综合实验论文范文

导语：如何才能写好一篇综合实验论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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当前的时代，是科学技术、信息技术高速发展的时代，其中物理实验对科学技术发展的贡献也是非常巨大的。与物理相关的新技术、新产品，正在不断地融入我们的日常生活中，而且其中有很多成果在我们的生活中逐渐地普及，成为日常生活的必需品，而且这一趋势有增无减。所以，让学生多参与物理实验课，让学生们多多讨论，不仅能够开拓思维，激发学生的创新能力，培养学生的素质，而且能够帮助他们更加适应未来社会的发展需要。由于新课程标准的提出，对于物理实验课教学的目标要求也高。这需要每位物理教师精心地设计并组织一堂高效的实验课，教师要通过这堂课激发学生的兴趣，引导学生去观察与思考，启发学生的思维，培养学生的综合素质，这是实验课教学的关键所在。素质提高的重要途径是让学生主动地去学习、去发展。只有让学生变被动为主动，才能培养学生的各方面能力，才能提高学生的综合素质。这就需要教师以训练并培养学生的思维能力为核心，包括培养学生自主学习的能力，培养学生的抽象思维能力，培养学生通过现象看本质的能力等等。这更需要教师在现行的教材基础上，通过认真分析教材的特点结合学生的实际情况，用心地去教学，不仅要传授给学生知识，更重要的是培养学生的能力，提高学生的综合素质。

二、培养学生的创新能力

实验教学是初中物理教学中的一个重要内容，实验也是组成物理学的一个很重要的部分，因此，要求学生动手做实验也是初中物理教学中一个不可或缺的环节。然而，在目前的初中物理教学中的普遍现状是，教师重点讲授理论知识，学生被要求做大量的习题，对于实验，则很少让学生动手操作，教师也是偶尔做做演示实验。这种状况对学生的全面发展有一定的影响。学生通过做实验认识物理科学，更符合人类探索自然认识规律的过程，可以让学生更清晰地更具体地认识物理事实，培养学生的观察力、动手操作能力。实验也可以培养学生实事求是的学习生活态度，激发学生对物理的兴趣。由于学生能参与其中，且体现学生的主体地位，进而可激发培养学生的创新能力。

三、综合素质的培养

通过让学生动手操作实验，把学生分为两人或者三人一组，在实验过程中，教师要注重培养学生之间在操作、问题解决方面的合作意识，培养锻炼学生的团队合作精神。通过让学生动手操作实验，也可以较好的培养学生的表达能力。例如，在做实验之前，教师可以让学生表述该实验的实验步骤、预期达到的实验目的；在做实验的过程中，学生遇到了问题，教师可以鼓励学生之间多做交流，互抒己见，或者向自己多提问，以加强口头表达能力；在实验结束之后，教师则以要求学生做实验报告的形式，培养学生的书面表达能力。通过加强教师与学生或者学生与学生之间的交流，既锻炼了学生的表达能力，又加深了学生对实验内容的印象，使学生获得较好的学习效果。通过让学生动手操作实验，也可以培养学生的自学能力，而自学能力的具备对学生今后的学习生活有很大的益处。

四、结语

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实验室对大学生科研及毕业设计进行开放，有效提高实验室利用率。药学综合实验室建成后，进行三次药学综合实验课程，学生从查找文献、收集资料、方案设计到药物合成、分析、药理毒理试验、制剂、质量检测，最后进行总结交流，完成一整套实验过程。与以往实验不同，学生通过文献查阅，拓宽了知识面，每个实验数据都来自自己的实验探索，有效激发了学生的学习热情和学习兴趣，最后的总结交流更有利于学生发现自身的不足之处，为以后学习和工作打好扎实的基础。实验室经过三年运行，学生普遍反映收获很大，不仅锻炼了动手能力，还让他们对书本所学知识更加深刻。实践证明，这种综合实验室的运行模式顺应了学科发展的需要，提高了实验教学资源利用率，推动了多个关联学科和整个专业发展进程，有效提高了学生的实验动手能力，培养了创新精神。

2.实验室管理体制

药学综合实验室自成立以来，先后制定了实验室管理条例、学生实验守则及实验室开放制度等一系列规章制度。

2.1做好仪器设备的规范化管理，建立相应的物资设备档案，包括仪器设备的信息、配件及耗材情况登记。做好各项运行档案的记载，特别对大型仪器高效液相色谱仪包括使用时间、使用人、使用时的运转情况、使用效果等进行登记。对仪器的基本操作方法及重点注意事项简易化，并在醒目位置张贴。

2.2合理配备实验技术人员，提高实验教学人员的业务水平与职业技能。要求实验技术人员熟练掌握所管仪器设备的各种使用方法、操作技能及日常维护技能。同时，实验技术人员应不断学习有关理论知识，更新实验知识，特别是药学综合课程的学习，掌握涉及课程的理论知识，到其他高校先进实验室进行参观学习，开阔眼界，更有效地为教学服务。

2.3为了提高实验教学质量，提高实验室使用效率，对药学综合实验室实现网络化管理。对实验室的基本信息、功能等实现网上查询、网上预约开放。

2.4建立健全实验室管理规章制度并上墙，包括学生进入实验室的行为规范，实验室的安全与环境管理规范，实验室开放管理制度及实验室管理人员的岗位职责等。

3.实验教学体系的改革

3.1改革实验教学内容与方法，提高实验教学质量。药学综合实验室成立后，根据自身实际情况，编写药学综合实验的指导大纲，提出几种药物由合成到制剂分析的一系列实验指导，引导学生自行设计实验，激发学生学习兴趣和自觉性，培养学生独立工作能力和团队合作精神。学生自行查找资料，设计实验方案，在设计和实验过程中掌握较多的基本理论知识和操作技能，帮助学生提高动手能力和科研水平。

3.2建立包含多学科的综合实验体系。根据教学计划与课程大纲，重组实验教学内容，分别包含药物化学、药物分析、药理学、药剂学及药代动力学实验等课程，完成从原料到成品药的全过程学习。另外，学生通过对各种制剂制备、质量分析、药物在体内的代谢等实验，掌握药物制备、质量控制、药效学和药物安全性评价等基本方法和技术，从而学习如何获取安全有效的药物。

3.3改革药学综合实验的评价方法药学综合实验是一门以学生为中心、以学生自我训练为主的实验课程，由过去老师上课、演示指导转变为学生全过程的综合设计性实验，每一阶段由不同老师负责，学生自行设计方案，再经老师负责确定可行性后，学生动手操作，整理实验数据，并进行科学分析判断，得出结论，最后学生分组答辩。老师对学生的整个过程进行考核评价。

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关键词：变速器试验台体系结构控制软件

汽车变速器是汽车中的一个关键设备，其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和可靠性。汽车变速器综合性能的测试比较复杂，目前国内的汽车变速器试验台自动化程度低、机界面不友好、测试过程依赖于测试者的经验。因此，本试验台系统自动程度高、测试项目多、实时性强且完全可靠。

1系统介绍

具体说来，该试验台系统具有以下优点：可进行五种不同型号变速器及其扩展类型变速器的性能测试；自动测试过程可智能控制；短时间内可完成综合性能（换档、加载、同步器）测试；运行参数可实时显示；可进行故障的自动检测、报警及处理等。

1.1系统硬件介绍

本系统采用双变频电机模拟汽车变速器实现工况，从而实现对变速器性能的真实检测。电机的控制通过西门子6SE70系列变频器来实现。该系统变频器采用交流矢量控制技术，对大功率交流电机实现了精确控制。因为该系统中变频器数量不多、数据传输量不大，采用RS485总线来实现工控机与变频器之间的通讯，满足了实时性要求。由于PLC控制稳定、可靠，所以自动换档执行机构（机械手）采用PLC控制器来实现不同型号变速器的自动换档动作。

图1系统结构图

1.2系统软件开发环境

工业过程控制软件往往需要具有很强的通讯能力、现场数据的实时检测能力及强大的数据库、良好的图形界面。组态王6.01采用全新中文Explorer界面并拥有丰富的绘图工具和庞大的图形库（包括大量的工业标准元件），支持多媒体和ODBC数据库提供的功能、具有强大的控件和控制语言，使用灵活、方便，提供给用户一方便的集成开发环境，使开发者可快速构造应用系统。它还具有强大的通讯能力和良好的开放性。本系统控制软件基于组态王6.01二次开发，实现了测试过程的控制、测试数据的实时显示，而且缩短了开发时间。

2系统体系结构

2.1系统要求

厂方要求试验台系统能够在线检测变速器的综合性能，包括以下试验：①各档换档试验；②变速器加载能力测试；③变速器操纵（同步器）性能的测试；④跳档检测；⑤变速器的疲功寿命试验；⑥传动效率试验。

工作性能要求为：

(1)系统运行稳定、安全可靠；

（2）测试数据报表和测试及故障诊断的界面友好；

（3）台架试验方法科室、规范，达到汽车机械式变速器台架试验方法国家标准；

（4）在同一台架上对不同种变速器完成测试功能。

2.2系统体系结构

系统整体结构如图1所示。

系统分为三大模块：①控制部分；②换档机械手部分；③试验台机电部分。控制部分以计算机为中心，控制软件根据现场数据和当前工作状态控制系统的流程、任伤分配、指令发送、故障检测等；通过板卡通讯向PLC机械手发送换档控制指令、通过RS485总线变频器发送测试所需的转速和加载扭矩信号。控制部分还包括变频器、现场数据采集卡（PCL818L）、PLC控制器。变频器可以实现三相交流异步电动机的无级调速。变频器选用西门子6SE70系列变频器，该系列变频器采用交流电机的矢量控制技术对电机进行控制。矢量控制也叫磁场定向控制。它的基本思路是利用d-q旋转坐标变换，将定子电流分成励磁电流id1和转矩电流iq1，在调速过程中保持转子磁链不变，即id1为常数，此时交流电机调速原理与直流电机相同。现场数据采集卡将现场采集的数据传输到计算机。PLD控制器根据计算机发送的指令完成将换档信号转换为换机械手的执行命令。

