綜合實驗論文范文

導語：如何才能寫好一篇綜合實驗論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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當前的時代，是科學技術、信息技術高速發展的時代，其中物理實驗對科學技術發展的貢獻也是非常巨大的。與物理相關的新技術、新產品，正在不斷地融入我們的日常生活中，而且其中有很多成果在我們的生活中逐漸地普及，成為日常生活的必需品，而且這一趨勢有增無減。所以，讓學生多參與物理實驗課，讓學生們多多討論，不僅能夠開拓思維，激發學生的創新能力，培養學生的素質，而且能夠幫助他們更加適應未來社會的發展需要。由于新課程標準的提出，對于物理實驗課教學的目標要求也高。這需要每位物理教師精心地設計并組織一堂高效的實驗課，教師要通過這堂課激發學生的興趣，引導學生去觀察與思考，啟發學生的思維，培養學生的綜合素質，這是實驗課教學的關鍵所在。素質提高的重要途徑是讓學生主動地去學習、去發展。只有讓學生變被動為主動，才能培養學生的各方面能力，才能提高學生的綜合素質。這就需要教師以訓練并培養學生的思維能力為核心，包括培養學生自主學習的能力，培養學生的抽象思維能力，培養學生通過現象看本質的能力等等。這更需要教師在現行的教材基礎上，通過認真分析教材的特點結合學生的實際情況，用心地去教學，不僅要傳授給學生知識，更重要的是培養學生的能力，提高學生的綜合素質。

二、培養學生的創新能力

實驗教學是初中物理教學中的一個重要內容，實驗也是組成物理學的一個很重要的部分，因此，要求學生動手做實驗也是初中物理教學中一個不可或缺的環節。然而，在目前的初中物理教學中的普遍現狀是，教師重點講授理論知識，學生被要求做大量的習題，對于實驗，則很少讓學生動手操作，教師也是偶爾做做演示實驗。這種狀況對學生的全面發展有一定的影響。學生通過做實驗認識物理科學，更符合人類探索自然認識規律的過程，可以讓學生更清晰地更具體地認識物理事實，培養學生的觀察力、動手操作能力。實驗也可以培養學生實事求是的學習生活態度，激發學生對物理的興趣。由于學生能參與其中，且體現學生的主體地位，進而可激發培養學生的創新能力。

三、綜合素質的培養

通過讓學生動手操作實驗，把學生分為兩人或者三人一組，在實驗過程中，教師要注重培養學生之間在操作、問題解決方面的合作意識，培養鍛煉學生的團隊合作精神。通過讓學生動手操作實驗，也可以較好的培養學生的表達能力。例如，在做實驗之前，教師可以讓學生表述該實驗的實驗步驟、預期達到的實驗目的；在做實驗的過程中，學生遇到了問題，教師可以鼓勵學生之間多做交流，互抒己見，或者向自己多提問，以加強口頭表達能力；在實驗結束之后，教師則以要求學生做實驗報告的形式，培養學生的書面表達能力。通過加強教師與學生或者學生與學生之間的交流，既鍛煉了學生的表達能力，又加深了學生對實驗內容的印象，使學生獲得較好的學習效果。通過讓學生動手操作實驗，也可以培養學生的自學能力，而自學能力的具備對學生今后的學習生活有很大的益處。

四、結語

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實驗室對大學生科研及畢業設計進行開放，有效提高實驗室利用率。藥學綜合實驗室建成后，進行三次藥學綜合實驗課程，學生從查找文獻、收集資料、方案設計到藥物合成、分析、藥理毒理試驗、制劑、質量檢測，最后進行總結交流，完成一整套實驗過程。與以往實驗不同，學生通過文獻查閱，拓寬了知識面，每個實驗數據都來自自己的實驗探索，有效激發了學生的學習熱情和學習興趣，最后的總結交流更有利于學生發現自身的不足之處，為以后學習和工作打好扎實的基礎。實驗室經過三年運行，學生普遍反映收獲很大，不僅鍛煉了動手能力，還讓他們對書本所學知識更加深刻。實踐證明，這種綜合實驗室的運行模式順應了學科發展的需要，提高了實驗教學資源利用率，推動了多個關聯學科和整個專業發展進程，有效提高了學生的實驗動手能力，培養了創新精神。

2.實驗室管理體制

藥學綜合實驗室自成立以來，先后制定了實驗室管理條例、學生實驗守則及實驗室開放制度等一系列規章制度。

2.1做好儀器設備的規范化管理，建立相應的物資設備檔案，包括儀器設備的信息、配件及耗材情況登記。做好各項運行檔案的記載，特別對大型儀器高效液相色譜儀包括使用時間、使用人、使用時的運轉情況、使用效果等進行登記。對儀器的基本操作方法及重點注意事項簡易化，并在醒目位置張貼。

2.2合理配備實驗技術人員，提高實驗教學人員的業務水平與職業技能。要求實驗技術人員熟練掌握所管儀器設備的各種使用方法、操作技能及日常維護技能。同時，實驗技術人員應不斷學習有關理論知識，更新實驗知識，特別是藥學綜合課程的學習，掌握涉及課程的理論知識，到其他高校先進實驗室進行參觀學習，開闊眼界，更有效地為教學服務。

2.3為了提高實驗教學質量，提高實驗室使用效率，對藥學綜合實驗室實現網絡化管理。對實驗室的基本信息、功能等實現網上查詢、網上預約開放。

2.4建立健全實驗室管理規章制度并上墻，包括學生進入實驗室的行為規范，實驗室的安全與環境管理規范，實驗室開放管理制度及實驗室管理人員的崗位職責等。

3.實驗教學體系的改革

3.1改革實驗教學內容與方法，提高實驗教學質量。藥學綜合實驗室成立后，根據自身實際情況，編寫藥學綜合實驗的指導大綱，提出幾種藥物由合成到制劑分析的一系列實驗指導，引導學生自行設計實驗，激發學生學習興趣和自覺性，培養學生獨立工作能力和團隊合作精神。學生自行查找資料，設計實驗方案，在設計和實驗過程中掌握較多的基本理論知識和操作技能，幫助學生提高動手能力和科研水平。

3.2建立包含多學科的綜合實驗體系。根據教學計劃與課程大綱，重組實驗教學內容，分別包含藥物化學、藥物分析、藥理學、藥劑學及藥代動力學實驗等課程，完成從原料到成品藥的全過程學習。另外，學生通過對各種制劑制備、質量分析、藥物在體內的代謝等實驗，掌握藥物制備、質量控制、藥效學和藥物安全性評價等基本方法和技術，從而學習如何獲取安全有效的藥物。

3.3改革藥學綜合實驗的評價方法藥學綜合實驗是一門以學生為中心、以學生自我訓練為主的實驗課程，由過去老師上課、演示指導轉變為學生全過程的綜合設計性實驗，每一階段由不同老師負責，學生自行設計方案，再經老師負責確定可行性后，學生動手操作，整理實驗數據，并進行科學分析判斷，得出結論，最后學生分組答辯。老師對學生的整個過程進行考核評價。

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關鍵詞：變速器試驗臺體系結構控制軟件

汽車變速器是汽車中的一個關鍵設備，其性能直接影響到汽車的動力性、經濟性和可靠性。汽車變速器綜合性能的測試比較復雜，目前國內的汽車變速器試驗臺自動化程度低、機界面不友好、測試過程依賴于測試者的經驗。因此，本試驗臺系統自動程度高、測試項目多、實時性強且完全可靠。

1系統介紹

具體說來，該試驗臺系統具有以下優點：可進行五種不同型號變速器及其擴展類型變速器的性能測試；自動測試過程可智能控制；短時間內可完成綜合性能（換檔、加載、同步器）測試；運行參數可實時顯示；可進行故障的自動檢測、報警及處理等。

1.1系統硬件介紹

本系統采用雙變頻電機模擬汽車變速器實現工況，從而實現對變速器性能的真實檢測。電機的控制通過西門子6SE70系列變頻器來實現。該系統變頻器采用交流矢量控制技術，對大功率交流電機實現了精確控制。因為該系統中變頻器數量不多、數據傳輸量不大，采用RS485總線來實現工控機與變頻器之間的通訊，滿足了實時性要求。由于PLC控制穩定、可靠，所以自動換檔執行機構（機械手）采用PLC控制器來實現不同型號變速器的自動換檔動作。

圖1系統結構圖

1.2系統軟件開發環境

工業過程控制軟件往往需要具有很強的通訊能力、現場數據的實時檢測能力及強大的數據庫、良好的圖形界面。組態王6.01采用全新中文Explorer界面并擁有豐富的繪圖工具和龐大的圖形庫（包括大量的工業標準元件），支持多媒體和ODBC數據庫提供的功能、具有強大的控件和控制語言，使用靈活、方便，提供給用戶一方便的集成開發環境，使開發者可快速構造應用系統。它還具有強大的通訊能力和良好的開放性。本系統控制軟件基于組態王6.01二次開發，實現了測試過程的控制、測試數據的實時顯示，而且縮短了開發時間。

2系統體系結構

2.1系統要求

廠方要求試驗臺系統能夠在線檢測變速器的綜合性能，包括以下試驗：①各檔換檔試驗；②變速器加載能力測試；③變速器操縱（同步器）性能的測試；④跳檔檢測；⑤變速器的疲功壽命試驗；⑥傳動效率試驗。

工作性能要求為：

(1)系統運行穩定、安全可靠；

（2）測試數據報表和測試及故障診斷的界面友好；

（3）臺架試驗方法科室、規范，達到汽車機械式變速器臺架試驗方法國家標準；

（4）在同一臺架上對不同種變速器完成測試功能。

2.2系統體系結構

系統整體結構如圖1所示。

系統分為三大模塊：①控制部分；②換檔機械手部分；③試驗臺機電部分。控制部分以計算機為中心，控制軟件根據現場數據和當前工作狀態控制系統的流程、任傷分配、指令發送、故障檢測等；通過板卡通訊向PLC機械手發送換檔控制指令、通過RS485總線變頻器發送測試所需的轉速和加載扭矩信號?？刂撇糠诌€包括變頻器、現場數據采集卡（PCL818L）、PLC控制器。變頻器可以實現三相交流異步電動機的無級調速。變頻器選用西門子6SE70系列變頻器，該系列變頻器采用交流電機的矢量控制技術對電機進行控制。矢量控制也叫磁場定向控制。它的基本思路是利用d-q旋轉坐標變換，將定子電流分成勵磁電流id1和轉矩電流iq1，在調速過程中保持轉子磁鏈不變，即id1為常數，此時交流電機調速原理與直流電機相同?，F場數據采集卡將現場采集的數據傳輸到計算機。PLD控制器根據計算機發送的指令完成將換檔信號轉換為換機械手的執行命令。

換檔機械手部分是控制部分的執行機構，機械手根據PLD發送的換檔指令完成指公平的換檔動作。

試驗臺機電部分是本系統是最終執行機構，完成將變速器驅動到相應轉速和加載扭矩，以達到特定測試工況。機械部分包括兩個功率比較大的變頻電機和試驗臺架。本系統中電機的性能對整體性能影響很大，因而選用交流變頻電機。該電機能滿足高精度的扭矩、轉速控制，而且功率足夠大，可以滿足本系統試驗工況要求。工作時，加載電機工作在發電狀態下，能量回饋到電網，大大節約了能源。試驗臺架包括離合器、傳動機構和汽車變速器。因為試驗時要達到高轉速、高扭矩的工作狀態，所以機械部分加精度要高。汽車變速器是本系統測試對象，為了使裝卸變速器的時間短，本試驗臺變速器的夾緊松開操作是通過油缸4軸連動壓板來實現的。

