创新实验论文范文

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2培养科研思维与创新意识的教学途径

2.1增加开放性兴趣实验

在分析化学实验原有教学计划中增加了开放性兴趣实验内容，由学生自由组合、自主选题、自定方案并自行完成实验，由实验教师对试验方案、过程进行适当的指导。学生积极参与并完成了多项综合实验，包括多种蔬菜水果及饮料中维生素C的提取与含量测定、易拉罐中铁铝含量的综合测定、油条中铝含量的测定、牙膏中钙含量的测定等扩展实验项目。这些实验项目大部分不同于前期实验课的项目，但所运用的分析原理与方法都是前面课程中所涉及到的，既保证了学生能够有所创新，达到了科研教育的作用，又避免了盲目开放，收到了良好的反馈效果。在开放性实验活动中，学生针对自己感兴趣的项目，通过查阅资料，设计具体的实验方案，方案中对原材料的处理、试剂的配制、试验的原理及结果的处理等进行了较为详细的阐述，最后进行实际的试验测定并完成小结论文。可以说开放实验与基础实验形成了教学中理论与应用的互补关系。

2.2引入科研课题

为进一步提高学生实验综合能力，我系积极开展教学科研试验工作，由教师根据自己的科研工作分拆出若干小型试验项目，让本科学生参与到教师科研工作中去，并由相关教师针对性地对实验小组的学生进行辅导教学。学生在试验中得到了较为系统的科研训练，并掌握了更为复杂和科学的数据处理分析方法，同时表现出了积极研究探索的浓厚兴趣，并在实验技能及专业素质上获得了切实的提高。在组织开展的数十项教学科研创新试验项目中，其中“向日葵籽壳绿原酸的提取分离及功能研究”项目在第六届广东省生物化学实验技能大赛中取得了优异成绩。同时，部分科研创新试验项目被应用于基础实验教学课程或列入开放性兴趣实验项目中。

2.3设计对比实验

将实验中的即定因素科研化，通过重新设计，形成变量对比，是在基础实验课程中引入科研创新的最直接和有效的方法。针对原料、试剂、方法或步骤等因素设计两组或多组对比试验，由学生在实验课中分组完成，并对结果进行比较分析。例如在“大豆中钙、镁、铁含量的测定”实验中，设计另一组试验测定某市售加锌铁钙豆奶粉中锌、铁、钙的含量，通过对比试验，拓展了学生对实验方法的应用能力。在“氢氧化钠标准溶液的配制与标定”实验中，设计另一组试验采用甲基橙作为指示剂或者采用pH计指示终点的方法。通过对指示剂的替换让学生更加深入地理解指示剂的选用原则以及方法误差，同时通过对pH计的使用，让学生深刻理解酸碱滴定分析的原理，了解试验方法和手段的多样性，培养学生严谨细致的科研思维与运用多种方法解决问题的创新意识。

3培养科研思维与创新意识的保障

3.1必须形成科研创新的基础教学理念

教师的教育理念决定了其教学方法，只有实验教师自身具备了科研创新的基础教育理念，在基础实验教学中采用科研创新的教学方法，并通过言传身教，才能有效地培养学生科研思维与创新意识。我国过去的教育体制长期忽略了学生创新意识的培养，传统的教育理念认为，在基础实验教学阶段要着重训练学生的动手操作能力，并掌握基础的实验手段与数据处理方法，而科研思维与创新意识可以在研究生阶段再进行培养和训练。这种理念最大的问题在于忽略了思维意识的形成是一个长期的过程，需要通过长期的培养训练，特别是潜移默化的熏陶。

3.2必须建立适当的教学途径及教学体制

以往限于实验教学安排及教学模式等原因，教师通常不愿意在原有基础实验课程中引入科研途径及创新方法。我们在教学安排中专门设置了开放性实验环节，从教学体制上提供了相关教学内容所需的场所、时间、人员和物资的保证，从而确保开放创新实验教学的落实。同时鼓励及协调实验教师与实验室相关人员积极参与学生科研实验工作，建立科研创新教学途径，形成良好的体制氛围，最终不但教师积极参与、实验技术人员密切配合，学生更是踊跃报名实验，在新的教学模式中各方获益良多。