换档机械手部分是控制部分的执行机构，机械手根据PLD发送的换档指令完成指公平的换档动作。

试验台机电部分是本系统是最终执行机构，完成将变速器驱动到相应转速和加载扭矩，以达到特定测试工况。机械部分包括两个功率比较大的变频电机和试验台架。本系统中电机的性能对整体性能影响很大，因而选用交流变频电机。该电机能满足高精度的扭矩、转速控制，而且功率足够大，可以满足本系统试验工况要求。工作时，加载电机工作在发电状态下，能量回馈到电网，大大节约了能源。试验台架包括离合器、传动机构和汽车变速器。因为试验时要达到高转速、高扭矩的工作状态，所以机械部分加精度要高。汽车变速器是本系统测试对象，为了使装卸变速器的时间短，本试验台变速器的夹紧松开操作是通过油缸4轴连动压板来实现的。

2.3系统工作原理

系统采用双电机模拟汽车工况，其中驱动电机通过变频器的速度闭环控制模拟汽车的驱动机构，加载电机通过变频器的扭矩闭环控制模拟汽车加载。机械手根据计算机发出的指令信号完成对不同型号变速器的换档动作，从而能控制变速器换档到指定档位。在测试过程中，控制软件对系统的运行参数实时记录显示，并对温度、转速、扭矩、电流、完全罩到位信号等实时监控，遇到故障自动报警、自动分析。

3系统软件的开发与实现

本系统控制软件是基于组态王6.01二次开发的、功能结构如图2所示。

本系统从功能上完成了自动试验、手动试验、单独换档试验、疲劳试验和效率试验。计算机自动试验是本系统的主要部分，在这种状态下计算机控制变速器的测试过程，包括：试验流程、试验过程中换档顺序、各个档位的转速给定、加载扭矩给定、系统协调、信号检测及处理等。在自动试验控制下，完成从空档到最高档位的换档和加载交替过程，接着完成从最高档位降低到最低档位的降档换档，最后完成倒档测试。手动试验是由人操作手动操作台的扭钮完成的，其程序主要完成监测、报警功能。单独换档是应厂家要求对某一指定档位进行试验。疲劳试验和效率试验分别对变速器的耐久性和传动效率进行测试。组态王6.01有丰富的画面制作系统，支持无限色和二十四种过滤色，并具有丰富的图库和图库精灵、丰富的动画连接向导。利用组态王6.01界面开发系统可给各种控制模式开发生动的界面，非常形象、美观。由于自动试验过程是本软件系统的关键，故以下仅对自动试验进行讨论。

3.1接口通讯参数

组态王与I/O设备之间的通讯很方便，主要通过以下几种方式进行通讯：串口通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口方式。组态王有丰富的数据类型，使用起来特别方便。

接口通讯参数如图3所示。

计算机通过检测现场数据，根据任务规划状态向PLC和变频器发送相应的控制指令。

现场数据包括：变速器当前档位、转速、扭矩、通过拉压力传感所测得的挂档力、离合器开关信号、变速器夹紧信号、轴承温度等。其中与PLC的通讯利用组态王的板卡通讯方式，组态王与变频器通讯采用组态王的串口通讯方式，组态王与现场数据通讯通过PCL818L扩展板卡来实现。现场数据用于检测工作状态是否到位和故障报警等，如机械手是否换档到位是根据现场采集的速度之比和配方中的速比是否一致来判断的，而温度、转速等指标又是故障报警的依据。

3.2自动换档过程的实现

3.2.1自动换档过程流程图

自动换档过程流程图如图4所示。

自动换档过程要完成松开离合器、换档、闭合离合器的动作和定时加载以及档位的自动更替。由于松开离合器、换档、闭合离合器都是在电机运转的情况下工作的，因而每一动作命令的发出都要先检验其条件是否严格满足以保证安全。离合器松开的条件为：电机的转速必须在预设的范围内；档档的条件为：必须检测到离合器已松开；离合器闭合条件为：换档到位。如果条件不满足就等待条件满足，但是等待时间也是有限制的，故采用定时器计时的方法来控制顺序动作等待时间。当档位换到位时，按该档位的测试参数加载，加载一段时间就可以测得变速器的加载能力，因而加载的定时也采用定时器来完成。加载计时完毕，将进行下一档位的测试，在程序中进入换档准备过程。在换档准备过程中，当前档位标志更替为下一个测试档位的标志，档位参数（变比、档位、加载扭矩、加载转速）更改为下一测试档位的参数。

3.2.2基于组态王编程实现自动档换过程

组态王事件命令语言可以规定在事件发生、存在和消失时分别执行的程序。离散变量名或表达式都可以作为事件。当该事件刚刚发生时，该单元的程序只执行一次；当该事件存在时，按照设定的时间间隔反复执行该单元程序；当该事件消失时，该单元程序只执行一次。事件命令语言存在时的循环执行程序与普通程序的while循环类似，但不完全相同。事件命令语言在事件存在条件下可以控制和调节系统循环执行的时间，因而有利于过程控制的定时操作。事件命令语言可以完成普通程序的if、while条件，同时可以达到定时功能。而且工业控制中很多都是通过离散状态变更来激发程序的流程。组态王命令语言形式很适合开发这种过程。

自动换档过程建立了多种工作状态：“换档准备”、“换档开始”、“换档成功”、“加载”、“运行”、“试验完成”等。以这些工作状态和计算机检测到的现场数据组合构成不同的事件，再以这些不同的事件之间相互激发、转换的逻辑关系实现自动换档过程的逻辑关系。

这里采用了组态王事件命令语言中事件存在时循环的定时功能。当程序进入定时器状态时，采用计数器进行倒计时，事件存在时命令语言其它的程序都处于不被激发状态。在这种状态下，通过设定计数器起始计数值n和事件命令语言存在时循环执行一次的时间t，可以设定定时器的定时T（T=n×t）。

组态王还具有配方功能。在制造领域，配方用来描述生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系，具生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。不同型号变速器和不同档位的测试参数（转速、加载扭矩等）数据结构类型是一致的，只是比例关系不同，因而采用配方功能比例方便。

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从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN-bus。例如，在自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域，CAN-bus都具有不可比拟的优越性。工业控制系统的分布化、智能化、信息化发展，要求企业从现场控制层到管理层实现全面无缝信息集成。工业以太网满足这一要求，实现了工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，成为控制网络发展的主要方向，为全分散智能控制网络系统实现远程控制提供了可能[1]。本文作者主要介绍基于CAN总线与以太网互联的实时温度、湿度监控系统，从而实现监控设备的网络化和智能化。

1系统介绍

1.1 CAN总线与互联网互联的发展状况CAN总线是一种有效支持分布式控制的串行通信网络，是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而设计的一种串行数据通信协议，历经技术规范2.0A和2.0B后已形成CAN国际标准(ISO11898)

。CAN遵循OSI模型，按照OSI基准模型，CAN机构分为2层：数据链路层和物理层。按照IEEE802.2和802.3标准，数据链路层又划分为逻辑链路控制层(LLC)和媒体访问控制层(MAC)；物理层又划分为物理信令层(PLS)、物理媒体附属装置层(PMA)和媒体相关接口层(MDI)。由于CAN具有独特的优点，使得它在工业领域中得到广泛应用。

目前，基于CAN总线获得广泛应用的应用层协议有DeviceNet和CANOpen等。CAN具有以下主要特点[2]：(1)CAN为多主工作方式，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点送信息，而不分主从；

(2)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求；

(3)CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间；(4)CAN节点只需通过对报文标识符滤波即可实现点对点、一对多点及全局广播几种方式传送接收数据；(5)CAN报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低；

(6)CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。

现场总线网络与工业以太网的结合使得企业的管理可以深入到测控现场，在这种互联方式下，由以太网构建信息网，通过两者的有机联接，从而构成一个中型/大型的远程监控/数据传输网络[3]。

1.2系统架构系统由温度、湿度测控器、CAN以太网通信转换器、服务器和客户端组成，如图1所示。

温度、湿度测控器主要负责现场温度、湿度数据的采集、处理、控制、显示、报警以及通过CAN总线与通信转换器进行数据交换。

CAN、以太网通信转换器主要负责CAN总线数据的发送和接收，并将CAN的数据通过局域网发送到服务器上。

服务器负责监控结果数据的存储和报表的存储，同时，向客户端提供访问服务。

客户端通过浏览器上因特网访问服务器上的数据并进行通信和控制。

2硬件设计温度、湿度测控器主要分为数据采集、控制和CAN总线通讯3部分

温度、湿度测控器的温度、湿度传感器采用瑞士图2温度、湿度测控器的硬件框图Fig.2 Structure of temperature and humidity controllerSENSIRION公司的SHT10，传感器包括1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件，并与1个14位A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。SHT10具有超快响应、抗干扰能力强等优点。

每个SHT10传感器都在极精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制串行接口和内部基准电压，使系统集成变得简易快捷。温度、湿度测控器的MCU采用微芯公司的PIC18F2580，它是整个温度、湿度测控器的运算控制单元，它采用16位的RISC指令系统、哈佛总线结构、两级流水线取指等技术，具有32 KB快闪存内存、4 KB的RAM、片内看门狗、内部EEPROM、CAN控制器等丰富的片内资源，抗抗干扰性能强，功耗低，速度高[4]。PIC18F2580主要负责数据采集与控制，并与通信转换层适配器进行实时CAN总线数据的通信。

CAN与以太网通信转换层硬件框图如图3所示，它的处理器采用NXP公司的ARM7TDMI-S核的单片机LPC2378，是一款支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU，处理器时钟高达72MHz。片内含有高达512 KB的片内Flash和58 KB的片内SRAM存储器，具有强大的通信接口：10/100M以太网媒体访问控制器(MAC)，2路CAN-bus接口。

增强型外设4个32位捕获/比较定时器、1个带有2 KB电池SRAM的低功耗实时时钟、看门狗定时器和1个片内4 MHz的RC振荡器。LPC2378的强大功能为CAN和以太网的通信转换带来了极大方便[5]。

3软件设计软件设计的对象主要包括3部分：温度、湿度测控器的检测控制和CAN通信，CAN以太网通信转换，B/S平台。

3.1温度、湿度测控器的软件设计温度、湿度测控器的软件流程

它主要包括初始化子程序、CAN数据的接收和发送程序、显示程序、键盘扫描程序、控制程序。CAN数据的接收和发送对实时性要求比较高，故采用中断方式进行处理。微处理器PIC18F2580在程序开始首先要对CAN控制器模块进行初始化。主要通过测控器本身的地址标识的读取来对CAN控制器的过滤器和屏蔽器进行配置。屏蔽器用于确定标识符中的哪一位被过滤器检查，这样，一旦1条有效的信息被信息缓冲器MAB接收，信息的标识符区域将与过滤器值相比较，若相匹配，则信息将被装入接收缓冲器。微控制器收到CAN数据后，根据相应命令进行相应动作，如设置相应报警温度湿度、执行相应控制等，然后，做出相应的应答。