2.3系統工作原理

系統采用雙電機模擬汽車工況，其中驅動電機通過變頻器的速度閉環控制模擬汽車的驅動機構，加載電機通過變頻器的扭矩閉環控制模擬汽車加載。機械手根據計算機發出的指令信號完成對不同型號變速器的換檔動作，從而能控制變速器換檔到指定檔位。在測試過程中，控制軟件對系統的運行參數實時記錄顯示，并對溫度、轉速、扭矩、電流、完全罩到位信號等實時監控，遇到故障自動報警、自動分析。

3系統軟件的開發與實現

本系統控制軟件是基于組態王6.01二次開發的、功能結構如圖2所示。

本系統從功能上完成了自動試驗、手動試驗、單獨換檔試驗、疲勞試驗和效率試驗。計算機自動試驗是本系統的主要部分，在這種狀態下計算機控制變速器的測試過程，包括：試驗流程、試驗過程中換檔順序、各個檔位的轉速給定、加載扭矩給定、系統協調、信號檢測及處理等。在自動試驗控制下，完成從空檔到最高檔位的換檔和加載交替過程，接著完成從最高檔位降低到最低檔位的降檔換檔，最后完成倒檔測試。手動試驗是由人操作手動操作臺的扭鈕完成的，其程序主要完成監測、報警功能。單獨換檔是應廠家要求對某一指定檔位進行試驗。疲勞試驗和效率試驗分別對變速器的耐久性和傳動效率進行測試。組態王6.01有豐富的畫面制作系統，支持無限色和二十四種過濾色，并具有豐富的圖庫和圖庫精靈、豐富的動畫連接向導。利用組態王6.01界面開發系統可給各種控制模式開發生動的界面，非常形象、美觀。由于自動試驗過程是本軟件系統的關鍵，故以下僅對自動試驗進行討論。

3.1接口通訊參數

組態王與I/O設備之間的通訊很方便，主要通過以下幾種方式進行通訊：串口通訊方式、DDE方式、板卡方式、網絡節點方式、人機接口方式。組態王有豐富的數據類型，使用起來特別方便。

接口通訊參數如圖3所示。

計算機通過檢測現場數據，根據任務規劃狀態向PLC和變頻器發送相應的控制指令。

現場數據包括：變速器當前檔位、轉速、扭矩、通過拉壓力傳感所測得的掛檔力、離合器開關信號、變速器夾緊信號、軸承溫度等。其中與PLC的通訊利用組態王的板卡通訊方式，組態王與變頻器通訊采用組態王的串口通訊方式，組態王與現場數據通訊通過PCL818L擴展板卡來實現?，F場數據用于檢測工作狀態是否到位和故障報警等，如機械手是否換檔到位是根據現場采集的速度之比和配方中的速比是否一致來判斷的，而溫度、轉速等指標又是故障報警的依據。

3.2自動換檔過程的實現

3.2.1自動換檔過程流程圖

自動換檔過程流程圖如圖4所示。

自動換檔過程要完成松開離合器、換檔、閉合離合器的動作和定時加載以及檔位的自動更替。由于松開離合器、換檔、閉合離合器都是在電機運轉的情況下工作的，因而每一動作命令的發出都要先檢驗其條件是否嚴格滿足以保證安全。離合器松開的條件為：電機的轉速必須在預設的范圍內；檔檔的條件為：必須檢測到離合器已松開；離合器閉合條件為：換檔到位。如果條件不滿足就等待條件滿足，但是等待時間也是有限制的，故采用定時器計時的方法來控制順序動作等待時間。當檔位換到位時，按該檔位的測試參數加載，加載一段時間就可以測得變速器的加載能力，因而加載的定時也采用定時器來完成。加載計時完畢，將進行下一檔位的測試，在程序中進入換檔準備過程。在換檔準備過程中，當前檔位標志更替為下一個測試檔位的標志，檔位參數（變比、檔位、加載扭矩、加載轉速）更改為下一測試檔位的參數。

3.2.2基于組態王編程實現自動檔換過程

組態王事件命令語言可以規定在事件發生、存在和消失時分別執行的程序。離散變量名或表達式都可以作為事件。當該事件剛剛發生時，該單元的程序只執行一次；當該事件存在時，按照設定的時間間隔反復執行該單元程序；當該事件消失時，該單元程序只執行一次。事件命令語言存在時的循環執行程序與普通程序的while循環類似，但不完全相同。事件命令語言在事件存在條件下可以控制和調節系統循環執行的時間，因而有利于過程控制的定時操作。事件命令語言可以完成普通程序的if、while條件，同時可以達到定時功能。而且工業控制中很多都是通過離散狀態變更來激發程序的流程。組態王命令語言形式很適合開發這種過程。

自動換檔過程建立了多種工作狀態：“換檔準備”、“換檔開始”、“換檔成功”、“加載”、“運行”、“試驗完成”等。以這些工作狀態和計算機檢測到的現場數據組合構成不同的事件，再以這些不同的事件之間相互激發、轉換的邏輯關系實現自動換檔過程的邏輯關系。

這里采用了組態王事件命令語言中事件存在時循環的定時功能。當程序進入定時器狀態時，采用計數器進行倒計時，事件存在時命令語言其它的程序都處于不被激發狀態。在這種狀態下，通過設定計數器起始計數值n和事件命令語言存在時循環執行一次的時間t，可以設定定時器的定時T（T=n×t）。

組態王還具有配方功能。在制造領域，配方用來描述生產一件產品所用的不同配料之間的比例關系，具生產過程中一些變量對應的參數設定值的集合。不同型號變速器和不同檔位的測試參數（轉速、加載扭矩等）數據結構類型是一致的，只是比例關系不同，因而采用配方功能比例方便。

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從高速的網絡到低價位的多路接線都可以使用CAN-bus。例如，在自動控制、智能大廈、電力系統、安防監控等各領域，CAN-bus都具有不可比擬的優越性。工業控制系統的分布化、智能化、信息化發展，要求企業從現場控制層到管理層實現全面無縫信息集成。工業以太網滿足這一要求，實現了工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接，成為控制網絡發展的主要方向，為全分散智能控制網絡系統實現遠程控制提供了可能[1]。本文作者主要介紹基于CAN總線與以太網互聯的實時溫度、濕度監控系統，從而實現監控設備的網絡化和智能化。

1系統介紹

1.1 CAN總線與互聯網互聯的發展狀況CAN總線是一種有效支持分布式控制的串行通信網絡，是德國BOSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而設計的一種串行數據通信協議，歷經技術規范2.0A和2.0B后已形成CAN國際標準(ISO11898)

。CAN遵循OSI模型，按照OSI基準模型，CAN機構分為2層：數據鏈路層和物理層。按照IEEE802.2和802.3標準，數據鏈路層又劃分為邏輯鏈路控制層(LLC)和媒體訪問控制層(MAC)；物理層又劃分為物理信令層(PLS)、物理媒體附屬裝置層(PMA)和媒體相關接口層(MDI)。由于CAN具有獨特的優點，使得它在工業領域中得到廣泛應用。

目前，基于CAN總線獲得廣泛應用的應用層協議有DeviceNet和CANOpen等。CAN具有以下主要特點[2]：(1)CAN為多主工作方式，網絡上任一節點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節點送信息，而不分主從；

(2)在報文標識符上，CAN上的節點分成不同的優先級，可滿足不同的實時要求；

(3)CAN采用非破壞總線仲裁技術。當多個節點同時向總線發送信息出現沖突時，優先級較低的節點會主動地退出發送，而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據，從而大大節省了總線沖突仲裁時間；(4)CAN節點只需通過對報文標識符濾波即可實現點對點、一對多點及全局廣播幾種方式傳送接收數據；(5)CAN報文采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低；

(6)CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響。

現場總線網絡與工業以太網的結合使得企業的管理可以深入到測控現場，在這種互聯方式下，由以太網構建信息網，通過兩者的有機聯接，從而構成一個中型/大型的遠程監控/數據傳輸網絡[3]。

1.2系統架構系統由溫度、濕度測控器、CAN以太網通信轉換器、服務器和客戶端組成，如圖1所示。

溫度、濕度測控器主要負責現場溫度、濕度數據的采集、處理、控制、顯示、報警以及通過CAN總線與通信轉換器進行數據交換。

CAN、以太網通信轉換器主要負責CAN總線數據的發送和接收，并將CAN的數據通過局域網發送到服務器上。

服務器負責監控結果數據的存儲和報表的存儲，同時，向客戶端提供訪問服務。

客戶端通過瀏覽器上因特網訪問服務器上的數據并進行通信和控制。

2硬件設計溫度、濕度測控器主要分為數據采集、控制和CAN總線通訊3部分

溫度、濕度測控器的溫度、濕度傳感器采用瑞士圖2溫度、濕度測控器的硬件框圖Fig.2 Structure of temperature and humidity controllerSENSIRION公司的SHT10，傳感器包括1個電容式聚合體測濕元件和1個能隙式測溫元件，并與1個14位A/D轉換器以及串行接口電路在同一芯片上實現無縫連接。SHT10具有超快響應、抗干擾能力強等優點。

每個SHT10傳感器都在極精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。兩線制串行接口和內部基準電壓，使系統集成變得簡易快捷。溫度、濕度測控器的MCU采用微芯公司的PIC18F2580，它是整個溫度、濕度測控器的運算控制單元，它采用16位的RISC指令系統、哈佛總線結構、兩級流水線取指等技術，具有32 KB快閃存內存、4 KB的RAM、片內看門狗、內部EEPROM、CAN控制器等豐富的片內資源，抗抗干擾性能強，功耗低，速度高[4]。PIC18F2580主要負責數據采集與控制，并與通信轉換層適配器進行實時CAN總線數據的通信。

CAN與以太網通信轉換層硬件框圖如圖3所示，它的處理器采用NXP公司的ARM7TDMI-S核的單片機LPC2378，是一款支持實時仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU，處理器時鐘高達72MHz。片內含有高達512 KB的片內Flash和58 KB的片內SRAM存儲器，具有強大的通信接口：10/100M以太網媒體訪問控制器(MAC)，2路CAN-bus接口。

增強型外設4個32位捕獲/比較定時器、1個帶有2 KB電池SRAM的低功耗實時時鐘、看門狗定時器和1個片內4 MHz的RC振蕩器。LPC2378的強大功能為CAN和以太網的通信轉換帶來了極大方便[5]。

3軟件設計軟件設計的對象主要包括3部分：溫度、濕度測控器的檢測控制和CAN通信，CAN以太網通信轉換，B/S平臺。

3.1溫度、濕度測控器的軟件設計溫度、濕度測控器的軟件流程

它主要包括初始化子程序、CAN數據的接收和發送程序、顯示程序、鍵盤掃描程序、控制程序。CAN數據的接收和發送對實時性要求比較高，故采用中斷方式進行處理。微處理器PIC18F2580在程序開始首先要對CAN控制器模塊進行初始化。主要通過測控器本身的地址標識的讀取來對CAN控制器的過濾器和屏蔽器進行配置。屏蔽器用于確定標識符中的哪一位被過濾器檢查，這樣，一旦1條有效的信息被信息緩沖器MAB接收，信息的標識符區域將與過濾器值相比較，若相匹配，則信息將被裝入接收緩沖器。微控制器收到CAN數據后，根據相應命令進行相應動作，如設置相應報警溫度濕度、執行相應控制等，然后，做出相應的應答。