3.3改变考核方式和增加配套奖励机制

在建立必要途径和教学体制的基础上，同时也需要改变对学生成绩的考核方式。我们明确了开放性实验单个项目考核成绩在实验课总成绩中占有固定比例，考查开放性实验中学生对所选项目的资料准备、试验设计、实际完成情况及论文撰写情况等，最后进行综合评分，并将这一评分结果按20%比例计入到该门实验课程的期末总评中。此外，在学生科研创新实验项目中，每年进行优秀创新实验项目及实验小组评选活动，并对优胜小组给予适当奖励。此外，推荐部分优秀项目参加大学生实验大赛等活动，让学生从创新实验中得到收获与荣誉。这种考核与奖励的双重机制完善了基础实验教学中对学生科研创新的培养制度，促进了相关教学工作的开展和落实。

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2创新物理实验体系的建设

为进一步突出专业特色并结合就业市场，以提高学生的实践能力和创新意识重新对原有实验体系整合优化，削减验证性实验，增加综合设计性实验，充分与教师的科研项目、研究方向紧密结合。第一类实验是基础验证性实验。这类实验多属于大纲要求范围。考核内容以某些原理定理的验证和基本实验技能或方法的练习为主。这类实验要求学生能够熟练掌握基本实验技能，并规范仪器的使用。第二类实验是应用综合性实验。这类实验涉及的知识不止局限于某一门课程，而是多个物理原理或概念的综合。对学生所使用的实验方法也没有过多的限定，只要能够达到实验目的即可。第三类实验是科学研究性实验。这类实验与科学前沿紧密结合。学生可以在导师的指导下完成大学生创新项目或直接参与教师的科研项目，充分发挥学生的主观能动性。

3创新物理实验体系的实施

创新物理实验体系的实施保障主要从政策制定、硬件改造、师资配备三方面开展。首先，在拔尖人才培养的总体目标指导下，对物理专业的教学计划和实验大纲重新修订，确定三类实验的具体实验内容。在内容选定上将创新能力的培养作为目标，充分体现实验教学和科学前沿的紧密结合。编写与创新物理实验体系相适应的指导教材、制作实验教学多媒体课件、购买或开发实验选课系统以保障体系的顺利实施。其次，充分利用吉林省高等教育专项资金对现有的实验室及仪器进行改造更新。一方面改造实验室的实验环境。针对某些实验对避光、防尘、防潮、排风有较高要求的，单独实施改造。另一方面对实验仪器进行更新。特别是大型仪器如X射线衍射、激光拉曼光谱等的购买要谨慎对待，购买之前要对国内外厂家的参数和价格进行详细对比调研，并进行论证投标。最后，在现有教师队伍的基础上，合理安排学时及课程安排，并对第三类实验实施导师制。教师针对自己的科研项目选定适合的实验题目为学生开设，并将毕业论文设计、大学生创新项目与实验紧密结合，达到科研与教学共同发展的良好局面。

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光的折射现象在生活当中的事例、小实验很多，如:“筷子弯折”，“钢笔错位”，“渔夫叉鱼”，“水中浅、岸上高”等，但我觉得能真正达到情境新颖，引起学生最大兴趣，激发学生思维冲突，新旧知识间发生联系，效果最好的是“螺帽重现”．该实验是让学生从某个角度观看一个摆在桌面上的不透明碗，由于光在空气中沿直线传播，碗底的螺帽刚好被碗壁挡住，因而看不到，随后向碗里加水，从螺帽出发的光经水和空气的界面折射后改变方向进入人的眼睛，学生就可以看到碗底的“螺帽”了．

1．2解决实验的可视性问题

课室内坐着的学生与讲台高度相近，平视观察不了实验，即使学生站起来观看，课室的空间较大，坐后面的同学也难以观察，还有部分同学未加水就看到碗里有螺帽，不能激起他们最大的认知冲突．考虑到这个实验观看角度不变，笔者想到了利用多媒体实物投影代替学生的眼睛，从某一高度斜向下拍摄放在桌子上的碗，调整直至刚好在屏幕上看不到螺帽，用一本书盖在碗上不让学生看到，并固定好碗和投影仪的位置不动．

1．3完善实验操作细节

螺帽较轻，倒水时容易受水流推动改变位置，对实验产生影响，故将螺帽用香口胶把它粘在碗底;为了充分说明光在一种介质中传播和光在两种介质中传播的不同，增加了一个对比性操作，用大注射器将水从碗里抽出，让学生再次观看碗里的情况，使学生感受到光在两种介质中传播方向可能改变。