控制程序主要是通过串行接口对SHT10进行数据读取，并把读取数据与设定数据进行比较，运用bang-bang控制通过驱动电路控制中央空调，使得房间保持一定的温度和湿度。3.2 CAN与以太网通信转换软件设计3.2.1 LPC2378的CAN控制器与CAN总线间的数据传输LPC2378的CAN控制器带有1个完整的发送和接收缓冲器串行接口，它是1个双重接收缓冲器，有了这个双重的接收缓冲器，芯片可以在对1个报文进行处理时，可接收另一个报文，但它不含有验收滤波器。验收滤波器是独立的器件，它对所有CAN通道进行CAN标识符过滤。

数据从CAN控制器发送到CAN总线由CAN控制器自动完成。发送程序采用中断方式，中断方式发送程序分为发送主程序和中断服务程序。主程序用于控制信息的发送，中断服务程序负责发送临时存储区中的暂存信息。中断流程图见图5。

μC/OS-Ⅱ是一个包含时间管理、任务调度等基本功能的小型、轻量级的嵌入式实时操作系统的内核，而且LPC2378是基于ARMTDMI的ARM的内核，其内核与存储器结构都很适合操作系统的运行[6]。

以太网控制器采用uC/IP的协议栈，主要使用TCP/IP协议。TCP/IP是面向连接的协议，它在2个TCP之间创建1条虚连接，TCP在运输层使用流量控制和差错控制机制来保证数据的可靠性[7]。TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向流动。控制器作为客户端发起连接。通过TCP/IP数据的收发中断见图6。

对于TCP数据包，LCP2378取出数据，并存入数据区，对数据进行相应分析后，通过CAN控制器发到CAN总线上，对于从CAN总线上接收的数据，同样存入相应数据区，将数据按照TCP/IP进行封装发送。

图6与以太网通信的中断方式的数据收发Fig.6 Data exchange with Ethernet through Interruption4实验测试系统研制成功后，与多个带有32个节点CAN总线子网系统和以太网环境中进行测试。主要针对TCP/IP协议和CAN协议的数据通信实现对其性能和稳定性进行验证。图7所示为使用ZLGCANTest工具监测到的数据截图。

图7 CAN总线数据截图Fig.7 CAN field bus screenshot整个系统正式投入运行后，到目前为止已经投入运行半年时间，系统运行稳定，没有出现数据丢失或者由于总线冲突导致的节点自动脱离总线的现象。

5结论

(1)所设计的基于CAN总线与以太网互联的实时温度、湿度监控系统在某数据中心得到应用，系统中采用的底层使用CAN总线通信，中间层使用以太网通信，上层通过服务器与因特网连接，经过长时间的测试和运行，并与其他通信方式相比较，CAN总线通信方式稳定性良好，可靠性高。

(2)由于原数据中心测控装置分布较分散，房间数量多，导致房间温度、湿度控制不稳定甚至导致事故发生。采用该系统以后，不仅所有的房间温度、湿度可以乾地远程实时监控，而且整个测控系统的稳定性、准确性大大提高。

(3)实践证明，基于CAN总线与以太网互联的实时监控系统的系统是可行的，符合未来监控技术的发展趋势。另外，该系统也可以应用于其他需要实时监控的领域。

参考文献

[1]邬宽明.CAN总线原理与应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社，1996.WU Kuan-ming.The theory and application system design ofCAN bus[M].Beijing:Beihang University Presss，1996.

[2]饶运涛，邹继军，郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.RAO Yun-tao，ZOU Ji-jun，ZHENG Yong-yun.The theory andapplication system design of CAN bus[M].Beijing:BeihangUniversity Presss，2003.

[3]XU Jian-ning，LIU Wei-dong，JI Yan-peng，et al.Remotemeasuring and controlling system based on Ethernet and CANbus[J].Computer Measurement&Control，2007，15(3):302?304.

[4]刘小强，粟梅.基于CAN总线的数据采集处理系统的设计[J].仪表技术与传感器，2006(9):22?24.LIU Xiao-qiang，SU Mei.Design of data acquisition systembased on CAN fieldbus[J].Instrument Technique and Sensor，2006(9):22?24.

[5]曹小华，赵成，陶德罄.基于现场总线CAN的实时监控系统研究与设计[J].武汉理工大学学报，2005，29(6):910?916.CAO Xiao-hua，ZHAO Cheng，TAO De-qing.Research anddesign of real-time supervisory control system based on CANfieldbus[J].Journal of Wuhan University of Technology，2005，29(6):910?916.

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【关键词】高等数学；数学实验；教学模式；素质教育

数学实验是在高等数学教学改革和素质教育的形势下提出的将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体的教学模式.开展高等数学实验教学，适应21世纪人才培养对高等数学教学的新要求.

一、高等数学实验教学的必要性

在高等数学的完美公理体系下，发现问题、处理问题、解决问题的思维轨迹常被掩盖，学生在学习中感到被动.数学实验抛开抽象的数学定理、公式的证明，利用可操作的程序，使学生在自己的探索实践中体验数学思维轨迹，对数学现象进行观察、研究和分析，从而发现数学规律，建立数学模型，完整地模拟一个基本数学问题的解决.这不仅加深了对理论知识的理解，而且也培养了学生独立思考并解决问题的能力.同时，随着现代科学技术的发展，大量新兴的数学方法在科学研究和生产管理等领域中被成功地应用，利用数学实验这种方式可以培养学生应用数学的能力.所以，数学实验能使学生更好地掌握数学知识，有利于培养学生的创新思维能力和数学实践能力，提高学生的数学素质及综合素质.

二、高等数学实验教学的设计与实施

1高等数学实验教学的基本原则

在高等数学教学中，理论教学强化数学概念与定理的讲授，而实验教学则侧重于学生应用数学的能力、数学软件的操作能力以及创新能力的培养.教师应将实验教学与理论教学融为一体，针对教学相关内容选择实验内容，将实验作为辅助教学手段，帮助学生更好地理解所学理论知识.教师在设计实验时，应以循序渐进为原则，涉及的数学知识尽量不要超过学生学习的范畴，实验尽量与专业相关，具有一定的实际背景和应用价值，让学生在实验中体会到理论和实践的相互作用.随着课程的深入，应逐渐增加案例的深度，实验要具有一定的开放性，让学生逐步学会从实际问题中提炼出数学模型.高等数学实验教学强调以“学生为主、教师为辅”的原则，学生对问题进行分析思考，独立地利用计算机去编程、计算，教师只起着组织和指导的作用，这样才能使学生体验问题解决的全过程，从实验中探索数学的规律性.

2高等数学实验教学设计

（1）软件条件

开设以算法设计、数据处理和初步的数学建模为主体的高等数学实验课，首先应选择合适的、功能齐全的数学软件平台.应用较多的是Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica软件，其中，Mathematica把数值和符号运算结合起来，可以方便地作出函数的图形，具有安装快、启动快的优点，比较适用于高等数学的实验教学.

（2）编写高等数学实验教材

我校高等数学实验课程尚属建设阶段，现用的数学实验教材并不适用于计算机基础知识及高等数学知识较为欠缺的大学一年级学生.为此，一方面，我们在自编高等数学教材中，针对具体内容，如函数的极限、导数、微分、积分、函数作图以及微分方程求解等，穿插Mathematica编程计算的内容；另一方面，我们还编写了适用于一年级学生的《高等数学实验》讲义，它主要包括Mathematica软件速成及八次（16学时）实验两部分内容，其中第一部分比较系统地介绍了Mathematica软件的常用方法，第二部分的每次实验都有完整的实验内容、步骤及练习思考，有效地保证了高等数学实验教学的顺利进行.

（3）高等数学实验教学内容

高等数学实验分为基础实验、探索性实验和综合实验三个部分.基础实验主要包括计算、验证、演示和模拟实验.其中，计算实验可以通过数学软件求极限、导数和积分等.验证试验可以实现数学定理、公式的计算机证明，例如验证两个重要极限及牛顿—莱布尼茨公式等.演示实验可以直观地演示各种静态和动态的图形，将难以讲解的数学规律呈现出来.模拟实验可以模拟一些数学概念的形成过程和结果，使数学变得具体化，例如模拟数列和函数的极限等.探索性实验是让学生运用数学知识和实验知识，独立地研究一些与专业相关的小案例，设计算法，编制相应的程序来实现，从而体会其蕴含的基本数学思想和方法.综合实验是以高等数学为核心向边缘学科发展，可涉及微分几何、数值方法、数理统计、组合与图论、微分方程、运筹与优化等.具体以学生的专业为背景，设计一些综合的实际应用型案例，其内容可以取自科学研究中的基础问题和工业、农业、工程、经济、军事、管理、生活等各领域的实际问题，选择时应遵循可接受性、实用性、开放性等原则，让学生体验数学实验的全过程.

利用Mathematica软件，结合自编的高等数学教材和讲义，我们在高等数学教学中安排了八次实验，共16课时，分两个学期开展.实验一介绍数学软件的使用方法，然后介绍一元函数的作图方法、求函数值、方程与方程组的解法、不等式与不等式组的解法等等.实验二介绍用数学软件求极限、无穷小的阶、函数的导数、函数的微分以及函数的极值等.实验三介绍用数学软件进行函数的积分运算和求微分方程的解，并掌握用定积分和微分方程解决实际问题的方法.实验四结合前面的理论知识及实验，给出几个小案例，教师分别阐述背景知识，让学生利用已有的数学知识和数学软件，自己编程，提出问题的解决方案.实验五用数学软件演示多元函数作图，介绍如何求偏导数、全微分，演示曲面及其切平面，讨论多元函数的极值、二重积分.实验六介绍如何计算三重积分、曲线积分和曲面积分.实验七介绍级数的运算、级数的收敛性和函数的逼近.实验八属于探索性和综合性实验，通过前期的积累，教师给出实际案例，让学生独立思考，解决问题.同时，结合学生的专业背景，讨论近年来数学建模培训及竞赛的相关选题，让学生体验从实际问题建立数学模型，然后利用数学实验方法解决问题的过程，将数学模型教学进一步融入高等数学理论教学中.这八次高等数学实验课，既实现了对高等数学理论教学的有益补充，又培养了学生的实践能力，基本满足了高等数学理论课与实验课的教学要求.