控制程序主要是通過串行接口對SHT10進行數據讀取，并把讀取數據與設定數據進行比較，運用bang-bang控制通過驅動電路控制中央空調，使得房間保持一定的溫度和濕度。3.2 CAN與以太網通信轉換軟件設計3.2.1 LPC2378的CAN控制器與CAN總線間的數據傳輸LPC2378的CAN控制器帶有1個完整的發送和接收緩沖器串行接口，它是1個雙重接收緩沖器，有了這個雙重的接收緩沖器，芯片可以在對1個報文進行處理時，可接收另一個報文，但它不含有驗收濾波器。驗收濾波器是獨立的器件，它對所有CAN通道進行CAN標識符過濾。

數據從CAN控制器發送到CAN總線由CAN控制器自動完成。發送程序采用中斷方式，中斷方式發送程序分為發送主程序和中斷服務程序。主程序用于控制信息的發送，中斷服務程序負責發送臨時存儲區中的暫存信息。中斷流程圖見圖5。

μC/OS-Ⅱ是一個包含時間管理、任務調度等基本功能的小型、輕量級的嵌入式實時操作系統的內核，而且LPC2378是基于ARMTDMI的ARM的內核，其內核與存儲器結構都很適合操作系統的運行[6]。

以太網控制器采用uC/IP的協議棧，主要使用TCP/IP協議。TCP/IP是面向連接的協議，它在2個TCP之間創建1條虛連接，TCP在運輸層使用流量控制和差錯控制機制來保證數據的可靠性[7]。TCP提供全雙工服務，即數據可在同一時間雙向流動?？刂破髯鳛榭蛻舳税l起連接。通過TCP/IP數據的收發中斷見圖6。

對于TCP數據包，LCP2378取出數據，并存入數據區，對數據進行相應分析后，通過CAN控制器發到CAN總線上，對于從CAN總線上接收的數據，同樣存入相應數據區，將數據按照TCP/IP進行封裝發送。

圖6與以太網通信的中斷方式的數據收發Fig.6 Data exchange with Ethernet through Interruption4實驗測試系統研制成功后，與多個帶有32個節點CAN總線子網系統和以太網環境中進行測試。主要針對TCP/IP協議和CAN協議的數據通信實現對其性能和穩定性進行驗證。圖7所示為使用ZLGCANTest工具監測到的數據截圖。

圖7 CAN總線數據截圖Fig.7 CAN field bus screenshot整個系統正式投入運行后，到目前為止已經投入運行半年時間，系統運行穩定，沒有出現數據丟失或者由于總線沖突導致的節點自動脫離總線的現象。

5結論

(1)所設計的基于CAN總線與以太網互聯的實時溫度、濕度監控系統在某數據中心得到應用，系統中采用的底層使用CAN總線通信，中間層使用以太網通信，上層通過服務器與因特網連接，經過長時間的測試和運行，并與其他通信方式相比較，CAN總線通信方式穩定性良好，可靠性高。

(2)由于原數據中心測控裝置分布較分散，房間數量多，導致房間溫度、濕度控制不穩定甚至導致事故發生。采用該系統以后，不僅所有的房間溫度、濕度可以乾地遠程實時監控，而且整個測控系統的穩定性、準確性大大提高。

(3)實踐證明，基于CAN總線與以太網互聯的實時監控系統的系統是可行的，符合未來監控技術的發展趨勢。另外，該系統也可以應用于其他需要實時監控的領域。

參考文獻

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【關鍵詞】高等數學；數學實驗；教學模式；素質教育

數學實驗是在高等數學教學改革和素質教育的形勢下提出的將數學知識、數學建模與計算機應用三者融為一體的教學模式.開展高等數學實驗教學，適應21世紀人才培養對高等數學教學的新要求.

一、高等數學實驗教學的必要性

在高等數學的完美公理體系下，發現問題、處理問題、解決問題的思維軌跡常被掩蓋，學生在學習中感到被動.數學實驗拋開抽象的數學定理、公式的證明，利用可操作的程序，使學生在自己的探索實踐中體驗數學思維軌跡，對數學現象進行觀察、研究和分析，從而發現數學規律，建立數學模型，完整地模擬一個基本數學問題的解決.這不僅加深了對理論知識的理解，而且也培養了學生獨立思考并解決問題的能力.同時，隨著現代科學技術的發展，大量新興的數學方法在科學研究和生產管理等領域中被成功地應用，利用數學實驗這種方式可以培養學生應用數學的能力.所以，數學實驗能使學生更好地掌握數學知識，有利于培養學生的創新思維能力和數學實踐能力，提高學生的數學素質及綜合素質.

二、高等數學實驗教學的設計與實施

1高等數學實驗教學的基本原則

在高等數學教學中，理論教學強化數學概念與定理的講授，而實驗教學則側重于學生應用數學的能力、數學軟件的操作能力以及創新能力的培養.教師應將實驗教學與理論教學融為一體，針對教學相關內容選擇實驗內容，將實驗作為輔助教學手段，幫助學生更好地理解所學理論知識.教師在設計實驗時，應以循序漸進為原則，涉及的數學知識盡量不要超過學生學習的范疇，實驗盡量與專業相關，具有一定的實際背景和應用價值，讓學生在實驗中體會到理論和實踐的相互作用.隨著課程的深入，應逐漸增加案例的深度，實驗要具有一定的開放性，讓學生逐步學會從實際問題中提煉出數學模型.高等數學實驗教學強調以“學生為主、教師為輔”的原則，學生對問題進行分析思考，獨立地利用計算機去編程、計算，教師只起著組織和指導的作用，這樣才能使學生體驗問題解決的全過程，從實驗中探索數學的規律性.

2高等數學實驗教學設計

（1）軟件條件

開設以算法設計、數據處理和初步的數學建模為主體的高等數學實驗課，首先應選擇合適的、功能齊全的數學軟件平臺.應用較多的是Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica軟件，其中，Mathematica把數值和符號運算結合起來，可以方便地作出函數的圖形，具有安裝快、啟動快的優點，比較適用于高等數學的實驗教學.

（2）編寫高等數學實驗教材

我校高等數學實驗課程尚屬建設階段，現用的數學實驗教材并不適用于計算機基礎知識及高等數學知識較為欠缺的大學一年級學生.為此，一方面，我們在自編高等數學教材中，針對具體內容，如函數的極限、導數、微分、積分、函數作圖以及微分方程求解等，穿插Mathematica編程計算的內容；另一方面，我們還編寫了適用于一年級學生的《高等數學實驗》講義，它主要包括Mathematica軟件速成及八次（16學時）實驗兩部分內容，其中第一部分比較系統地介紹了Mathematica軟件的常用方法，第二部分的每次實驗都有完整的實驗內容、步驟及練習思考，有效地保證了高等數學實驗教學的順利進行.

（3）高等數學實驗教學內容

高等數學實驗分為基礎實驗、探索性實驗和綜合實驗三個部分.基礎實驗主要包括計算、驗證、演示和模擬實驗.其中，計算實驗可以通過數學軟件求極限、導數和積分等.驗證試驗可以實現數學定理、公式的計算機證明，例如驗證兩個重要極限及牛頓—萊布尼茨公式等.演示實驗可以直觀地演示各種靜態和動態的圖形，將難以講解的數學規律呈現出來.模擬實驗可以模擬一些數學概念的形成過程和結果，使數學變得具體化，例如模擬數列和函數的極限等.探索性實驗是讓學生運用數學知識和實驗知識，獨立地研究一些與專業相關的小案例，設計算法，編制相應的程序來實現，從而體會其蘊含的基本數學思想和方法.綜合實驗是以高等數學為核心向邊緣學科發展，可涉及微分幾何、數值方法、數理統計、組合與圖論、微分方程、運籌與優化等.具體以學生的專業為背景，設計一些綜合的實際應用型案例，其內容可以取自科學研究中的基礎問題和工業、農業、工程、經濟、軍事、管理、生活等各領域的實際問題，選擇時應遵循可接受性、實用性、開放性等原則，讓學生體驗數學實驗的全過程.

利用Mathematica軟件，結合自編的高等數學教材和講義，我們在高等數學教學中安排了八次實驗，共16課時，分兩個學期開展.實驗一介紹數學軟件的使用方法，然后介紹一元函數的作圖方法、求函數值、方程與方程組的解法、不等式與不等式組的解法等等.實驗二介紹用數學軟件求極限、無窮小的階、函數的導數、函數的微分以及函數的極值等.實驗三介紹用數學軟件進行函數的積分運算和求微分方程的解，并掌握用定積分和微分方程解決實際問題的方法.實驗四結合前面的理論知識及實驗，給出幾個小案例，教師分別闡述背景知識，讓學生利用已有的數學知識和數學軟件，自己編程，提出問題的解決方案.實驗五用數學軟件演示多元函數作圖，介紹如何求偏導數、全微分，演示曲面及其切平面，討論多元函數的極值、二重積分.實驗六介紹如何計算三重積分、曲線積分和曲面積分.實驗七介紹級數的運算、級數的收斂性和函數的逼近.實驗八屬于探索性和綜合性實驗，通過前期的積累，教師給出實際案例，讓學生獨立思考，解決問題.同時，結合學生的專業背景，討論近年來數學建模培訓及競賽的相關選題，讓學生體驗從實際問題建立數學模型，然后利用數學實驗方法解決問題的過程，將數學模型教學進一步融入高等數學理論教學中.這八次高等數學實驗課，既實現了對高等數學理論教學的有益補充，又培養了學生的實踐能力，基本滿足了高等數學理論課與實驗課的教學要求.

3高等數學實驗教學的實施

數學實驗教學模式是以問題為載體、以計算機為手段、以軟件為工具、以學生為主體的一種創新教學模式.高等數學實驗教學模式主要有兩種，一種是將數學實驗融入高等數學的教學之中；另一種是單獨開設數學實驗課，進行系統的講解和上機實驗.無論是哪種模式，基本都包括以下環節：

（1）教師通過計算機演示實驗目的，并提出實驗課題.

（2）教師講解實驗中問題的背景、相關的數學理論和實驗方法.

（3）組織學生分組討論，學生通過自主探究和協作學習，設計求解的方案，探討解決問題的數學模型和算法，并進行討論交流.

（4）在教師的指導下，利用相關的數學軟件或通過計算機編程進行計算，對所得數據進行分析，找出可能存在的規律，并給出嚴格的論證，完成相應的實驗報告或實驗論文.實驗報告是實驗的成果體現，它包括實驗目的和要求、實驗內容、實驗方法和步驟、數據記錄和分析、實驗結果的分析和總結以及教師評價等內容.實驗論文類似研究論文，包括題目、摘要、正文、參考文獻等部分.基礎實驗一般采用實驗報告的形式，而綜合實驗則以實驗論文的形式為主.