1．4增加实验的趣味性，以小魔术的形式呈现给学生

开始碗倒扣在讲台上，我将碗底朝下拿起并拍打几下，指出碗里没有东西;把碗翻过来(注意不要露馅)，放在预定位置，打开投影，向学生说明投影就相当于你们的眼睛;然后向学生说出要在碗中变一个东西出来，学生的注意力高度集中，向碗里倒水(不要太快)，螺帽逐渐呈现出来，学生的表情是多么惊奇;接着告诉学生我还能将它变走，并拿出大注射器将水从碗里抽走，看到逐渐消失的螺帽，学生显得非常兴奋;最后，我将碗举起来正对学生，学生终于看清碗里原来就有螺帽，情绪一下子高涨起来，互相讨论着刚才看到的现象背后的原因，大大激发了学生的求知欲．

1．5注意实验过程的设问

在创设了情境和激发了思维冲突后，要不失时机地进行有效提问，我设置了以下问题．

(1)为什么要把螺帽粘在碗底(预设两个答案)大多数学生能回答将碗倒过来时螺帽不会掉出来，产生碗里没有东西的错觉，来进行魔术．如果学生答不出另一个原因，老师做出启发，如果老师很快将水倒进去会发生什么情况．通过提示，会有部分学生回答因为螺帽太轻，倒水时容易受水流推动改变位置，对实验产生影响．

(2)碗里没有水时，为什么看不见螺帽?(复习巩固所学知识)大多数学生的回答是根据光在同一种均匀介质中沿直线传播，从硬币出发的光线被碗壁挡住了，看不到．

(3)碗里有水时，为什么能看见螺帽?(引入到新课所学的内容)大多数学生的回答是水起到关键性作用，老师做出提示，加水后，从螺帽出发的光线经过哪些介质才被眼睛接收，经过提示，不少学生可以答出经过了水和空气两种介质，老师及时向学生明确这节课的课题和学习目标．

2优化分组实验，培养学生创新型教学科学探究能力

2．1根据学生特点，合理组建实验探究小组

小组长一般由有一定管理、协调能力、责任心强同学担任，小组长确定后，根据组内男女学生搭配，学习基础好、中、差学生搭配，能力不同者搭配，不同特长者搭配的原则，尽量使组内成员间优势互补，组间均衡．小组设定后，明确组内成员的职责，一次合作中角色要固定，多次合作中角色可轮换，使学生在多方面的能力都有所提升．

2．2分组实验器材的改进

不足一:用手拿着激光笔，纸板上的光线会出现抖动;改进如下:利用两块相同的铁板取代纸板，且右边铁板可沿竖轴向后转动，激光笔的集束器可磁吸在铁板上，铁板上的光线完全不动．不足二:每次都要用量角器量出入射角和反射角，比较麻烦;

2．3根据学情分析，精心设计实验探究学案

实验探究学案的设计要充分考虑学生的认知水平，动手操作能力及文字表达能力，由于光的反射实验是光学中第一个学生探究实验，为了让学生明确探究目的，故将探究过程细化，并做出一定提示，使学生在学案的指导下一步一步完成探究过程，学会探究方法．

2．4分组实验教学过程

(1)学生刚学完入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角的概念，通过启发学生思考，引导学生提出光的反射规律包含了两个方面，一个是三条线之间的关系，另一个是两个角度之间的关系．

(2)学生分组设计实验，收集和分析实验数据，得到初步结论，老师要进行巡视指导，并做相应记录，为“评”提供依据．在巡视中发现不少学生存在以下问题．①没有设计垂直入射情况;②角度没有按照大小关系排列;③设计的角度都大于45°;

(3)利用多媒体实物投影，让有代表性的小组出来展示实验成果，老师及时进行点评，激发学生的学习动力，达到知识和能力的提升．同时将存在问题让全班同学讨论，不失时机强调实验细节，实验规范．

3改进实验方案，培养学生创新型教学思维能力

完成了分组实验后，笔者会补充实验方案改进课，通过对原有实验方案进行分析，发现其中不足，利用其它的实验器材，寻找解决问题的办法，通过不断改进，优中选优，既可以复习多个知识点，又能提高学生的分析、解决问题的能力，还能培养学生的创新意识，下面以探究凸透镜成像规律的实验改进为例进行分析．，将调节好高度的点燃的蜡烛、凸透镜、光屏依次排开，固定凸透镜的位置，按设定的物距把蜡烛移到相应位置，调节光屏到透镜距离，使光屏成清晰像时记下像距．