3高等数学实验教学的实施

数学实验教学模式是以问题为载体、以计算机为手段、以软件为工具、以学生为主体的一种创新教学模式.高等数学实验教学模式主要有两种，一种是将数学实验融入高等数学的教学之中；另一种是单独开设数学实验课，进行系统的讲解和上机实验.无论是哪种模式，基本都包括以下环节：

（1）教师通过计算机演示实验目的，并提出实验课题.

（2）教师讲解实验中问题的背景、相关的数学理论和实验方法.

（3）组织学生分组讨论，学生通过自主探究和协作学习，设计求解的方案，探讨解决问题的数学模型和算法，并进行讨论交流.

（4）在教师的指导下，利用相关的数学软件或通过计算机编程进行计算，对所得数据进行分析，找出可能存在的规律，并给出严格的论证，完成相应的实验报告或实验论文.实验报告是实验的成果体现，它包括实验目的和要求、实验内容、实验方法和步骤、数据记录和分析、实验结果的分析和总结以及教师评价等内容.实验论文类似研究论文，包括题目、摘要、正文、参考文献等部分.基础实验一般采用实验报告的形式，而综合实验则以实验论文的形式为主.

4高等数学实验课的考核

为了确保高等数学实验课的教学效果，课程结束时可对学生进行适当的考核.实验课的考核可与理论课的考核相结合，占该课程总成绩的15%左右.实验课的考核成绩以学生提交的实验报告和实验论文为主，学生的每个实验都由任课教师依据“真实性、知识性、实践性、创新性”这四个方面综合给出成绩，试验总成绩根据每个实验的成绩平均得出.高等数学考核方式的改革更加重视知识的实际运用能力，符合素质教育对高等数学教学模式改革的要求.

三、结 语

高等数学实验课为学生创造出一个科研工作的模拟环境，培养了学生的创新意识和实践能力，提高了学生的综合素质.高等数学教师需要有扎实的数学理论基础，并掌握几种常用的数学软件.教师应进一步探索更加灵活的高等数学实验教学模式，鼓励学生针对自己感兴趣的数学问题设计实验，使实验课的内容更加生动，实验的方式更加灵活.同时，扩大高等数学实验的内涵，将实验课的教学模式引入到工科数学的其他课程，进一步完善工科数学实验教学体系，并逐步扩大范围，将数学实验课与大学生数学建模竞赛等活动有机结合，吸引更多的学生参与.这对提高教学质量、推动高等数学教学的全面改革、加强素质教育、培育复合型人才，具有十分重要的现实意义.

【参考文献】

[1]马新顺.在高等数学教学中引入实验课的实践[J].工科数学，2000，16（3）：87-88.

篇6

关键词动物细胞工程;开放实验教学;教学模式;西南科技大学

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

西南科技大学地处四川省绵阳市，是中国西部的一所重点建设学校。西南科技大学生命科学与工程学院现共有7个专业，其中包括生物工程专业。由于生物工程专业是一门实验性、实践性非常强的学科，对该专业人才培养的要求是要具有较深厚的理论基础和较宽广的知识面，较强的实验、实践能力和创造能力。因此，笔者在优化理论教学的同时，也在积极思考如何加强生物工程专业的实验教学，强化实验与实践能力的训练，培养学生的动手能力，激励学生学习兴趣和创新精神，提高学生综合素质。传统的生物科学专业实验项目大多属于单一的验证性实验，且内容多是依附于各门课程的理论授课而开设，实验方法刻板，学生上实验只是被动应付、机械操作。这种“照方抓药”的实验形式极不利于学生智力的开发，限制了创造性思维的发展，不能充分调动学生的积极性和能动性。因此，生物工程专业的实验体系改革势在必行。近年来，西南科技大学加大了对本科教育的实验建设投入，大大改善了本科生实验条件。2010年，生命学院抓住学校迎接本科教学水平评估的契机，根据实际情况，申报了一个实验室建设项目“生物工程实验室建设”，得到了学校的批准并立项。在项目的实施过程中，不仅考虑了实验室软、硬条件的改善，同时也把实验教学模式的改革放到了重要的位置[1-2]。

1课程简介

《生物工程大实验》是生物工程专业的一门必修实验课，主要包括发酵工艺学、植物细胞工程、动物细胞工程3部分，在课程的教学过程中，动物细胞工程的实验周期相对稍短一些，同学们对动物细胞工程兴趣会更浓一些，因此，在动物细胞工程实验教学上应率先进行开放教学模式摸索。

2教学形式

教学共分为5部分内容，包括实验方案设计、方案讨论、实验操作、实验论文报告、实验总结。

2.1实验方案设计

笔者在进行《动物细胞工程》理论教学中，发现学生对动物细胞培养特别感兴趣。利用学生的这种好奇心理，在课程结束时，安排学生做了一个实验方案设计——小鼠××细胞系的建立，该设计既是理论课程的一个结课报告，也是本实验的一个实验指导。为节省材料，将学生分成几个大组，每个大组8个人，然后每个大组再分成4个小组，每小组2个人。每个大组发放1只小白鼠，每个小组的学生根据自己的兴趣，可自由选择目的细胞，包括肌肉细胞、肾脏细胞、肝脏细胞、肺细胞、骨髓干细胞等。这样在一个大组内就可做不同的细胞，便于同学之间的相互交流和学习，同时也节约了材料。

该次实验方案是一个完整的有关动物细胞系建立的具体方案，包括实验准备工作、培养基的配制、原代细胞培养、细胞的纯化与传代、细胞生长曲线的测定、细胞的冻存与复苏。在方案中，要求学生详细写出实验目的、实验原理、实验材料、方法与过程及注意事项，这就要求学生认真思考自己所需要的材料，因为每组学生所做的细胞不同，采用的培养及纯化方法也不相同，所需要的材料也不相同，包括需要哪些药品、试剂怎样配制、需要多少吸管，甚至连废液缸都要考虑到。这样培养了学生的主动思考能力和积极参与性，而不再像以前一样由老师准备好所有器材，自己只需要按照老师指定的步骤，将老师已准备好的试剂一一的加进去即可。

2.2方案讨论

方案设计好以后，教师进行修改，主要指出一些原则上的错误，让学生进行改进，然后进行交流。挑选一个比较典型的小组，向大家汇报，让同学来指出其设计上的不足，再在老师的指点下，比较自己的方案，这样在讨论中让学生对自己的目的和要求更加清晰。最后，给大家播放有关动物细胞培养方面的教学录像，详细介绍在操作中的注意事项，特别是一些细节问题，让同学们事先有所了解。

2.3实验操作

大家的方案在讨论和看完录像后再一次进行修改，经老师修订同意后就可进行实验操作环节。学生按大组领用所需的器材，自己进行清洗、包装和灭菌处理，配制所需的试剂，按照设计的实验方案进行实验操作。在实验过程中，由于细胞生长的进度不同，同学们需要在不同的时间来进行处理。为解决这个矛盾，实验室采取了全天开放、学生预约登记的形式，保证学生可以在预定的时间进行实验。在实验进行过程中，要求学生每天来观察细胞生长情况。

2.4实验论文报告

该实验报告采用科技论文报告的形式代替传统的实验报告，要求学生严格按照科技论文格式写出题目、前言、材料与方法、结果与分析、讨论与建议。前言部分要求学生简单介绍实验的原理与目的，由于动物细胞原代培养与细胞纯化的方法很多，多种方法大多可以使用，学生甚至可以同时使用不同的实验方法进行，但要求必须写出选择此方法的依据。材料与方法部分要尽可能详细，以锻炼学生自己动手准备实验的能力。实验结果要实事求是地记录下来。讨论为重点部分，要求结合理论知识对实验结果进行分析、综合、归纳和推理。若结果与预期不符，应分析原因，列出改进措施。最后，要求学生对此次实验教学提出自己的看法和意见。

2.5实验总结

课程结束后要对此次实验的情况进行总结，对出现的一些典型的情况进行分析。比如染菌严重等。分析其可能的染菌环节，及操作上的一些不正确的地方，让学生明白自己的不足之处。

3教学效果

此次开放实验教学，总体来说还是取得了较为满意的效果，与以前传统的实验教学方式相比，该教学主要达到了以下目的[3-4]:

3.1真正做到了理论和实践相结合

由于《动物细胞工程》是一门理论与实践结合非常紧密的课程，在课程讲授过程中，会涉及到许多与实验操作有关的知识，而学生以前并没有相关知识的积累，讲解起来非常空洞。比如，在讲授原代细胞的制备方法中，会包括酶消化法和组织块法2种方法，这2种方法有何优缺点，应怎样根据实际情况进行选用等，这类知识教师通常在课堂讲授时只讲一些基本的理论知识，而具体情况需同学们通过自己的实践和相互交流就得到深刻的认识。

另外，由于要求学生自己动手设计实验方案，而方案的设计必须建立在踏实的理论知识基础上，这就要求学生在实验方案设计的同时，必须理清楚方案设计的理论依据，同时也培养了同学们查阅资料、阅读文献的能力。

3.2有效培养了学生的动手能力、思维能力，训练了从事科研工作的基本功

由于实验带教老师仅指出实验的名称，提供与本实验相关的实验器材、试剂、动物等，其余由学生通过阅读教材、查阅资料，明确实验目的、实验方法与步骤、注意事项等内容，并在此基础上按步骤进行操作。在教学过程中，学生始终处于主置，教师则处于主导位置。学生在实验中必须充分应用所学的理论和已掌握的技能，完成整个实验，包括实验的设计、操作的步骤、仪器和材料的选择、结果的分析等。其中每一步骤对学生来说都是全新的，充满了挑战性，试验结果不是预先知道的，学生必须对实验中出现的异常现象及时分析，并提出相应解决办法，这就要求学生要有严密的实验思路和严谨的科学态度，调动学生的主动性。比如器材的清洗、包装、灭菌等工作，平时大家都不太重视，而通过实验，就有了切身体会，有的同学在做过滤除菌制备培养基时，由于无菌工作未作好，导致培养基染菌变浑浊而只能重做。由于各小组的实验材料和结果都不相同，也进一步拓宽了学生的知识面，充分挖掘了学生的创造才能，促进学生科学素质的提高，培养学生的综合能力。

