力及數(shù)據(jù)處理等方面普遍表現(xiàn)良好，畢業(yè)論文指導(dǎo)教師普遍反映學(xué)生的動手能力及分析解決問題的能力有很大程度的提高。同時，有更多的學(xué)生期望在專業(yè)方面有進一步深造的機會，我校2010級環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生中碩士研究生錄取比率較往屆有很大的提高，而且報考及錄取院校大多是國內(nèi)知名環(huán)境相關(guān)院校。

3教學(xué)思考

綜合設(shè)計性實驗對學(xué)生來說是實驗設(shè)計，而對指導(dǎo)教師而言是教學(xué)設(shè)計，是對學(xué)生的挑戰(zhàn)，同樣對教師也是挑戰(zhàn)。設(shè)計性實驗的教學(xué)過程比驗證性實驗更長，教學(xué)內(nèi)容更豐富、更復(fù)雜，教學(xué)方法與組織形式更加多樣化，這就更需要教師精心安排和組織整個教學(xué)過程，否則，設(shè)計性實驗很有可能成了走過場，達(dá)不到預(yù)期的目的。

首先，指導(dǎo)老師應(yīng)有很強的事業(yè)心和責(zé)任感。在設(shè)計實驗的過程中，教師要綜合考慮實驗室空間及設(shè)備、學(xué)生、周邊環(huán)境等因素選擇合適的設(shè)計題目，對學(xué)生設(shè)計的實驗方案進行整理分類，了解學(xué)生的基本情況來合理分組，特別是學(xué)生往往只能利用課余時間來完成實驗，只要學(xué)生做實驗，實驗室就要有教師，準(zhǔn)確把握學(xué)生實驗的進展情況、每位學(xué)生的表現(xiàn)及試驗中普遍存在的問題，對實驗現(xiàn)象進行解答，并對實驗結(jié)果進行科學(xué)的評價。每一個環(huán)節(jié)都需要教師花費大量的時間和精力，遠(yuǎn)超過驗證性實驗，所以就需要指導(dǎo)教師充分發(fā)揮奉獻(xiàn)精神。當(dāng)然，也需要學(xué)校相關(guān)政策的支持。我校近些年一直非常重視教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)改革，也制定了相關(guān)的政策。教師可以申報相關(guān)教學(xué)改革項目予以資助，并對教學(xué)效果良好的教改項目還會給予表彰，這都極大的促進了教學(xué)改革的進行。其次，教師要有足夠的專業(yè)素養(yǎng)。對半開發(fā)式的設(shè)計性實驗，學(xué)生的實驗方案、內(nèi)容及涉及的實驗方法和儀器等都具有多樣化，這就要求教師在專業(yè)素養(yǎng)上有較高的造詣。不能憑空否定一個實驗方案，也不能任由學(xué)生的設(shè)計方案隨意進行。

指導(dǎo)教師從實驗任務(wù)的提出開始，在實驗的實施、實驗結(jié)果及報告的撰寫等各環(huán)節(jié)中，始終在自己頭腦里有一個清晰的理論脈絡(luò)，有若干套可行的設(shè)計方案、實驗中可能出現(xiàn)的結(jié)果、產(chǎn)生的原因及解決的辦法等。教師具備這些素養(yǎng)才能保證綜合設(shè)計性實驗的順利展開，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。再有，教師要有把握好“指導(dǎo)者”的度。對于設(shè)計性實驗，貫徹啟發(fā)性原則是教學(xué)的根本。對學(xué)生設(shè)計的實驗方案，提供一些啟發(fā)性的意見，避免意見具體化，否則學(xué)生很容易產(chǎn)生依賴心理，一旦試驗中出現(xiàn)問題，就希望從老師這里得到答案。教師不要包攬一切，放手讓學(xué)生去做，但也不能由著學(xué)生去做，充分發(fā)揮好指導(dǎo)者的作用。

綜合設(shè)計性實驗各個試驗環(huán)節(jié)中都有可能出現(xiàn)失敗，經(jīng)過幾次失敗后，有些學(xué)生會灰心喪氣，有些會否定自己，甚至對專業(yè)信念產(chǎn)生動搖，這時候就要求指導(dǎo)教師對學(xué)生進行心理上的疏導(dǎo)，鼓勵學(xué)生，同時客觀的評價學(xué)生在實驗過程中表現(xiàn)突出的方面以及需要強化的部分。環(huán)境工程微生物學(xué)綜合設(shè)計性實驗的開設(shè)取得了一定的效果，但也存在一些問題。如微生物學(xué)設(shè)計性實驗是一個連續(xù)性的周期較長的實驗操作過程，部分學(xué)生由于時間安排上不夠完善，對實驗進度及結(jié)果造成了一定的影響;部分學(xué)生在實驗開始之初能夠較好的參與實驗，隨著時間的延長，積極性和熱情有所降低;實驗報告撰寫過程中同組同學(xué)內(nèi)容抄襲情況任然存在等。如何使微生物學(xué)實驗教學(xué)更加適應(yīng)高等教育人才培養(yǎng)的要求，我們還需要進一步的探索和實踐。

作者：易麗娟童延斌李姍蔓單位：石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院