韓瑋娜 常亮 閻芳 李萬(wàn)忠 韋柳婭

摘要：闡述了一套完整的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所經(jīng)過的四個(gè)階段，并根據(jù)醫(yī)藥學(xué)專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，以“食醋中總酸度的測(cè)定”為例，介紹了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施過程，分析了醫(yī)藥學(xué)專業(yè)開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的意義。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；基礎(chǔ)化學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）30-0226-02

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求以及?shí)驗(yàn)試劑和儀器等實(shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以完成的實(shí)驗(yàn)。與單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、個(gè)人能力和素養(yǎng)有更高的要求，這就需要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)教師和學(xué)生的角色扮演及責(zé)任分配有重新的認(rèn)識(shí)。

一、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的四個(gè)階段

1.選題。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵前提。好的內(nèi)容選擇要把握幾個(gè)原則：一是要順應(yīng)課程改革要求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，避免陳舊刻板、程式化；二是難度適中，突出“可行性”，根據(jù)不同年級(jí)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；三是結(jié)合學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)，選取與專業(yè)有關(guān)的內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，引起興趣，通過自己的全程參與獲得的結(jié)果，也會(huì)有強(qiáng)烈的成就感；四是實(shí)驗(yàn)方法盡可能有多種設(shè)計(jì)方案和思路，為學(xué)生提供多次機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，同時(shí)避免同學(xué)之間的互相抄襲，而只能借鑒、討論或是取長(zhǎng)補(bǔ)短。

2.小組討論。分為兩個(gè)階段：課前討論和課上討論。課前討論以實(shí)驗(yàn)小組為單位在開課前完成。先由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目查閱資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，寫出預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)原理、儀器和試劑、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)等，再以2～4人為單位進(jìn)行討論，資源共享，查漏補(bǔ)缺，討論每位同學(xué)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)一步修改完善，最后由小組長(zhǎng)匯總，以備第二階段的匯報(bào)。在此階段中，通過討論可以幫助學(xué)生了解自己的方案是否可行，是否符合安全環(huán)保的要求，允許學(xué)生互相借鑒以形成最終的合理方案。課上討論主要在實(shí)驗(yàn)小組之間進(jìn)行，每個(gè)實(shí)驗(yàn)班分為4～5個(gè)實(shí)驗(yàn)組。先由各組組長(zhǎng)匯報(bào)課前討論結(jié)果，包括具體方案、各方案的可行性論證等，匯報(bào)完畢后各組之間暢所欲言，對(duì)他人的設(shè)計(jì)提出自己的意見和建議，側(cè)重細(xì)節(jié)，教師的作用是為學(xué)生提供輕松、積極的學(xué)習(xí)氛圍，力求每位學(xué)生都敢想敢說，鍛煉主動(dòng)思維能力、表達(dá)能力以及合作溝通能力，這對(duì)于醫(yī)藥專業(yè)的學(xué)生尤為重要。

無(wú)論哪種形式的討論，主體都是學(xué)生，教師只起到指導(dǎo)、旁聽、糾錯(cuò)和答疑的作用，而不是完全由教師強(qiáng)行告知實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生依照教材或板書刻板機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)操作，不動(dòng)腦、不思考、不問“為什么”，這種舊的教學(xué)模式大大壓制了學(xué)生主動(dòng)思維能力、解決分析問題能力的發(fā)展。兩種討論階段可關(guān)聯(lián)如下：查閱資料→設(shè)計(jì)方案→課前討論→修改完善→課堂匯報(bào)→課上討論→教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。

3.完成實(shí)驗(yàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)操作根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和興趣分工進(jìn)行，每人有獨(dú)立的任務(wù)和責(zé)任，這就促使每個(gè)同學(xué)都參與其中，絲毫不能懈怠，否則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗而連累到其他同學(xué)，這種分工合作更有利于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)過程中，教師要多了解每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)情況，指導(dǎo)細(xì)節(jié)、糾正錯(cuò)誤操作，并幫助學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，分析和解決隨時(shí)出現(xiàn)的意料之外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4.考核評(píng)價(jià)?？己嗽u(píng)價(jià)分為有形和無(wú)形兩種方式。有形評(píng)價(jià)針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案主要評(píng)價(jià)其條理性、科學(xué)性、創(chuàng)新性、可行性和完整性，實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)其規(guī)范性、客觀性、科學(xué)性、獨(dú)立性和文學(xué)性。無(wú)形評(píng)價(jià)針對(duì)實(shí)驗(yàn)討論、匯報(bào)和實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)討論和匯報(bào)主要評(píng)價(jià)分析和解決問題的能力、主動(dòng)思考能力和表達(dá)能力，實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和迎難而上的堅(jiān)韌品質(zhì)。有形評(píng)價(jià)由教師完成，無(wú)形性價(jià)由教師和學(xué)生共同完成。

二、實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施過程

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是醫(yī)藥學(xué)院校必修的一門重要基礎(chǔ)課程，在一年級(jí)的第一學(xué)期開課，鑒于學(xué)生來(lái)源不同，特別是有部分學(xué)生來(lái)自于少數(shù)民族和邊遠(yuǎn)地區(qū)，化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能參差不齊，因此開設(shè)的第一次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不宜太難、專業(yè)性不能太強(qiáng)，既要體現(xiàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的，還能拋磚引玉，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，避免難度過大導(dǎo)致學(xué)生對(duì)后面的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)失去信心，因此我們選定“食醋中總酸度的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)。以本實(shí)驗(yàn)為例，介紹設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施過程。

1.確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求。將實(shí)驗(yàn)題目“食醋中總酸度的測(cè)定”提前一周通知給學(xué)生，并說明這是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、組織能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)進(jìn)一步練習(xí)滴定管、移液管和容量瓶的使用方法。學(xué)生可以小組合作的方式查閱資料，確定最終實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)要求如下：