4高等數學實驗課的考核

為了確保高等數學實驗課的教學效果，課程結束時可對學生進行適當的考核.實驗課的考核可與理論課的考核相結合，占該課程總成績的15%左右.實驗課的考核成績以學生提交的實驗報告和實驗論文為主，學生的每個實驗都由任課教師依據“真實性、知識性、實踐性、創新性”這四個方面綜合給出成績，試驗總成績根據每個實驗的成績平均得出.高等數學考核方式的改革更加重視知識的實際運用能力，符合素質教育對高等數學教學模式改革的要求.

三、結 語

高等數學實驗課為學生創造出一個科研工作的模擬環境，培養了學生的創新意識和實踐能力，提高了學生的綜合素質.高等數學教師需要有扎實的數學理論基礎，并掌握幾種常用的數學軟件.教師應進一步探索更加靈活的高等數學實驗教學模式，鼓勵學生針對自己感興趣的數學問題設計實驗，使實驗課的內容更加生動，實驗的方式更加靈活.同時，擴大高等數學實驗的內涵，將實驗課的教學模式引入到工科數學的其他課程，進一步完善工科數學實驗教學體系，并逐步擴大范圍，將數學實驗課與大學生數學建模競賽等活動有機結合，吸引更多的學生參與.這對提高教學質量、推動高等數學教學的全面改革、加強素質教育、培育復合型人才，具有十分重要的現實意義.

【參考文獻】

[1]馬新順.在高等數學教學中引入實驗課的實踐[J].工科數學，2000，16（3）：87-88.

篇6

關鍵詞動物細胞工程;開放實驗教學;教學模式;西南科技大學

AbstractThe opening experiment teaching mode in animal cell engineering experiment of bioengineering specialty was discussed in this paper. Five teaching links such as experiment project design，project discussion，experiment operation，experiment report andexperiment summary were actualized. The teaching effect was turned out fine. While，existing problems and improvement measures about this teaching mode were pointed out to provide reference for better opening experiment teaching.

Key wordsanimal cell engineering;opening experiment teaching;teaching mode;Southwest University of Science and Technology

西南科技大學地處四川省綿陽市，是中國西部的一所重點建設學校。西南科技大學生命科學與工程學院現共有7個專業，其中包括生物工程專業。由于生物工程專業是一門實驗性、實踐性非常強的學科，對該專業人才培養的要求是要具有較深厚的理論基礎和較寬廣的知識面，較強的實驗、實踐能力和創造能力。因此，筆者在優化理論教學的同時，也在積極思考如何加強生物工程專業的實驗教學，強化實驗與實踐能力的訓練，培養學生的動手能力，激勵學生學習興趣和創新精神，提高學生綜合素質。傳統的生物科學專業實驗項目大多屬于單一的驗證性實驗，且內容多是依附于各門課程的理論授課而開設，實驗方法刻板，學生上實驗只是被動應付、機械操作。這種“照方抓藥”的實驗形式極不利于學生智力的開發，限制了創造性思維的發展，不能充分調動學生的積極性和能動性。因此，生物工程專業的實驗體系改革勢在必行。近年來，西南科技大學加大了對本科教育的實驗建設投入，大大改善了本科生實驗條件。2010年，生命學院抓住學校迎接本科教學水平評估的契機，根據實際情況，申報了一個實驗室建設項目“生物工程實驗室建設”，得到了學校的批準并立項。在項目的實施過程中，不僅考慮了實驗室軟、硬條件的改善，同時也把實驗教學模式的改革放到了重要的位置[1-2]。

1課程簡介

《生物工程大實驗》是生物工程專業的一門必修實驗課，主要包括發酵工藝學、植物細胞工程、動物細胞工程3部分，在課程的教學過程中，動物細胞工程的實驗周期相對稍短一些，同學們對動物細胞工程興趣會更濃一些，因此，在動物細胞工程實驗教學上應率先進行開放教學模式摸索。

2教學形式

教學共分為5部分內容，包括實驗方案設計、方案討論、實驗操作、實驗論文報告、實驗總結。

2.1實驗方案設計

筆者在進行《動物細胞工程》理論教學中，發現學生對動物細胞培養特別感興趣。利用學生的這種好奇心理，在課程結束時，安排學生做了一個實驗方案設計——小鼠××細胞系的建立，該設計既是理論課程的一個結課報告，也是本實驗的一個實驗指導。為節省材料，將學生分成幾個大組，每個大組8個人，然后每個大組再分成4個小組，每小組2個人。每個大組發放1只小白鼠，每個小組的學生根據自己的興趣，可自由選擇目的細胞，包括肌肉細胞、腎臟細胞、肝臟細胞、肺細胞、骨髓干細胞等。這樣在一個大組內就可做不同的細胞，便于同學之間的相互交流和學習，同時也節約了材料。

該次實驗方案是一個完整的有關動物細胞系建立的具體方案，包括實驗準備工作、培養基的配制、原代細胞培養、細胞的純化與傳代、細胞生長曲線的測定、細胞的凍存與復蘇。在方案中，要求學生詳細寫出實驗目的、實驗原理、實驗材料、方法與過程及注意事項，這就要求學生認真思考自己所需要的材料，因為每組學生所做的細胞不同，采用的培養及純化方法也不相同，所需要的材料也不相同，包括需要哪些藥品、試劑怎樣配制、需要多少吸管，甚至連廢液缸都要考慮到。這樣培養了學生的主動思考能力和積極參與性，而不再像以前一樣由老師準備好所有器材，自己只需要按照老師指定的步驟，將老師已準備好的試劑一一的加進去即可。

2.2方案討論

方案設計好以后，教師進行修改，主要指出一些原則上的錯誤，讓學生進行改進，然后進行交流。挑選一個比較典型的小組，向大家匯報，讓同學來指出其設計上的不足，再在老師的指點下，比較自己的方案，這樣在討論中讓學生對自己的目的和要求更加清晰。最后，給大家播放有關動物細胞培養方面的教學錄像，詳細介紹在操作中的注意事項，特別是一些細節問題，讓同學們事先有所了解。

2.3實驗操作

大家的方案在討論和看完錄像后再一次進行修改，經老師修訂同意后就可進行實驗操作環節。學生按大組領用所需的器材，自己進行清洗、包裝和滅菌處理，配制所需的試劑，按照設計的實驗方案進行實驗操作。在實驗過程中，由于細胞生長的進度不同，同學們需要在不同的時間來進行處理。為解決這個矛盾，實驗室采取了全天開放、學生預約登記的形式，保證學生可以在預定的時間進行實驗。在實驗進行過程中，要求學生每天來觀察細胞生長情況。

2.4實驗論文報告

該實驗報告采用科技論文報告的形式代替傳統的實驗報告，要求學生嚴格按照科技論文格式寫出題目、前言、材料與方法、結果與分析、討論與建議。前言部分要求學生簡單介紹實驗的原理與目的，由于動物細胞原代培養與細胞純化的方法很多，多種方法大多可以使用，學生甚至可以同時使用不同的實驗方法進行，但要求必須寫出選擇此方法的依據。材料與方法部分要盡可能詳細，以鍛煉學生自己動手準備實驗的能力。實驗結果要實事求是地記錄下來。討論為重點部分，要求結合理論知識對實驗結果進行分析、綜合、歸納和推理。若結果與預期不符，應分析原因，列出改進措施。最后，要求學生對此次實驗教學提出自己的看法和意見。

2.5實驗總結

課程結束后要對此次實驗的情況進行總結，對出現的一些典型的情況進行分析。比如染菌嚴重等。分析其可能的染菌環節，及操作上的一些不正確的地方，讓學生明白自己的不足之處。

3教學效果

此次開放實驗教學，總體來說還是取得了較為滿意的效果，與以前傳統的實驗教學方式相比，該教學主要達到了以下目的[3-4]:

3.1真正做到了理論和實踐相結合

由于《動物細胞工程》是一門理論與實踐結合非常緊密的課程，在課程講授過程中，會涉及到許多與實驗操作有關的知識，而學生以前并沒有相關知識的積累，講解起來非?？斩?。比如，在講授原代細胞的制備方法中，會包括酶消化法和組織塊法2種方法，這2種方法有何優缺點，應怎樣根據實際情況進行選用等，這類知識教師通常在課堂講授時只講一些基本的理論知識，而具體情況需同學們通過自己的實踐和相互交流就得到深刻的認識。

另外，由于要求學生自己動手設計實驗方案，而方案的設計必須建立在踏實的理論知識基礎上，這就要求學生在實驗方案設計的同時，必須理清楚方案設計的理論依據，同時也培養了同學們查閱資料、閱讀文獻的能力。

3.2有效培養了學生的動手能力、思維能力，訓練了從事科研工作的基本功

由于實驗帶教老師僅指出實驗的名稱，提供與本實驗相關的實驗器材、試劑、動物等，其余由學生通過閱讀教材、查閱資料，明確實驗目的、實驗方法與步驟、注意事項等內容，并在此基礎上按步驟進行操作。在教學過程中，學生始終處于主置，教師則處于主導位置。學生在實驗中必須充分應用所學的理論和已掌握的技能，完成整個實驗，包括實驗的設計、操作的步驟、儀器和材料的選擇、結果的分析等。其中每一步驟對學生來說都是全新的，充滿了挑戰性，試驗結果不是預先知道的，學生必須對實驗中出現的異常現象及時分析，并提出相應解決辦法，這就要求學生要有嚴密的實驗思路和嚴謹的科學態度，調動學生的主動性。比如器材的清洗、包裝、滅菌等工作，平時大家都不太重視，而通過實驗，就有了切身體會，有的同學在做過濾除菌制備培養基時，由于無菌工作未作好，導致培養基染菌變渾濁而只能重做。由于各小組的實驗材料和結果都不相同，也進一步拓寬了學生的知識面，充分挖掘了學生的創造才能，促進學生科學素質的提高，培養學生的綜合能力。

實驗結束后要求學生按照論文的格式和規范撰寫實驗報告。對于普通高校的大多數學生來說，撰寫論文是一件遙不可及的事情，現在他們具有了論文的素材，就可以模仿科技論文的寫作要求去完成，使學生獲得了撰寫科研論文的訓練，掌握了從事科研工作的基本功。

3.3加強了老師和學生之間的交流，增進了師生感情

由于學生頻繁出入實驗室，與老師接觸的時間增多，師生之間可廣泛的進行交流，可以加深學生對老師的理解、對教師行業的尊重。

3.4培養了責任心和科學態度，提高了興趣，增強了自信心

實驗分小組，做到任務到人，每個人對自己培養的細胞都愛護有加，這種負責任的心態是在做別的實驗時看不到的。與以往實驗不同，同學之間是用自己的勞動成果做比較，都格外努力。成功的同學根據自己的想法做設計、做實驗，獲到了很好的結果，會產生一種自豪感和自信心。而失敗的同學雖然有一些喪氣，但在認真總結教訓和向成功同學取經的基礎上，在第2次實驗中還是會得到滿意的結果。另外，由于實驗過程中需要同學之間相互合作、協調進行，增進了同學的團結、互助、協調的精神。