目的1:帮助学生复习以蜡烛为光源的实验操作过程，让学生明确实验细节、实验规范．

目的2:引导学生发现方案一的不足，容易将蜡烛或光屏所在位置的刻度读作物距或像距．

目的3:启发学生要想直接读出物距、像距，应怎样改变刻度尺，寻找解决办法．方案二如图5所示，为了直接读出物距、像距，将刻度尺的0刻度改在光具座中间，凸透镜固定在0刻度的位置，蜡烛所在位置的刻度值就是物距大小，光屏所在位置的刻度值就是像距大小．

目的1:提高收集数据的准确性，缩短了实验时间．

目的2:引导学生发现方案二的不足，以蜡烛为光源很容易受到气流干扰，所成的像会晃动，另外立体的烛焰成平面的像，会影响对像特点的判断．

目的3:启发学生从众多可选光源的图片中寻找最优方案解决问题．利用多个LED灯排列成F字样的面光源代替烛焰的立体光源，解决了像的稳定性，对成像特点更容易判断．

目的1:普及光源知识，提高学生的节能环保意识．

目的2:引导学生发现方案三的不足，当物距从大于2f过渡到小于2f时，像的变化不是很明显，尤其很难比较等大的情况．

目的3:启发学生回忆平面镜成像特点实验中简易测距离的方法，寻求解决办法．方案四如图7所示，将相同的方格纸分别贴在LED灯板和光屏上，利用数方格数就可以知道所成像的大小，甚至能以此准确测量未知透镜的焦距．

目的1:学生复习凸透镜成像规律．

目的2:引导学生发现方案四的不足，物和像实质是关于中心的相似对称图形，上下对称容易看出，但左右和斜方向的对称不容易看出．

目的3:启发学生如果LED灯的面板可以在竖直平面转动来解决问题．

4指导学生研发实验教具，培养学生的创新能力

教具研发主要是为了突破教学难点，在教具研发过程中，不应只是老师独行，应与学生同行，充分调动学生的创造积极性，尤其是物理兴趣小组．老师应为学生创造条件，挖掘潜力，使其思维活跃，善于动脑筋，能亲自动手搞小发明、小创作，把学生被点燃的创新的意识转化为创新的动力．下面以观察光在不均匀介质中沿曲线传播的演示教具的研发加以说明．海市蜃楼是光折射的一种现象，我会通过图9所示对其原因进行分析，即便如此，还是有不少学生提出质疑，看到学生疑惑的表情，只能将我的物理老师提过的一种方法搬出来，并让学生回家动手实验，其方法如图10所示，在暗室桌面放一个长方体鱼缸，装入大半缸水，在向鱼缸里均匀撒盐，不搅拌静置2个小时，使盐水成为不均匀介质，用激光笔沿内侧缸壁斜向下射出激光，将会看到水面下方的光路是弯曲的．据一些做过该实验的学生反映效果很不明显，于是动员了物理兴趣小组的同学在原思路的基础上研究解决方案．经同学们的讨论，归纳出以下几点:

(1)海市蜃楼是地球表面大气的一种光折射现象，底面应做成弧面．

(2)根据光线在不均匀空气中传播，保留用盐水代替空气，光线应只在盐水中传播．

(3)光线呈现的距离应尽量远，其弯曲程度才可以用眼睛明显看到．

(4)盐水分层要均匀．

(5)用功率大的绿色激光笔比红色激光效果好．

(6)演示时室内关闭其它光源，周围环境越暗越好．下面是在老师指导下学生的分组合作制作过程:

(1)进行水箱的设计;

(2)完成辅助材料的购买;

(3)对水箱材料进行加工;

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在培养创新思维方面，有其得天独厚的条件．在高中化学课程中，化学实验是十分重要的教学内容，同时它又是新课程倡导的教学方式和学习方式．实验教学的目标，就是要让学生深刻地认识实验在化学科学中的地位，掌握化学实验基本的方法和技能，培养创新精神和实践能力．所以，创新能力的培养不仅是教育本质的要求，更是当前新课程改革的要求．

2．创新能力是新课程评价的重要方面

普通高中化学课程标准(实验)规定，高中化学评价应注意选择具有真实情境的综合性、开放性的问题，而不宜孤立地对基础知识和基本技能进行测试．课标还指出，化学教学评价中，应密切结合生活实际，考查学生对身边化学现象和生活中化学问题的分析能力．对于化学实验，应该从实验设计、实验过程、实验操作、实验报告、交流讨论、合作意识、探究能力以及实验态度等方面予以考查．说到底，就是考查学生在实际生活中，遇到新情境时分析问题、解决问题的能力，即创新性能力．