（1）寫明測(cè)定原理。根據(jù)食醋的性質(zhì)，選擇合適的分析方法，寫出反應(yīng)方程式、標(biāo)準(zhǔn)溶液、指示劑、計(jì)算公式等。

（2）列出所需的實(shí)驗(yàn)儀器的名稱和規(guī)格、試劑的名稱和濃度等。

（3）寫出實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟。包括基準(zhǔn)物質(zhì)的選擇，堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定，樣品含量的測(cè)定等。實(shí)驗(yàn)步驟中需詳細(xì)列出所需試樣及試劑的濃度和用量、儀器的名稱和規(guī)格、終點(diǎn)顏色變化等。

（4）說明實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。包括實(shí)驗(yàn)室的安全和操作技術(shù)。

2.分組討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。學(xué)生經(jīng)過課前討論后完善自己的設(shè)計(jì)方案?；镜脑O(shè)計(jì)思路是：食醋中約含3%～5%（g/ml）的醋酸，此外還有少量其他的有機(jī)酸，如甲酸、丁酸、乳酸等。在測(cè)定食醋的總濃度時(shí)，可全部以醋酸的含量來(lái)表示。食醋要盡量選擇白醋，如果選用有顏色的食醋，對(duì)觀察滴定終點(diǎn)有影響，要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。本實(shí)驗(yàn)主要采用酸堿滴定的分析方法，大致可有兩種方案：一種是用原濃度的食醋，即取3.00ml食醋溶液置于錐形瓶中加入20ml蒸餾水稀釋，加入2滴酚酞指示劑，用0.1000mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡紅色為滴定終點(diǎn)；另一種方案是先配制稀釋了一定倍數(shù)的食醋溶液，即取15.00ml食醋溶液置于100ml容量瓶中，定容后取25.00ml置于錐形瓶中，加入2滴酚酞指示劑，用0.1000mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡紅色為滴定終點(diǎn)。數(shù)據(jù)的記錄和處理可參考表1。

課上討論時(shí)，教師要認(rèn)真聆聽學(xué)生的匯報(bào)，對(duì)于不合理的、不完善的、思路煩瑣的、浪費(fèi)試劑的情況，要給予修改意見，對(duì)于完全行不通的要指出錯(cuò)誤所在，如何修正，提示參考哪些實(shí)驗(yàn)方法等，同時(shí)也要鼓勵(lì)學(xué)生互相提出問題，討論如何解決，確定最終的實(shí)驗(yàn)方案。

3.完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。根據(jù)修改后的設(shè)計(jì)方案認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生要做好實(shí)驗(yàn)記錄，包括數(shù)據(jù)、易出現(xiàn)的操作錯(cuò)誤和自行設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)效果等；教師要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行評(píng)判，比如電子天平、酸式滴定管、堿式滴定管、容量瓶、錐形瓶、吸量管的使用方法是否正確，實(shí)驗(yàn)步驟是否有遺漏，實(shí)驗(yàn)過程的參與程度等，并將考察的結(jié)果列入實(shí)驗(yàn)成績(jī)中。實(shí)驗(yàn)完成后，要求學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考科研論文的格式，要強(qiáng)調(diào)完整性，包括八個(gè)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)日期、前言（主要介紹食醋的成分、與醫(yī)學(xué)或人體的關(guān)系以及酸度測(cè)定的意義）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)果分析和注意事項(xiàng)。

4.考核與評(píng)價(jià)。本次實(shí)驗(yàn)滿分為20分，其中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)占7分，實(shí)驗(yàn)討論與匯報(bào)占3分，實(shí)驗(yàn)操作占4分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占6分。

三、總結(jié)

“食醋中總酸度的測(cè)定”是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的第一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立查找相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出食酸總酸度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)所用儀器、藥品、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄與處理方法、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式、注意事項(xiàng)，然后根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案獨(dú)立完成，最終得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整個(gè)過程教師只起引導(dǎo)和啟發(fā)的作用，重點(diǎn)突出學(xué)生的主導(dǎo)地位，與普通驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，成效顯著，主要有如下幾個(gè)方面：（1）學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的全部環(huán)節(jié)，從方案設(shè)計(jì)、儀器準(zhǔn)備、藥品配制到整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成，全程參與，有實(shí)戰(zhàn)感，便于將來(lái)的科研能力培養(yǎng)；（2）鞏固了學(xué)生的基本操作與技能，提高了動(dòng)手能力，培養(yǎng)了解決問題的能力；（3）培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，這對(duì)于臨床醫(yī)學(xué)生尤其重要，決定了將來(lái)是否能與他人緊密配合而順利完成整臺(tái)手術(shù)；（4）使學(xué)生了解了科研的艱巨性，實(shí)驗(yàn)往往不是一次就能成功，重要的是在實(shí)踐中總結(jié)原因，尋找解決方法，使問題得到解決；（5）學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的主動(dòng)性，不是被動(dòng)接受教師的實(shí)驗(yàn)思路，也不必為了達(dá)到理論的結(jié)果而湊數(shù)據(jù)，相反是主動(dòng)、積極地研究問題；（6）內(nèi)容的多樣化，方法的靈活性，增強(qiáng)了學(xué)生的參與意識(shí)，激發(fā)了求知欲、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神。

總之，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為學(xué)生充分提供了創(chuàng)新實(shí)踐的時(shí)間和空間，使學(xué)生逐漸克服對(duì)老師的依賴心理，養(yǎng)成自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的習(xí)慣，受到學(xué)生的歡迎。當(dāng)然，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)于教師和實(shí)驗(yàn)室條件的要求也較高，這是以后在設(shè)計(jì)題目時(shí)需要綜合考慮的因素。

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