3.5提高了師資隊伍水平和實驗教學質量

開放式教學中一些實驗內容反映了當代科學技術的發展水平，涉及的知識面廣。教師不僅要有本學科扎實的理論基礎、較好的實驗技能，還要加強業務學習，不斷更新自己的知識，這在新實驗開設和學生科技創新活動中顯得尤其重要。可以說開放教學提高了師資隊伍業務水平。從傳統的實驗教學到開放性實驗教學的轉變不僅對教學雙方產生巨大影響，對提高實驗室的建設和管理水平也會起到不可估量的作用，這種改革無疑會使實驗室的各項工作發生質的飛躍。開放實驗維護了學生的原創精神，能使學生在寬松的實驗環境中實現從被動學習到主動學習的轉變。可以說開放實驗是實驗教學中實現因材施教的必由之路，是培養學生創新能力的必備條件。

4存在的問題與改進措施

4.1實驗室配套設施不完善

由于實驗人數劇增、延續時間較長，儀器設備接待能力明顯不足。因為細胞培養嚴格要求無菌操作，所以，大部分操作都在超凈臺上進行，這樣就造成對超凈臺需求的矛盾。而且，因為同學們大多是新手，操作時非常小心、謹慎，這樣也常常導致不能按照預定的時間結束實驗，設備流動速度慢，同學們等待時間較長。另外，由于學生人數多，人流量大，導致無菌室有名無實，也由此使一些同學的實驗材料被污染。

4.2增加了教師的實際工作量

設計性實驗教學比單項實驗教學工作量大、持續時間長。為了充分利用設備，緩解實驗室設備緊張的壓力，在一個規定的時間段，采用了學生預約、全天開放的實驗模式。為了做好實驗，同學們無論中午、晚上，只要有時間就可以到實驗室做實驗，由于學生以前沒有受過這樣的訓練，教師必須隨時在場給學生提供幫助，這就要求教師做出更多的奉獻。另外，由于學生采用了各種各樣的材料，教課老師需要查閱大量的資料，自己做一些預備實驗，這樣才能更好地指導學生。

4.3加大了實驗費用開支

實驗要求學生自己準備實驗材料和試劑，這比教師統一準備要消耗更多的實驗試劑和材料，從而加大了實驗費用開支。而且由于大家所采用的實驗材料不一致，雖然老師在審閱設計方案時，取消了一些耗費較大的項目，但是仍然需要準備各種實驗相關試劑和材料，也造成了實驗開支的大大增加。

5結語

與課堂理論教學相比，實驗教學更有利于培養學生的創新能力，實驗室是讓學生學會從實踐中發現問題、解決問題和將所學知識運用到實際中去的重要場所，是培養具有創新能力的科學研究和應用人才的實踐基地。而要真正上好實驗課并非易事，綜合性、設計性實驗教學仍有待進一步完善。

6參考文獻

[1] 常東勝，李濤，李靜平.開放式實驗教學模式的探討[J].齊齊哈爾醫學院學報，2005，26(7):810-811.

[2] 李江濱，黃迪南，侯敢.生物化學實驗教學改革探討—— 論文式實驗報告[J].衛生職業教育，2005，23(15):100-101.

篇7

    關鍵詞:藥理學;實驗教學改革;創新型人才培養

    國家教育部出臺的《面向求學網振興行動計劃》,明確提出了以培養人的創新思維和創新能力的創新教育來適應日新月異的科技發展和社會的需求。高校在培養學生創新意識、創新能力的過程中,應該首先從培養創新意識入手,加強實踐環節教學,逐步培養學生的創新能力,培養創新性人才。

    藥理學作為高等醫學教育中的一門重要的橋梁學科,其實踐性科學的性質,使實驗教學在藥理學教學中具有重要地位。然而,傳統的藥理學教學過多地強調通過驗證性實驗來加深學生對理論知識的理解和鞏固,忽視了對學生動手能力和創新意識的培養。因此,改革傳統的教學模式與方法,在藥理學實驗教學中積極進行知識、能力、素質三位一體教育,培養新型醫學人才,具有十分重要的意義[1]。近年來,我們就如何改革藥理學實驗教學,促進創新型人才培養做了有益的探索和實踐。

    一、改革實驗教學體系,加強創新技能

    訓練實驗教學是培養學生動手能力和創新能力的重要途徑。實驗教學的目的是使學生在獲得基本知識、基本技能的基礎上,加強觀察、分析、解決問題的能力以及嚴謹的科研態度和創新能力的培養[2]。為了保證實驗教學質量,提高實驗教學效果,促進創新型人才培養,我們積極改革實驗教學體系,實施“三段式”實驗教學模式,就是將藥理學實驗分為驗證性實驗、指導性實驗和開放性實驗三個階段,對每一階段采取不同的教學形式,制定相應的教學目標,逐步提高學生的學習興趣、綜合素質和創新能力。

    (一)驗證性實驗階段這一階段以驗證性的基礎性實驗為主,主要是藥理學實驗的基本技能訓練,包括實驗動物的捉持、給藥方法,以及手術器械的使用、常用儀器的操作等。

    教師可根據實驗教材對部分內容進行講解、示范,然后學生練習操作,掌握扎實的基本功。接著安排幾個有代表性的、教學效果好的、學生感興趣的驗證性實驗,如:不同劑量藥物的作用差異等。主要目標是培養學生觀察實驗、記錄實驗結果、整理實驗數據的能力。

    (二)指導性實驗階段指導性實驗階段為學生技能的促進和提高階段。

    在學生基本掌握藥理學實驗基本技能和基本方法的基礎上,逐步擴大其自主學習的空間,調動其施展才華的興趣。實驗內容以綜合性為主,如傳出神經系統藥對兔血壓的影響實驗等。實驗過程、結果分析等以學生為主,教師僅起到指導和輔助的作用,或者教師提出問題,讓學生們獨立思考、廣泛討論和拿出解決問題的具體方法。此方法的特點是:實驗過程較復雜、觀察指標較多、難度較大,但可以較好地培養學生的思維能力和科學分析問題的能力,從而提高學生的學習興趣和實際操作能力,提高綜合素質。

    三)創新性實驗階段這一階段的教學目的是培養學生的科研意識,激發學生的創新能力。實驗前教師首先給學生做科研基本知識的專題講座,內容包括文獻檢索、科研選題、實驗設計、預備實驗、正式實驗、結果分析處理及論文撰寫等。然后根據每位學生自己熟悉或感興趣的內容對課題進行自主選擇,模擬科研過程進行初步的調研、立題、實驗設計、實驗實施、論文撰寫等方面的訓練。此階段的教學形式是學生以實驗小組為單位,通過初步調研,選定實驗題目和實驗方法,并通過反復論證后開始實施實驗操作,完成實驗數據的處理、實驗論文的撰寫及進行論文答辯等。通過這樣的訓練,有利于培養學生獨立思考能力、運用知識能力、設計能力、創新能力和團結協作精神。

    二、改進實驗考核方法,強化創新能力培養

    傳統的藥理學實驗考核方式比較簡單,以學生參加實驗課的次數、操作表現和實驗報告等為依據,給予學生實驗成績。顯然,這種考核方法存在著一定的偶然性和知識的局限性,不利于對學生所學技能的全面了解,特別是不利于對學生動手能力和解決實際問題能力的考察[3]。

    因此,我們對藥理學實驗考核方式進行了改革。

    改革立足于對學生知識、能力和素質的綜合測定,引導學生注重學以致用,有意識地加強創新思維、動手操作能力的培養?？己说膬热莅▋蓚€部分。第一部分,對學生逐人進行實驗基本技能的考核,如動物的捉拿方法、基本給藥途徑等;第二部分,對學生進行一些簡單的實驗設計考核,考察學生是否掌握了藥理學實驗的基本思想。

    其中,第二部分是考核的重點?？己藭r,讓學生以小組為單位,自選、自設和自做實驗課題。具體過程包括:(1)學生自己查找資料,自行選擇實驗內容和實驗方案,并在全班實驗課上進行實驗立題和設計的可行性論證,根據大家提出的問題和建議,最后寫出較為完善的實驗計劃,老師給予適當的提示和指導;(2)根據論證后的實驗計劃,小組分工合作完成實驗全過程,并對實驗結果或現象進行討論,最后對數據進行統計學處理,如實地寫出合格的實驗論文;(3)實驗小組選派一位同學進行論文報告,其他成員逐個對自己所承擔的任務進行答辯。綜合論文質量、個人答辯及個人操作技能三項水平最后得出實驗課成績。通過以上的實驗考核,加大了創新實驗成績在總分中的比重,激勵學生的創新意識及勇于實踐的精神,讓創新型人才脫穎而出。

    三、加強實驗室建設,完善創新性實驗

    條件實驗室是實驗教學的基本活動場所,良好的實驗室環境有利于學生、教師和技術人員開展教學和科研活動,對培養學生嚴謹的學習態度和工作作風、一絲不茍的科學精神起著積極的潛移默化的影響作用[4]。因此,實驗室的環境建設與管理是搞好實驗教學的前提和基礎。

    (一)建立優良的實驗室硬件設施我校為加強藥理學實驗教學,建立了現代化的藥理學實驗室,配置了6套計算機系統及生物信號采集系統,傳出神經系統藥、利尿藥、呼吸系統藥、強心苷藥物等實驗都能在實驗室進行。由于該系統性能好、分組多、又有模擬實驗系統的配合使用,以及方便處理實驗數據的特點,可開拓學生視野,提高學習興趣,受到學生的一致好評。此外,還添置了熒光分光光度計、熒光顯微鏡、酶標儀等大型儀器,供學生開展創新性實驗使用,為學生開展創新性實踐活動提供了設備保障。

    (二)建立完善的實驗教學和管理規章制度建立完善的實驗室管理制度,使實驗室的教學與管理有章可循、有據可查,從而保證了實驗室管理工作的規范化、制度化。如:實驗室的精密儀器、消耗物品、儀器說明資料、實驗經費和教學檔案等都由專人負責;電子設備每月都進行調試,發現故障及時維修;根據不同班次周密計算所需實驗材料、藥品、儀器、動物數等并保證供應;進入實驗室的同學都必須穿工作服,嚴禁在實驗課中大聲喧嘩,養成嚴謹的學習風氣等。

    四、注重實驗教師隊伍建設,促進創新性人才培養

    當今世界,醫學科學技術發展日新月異,各學科之間相互交叉滲透,各種實驗設備和技術綜合利用,實驗技術也越來越具有交叉性和邊緣性。要保證和提高藥理學實驗教學質量,培養學生實踐能力和創新能力,實驗教師隊伍的業務素質是關鍵。他們不僅要掌握本專業系統的知識和技術,而且還要掌握相關學科的理論和技術,將各學科知識和技能有機融合在一起[5]。而且,創新型人才的培養離不開創新型的教師,實驗指導老師其自身創新思維的培養和創新能力的提高是提高創新性實驗教學質量的前提。)為此,我們在積極鼓勵教師脫產進修、到相關單位學習取經的同時,鼓勵教師在工作實際中勤于思考,勇于探索,注重相互交流,共同提高。特別是對于青年教師,采用預實驗、預試講、集體討論備課和舉辦實驗技能培訓班等方式,幫助他們熟練掌握藥理學實驗的教學和指導技能,提高實驗教學質量。新晨

    總之,經過幾年的實驗教學改革,藥理學實驗教學質量有了很大的提高,特別是通過開展創新性實驗,充分調動了學生學習的積極性與主動性,培養了學生獨立學習、觀察、分析問題和解決問題的的能力,大大提高了他們的綜合能力和創新能力,更為今后開展探索性研究工作積累了方法和經驗。

    參考文獻:

    [1]閔清,舒思潔,吳基良.藥理學實驗教學改革的思考[J].