实验结束后要求学生按照论文的格式和规范撰写实验报告。对于普通高校的大多数学生来说，撰写论文是一件遥不可及的事情，现在他们具有了论文的素材，就可以模仿科技论文的写作要求去完成，使学生获得了撰写科研论文的训练，掌握了从事科研工作的基本功。

3.3加强了老师和学生之间的交流，增进了师生感情

由于学生频繁出入实验室，与老师接触的时间增多，师生之间可广泛的进行交流，可以加深学生对老师的理解、对教师行业的尊重。

3.4培养了责任心和科学态度，提高了兴趣，增强了自信心

实验分小组，做到任务到人，每个人对自己培养的细胞都爱护有加，这种负责任的心态是在做别的实验时看不到的。与以往实验不同，同学之间是用自己的劳动成果做比较，都格外努力。成功的同学根据自己的想法做设计、做实验，获到了很好的结果，会产生一种自豪感和自信心。而失败的同学虽然有一些丧气，但在认真总结教训和向成功同学取经的基础上，在第2次实验中还是会得到满意的结果。另外，由于实验过程中需要同学之间相互合作、协调进行，增进了同学的团结、互助、协调的精神。

3.5提高了师资队伍水平和实验教学质量

开放式教学中一些实验内容反映了当代科学技术的发展水平，涉及的知识面广。教师不仅要有本学科扎实的理论基础、较好的实验技能，还要加强业务学习，不断更新自己的知识，这在新实验开设和学生科技创新活动中显得尤其重要。可以说开放教学提高了师资队伍业务水平。从传统的实验教学到开放性实验教学的转变不仅对教学双方产生巨大影响，对提高实验室的建设和管理水平也会起到不可估量的作用，这种改革无疑会使实验室的各项工作发生质的飞跃。开放实验维护了学生的原创精神，能使学生在宽松的实验环境中实现从被动学习到主动学习的转变。可以说开放实验是实验教学中实现因材施教的必由之路，是培养学生创新能力的必备条件。

4存在的问题与改进措施

4.1实验室配套设施不完善

由于实验人数剧增、延续时间较长，仪器设备接待能力明显不足。因为细胞培养严格要求无菌操作，所以，大部分操作都在超净台上进行，这样就造成对超净台需求的矛盾。而且，因为同学们大多是新手，操作时非常小心、谨慎，这样也常常导致不能按照预定的时间结束实验，设备流动速度慢，同学们等待时间较长。另外，由于学生人数多，人流量大，导致无菌室有名无实，也由此使一些同学的实验材料被污染。

4.2增加了教师的实际工作量

设计性实验教学比单项实验教学工作量大、持续时间长。为了充分利用设备，缓解实验室设备紧张的压力，在一个规定的时间段，采用了学生预约、全天开放的实验模式。为了做好实验，同学们无论中午、晚上，只要有时间就可以到实验室做实验，由于学生以前没有受过这样的训练，教师必须随时在场给学生提供帮助，这就要求教师做出更多的奉献。另外，由于学生采用了各种各样的材料，教课老师需要查阅大量的资料，自己做一些预备实验，这样才能更好地指导学生。

4.3加大了实验费用开支

实验要求学生自己准备实验材料和试剂，这比教师统一准备要消耗更多的实验试剂和材料，从而加大了实验费用开支。而且由于大家所采用的实验材料不一致，虽然老师在审阅设计方案时，取消了一些耗费较大的项目，但是仍然需要准备各种实验相关试剂和材料，也造成了实验开支的大大增加。

5结语

与课堂理论教学相比，实验教学更有利于培养学生的创新能力，实验室是让学生学会从实践中发现问题、解决问题和将所学知识运用到实际中去的重要场所，是培养具有创新能力的科学研究和应用人才的实践基地。而要真正上好实验课并非易事，综合性、设计性实验教学仍有待进一步完善。

6参考文献

[1] 常东胜，李涛，李静平.开放式实验教学模式的探讨[J].齐齐哈尔医学院学报，2005，26(7):810-811.

[2] 李江滨，黄迪南，侯敢.生物化学实验教学改革探讨—— 论文式实验报告[J].卫生职业教育，2005，23(15):100-101.

篇7

    关键词:药理学;实验教学改革;创新型人才培养

    国家教育部出台的《面向求学网振兴行动计划》,明确提出了以培养人的创新思维和创新能力的创新教育来适应日新月异的科技发展和社会的需求。高校在培养学生创新意识、创新能力的过程中,应该首先从培养创新意识入手,加强实践环节教学,逐步培养学生的创新能力,培养创新性人才。

    药理学作为高等医学教育中的一门重要的桥梁学科,其实践性科学的性质,使实验教学在药理学教学中具有重要地位。然而,传统的药理学教学过多地强调通过验证性实验来加深学生对理论知识的理解和巩固,忽视了对学生动手能力和创新意识的培养。因此,改革传统的教学模式与方法,在药理学实验教学中积极进行知识、能力、素质三位一体教育,培养新型医学人才,具有十分重要的意义[1]。近年来,我们就如何改革药理学实验教学,促进创新型人才培养做了有益的探索和实践。

    一、改革实验教学体系,加强创新技能

    训练实验教学是培养学生动手能力和创新能力的重要途径。实验教学的目的是使学生在获得基本知识、基本技能的基础上,加强观察、分析、解决问题的能力以及严谨的科研态度和创新能力的培养[2]。为了保证实验教学质量,提高实验教学效果,促进创新型人才培养,我们积极改革实验教学体系,实施“三段式”实验教学模式,就是将药理学实验分为验证性实验、指导性实验和开放性实验三个阶段,对每一阶段采取不同的教学形式,制定相应的教学目标,逐步提高学生的学习兴趣、综合素质和创新能力。

    (一)验证性实验阶段这一阶段以验证性的基础性实验为主,主要是药理学实验的基本技能训练,包括实验动物的捉持、给药方法,以及手术器械的使用、常用仪器的操作等。

    教师可根据实验教材对部分内容进行讲解、示范,然后学生练习操作,掌握扎实的基本功。接着安排几个有代表性的、教学效果好的、学生感兴趣的验证性实验,如:不同剂量药物的作用差异等。主要目标是培养学生观察实验、记录实验结果、整理实验数据的能力。

    (二)指导性实验阶段指导性实验阶段为学生技能的促进和提高阶段。

    在学生基本掌握药理学实验基本技能和基本方法的基础上,逐步扩大其自主学习的空间,调动其施展才华的兴趣。实验内容以综合性为主,如传出神经系统药对兔血压的影响实验等。实验过程、结果分析等以学生为主,教师仅起到指导和辅助的作用,或者教师提出问题,让学生们独立思考、广泛讨论和拿出解决问题的具体方法。此方法的特点是:实验过程较复杂、观察指标较多、难度较大,但可以较好地培养学生的思维能力和科学分析问题的能力,从而提高学生的学习兴趣和实际操作能力,提高综合素质。

    三)创新性实验阶段这一阶段的教学目的是培养学生的科研意识,激发学生的创新能力。实验前教师首先给学生做科研基本知识的专题讲座,内容包括文献检索、科研选题、实验设计、预备实验、正式实验、结果分析处理及论文撰写等。然后根据每位学生自己熟悉或感兴趣的内容对课题进行自主选择,模拟科研过程进行初步的调研、立题、实验设计、实验实施、论文撰写等方面的训练。此阶段的教学形式是学生以实验小组为单位,通过初步调研,选定实验题目和实验方法,并通过反复论证后开始实施实验操作,完成实验数据的处理、实验论文的撰写及进行论文答辩等。通过这样的训练,有利于培养学生独立思考能力、运用知识能力、设计能力、创新能力和团结协作精神。

    二、改进实验考核方法,强化创新能力培养

    传统的药理学实验考核方式比较简单,以学生参加实验课的次数、操作表现和实验报告等为依据,给予学生实验成绩。显然,这种考核方法存在着一定的偶然性和知识的局限性,不利于对学生所学技能的全面了解,特别是不利于对学生动手能力和解决实际问题能力的考察[3]。

    因此,我们对药理学实验考核方式进行了改革。

    改革立足于对学生知识、能力和素质的综合测定,引导学生注重学以致用,有意识地加强创新思维、动手操作能力的培养。考核的内容包括两个部分。第一部分,对学生逐人进行实验基本技能的考核,如动物的捉拿方法、基本给药途径等;第二部分,对学生进行一些简单的实验设计考核,考察学生是否掌握了药理学实验的基本思想。

    其中,第二部分是考核的重点。考核时,让学生以小组为单位,自选、自设和自做实验课题。具体过程包括:(1)学生自己查找资料,自行选择实验内容和实验方案,并在全班实验课上进行实验立题和设计的可行性论证,根据大家提出的问题和建议,最后写出较为完善的实验计划,老师给予适当的提示和指导;(2)根据论证后的实验计划,小组分工合作完成实验全过程,并对实验结果或现象进行讨论,最后对数据进行统计学处理,如实地写出合格的实验论文;(3)实验小组选派一位同学进行论文报告,其他成员逐个对自己所承担的任务进行答辩。综合论文质量、个人答辩及个人操作技能三项水平最后得出实验课成绩。通过以上的实验考核,加大了创新实验成绩在总分中的比重,激励学生的创新意识及勇于实践的精神,让创新型人才脱颖而出。

    三、加强实验室建设,完善创新性实验

    条件实验室是实验教学的基本活动场所,良好的实验室环境有利于学生、教师和技术人员开展教学和科研活动,对培养学生严谨的学习态度和工作作风、一丝不苟的科学精神起着积极的潜移默化的影响作用[4]。因此,实验室的环境建设与管理是搞好实验教学的前提和基础。

    (一)建立优良的实验室硬件设施我校为加强药理学实验教学,建立了现代化的药理学实验室,配置了6套计算机系统及生物信号采集系统,传出神经系统药、利尿药、呼吸系统药、强心苷药物等实验都能在实验室进行。由于该系统性能好、分组多、又有模拟实验系统的配合使用,以及方便处理实验数据的特点,可开拓学生视野,提高学习兴趣,受到学生的一致好评。此外,还添置了荧光分光光度计、荧光显微镜、酶标仪等大型仪器,供学生开展创新性实验使用,为学生开展创新性实践活动提供了设备保障。