二、在化学实验复习中培养学生的创新能力

1．营造教学环境，让学生建立创新意识

教学的一项重要目标就是帮助学生培养创新能力．ii而在实际的教学中，有的课堂确实是培养创造能力的场所，也有一些课堂则在一定程度上抑制了创造力的萌芽．作为教学主导者的教师，应当积极主动地营造创新性的教学环境，让学生建立创新意识．教师应该增强自己的创新能力．“与具有创新能力的人相处是创新能力培养的重要方式”．可谓“近朱者赤，近墨者黑”．教师作为学生学习的重要伙伴，自身的创新能力状况对学生的影响巨大．“蓬生麻中，不扶而直”．教师一个人孤军作战，毕竟影响有限，要想真正培养学生的创新思维和能力，必须让整个班级形成创新风气．教师应发挥引导作用，引导全体同学积极思考，勇于创新，并让创新成为相互激励，相互合作的学习和生活方式．在教学过程中，教师应该抓住学生天生的好奇心，激发学生寻找不同办法解决问题，鼓励学生提出自己的见解，寻求见解的合理性证明．比如，在问题解决中，经常性地提问:有谁能提出这个问题的不同看法．一旦学生提出新的问题和方法，首先给予肯定和鼓励，然后引导学生分析合理性．教师应该加强自身创新意识，充分发挥教学主导作用，让学生具备创新意识．

2．改进和自主设计实验装置，培养创新能力

实验的顺利完成，离不开实验装置．装置的创新性使用和改进，是创新能力的重要体现．近年来的高考实验，也注重对装置的创新．比如，2008年重庆化学试卷中的28题，就涉及量气管的使用．如何应对实验装置的创新呢?解决办法之一，就是在实验复习中引导学生改进和自主设计实验装置．以“量气”装置为例，在复习过程中，可以以问题的形式，让学生设计测量气体体积的方法．学生在小组讨论和思考后，得出了直接收集气体测量体积;测出气体质量，通过密度求出体积;利用排出液体等于气体体积的原理，测所排出液体的体积等多种方法．通过总结，又将这些方法分成直接测量和间接测量两类．间接测量法是利用气体将液体(通常为水)排出，然后测量所排出液体的体积，从而得到气体体积，如图2(1)．直接测量是将气体通入带有刻度的容器中，直接读取气体的体积．根据所用测量仪器的不同，直接测量法可分为倒置量筒法和量气管法等，如图2(2)(3)(4)．有了装置，还要考虑使用方法和注意事项．操作中应该注意什么?再次引导学生思考:实验目的是准确测定气体体积，所以要想办法避免可能造成体积变化的因素．比如气密性不好，生成气体体积测量不完全等都要考虑．最后，学生还根据气体体积随着温度和压强改变的物理事实，得出为了保证体积准确性，还必须保证温度和压强恒定．所以，用图2(2)(3)(4)装置测量气体时，必须等到装置温度恢复到室温，内外液面相平之后，才能读数．

3．鼓励思考，进行创造性总结

创新，是对理论和原理的巧妙利用，而不是毫无目的地胡思乱想．在复习过程中，启发学生对各个类似问题进行总结，得出规律是创新的基础．比如，气密性检查，不同实验、不同装置的气密性检查方法差异很大．从最基本的手握试管看气泡和水柱，到利用抽气打气等方式来检查装置的气密性等很多种，不管是学生，还是教师，都不可能将所有的装置和方法一一记住．掌握气密性检查的最好方法，是让学生在理解气密性检查根本原理的基础上，学会创新性地应用．在教学过程中，先让学生思考气密性检查的原理．学生可以得出，气密性好不好，就是看能不能保持压强差．在这个结论得出之后，让学生分析不同的装置气密性检查方法．分析之后，马上引导学生对检查流程进行总结．于是形成了气密性检查的“三步曲”:形成密闭体系;形成压强差;观察现象，得出结论．其中，为了形成密闭体系，需要关闭装置中的活塞，或者将导管浸入水中等;形成压强差的办法，则可以通过加热，加水等实现．这样，就形成一个既体现了本质，又具有很强操作性和迁移性的思路．遇到新的实验和装置，学生就不会因为没有见过、没有练过而不知所措，而是充满信心、创新性地解决问题．