    醫學教育,2005(5):6566.

    [2]賀美枝,訾春梅.實驗在藥理學教學中的地位和作用[J].

    衛生職業教學,2003,21(7):121.

    [3]任利君,李新華,李萍.藥理學實驗教學改革與實踐[J].

    醫學信息,2007,20(4):556557.

篇8

關鍵詞：機械工程；本科；畢業設計

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0262-01

1 引言

畢業設計是高等學校應屆畢業生在畢業前接受課題任務，在教師指導下獨立進行科學研究或工程實踐，獲得基本訓練并取得成果的過程，它是評估學業成績的一個重要方式，也是提高學生綜合素質與創新能力的關鍵一環。作者結合廣東工業大學的實際,從科學選題、落實開題環節、保證畢業設計論文質量等關鍵環節提出了改進畢業設計

工作的措施。

2 科學選題

選題是畢業設計工作的龍頭，選題質量是影響畢業設計質量的重要因素，精心挑選畢業設計題目，是搞好畢業設計的第一步。但是選題目前存在著一些問題：有的選題缺乏綜合性、新穎性,深廣度不夠；有的選題對學生顯得難度較高,工作量過大；有的選題雖然有較高的研究價值，但學生由于怕難或者因就業等原因而不愿選；另外，系與系之間和各系內部之間的設計題目在難度和分量上也存在一定差異。

針對以上問題,可以從三個方面綜合考慮選題。

(1)畢業設計選題要盡可能聯系工程應用、生產實際和科學研究。這樣有利于調動學生的積極性,由于是真做實干,他們就會主動去了解、熟悉有關科研情況,分析解決問題的方法和途徑,使能力得到提高。因此,我們在為2003 級機械制造及自動化專業的學生選題時,選擇了“旋轉超聲主軸振動系統研制”，“三座標工業機械手的設計”，“防偽礦泉水瓶蓋的設計”,“自動門PLC控制系統設計”，“適合于電感的微點焊系統研制”等新穎又結合科研實際的課題,盡量反映當代科技發展水平,讓學生能了解、把握國內外在該研究領域的最新成果和發展動態,結果學生更加樂于參與到科研課題的研究中。

(2) 要考慮完成課題的客觀條件。學校畢業設計經費、教學試驗條件都有限,不是任何來自科研實際的課題都可用做畢業設計,必須根據客觀條件來選擇設計題目,這些條件主要包括:可查資料庫源,試驗設施和足夠的經費等,因此我們在選題時,一般選用能為學生提供可用的儀器設備,試驗場地等條件的科研課題,例如“微細特種加工中心”試驗樣機在我們教研室已經搭建好，“線切割機床、電火花機床、超聲拋光裝置”等設備可以為學生做畢業設計時提供可以直接操作，鍛煉自己的動手能力的機會。

(3) 要有適當的難度和深度。舉例說我們選擇“旋轉超聲主軸振動系統研制”課題時,考慮到該課題涉及了聲學,機械振動學,電力電子學,數電，模電等多個領域,涉及的知識面較廣,設計工作量較大,有一定的深度,學生可以通過綜合應用所學的基礎理論和專業知識,在規定的時間內得到充分的鍛煉,但是考慮到本課題有一定的難度,為了保證學生在有限的畢業設計工作時間內,經過努力能完成任務或做出階段性結果,我們安排了兩個同學參加,在掌握總體設計思路的基礎上,分別進行硬件結構設計、驅動電路等不同部分的,有側重點地進行研究,經過分工合作,完成了整個課題的設計任務,效果良好。

3 落實開題環節

為提高畢業論文設計教學質量和探索出適用于畢業論文設計全環節教學質量監控的方法,可借鑒研究生創新能力培養方法,在本科畢業論文設計教學中新增開題環節,以強化學生包括查閱文獻資料廣泛獲取信息,提出問題、擬定實驗研究方案和設計方案,科學實驗與測試,數據整理與分析,撰寫實驗論文,書面表達和口頭表述等能力在內的基本創新能力。

（1）開題環節的必要性。開題的意義在于完善論文設計方案,使論文設計方案更加系統化，收集信息，聽取各方意見，明確思路以堅定論文設計者的信心。一般說來，將思考的東西正式地講出來和寫出來，會比原來所思考的更有升華的意味，因為從“思”到“說”和“寫”,其間加入了邏輯的創造過程。通過撰寫開題報告,要求學生講清題目的來龍去脈,從而使學生明確畢業設計課題的目的和要求，對題目有更深刻理解與認識，會使原來的論文設計思路更加完善和系統，對自己的工作做到“胸有成竹”，減少盲目性,避免出現不知從何處入手的尷尬局面。

（2）開題環節的組織。在開題會之前,每個學生按規范

書寫了開題報告。學生持經指導老師簽字同意的選題報告書、任務書及其它相關資料上臺匯報選題的目標和意義、擬采取的技術路線和方法、工作基礎、預期成果和工作計劃等內容10分鐘。評審小組根據學生自述和選題報告書及其它文本內容,對學生論文設計是否達到專業培養目標要求和完成論文設計的可行性進行考核,并對論文設計廣度、深度、貼切度、重點和難點等提出具體的修改意見。

4 保證畢業設計答辯的質量

答辯是畢業設計(論文)工作的最后一個環節,是全面檢查和評估畢業設計(論文)質量的重要手段。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計(論文)。學院可根據本院及所屬各系的具體情況成立若干答辯分委會,分委會下轄若干個答辯小組。分委會主任和答辯小組組長均由副高職稱以上教師擔任。答辯前應認真審查學生的答辯資格,畢業設計(論文)應由除指導教師外的答辯小組1名以上教師認真評閱,寫出評閱意見與評分,評分不及格者不得參加答辯。凡畢業設計(論文)擬評“優秀”的學生,都必須參加各系答辯分委會組織的集中答辯。對畢業設計平時不認真、小組答辯成績較差的學生,由相關分委會組織復答辯后視情況決定是否給予通過。答辯時間應控制在學生匯報15-20分鐘,教師提問20分鐘為宜。畢業設計成績評定必須堅持標準,嚴格要求?！皟炐恪钡谋壤龖獓栏窨刂圃诒緦I參加答辯總人數的20%以內,優良比例應嚴格控制在60%以內。對畢業設計(論文)的質量,除了本身的學術水平、應用價值

外,還應考察學生解決實際問題的能力、對知識的綜合應用能力、在工作中查閱處理信息和應用各種工具的能力、撰定科研報告和表達交流的能力以及在工作中的團隊協作能力等。答辯委員會要辦事公正,治學嚴謹,嚴把質量關,對畢業設計(論文)達不到教學要求的,決不姑息。

5 結論

搞好畢業設計(論文)工作,重要的是要做到“五個到位”,即認識到位、經費投入到位、指導教師到位、學生到位和管理工作到位。另外,科學選題,嚴把選題關是做好畢業設計(論文)的前提；認真做好畢業設計開題工作是畢業設計工作順利進行的保證,消除學生畢業前的各種干擾,專心做好畢業設計,是本階段學生思想政治工作的重點；嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計(論文)。

篇9

（河南科技學院，河南 新鄉 453003）

【摘要】開展和增加設計性實驗是新時期高等教育實驗教學改革的重要舉措，是培養和提高大學生科技創新能力的有效途徑。闡明了設計性實驗的內涵及特點，分析開設設計性實驗對培養和提高大學生科技創新能力的意義，詳細闡述設計性實驗培養和提高大學生創新能力的途徑。

關鍵詞 設計性實驗；科技創新能力；培養；提高

Cultivating and Improving Students’ Technology Innovation Quality Based on the Design Expement

SUN Hai-yan

(Henan Institute of science and Technology, Xinxiang Henan, 453003 China)

【Abstract】Design experiment is an important measure for the reform of experimental teaching and an effective way to cultivate and improve students´ technology innovation quality．This paper briefly expounndsthe connotation and features of design experiment, analysis the significance of opening the design experiment, and elaborates the ways of cultivating and improving students´ technology innovation quality.

【Key words】Design Experiment；Technology Innovation Quality；Cultivate；Improve

創新是推動民族進步和社會發展的不竭動力，創新型人才的培養是創新的源泉和基石，大學生科技創新作為培養創新型人才的手段和途徑已越來越受到重視。為適應新時期對人才的新需求，高等教育教學改革中要求重視并增設設計性實驗[1-2]，通過讓學生獨立設計并自主完成實驗，培養其求知欲和創新思維，充分發揮科研潛能，進而激發其科技創新能力，培養創新型人才。

1傳統實驗的局限性及設計性實驗的特點

傳統實驗教學偏重于驗證性實驗，實驗項目常常是按教學大綱要求設定的本學科的經典實驗，實驗項目之間相對孤立、缺乏內在的有機結合；實驗材料、用具及方法等是實驗指導中預設的，學生缺少自主設計實驗的空間，學生的主體地位得不得很好發揮；實驗結果只要求學生獲得驗證性實驗的合理數據、完成實驗報告，教師和學生即完成預定的教學任務[3]。這些實驗課程對鞏固理論知識、鍛煉學生的基本動手能力有很大幫助，但這種教條式的教學模式不利于學生創新思維的發展和創新能力的培養。設計性實驗則是指根據給定的實驗方向、自行設計實驗方案，準備實驗儀器和藥品，獨立進行實驗操作，并得出實驗結果的探索性實驗。由于設計性實驗的主體是學生，整個實驗過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現的問題由學生根據自己所學的基礎知識并查閱相應資料自行解決，因此設計性實驗突出了學生在實驗過程中的主體地位，發揮了學生的開創性思維，體現了整個實驗過程的開放性和創新性[4-5]。

2設計性實驗對培養和提高大學生科技創新能力的必要性

2.1獨立設計激發學生的創新思維

設計性實驗的整個過程是在相對寬松、自主學習的環境中進行，擺脫了傳統實驗固定方法和步驟的束縛，讓學生充分發揮自身的主觀能動性，依靠自身的能力設計新的實施方案，進行新的操作嘗試。在設計實驗的過程中，學生需要充分調動自己所學的相關知識，整合相關的實踐操作技術，使實驗形成一個可實施的系統實體。從設計到實施，學生要對自己的每一步操作及整個實驗結果負責。在完全自主的過程中，學生變被動接受為主動思維和操作，激發其新的思維方式，嘗試新的實驗方法，從而提高學生的科技創新能力。

2.2設計性實驗使學生的創新能力在實踐中得以鍛煉和升華

設計性實驗是實驗的高級形式，有一定的難度，學生在實驗過程中會遇到一些障礙，這樣有利于學生發現問題、思考問題和獨立解決問題，使其創新思維在問題的發現和解決中得以鍛煉。若學生在實驗中得到了滿意的結果，能使其產生巨大的成就感，進而激發更深層次的創新理念，使創新思維在實踐中得以進一步升華，激發學生更強大的學習和創新興趣。