    (二)建立完善的实验教学和管理规章制度建立完善的实验室管理制度,使实验室的教学与管理有章可循、有据可查,从而保证了实验室管理工作的规范化、制度化。如:实验室的精密仪器、消耗物品、仪器说明资料、实验经费和教学档案等都由专人负责;电子设备每月都进行调试,发现故障及时维修;根据不同班次周密计算所需实验材料、药品、仪器、动物数等并保证供应;进入实验室的同学都必须穿工作服,严禁在实验课中大声喧哗,养成严谨的学习风气等。

    四、注重实验教师队伍建设,促进创新性人才培养

    当今世界,医学科学技术发展日新月异,各学科之间相互交叉渗透,各种实验设备和技术综合利用,实验技术也越来越具有交叉性和边缘性。要保证和提高药理学实验教学质量,培养学生实践能力和创新能力,实验教师队伍的业务素质是关键。他们不仅要掌握本专业系统的知识和技术,而且还要掌握相关学科的理论和技术,将各学科知识和技能有机融合在一起[5]。而且,创新型人才的培养离不开创新型的教师,实验指导老师其自身创新思维的培养和创新能力的提高是提高创新性实验教学质量的前提。)为此,我们在积极鼓励教师脱产进修、到相关单位学习取经的同时,鼓励教师在工作实际中勤于思考,勇于探索,注重相互交流,共同提高。特别是对于青年教师,采用预实验、预试讲、集体讨论备课和举办实验技能培训班等方式,帮助他们熟练掌握药理学实验的教学和指导技能,提高实验教学质量。新晨

    总之,经过几年的实验教学改革,药理学实验教学质量有了很大的提高,特别是通过开展创新性实验,充分调动了学生学习的积极性与主动性,培养了学生独立学习、观察、分析问题和解决问题的的能力,大大提高了他们的综合能力和创新能力,更为今后开展探索性研究工作积累了方法和经验。

    参考文献:

    [1]闵清,舒思洁,吴基良.药理学实验教学改革的思考[J].

    医学教育,2005(5):6566.

    [2]贺美枝,訾春梅.实验在药理学教学中的地位和作用[J].

    卫生职业教学,2003,21(7):121.

    [3]任利君,李新华,李萍.药理学实验教学改革与实践[J].

    医学信息,2007,20(4):556557.

篇8

关键词：机械工程；本科；毕业设计

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0262-01

1 引言

毕业设计是高等学校应届毕业生在毕业前接受课题任务，在教师指导下独立进行科学研究或工程实践，获得基本训练并取得成果的过程，它是评估学业成绩的一个重要方式，也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环。作者结合广东工业大学的实际,从科学选题、落实开题环节、保证毕业设计论文质量等关键环节提出了改进毕业设计

工作的措施。

2 科学选题

选题是毕业设计工作的龙头，选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的第一步。但是选题目前存在着一些问题：有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够；有的选题对学生显得难度较高,工作量过大；有的选题虽然有较高的研究价值，但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选；另外，系与系之间和各系内部之间的设计题目在难度和分量上也存在一定差异。

针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。

(1)毕业设计选题要尽可能联系工程应用、生产实际和科学研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关科研情况,分析解决问题的方法和途径,使能力得到提高。因此,我们在为2003 级机械制造及自动化专业的学生选题时,选择了“旋转超声主轴振动系统研制”，“三座标工业机械手的设计”，“防伪矿泉水瓶盖的设计”,“自动门PLC控制系统设计”，“适合于电感的微点焊系统研制”等新颖又结合科研实际的课题,尽量反映当代科技发展水平,让学生能了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态,结果学生更加乐于参与到科研课题的研究中。

(2) 要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,例如“微细特种加工中心”试验样机在我们教研室已经搭建好，“线切割机床、电火花机床、超声抛光装置”等设备可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作，锻炼自己的动手能力的机会。

(3) 要有适当的难度和深度。举例说我们选择“旋转超声主轴振动系统研制”课题时,考虑到该课题涉及了声学,机械振动学,电力电子学,数电，模电等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内,经过努力能完成任务或做出阶段性结果,我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、驱动电路等不同部分的,有侧重点地进行研究,经过分工合作,完成了整个课题的设计任务,效果良好。

3 落实开题环节

为提高毕业论文设计教学质量和探索出适用于毕业论文设计全环节教学质量监控的方法,可借鉴研究生创新能力培养方法,在本科毕业论文设计教学中新增开题环节,以强化学生包括查阅文献资料广泛获取信息,提出问题、拟定实验研究方案和设计方案,科学实验与测试,数据整理与分析,撰写实验论文,书面表达和口头表述等能力在内的基本创新能力。

（1）开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化，收集信息，听取各方意见，明确思路以坚定论文设计者的信心。一般说来，将思考的东西正式地讲出来和写出来，会比原来所思考的更有升华的意味，因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。通过撰写开题报告,要求学生讲清题目的来龙去脉,从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求，对题目有更深刻理解与认识，会使原来的论文设计思路更加完善和系统，对自己的工作做到“胸有成竹”，减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。

（2）开题环节的组织。在开题会之前,每个学生按规范

书写了开题报告。学生持经指导老师签字同意的选题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等内容10分钟。评审小组根据学生自述和选题报告书及其它文本内容,对学生论文设计是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对论文设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。

4 保证毕业设计答辩的质量

答辩是毕业设计(论文)工作的最后一个环节,是全面检查和评估毕业设计(论文)质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。学院可根据本院及所属各系的具体情况成立若干答辩分委会,分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。答辩前应认真审查学生的答辩资格,毕业设计(论文)应由除指导教师外的答辩小组1名以上教师认真评阅,写出评阅意见与评分,评分不及格者不得参加答辩。凡毕业设计(论文)拟评“优秀”的学生,都必须参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩时间应控制在学生汇报15-20分钟,教师提问20分钟为宜。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的20%以内,优良比例应严格控制在60%以内。对毕业设计(论文)的质量,除了本身的学术水平、应用价值

外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰定科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计(论文)达不到教学要求的,决不姑息。

5 结论

搞好毕业设计(论文)工作,重要的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,科学选题,严把选题关是做好毕业设计(论文)的前提；认真做好毕业设计开题工作是毕业设计工作顺利进行的保证,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点；严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。

篇9

（河南科技学院，河南 新乡 453003）

【摘要】开展和增加设计性实验是新时期高等教育实验教学改革的重要举措，是培养和提高大学生科技创新能力的有效途径。阐明了设计性实验的内涵及特点，分析开设设计性实验对培养和提高大学生科技创新能力的意义，详细阐述设计性实验培养和提高大学生创新能力的途径。

关键词 设计性实验；科技创新能力；培养；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

创新是推动民族进步和社会发展的不竭动力，创新型人才的培养是创新的源泉和基石，大学生科技创新作为培养创新型人才的手段和途径已越来越受到重视。为适应新时期对人才的新需求，高等教育教学改革中要求重视并增设设计性实验[1-2]，通过让学生独立设计并自主完成实验，培养其求知欲和创新思维，充分发挥科研潜能，进而激发其科技创新能力，培养创新型人才。

1传统实验的局限性及设计性实验的特点

传统实验教学偏重于验证性实验，实验项目常常是按教学大纲要求设定的本学科的经典实验，实验项目之间相对孤立、缺乏内在的有机结合；实验材料、用具及方法等是实验指导中预设的，学生缺少自主设计实验的空间，学生的主体地位得不得很好发挥；实验结果只要求学生获得验证性实验的合理数据、完成实验报告，教师和学生即完成预定的教学任务[3]。这些实验课程对巩固理论知识、锻炼学生的基本动手能力有很大帮助，但这种教条式的教学模式不利于学生创新思维的发展和创新能力的培养。设计性实验则是指根据给定的实验方向、自行设计实验方案，准备实验仪器和药品，独立进行实验操作，并得出实验结果的探索性实验。由于设计性实验的主体是学生，整个实验过程由学生独立设计和操作，实验中出现的问题由学生根据自己所学的基础知识并查阅相应资料自行解决，因此设计性实验突出了学生在实验过程中的主体地位，发挥了学生的开创性思维，体现了整个实验过程的开放性和创新性[4-5]。

2设计性实验对培养和提高大学生科技创新能力的必要性

2.1独立设计激发学生的创新思维

设计性实验的整个过程是在相对宽松、自主学习的环境中进行，摆脱了传统实验固定方法和步骤的束缚，让学生充分发挥自身的主观能动性，依靠自身的能力设计新的实施方案，进行新的操作尝试。在设计实验的过程中，学生需要充分调动自己所学的相关知识，整合相关的实践操作技术，使实验形成一个可实施的系统实体。从设计到实施，学生要对自己的每一步操作及整个实验结果负责。在完全自主的过程中，学生变被动接受为主动思维和操作，激发其新的思维方式，尝试新的实验方法，从而提高学生的科技创新能力。

2.2设计性实验使学生的创新能力在实践中得以锻炼和升华

设计性实验是实验的高级形式，有一定的难度，学生在实验过程中会遇到一些障碍，这样有利于学生发现问题、思考问题和独立解决问题，使其创新思维在问题的发现和解决中得以锻炼。若学生在实验中得到了满意的结果，能使其产生巨大的成就感，进而激发更深层次的创新理念，使创新思维在实践中得以进一步升华，激发学生更强大的学习和创新兴趣。

3设计性实验培养和提高大学生创新能力的途径

3.1实验选题与前期准备

在设计性实验题目选择上，教师要根据学生实际水平选择难易适当的题目。选题的合适与否关系到能否达到预期的实验目的及实验教学各环节的顺利进行。课题面选择过小或过于简单便失去了设计性实验的意义，难以达到培养学生创新能力的目的，反之，课题选择过大或实验指标过高，超出学生的能力范围，使学生丧失信心，也得不到相应的效果。选题应根据教学大纲，兼顾学科发展现状与趋势，以学生掌握的基本知识为基础，可适当高于所学知识，有利于学生将已学过的知识系统化和实用化，有利于启发学生探究和创新性思维[5]。根据指导教师设定的实验题目，学生在前期准备中，应熟悉相关学科的知识，掌握基础的实验操作，熟悉相关的仪器设备，详细了解实验试剂的性能和作用机理。实验中要用到的复杂的仪器设备要详细阅读说明书，并请教相关操作人员，做到对仪器能够熟练无误的使用；实验中要用到的试剂，应先了解其性能，做到安全第一，并确保正确使用；实验用具应以最大限度降低实验误差为前提，选择合适的用具。

3.2查阅文献

学生根据既定的实验题目，查阅教材及相关专业书籍，登录学校网站查阅中文期刊全文数据库等相关的资料和文献。在文献的查阅中应多角度多方位的了解，保证查阅文献的新颖性，注意阅读外文文献，从中洞察国际上新的研究动向，了解新的实验方法并借鉴；在文献检索中，要求学生注意检索的方法，提高检索效率，确保不漏掉有价值的文献。关键性的文献对实验帮助很大，学生可从中借鉴先进的方法和技术，以利于下一步方案设计和实施。

3.3设计实验方案

此阶段要求学生对查阅的文献资料进行归纳总结，确定最佳方案。在此过程中学生要从实验原理、目的、操作方法步骤、实验材料、所需仪器、用具及数量、药品及用量、预期结果、注意事项等做详细计划，并将过程以书面形式交于老师，共同研究探讨其可行性并及时修正。教师应鼓励学生在设计中大胆思考、不要局限于固定的思维模式，大胆创新。

3.4设计性实验的实施

学生根据自己提出的实验方案，准备实验用具、配制药品和调试仪器、熟悉操作过程，进行预实验，在准备和预实验过程中遇到的反常现象和问题，由学生自己思考，自行解决，并不断地修改和完善设计方案。在实验中教师只起指导的作用，一般不直接回答和解决学生的问题。设计方案的实施过程是学生把理论和实践结合进一步创新的过程，遇到的问题要分析、思考、判断，反复实践才能解决，这使学生的实践和创新能力有了很大幅度的提高。

3.5实验方法、过程和结果的总结与讨论

实验完成后，组织学生对实验方法、实验过程中出现的主要问题及实验结果进行讨论、交流和总结。对于较先进及取得理想实验结果的方法，请相关设计人进行讲解，分享其设计心得，操作技巧加以推崇，以增强其创新自豪感；对于实验过程中出现的问题，找出症结所在，以便以后加以改进。通过对实验的总结，加深学创新是推动民族进步和社会发展的不竭动力，创新型人才的培养是创新的源泉和基石，大学生科技创新作为培养创新型人才的手段和途径已越来越受到重视。为适应新时期对人才的新需求，高等教育教学改革中要求重视并增设设计性实验[1-2]，通过让学生独立设计并自主完成实验，培养其求知欲和创新思维，充分发挥科研潜能，进而激发其科技创新能力，培养创新型人才。

1传统实验的局限性及设计性实验的特点

传统实验教学偏重于验证性实验，实验项目常常是按教学大纲要求设定的本学科的经典实验，实验项目之间相对孤立、缺乏内在的有机结合；实验材料、用具及方法等是实验指导中预设的，学生缺少自主设计实验的空间，学生的主体地位得不得很好发挥；实验结果只要求学生获得验证性实验的合理数据、完成实验报告，教师和学生即完成预定的教学任务[3]。这些实验课程对巩固理论知识、锻炼学生的基本动手能力有很大帮助，但这种教条式的教学模式不利于学生创新思维的发展和创新能力的培养。设计性实验则是指根据给定的实验方向、自行设计实验方案，准备实验仪器和药品，独立进行实验操作，并得出实验结果的探索性实验。由于设计性实验的主体是学生，整个实验过程由学生独立设计和操作，实验中出现的问题由学生根据自己所学的基础知识并查阅相应资料自行解决，因此设计性实验突出了学生在实验过程中的主体地位，发挥了学生的开创性思维，体现了整个实验过程的开放性和创新性[4-5]。

2设计性实验对培养和提高大学生科技创新能力的必要性

2.1独立设计激发学生的创新思维

设计性实验的整个过程是在相对宽松、自主学习的环境中进行，摆脱了传统实验固定方法和步骤的束缚，让学生充分发挥自身的主观能动性，依靠自身的能力设计新的实施方案，进行新的操作尝试。在设计实验的过程中，学生需要充分调动自己所学的相关知识，整合相关的实践操作技术，使实验形成一个可实施的系统实体。从设计到实施，学生要对自己的每一步操作及整个实验结果负责。在完全自主的过程中，学生变被动接受为主动思维和操作，激发其新的思维方式，尝试新的实验方法，从而提高学生的科技创新能力。

2.2设计性实验使学生的创新能力在实践中得以锻炼和升华

设计性实验是实验的高级形式，有一定的难度，学生在实验过程中会遇到一些障碍，这样有利于学生发现问题、思考问题和独立解决问题，使其创新思维在问题的发现和解决中得以锻炼。若学生在实验中得到了满意的结果，能使其产生巨大的成就感，进而激发更深层次的创新理念，使创新思维在实践中得以进一步升华，激发学生更强大的学习和创新兴趣。

3设计性实验培养和提高大学生创新能力的途径

3.1实验选题与前期准备

在设计性实验题目选择上，教师要根据学生实际水平选择难易适当的题目。选题的合适与否关系到能否达到预期的实验目的及实验教学各环节的顺利进行。课题面选择过小或过于简单便失去了设计性实验的意义，难以达到培养学生创新能力的目的，反之，课题选择过大或实验指标过高，超出学生的能力范围，使学生丧失信心，也得不到相应的效果。选题应根据教学大纲，兼顾学科发展现状与趋势，以学生掌握的基本知识为基础，可适当高于所学知识，有利于学生将已学过的知识系统化和实用化，有利于启发学生探究和创新性思维[5]。根据指导教师设定的实验题目，学生在前期准备中，应熟悉相关学科的知识，掌握基础的实验操作，熟悉相关的仪器设备，详细了解实验试剂的性能和作用机理。实验中要用到的复杂的仪器设备要详细阅读说明书，并请教相关操作人员，做到对仪器能够熟练无误的使用；实验中要用到的试剂，应先了解其性能，做到安全第一，并确保正确使用；实验用具应以最大限度降低实验误差为前提，选择合适的用具。

3.2查阅文献

学生根据既定的实验题目，查阅教材及相关专业书籍，登录学校网站查阅中文期刊全文数据库等相关的资料和文献。在文献的查阅中应多角度多方位的了解，保证查阅文献的新颖性，注意阅读外文文献，从中洞察国际上新的研究动向，了解新的实验方法并借鉴；在文献检索中，要求学生注意检索的方法，提高检索效率，确保不漏掉有价值的文献。关键性的文献对实验帮助很大，学生可从中借鉴先进的方法和技术，以利于下一步方案设计和实施。

3.3设计实验方案

此阶段要求学生对查阅的文献资料进行归纳总结，确定最佳方案。在此过程中学生要从实验原理、目的、操作方法步骤、实验材料、所需仪器、用具及数量、药品及用量、预期结果、注意事项等做详细计划，并将过程以书面形式交于老师，共同研究探讨其可行性并及时修正。教师应鼓励学生在设计中大胆思考、不要局限于固定的思维模式，大胆创新。

3.4设计性实验的实施

学生根据自己提出的实验方案，准备实验用具、配制药品和调试仪器、熟悉操作过程，进行预实验，在准备和预实验过程中遇到的反常现象和问题，由学生自己思考，自行解决，并不断地修改和完善设计方案。在实验中教师只起指导的作用，一般不直接回答和解决学生的问题。设计方案的实施过程是学生把理论和实践结合进一步创新的过程，遇到的问题要分析、思考、判断，反复实践才能解决，这使学生的实践和创新能力有了很大幅度的提高。

3.5实验方法、过程和结果的总结与讨论

实验完成后，组织学生对实验方法、实验过程中出现的主要问题及实验结果进行讨论、交流和总结。对于较先进及取得理想实验结果的方法，请相关设计人进行讲解，分享其设计心得，操作技巧加以推崇，以增强其创新自豪感；对于实验过程中出现的问题，找出症结所在，以便以后加以改进。通过对实验的总结，加深学（下转第124页）（上接第106页）生对实验的认识，提高学生的创新思维和能力。同时教师对主动尝试有难度题目的、有创新设计和新思路的、遇到问题能积极动脑想办法解决的同学给与鼓励和表扬，激发其进一步创新的积极性。

3.6撰写实验论文

实验论文的撰写是学生对整个实验的书面总结及梳理。这一阶段学生已完成了实验操作过程，有了相应的结果，通过整理数据，分析结果，总结实验过程，讨论影响实验的关键因素，在教师的指导下，按照科研论文的基本格式，撰写实验论文。通过论文的撰写，使学生对实验进一步思索，使其对实验有一个从“理论—实践—理论”的质的升华，激发更深层次的创新思维。同时写论文的过程也使他们基本掌握实验型论文的写作模式，为本科毕业论文和毕业设计做准备，而且在导师的指导下能独立开展科学研究。其中质量较高的论文，可向相关期刊投稿，这一活动可以更好的培养学生的创新意识[5-6]。

4设计性实验对创新能力培养的建议

4．1注重实验基础知识和实验技能的掌握

创新能力的培养不能盲目进行。能力的培养是知识的积淀与转化、是知识的升华和运用。没有知识的积累就谈不上能力，没有基础就谈不上提高。因而在学生进行设计性实验时，一定不要打下牢固的基础知识后在开展。

4.2注重学生全面培养

培养学生科技创新能力，决不只是依靠多开一些设计性实验来完成的过程，它是是一个系统的工程，一个教学理念转变的工程，是长期形成的过程，因而必须把培养学生创新能力融入到所有实验过程中，让每一个实验能在培养学生创新能力中发光，提高每一个实验在创新能力培养中的效能。每一个实验项目不是一成不变的，从中找出可探讨的内容，从而提高了每一个实验的价值效益[6]。

5结束语

设计性实验是较高层次的实验教学，是以学生为主体的教学模式。整个实验过程中强化了学生的自主探索的学习能力，使学生在综合运用所学知识的基础上进行大胆创新，重在训练思维、提高科技创新能力，是一种有利于学生全面发展，适应时代要求的教学形式，同时设计性实验对教师的素质和能力也提出了更高的要求，同时学生在实验过程的创新思维和想法对教师以后的工作有很大的启发和帮助，是一种教学相长的良好方式。因此设计性实验值得推广和应用。

参考文献

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［4］孙艳影，刘伯阳.开展设计性实验提高学生的创新意识和能力[J].医学研究杂志，2012，10（41）：1993.