3設計性實驗培養和提高大學生創新能力的途徑

3.1實驗選題與前期準備

在設計性實驗題目選擇上，教師要根據學生實際水平選擇難易適當的題目。選題的合適與否關系到能否達到預期的實驗目的及實驗教學各環節的順利進行。課題面選擇過小或過于簡單便失去了設計性實驗的意義，難以達到培養學生創新能力的目的，反之，課題選擇過大或實驗指標過高，超出學生的能力范圍，使學生喪失信心，也得不到相應的效果。選題應根據教學大綱，兼顧學科發展現狀與趨勢，以學生掌握的基本知識為基礎，可適當高于所學知識，有利于學生將已學過的知識系統化和實用化，有利于啟發學生探究和創新性思維[5]。根據指導教師設定的實驗題目，學生在前期準備中，應熟悉相關學科的知識，掌握基礎的實驗操作，熟悉相關的儀器設備，詳細了解實驗試劑的性能和作用機理。實驗中要用到的復雜的儀器設備要詳細閱讀說明書，并請教相關操作人員，做到對儀器能夠熟練無誤的使用；實驗中要用到的試劑，應先了解其性能，做到安全第一，并確保正確使用；實驗用具應以最大限度降低實驗誤差為前提，選擇合適的用具。

3.2查閱文獻

學生根據既定的實驗題目，查閱教材及相關專業書籍，登錄學校網站查閱中文期刊全文數據庫等相關的資料和文獻。在文獻的查閱中應多角度多方位的了解，保證查閱文獻的新穎性，注意閱讀外文文獻，從中洞察國際上新的研究動向，了解新的實驗方法并借鑒；在文獻檢索中，要求學生注意檢索的方法，提高檢索效率，確保不漏掉有價值的文獻。關鍵性的文獻對實驗幫助很大，學生可從中借鑒先進的方法和技術，以利于下一步方案設計和實施。

3.3設計實驗方案

此階段要求學生對查閱的文獻資料進行歸納總結，確定最佳方案。在此過程中學生要從實驗原理、目的、操作方法步驟、實驗材料、所需儀器、用具及數量、藥品及用量、預期結果、注意事項等做詳細計劃，并將過程以書面形式交于老師，共同研究探討其可行性并及時修正。教師應鼓勵學生在設計中大膽思考、不要局限于固定的思維模式，大膽創新。

3.4設計性實驗的實施

學生根據自己提出的實驗方案，準備實驗用具、配制藥品和調試儀器、熟悉操作過程，進行預實驗，在準備和預實驗過程中遇到的反常現象和問題，由學生自己思考，自行解決，并不斷地修改和完善設計方案。在實驗中教師只起指導的作用，一般不直接回答和解決學生的問題。設計方案的實施過程是學生把理論和實踐結合進一步創新的過程，遇到的問題要分析、思考、判斷，反復實踐才能解決，這使學生的實踐和創新能力有了很大幅度的提高。

3.5實驗方法、過程和結果的總結與討論

實驗完成后，組織學生對實驗方法、實驗過程中出現的主要問題及實驗結果進行討論、交流和總結。對于較先進及取得理想實驗結果的方法，請相關設計人進行講解，分享其設計心得，操作技巧加以推崇，以增強其創新自豪感；對于實驗過程中出現的問題，找出癥結所在，以便以后加以改進。通過對實驗的總結，加深學創新是推動民族進步和社會發展的不竭動力，創新型人才的培養是創新的源泉和基石，大學生科技創新作為培養創新型人才的手段和途徑已越來越受到重視。為適應新時期對人才的新需求，高等教育教學改革中要求重視并增設設計性實驗[1-2]，通過讓學生獨立設計并自主完成實驗，培養其求知欲和創新思維，充分發揮科研潛能，進而激發其科技創新能力，培養創新型人才。

1傳統實驗的局限性及設計性實驗的特點

傳統實驗教學偏重于驗證性實驗，實驗項目常常是按教學大綱要求設定的本學科的經典實驗，實驗項目之間相對孤立、缺乏內在的有機結合；實驗材料、用具及方法等是實驗指導中預設的，學生缺少自主設計實驗的空間，學生的主體地位得不得很好發揮；實驗結果只要求學生獲得驗證性實驗的合理數據、完成實驗報告，教師和學生即完成預定的教學任務[3]。這些實驗課程對鞏固理論知識、鍛煉學生的基本動手能力有很大幫助，但這種教條式的教學模式不利于學生創新思維的發展和創新能力的培養。設計性實驗則是指根據給定的實驗方向、自行設計實驗方案，準備實驗儀器和藥品，獨立進行實驗操作，并得出實驗結果的探索性實驗。由于設計性實驗的主體是學生，整個實驗過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現的問題由學生根據自己所學的基礎知識并查閱相應資料自行解決，因此設計性實驗突出了學生在實驗過程中的主體地位，發揮了學生的開創性思維，體現了整個實驗過程的開放性和創新性[4-5]。

2設計性實驗對培養和提高大學生科技創新能力的必要性

2.1獨立設計激發學生的創新思維

設計性實驗的整個過程是在相對寬松、自主學習的環境中進行，擺脫了傳統實驗固定方法和步驟的束縛，讓學生充分發揮自身的主觀能動性，依靠自身的能力設計新的實施方案，進行新的操作嘗試。在設計實驗的過程中，學生需要充分調動自己所學的相關知識，整合相關的實踐操作技術，使實驗形成一個可實施的系統實體。從設計到實施，學生要對自己的每一步操作及整個實驗結果負責。在完全自主的過程中，學生變被動接受為主動思維和操作，激發其新的思維方式，嘗試新的實驗方法，從而提高學生的科技創新能力。

2.2設計性實驗使學生的創新能力在實踐中得以鍛煉和升華

設計性實驗是實驗的高級形式，有一定的難度，學生在實驗過程中會遇到一些障礙，這樣有利于學生發現問題、思考問題和獨立解決問題，使其創新思維在問題的發現和解決中得以鍛煉。若學生在實驗中得到了滿意的結果，能使其產生巨大的成就感，進而激發更深層次的創新理念，使創新思維在實踐中得以進一步升華，激發學生更強大的學習和創新興趣。

3設計性實驗培養和提高大學生創新能力的途徑

3.1實驗選題與前期準備

在設計性實驗題目選擇上，教師要根據學生實際水平選擇難易適當的題目。選題的合適與否關系到能否達到預期的實驗目的及實驗教學各環節的順利進行。課題面選擇過小或過于簡單便失去了設計性實驗的意義，難以達到培養學生創新能力的目的，反之，課題選擇過大或實驗指標過高，超出學生的能力范圍，使學生喪失信心，也得不到相應的效果。選題應根據教學大綱，兼顧學科發展現狀與趨勢，以學生掌握的基本知識為基礎，可適當高于所學知識，有利于學生將已學過的知識系統化和實用化，有利于啟發學生探究和創新性思維[5]。根據指導教師設定的實驗題目，學生在前期準備中，應熟悉相關學科的知識，掌握基礎的實驗操作，熟悉相關的儀器設備，詳細了解實驗試劑的性能和作用機理。實驗中要用到的復雜的儀器設備要詳細閱讀說明書，并請教相關操作人員，做到對儀器能夠熟練無誤的使用；實驗中要用到的試劑，應先了解其性能，做到安全第一，并確保正確使用；實驗用具應以最大限度降低實驗誤差為前提，選擇合適的用具。

3.2查閱文獻

學生根據既定的實驗題目，查閱教材及相關專業書籍，登錄學校網站查閱中文期刊全文數據庫等相關的資料和文獻。在文獻的查閱中應多角度多方位的了解，保證查閱文獻的新穎性，注意閱讀外文文獻，從中洞察國際上新的研究動向，了解新的實驗方法并借鑒；在文獻檢索中，要求學生注意檢索的方法，提高檢索效率，確保不漏掉有價值的文獻。關鍵性的文獻對實驗幫助很大，學生可從中借鑒先進的方法和技術，以利于下一步方案設計和實施。

3.3設計實驗方案

此階段要求學生對查閱的文獻資料進行歸納總結，確定最佳方案。在此過程中學生要從實驗原理、目的、操作方法步驟、實驗材料、所需儀器、用具及數量、藥品及用量、預期結果、注意事項等做詳細計劃，并將過程以書面形式交于老師，共同研究探討其可行性并及時修正。教師應鼓勵學生在設計中大膽思考、不要局限于固定的思維模式，大膽創新。

3.4設計性實驗的實施

學生根據自己提出的實驗方案，準備實驗用具、配制藥品和調試儀器、熟悉操作過程，進行預實驗，在準備和預實驗過程中遇到的反常現象和問題，由學生自己思考，自行解決，并不斷地修改和完善設計方案。在實驗中教師只起指導的作用，一般不直接回答和解決學生的問題。設計方案的實施過程是學生把理論和實踐結合進一步創新的過程，遇到的問題要分析、思考、判斷，反復實踐才能解決，這使學生的實踐和創新能力有了很大幅度的提高。

3.5實驗方法、過程和結果的總結與討論

實驗完成后，組織學生對實驗方法、實驗過程中出現的主要問題及實驗結果進行討論、交流和總結。對于較先進及取得理想實驗結果的方法，請相關設計人進行講解，分享其設計心得，操作技巧加以推崇，以增強其創新自豪感；對于實驗過程中出現的問題，找出癥結所在，以便以后加以改進。通過對實驗的總結，加深學（下轉第124頁）（上接第106頁）生對實驗的認識，提高學生的創新思維和能力。同時教師對主動嘗試有難度題目的、有創新設計和新思路的、遇到問題能積極動腦想辦法解決的同學給與鼓勵和表揚，激發其進一步創新的積極性。

3.6撰寫實驗論文

實驗論文的撰寫是學生對整個實驗的書面總結及梳理。這一階段學生已完成了實驗操作過程，有了相應的結果，通過整理數據，分析結果，總結實驗過程，討論影響實驗的關鍵因素，在教師的指導下，按照科研論文的基本格式，撰寫實驗論文。通過論文的撰寫，使學生對實驗進一步思索，使其對實驗有一個從“理論—實踐—理論”的質的升華，激發更深層次的創新思維。同時寫論文的過程也使他們基本掌握實驗型論文的寫作模式，為本科畢業論文和畢業設計做準備，而且在導師的指導下能獨立開展科學研究。其中質量較高的論文，可向相關期刊投稿，這一活動可以更好的培養學生的創新意識[5-6]。

4設計性實驗對創新能力培養的建議

4．1注重實驗基礎知識和實驗技能的掌握

創新能力的培養不能盲目進行。能力的培養是知識的積淀與轉化、是知識的升華和運用。沒有知識的積累就談不上能力，沒有基礎就談不上提高。因而在學生進行設計性實驗時，一定不要打下牢固的基礎知識后在開展。

4.2注重學生全面培養

培養學生科技創新能力，決不只是依靠多開一些設計性實驗來完成的過程，它是是一個系統的工程，一個教學理念轉變的工程，是長期形成的過程，因而必須把培養學生創新能力融入到所有實驗過程中，讓每一個實驗能在培養學生創新能力中發光，提高每一個實驗在創新能力培養中的效能。每一個實驗項目不是一成不變的，從中找出可探討的內容，從而提高了每一個實驗的價值效益[6]。

5結束語

設計性實驗是較高層次的實驗教學，是以學生為主體的教學模式。整個實驗過程中強化了學生的自主探索的學習能力，使學生在綜合運用所學知識的基礎上進行大膽創新，重在訓練思維、提高科技創新能力，是一種有利于學生全面發展，適應時代要求的教學形式，同時設計性實驗對教師的素質和能力也提出了更高的要求，同時學生在實驗過程的創新思維和想法對教師以后的工作有很大的啟發和幫助，是一種教學相長的良好方式。因此設計性實驗值得推廣和應用。

參考文獻

［1］鄧紅梅，周天，王春,等.開設綜合性、設計性實驗教學探討[J]. 實驗科學與技術，2012，4（10）:148-149.

［2］趙相君，張培培.開放性實驗教學促進學生創新素質培養的探討[J].湖北廣播電視大學學報，2013,2（33）：97.

［3］黃玉蘭，岳才軍，劉振華.設計性實驗在細胞工程實驗教學中的研究探索[J].農產品加工:學刊，2011,2:112-113.

［4］孫艷影，劉伯陽.開展設計性實驗提高學生的創新意識和能力[J].醫學研究雜志，2012，10（41）：1993.

［5］張小林，周美華，李茂康. 綜合性、設計性實驗教學改革探索與實踐[J].實驗技術與管理，2007，7（24）：94-95.

篇10

關鍵詞：科研課題；高師學生；創新能力；教學質量

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）13-0223-03

自主創新是一個民族生存和發展的動力，是一個民族進步的靈魂，是支撐一個國家崛起的筋骨。增強自主創新能力，建設創新型國家，全面建設小康社會，培養大批具有創新能力的人才至關重要。高等院校教學和科研是相互促進相互依存不可分離的一體，所以探索依托科研課題，與科研的基礎平臺：畢業論文、創新杯、課外科技活動相結合，培養生命科學專業學生創新能力具有重大意義。

一、高師院校學生參加科研的重要性

當前不少地方高師院校對學生參與科研不夠重視，認為高師院校的任務是以培養中學教師為主，而中學教師的教學不需要科研，這種看法是不全面的。因為隨著專業開設的多元化，不少高師院校都不同程度開設了非師范專業；同時，隨著學生就業的多元化，不少學生畢業后不一定從事教師工作。因此，在校學習期間，學生學會進行科研工作，掌握科研的基本方法，提高綜合能力是重要的。由于對學生參與科研認識不足，措施不當，導致這些院校的學生科研能力不足，缺乏創新意識，畢業論文工作和質量受到影響。高校教學所傳授的科學文化知識具有系統、深、專、精的特點。因此，有必要把科學研究因素引入教學研究中，使學生參與知識的發現過程。學生科研可以提高學生學習的積極性，加深對知識的理解，對提高畢業論文質量起著重要的作用。同時，在科學研究中，學生與教師、學生與學生、學生與其他人打交道中，學會了處理多種關系，有助于學生形成創新意識、社交能力和合作精神。

二、依托生命科學科研課題類型，多樣化培養學生創新能力

生物學專業與其他理科專業一樣，是理論聯系實際、實踐性極強的學科，但又具有學科基礎廣泛，學科交叉、傳遞信息量大等特點，所涉及的科研課題，有生物學基礎理論研究，又有農業生產的研究；有微觀方面的研究又有宏觀方面的研究。因此根據生命科學科研課題類型和特點，我們多樣化地從如下幾方面培養學生創新能力。

1.立項科研課題與畢業論文相結合培養學生創新能力。畢業論文是高師院校學生教學的重要環節，也是培養學生從事科學研究能力，培養創新能力措施之一。為此，學院在畢業論文的教學中，鼓勵教師依據其承擔的科研課題和內容，劃分為若干小課題，由專家審定后面向學生，由學生選擇承擔開展論文工作。如周歧海教授、博士承擔國家自然基金、廣西基金的“黑葉猴的覓食生物學與棲息地選擇的研究”課題，從中抽取部分內容，劃分為“黑葉猴理毛行為觀察”、“黑葉猴食物選擇及食物量研究”、“黑葉猴活動時間分配的研究”等小項目，面向學生，由學生自由選題。實踐證明，這種參與重大課題研究的方式，有利于提高學生的興趣和能力，有利于培養學生的科研能力和動手能力，也有利于為學生的后續學習奠定基礎。不少同學考取碩士研究生后仍師從導師從事研究工作，如2000級的黃中豪、韋顯盛同學本科時畢業論文由黃乘明教授指導，本科畢業后仍師從黃乘明教授讀碩，開展“弄崗黑葉猴的覓食生態學”和“扶綏黑葉猴的活動時間分配及其棲息地利用”研究；另唐紹清、秦新民、鄧業成、周善義教授等也將自己承擔國家資助自然基金項目和區課題中的部分內容作為小課題給學生研究，這種依托科研課題開展畢業論文的做法，收到了很好的效果。

2.自主課題與畢業論文相結合培養學生創新能力。依托科研課題開展畢業論文，對培養學生的科研能力、自主創新能力、推動科研課題的深入起著積極的作用。但在目前實際情況下，承擔國家、區級等項目的教師畢竟是少數，多數教師從事的僅僅是校級項目、自選項目或探究性項目的課題。因此，將這些項目和課題作為學生課外小科研的內容與畢業論文相結合是必要的，它有利于提高學生的興趣和能力，發揮學生的積極性，也有助于發揮教師指導畢業論文的積極性，從而成為培養學生自主創新能力途徑之一。多年來，僅石貴玉教授就指導學生從事諸如“復合多效唑對、水仙花的矮化效應”、“重金屬對植物的毒害效應”、“環境脅迫對植物的影響”等幾方面的課題，近35人的畢業論文，10人次獲得了優秀論文，其中有的研究成果經重復實驗和整理，發表在“生物物理學報”、“廣西植物”和“廣西師范大學學報”等雜志上。

3.地方特色資源研究課題與畢業論文相結合培養學生創新能力。我院生物學專業涉及的研究課題廣泛。因此在開設畢業論文選題上也根據廣西地方特色資源開設這類的選題供學生選擇。這樣既擴大了畢業論文的選題范圍，又結合地方特色資源的研究開發，從而極大地提高學生的興趣和積極性，也有利于學生增強深入研究地方特色資源、合理利用和保護特色資源的思想意識。

4.課外科技活動與“創新杯”相結合培養學生創新能力。依托科研課題鼓勵學生參與老師的科研課題，和老師一道開展研究，提高學生的科研能力和創新能力極為重要。同時依托科研課題開展各類科技競賽，以科技創新活動為載體，提高學生的競爭意識和創新能力也極為重要?！皠撔卤薄ⅰ疤魬鸨钡哪康木褪桥囵B學生探索、開拓、創新的精神，培養學生觀察、分析的科學能力。為此每年學院領導積極動員學生參加以學院和學?！皠撔卤保^而參加全國“挑戰杯”大學生學術科技和創業為載體的活動，學生積極性高、參與面大，取得了較好的成績。幾年來，梁士楚教授、薛躍規教授、馬姜明教授、石貴玉教授、謝強副教授等老師指導的學生課題組開展研究，成果參加學校、全國的“創新杯”、“挑戰杯”比賽均獲得了好成績。如薛躍規教授指導的“湘西洛塔植物區系開發利用研究”獲全國第六屆“挑戰杯”二等獎；“大石圍及其周圍地區植物區系組成及特征”獲第七屆全國“挑戰杯”三等獎；近幾年來，我院學生獲?！皠撔卤币坏泉?名，二等獎11名，三等獎13名，賈金生同學獲二項國家發明獎，這些成績給學校、學院增添光彩，又使學生從中得到鍛煉，開拓了創新精神，培養了自主創新能力。

5.中學課改研究與畢業論文相結合培養學生創新能力。師范院校培養的學生，部分是將來的中學教師，而與中學廣大教育工作密切相關的課程改革現正在我國中學開展，因此，在大學期間讓學生接受相關中學課程改革的信息，開展課程改革的探討和與畢業論文相結合是很必要的。幾年來，依據所承擔的各種教學研究課題，我們有針對性地設置這方面的畢業論文課題，供學生選擇。如楊華副教授指導的“試論研究性學習”、“廣西中學生物教師探究教學能力狀況調查與對策研究”等；肖邦裕副教授指導的“新課程的生物學課程設計與實踐研究”、“中學生生物學學習態度的探討”等。這些是楊華副教授等承擔的國家、區課題所開設的畢業論文選題，是和中學課程改革緊密相關的研究。這種做法一是擴大了選題范圍，提高了學生興趣；二是增強了學生的改革意識，培養了學生的創新能力，為學生今后的教育工作奠定了課程改革的基礎。

6.加強課外科研和畢業論文的指導。課外科研和畢業論文的指導是逐步使學生從被動學習向自主學習方向發展，從而實現教師引導，學生自主學習的目標。在指導上，導師工作應重在“導”字上，讓學生主動去學習，積極思考，綜合分析，完成課外科研和畢業論文的實驗過程和撰寫工作。所以加強課外科研和畢業論文的指導工作，是提高課外科研和畢業論文質量的關鍵措施之一。為此，我們在課外科研和畢業論文指導中，除要求具有講師以上職稱，在教學和科研上有豐富經驗的教師才能擔任指導教師外，同時要求指導教師精心悉意、手把手地指導學生。要求學生自己去分析和解決問題，以培養學生獨立工作的能力和自主創新能力。另在課外科研和畢業論文進行期間，定期檢查各位指導教師的指導工作，保證課外科研和畢業論文工作的如期進行。

三、實驗教學改革與培養學生創新能力相結合

傳統的實驗教學中，實驗內容大多是驗證性實驗、傳授操作技能實驗和一些較簡單的綜合性實驗；實驗是在教師和實驗員準備就緒的情況下，學生按實驗步驟“藥方抓藥”樣機械進行實驗，學生處于被動地位，不利于學生創新能力和設計能力的培養，也不利于后繼課程畢業論文的教學。為此我們對實驗課進行了改革，開設了設計性試驗。具體做法是教師根據實驗教學內容提出試驗題目，由學生查資料、設計試驗方案，然后開放實驗室由學生獨立完成實驗，撰寫實驗論文，討論發言，評分等。如2002～2004級生物科學專業、生物技術專業的遺傳學實驗中，學生對“果蠅一對因子的雜交”實驗、“果蠅二對因子的雜交”實驗、“紅眼果蠅與白眼果蠅的雜交”實驗進行了實驗設計，然后獨立進行實驗，最后整理實驗結果撰寫每個實驗的小論文，在課堂上宣讀論文和討論實驗結果。由于實驗是綜合性的實驗，實驗的準備、藥品配制、實驗操作、數據整理、論文撰寫都是獨立完成，同時論文的撰寫與畢業論文撰寫格式大體相同，這不僅培養學生包括文獻查閱、方案設計、方案實施、實驗操作、結果整理和分析的綜合能力，培養了學生撰寫科研論文的能力，也為畢業論文工作的開展和質量的提高奠定了基礎。進行設計性實驗教學的課程還有微生物學、生物化學、細胞生物學、植物生理學、分子生物學等。

總之，課外科研、畢業論文和學生創新能力培養相結合，是高等教育中極為重要的內容之一。多年來我們在制定課外科研和畢業論文相關文件，加強課外科研和畢業論文工作的領導，加大經費投入的基礎上，依據各學科專業的特點，依托科研課題，多樣化地開設課外科研和畢業論文選題，使得本科課外科研、畢業論文與科研課題和培養學生自主創新能力緊密結合，增強了學生的興致，培養了學生的綜合能力和自主創新能力，提高了高師院校生命科學專業學生的教學質量。

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