［5］张小林，周美华，李茂康. 综合性、设计性实验教学改革探索与实践[J].实验技术与管理，2007，7（24）：94-95.

篇10

关键词：科研课题；高师学生；创新能力；教学质量

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）13-0223-03

自主创新是一个民族生存和发展的动力，是一个民族进步的灵魂，是支撑一个国家崛起的筋骨。增强自主创新能力，建设创新型国家，全面建设小康社会，培养大批具有创新能力的人才至关重要。高等院校教学和科研是相互促进相互依存不可分离的一体，所以探索依托科研课题，与科研的基础平台：毕业论文、创新杯、课外科技活动相结合，培养生命科学专业学生创新能力具有重大意义。

一、高师院校学生参加科研的重要性

当前不少地方高师院校对学生参与科研不够重视，认为高师院校的任务是以培养中学教师为主，而中学教师的教学不需要科研，这种看法是不全面的。因为随着专业开设的多元化，不少高师院校都不同程度开设了非师范专业；同时，随着学生就业的多元化，不少学生毕业后不一定从事教师工作。因此，在校学习期间，学生学会进行科研工作，掌握科研的基本方法，提高综合能力是重要的。由于对学生参与科研认识不足，措施不当，导致这些院校的学生科研能力不足，缺乏创新意识，毕业论文工作和质量受到影响。高校教学所传授的科学文化知识具有系统、深、专、精的特点。因此，有必要把科学研究因素引入教学研究中，使学生参与知识的发现过程。学生科研可以提高学生学习的积极性，加深对知识的理解，对提高毕业论文质量起着重要的作用。同时，在科学研究中，学生与教师、学生与学生、学生与其他人打交道中，学会了处理多种关系，有助于学生形成创新意识、社交能力和合作精神。

二、依托生命科学科研课题类型，多样化培养学生创新能力

生物学专业与其他理科专业一样，是理论联系实际、实践性极强的学科，但又具有学科基础广泛，学科交叉、传递信息量大等特点，所涉及的科研课题，有生物学基础理论研究，又有农业生产的研究；有微观方面的研究又有宏观方面的研究。因此根据生命科学科研课题类型和特点，我们多样化地从如下几方面培养学生创新能力。

1.立项科研课题与毕业论文相结合培养学生创新能力。毕业论文是高师院校学生教学的重要环节，也是培养学生从事科学研究能力，培养创新能力措施之一。为此，学院在毕业论文的教学中，鼓励教师依据其承担的科研课题和内容，划分为若干小课题，由专家审定后面向学生，由学生选择承担开展论文工作。如周歧海教授、博士承担国家自然基金、广西基金的“黑叶猴的觅食生物学与栖息地选择的研究”课题，从中抽取部分内容，划分为“黑叶猴理毛行为观察”、“黑叶猴食物选择及食物量研究”、“黑叶猴活动时间分配的研究”等小项目，面向学生，由学生自由选题。实践证明，这种参与重大课题研究的方式，有利于提高学生的兴趣和能力，有利于培养学生的科研能力和动手能力，也有利于为学生的后续学习奠定基础。不少同学考取硕士研究生后仍师从导师从事研究工作，如2000级的黄中豪、韦显盛同学本科时毕业论文由黄乘明教授指导，本科毕业后仍师从黄乘明教授读硕，开展“弄岗黑叶猴的觅食生态学”和“扶绥黑叶猴的活动时间分配及其栖息地利用”研究；另唐绍清、秦新民、邓业成、周善义教授等也将自己承担国家资助自然基金项目和区课题中的部分内容作为小课题给学生研究，这种依托科研课题开展毕业论文的做法，收到了很好的效果。

2.自主课题与毕业论文相结合培养学生创新能力。依托科研课题开展毕业论文，对培养学生的科研能力、自主创新能力、推动科研课题的深入起着积极的作用。但在目前实际情况下，承担国家、区级等项目的教师毕竟是少数，多数教师从事的仅仅是校级项目、自选项目或探究性项目的课题。因此，将这些项目和课题作为学生课外小科研的内容与毕业论文相结合是必要的，它有利于提高学生的兴趣和能力，发挥学生的积极性，也有助于发挥教师指导毕业论文的积极性，从而成为培养学生自主创新能力途径之一。多年来，仅石贵玉教授就指导学生从事诸如“复合多效唑对、水仙花的矮化效应”、“重金属对植物的毒害效应”、“环境胁迫对植物的影响”等几方面的课题，近35人的毕业论文，10人次获得了优秀论文，其中有的研究成果经重复实验和整理，发表在“生物物理学报”、“广西植物”和“广西师范大学学报”等杂志上。

3.地方特色资源研究课题与毕业论文相结合培养学生创新能力。我院生物学专业涉及的研究课题广泛。因此在开设毕业论文选题上也根据广西地方特色资源开设这类的选题供学生选择。这样既扩大了毕业论文的选题范围，又结合地方特色资源的研究开发，从而极大地提高学生的兴趣和积极性，也有利于学生增强深入研究地方特色资源、合理利用和保护特色资源的思想意识。

4.课外科技活动与“创新杯”相结合培养学生创新能力。依托科研课题鼓励学生参与老师的科研课题，和老师一道开展研究，提高学生的科研能力和创新能力极为重要。同时依托科研课题开展各类科技竞赛，以科技创新活动为载体，提高学生的竞争意识和创新能力也极为重要。“创新杯”、“挑战杯”的目的就是培养学生探索、开拓、创新的精神，培养学生观察、分析的科学能力。为此每年学院领导积极动员学生参加以学院和学校“创新杯”，继而参加全国“挑战杯”大学生学术科技和创业为载体的活动，学生积极性高、参与面大，取得了较好的成绩。几年来，梁士楚教授、薛跃规教授、马姜明教授、石贵玉教授、谢强副教授等老师指导的学生课题组开展研究，成果参加学校、全国的“创新杯”、“挑战杯”比赛均获得了好成绩。如薛跃规教授指导的“湘西洛塔植物区系开发利用研究”获全国第六届“挑战杯”二等奖；“大石围及其周围地区植物区系组成及特征”获第七届全国“挑战杯”三等奖；近几年来，我院学生获校“创新杯”一等奖6名，二等奖11名，三等奖13名，贾金生同学获二项国家发明奖，这些成绩给学校、学院增添光彩，又使学生从中得到锻炼，开拓了创新精神，培养了自主创新能力。

5.中学课改研究与毕业论文相结合培养学生创新能力。师范院校培养的学生，部分是将来的中学教师，而与中学广大教育工作密切相关的课程改革现正在我国中学开展，因此，在大学期间让学生接受相关中学课程改革的信息，开展课程改革的探讨和与毕业论文相结合是很必要的。几年来，依据所承担的各种教学研究课题，我们有针对性地设置这方面的毕业论文课题，供学生选择。如杨华副教授指导的“试论研究性学习”、“广西中学生物教师探究教学能力状况调查与对策研究”等；肖邦裕副教授指导的“新课程的生物学课程设计与实践研究”、“中学生生物学学习态度的探讨”等。这些是杨华副教授等承担的国家、区课题所开设的毕业论文选题，是和中学课程改革紧密相关的研究。这种做法一是扩大了选题范围，提高了学生兴趣；二是增强了学生的改革意识，培养了学生的创新能力，为学生今后的教育工作奠定了课程改革的基础。

6.加强课外科研和毕业论文的指导。课外科研和毕业论文的指导是逐步使学生从被动学习向自主学习方向发展，从而实现教师引导，学生自主学习的目标。在指导上，导师工作应重在“导”字上，让学生主动去学习，积极思考，综合分析，完成课外科研和毕业论文的实验过程和撰写工作。所以加强课外科研和毕业论文的指导工作，是提高课外科研和毕业论文质量的关键措施之一。为此，我们在课外科研和毕业论文指导中，除要求具有讲师以上职称，在教学和科研上有丰富经验的教师才能担任指导教师外，同时要求指导教师精心悉意、手把手地指导学生。要求学生自己去分析和解决问题，以培养学生独立工作的能力和自主创新能力。另在课外科研和毕业论文进行期间，定期检查各位指导教师的指导工作，保证课外科研和毕业论文工作的如期进行。

三、实验教学改革与培养学生创新能力相结合

传统的实验教学中，实验内容大多是验证性实验、传授操作技能实验和一些较简单的综合性实验；实验是在教师和实验员准备就绪的情况下，学生按实验步骤“药方抓药”样机械进行实验，学生处于被动地位，不利于学生创新能力和设计能力的培养，也不利于后继课程毕业论文的教学。为此我们对实验课进行了改革，开设了设计性试验。具体做法是教师根据实验教学内容提出试验题目，由学生查资料、设计试验方案，然后开放实验室由学生独立完成实验，撰写实验论文，讨论发言，评分等。如2002～2004级生物科学专业、生物技术专业的遗传学实验中，学生对“果蝇一对因子的杂交”实验、“果蝇二对因子的杂交”实验、“红眼果蝇与白眼果蝇的杂交”实验进行了实验设计，然后独立进行实验，最后整理实验结果撰写每个实验的小论文，在课堂上宣读论文和讨论实验结果。由于实验是综合性的实验，实验的准备、药品配制、实验操作、数据整理、论文撰写都是独立完成，同时论文的撰写与毕业论文撰写格式大体相同，这不仅培养学生包括文献查阅、方案设计、方案实施、实验操作、结果整理和分析的综合能力，培养了学生撰写科研论文的能力，也为毕业论文工作的开展和质量的提高奠定了基础。进行设计性实验教学的课程还有微生物学、生物化学、细胞生物学、植物生理学、分子生物学等。

总之，课外科研、毕业论文和学生创新能力培养相结合，是高等教育中极为重要的内容之一。多年来我们在制定课外科研和毕业论文相关文件，加强课外科研和毕业论文工作的领导，加大经费投入的基础上，依据各学科专业的特点，依托科研课题，多样化地开设课外科研和毕业论文选题，使得本科课外科研、毕业论文与科研课题和培养学生自主创新能力紧密结合，增强了学生的兴致，培养了学生的综合能力和自主创新能力，提高了高师院校生命科学专业学生的教学质量。

参考文献：

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