時(shí)間:2023-01-13 06:31:47
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2模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與流程
2.1模型設(shè)計(jì)制作及儀器設(shè)備
2.1.1模型艙的設(shè)計(jì)制作綜合參考現(xiàn)有大型油船結(jié)構(gòu)尺寸資料,選取單個(gè)邊艙模型原型尺寸:長25.7m、寬16.1m、艙深18.9m,艙容約為7820m3。根據(jù)幾何相似原理建立一個(gè)約為單個(gè)邊艙1/40的模型(模型尺寸為:640mm×400mm×470mm,容積約120L)。模型艙使用有機(jī)玻璃制成,側(cè)壁留有一個(gè)注油孔A(半徑r=8mm)頂部留有一個(gè)透氣孔B(半徑R=12mm)和一個(gè)儀器固定孔C。同時(shí),為了便于數(shù)據(jù)的分析與處理,整個(gè)模型艙被分為3個(gè)區(qū):液相區(qū)、氣相區(qū)和氣液邊界層(氣液邊界層是擾動(dòng)的,這里取平均值)。液相區(qū)主要是液態(tài)油品,高度用L表示;氣相區(qū)主要是油氣與空氣的混合氣體,高度用V表示;氣相區(qū)與液相區(qū)的交界處稱為氣液邊界層;整個(gè)模型艙的深度為H。
2.1.2液艙晃動(dòng)模擬平臺的設(shè)計(jì)制作液艙晃動(dòng)模擬平臺是用來模擬油船的油艙受風(fēng)、浪影響而晃動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,包括了傳動(dòng)和控制兩部分。該裝置利用一個(gè)液壓缸提供推動(dòng)力,使工作臺左右擺動(dòng)以模擬船體在海上的晃蕩。在單片機(jī)輸入指令后,信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)化器傳給電源,以改變電源的輸出電壓,進(jìn)而改變伺服閥兩端的輸入電流,然后在閥內(nèi)改變閥芯的開口大小,控制回路的輸出流量和壓力,從而控制液壓缸的運(yùn)動(dòng),最終保證液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度在設(shè)計(jì)值附近,使工作臺產(chǎn)生預(yù)期的晃蕩效果。
2.1.3儀器設(shè)備主要實(shí)驗(yàn)儀器:一臺計(jì)量泵,用于模擬加油;一套液艙晃動(dòng)模擬裝置,用于模擬油船在海上航行時(shí)的晃蕩情形;一臺DR70C系列智能線式紅外VOCs檢測儀,用于實(shí)時(shí)記錄透氣孔處排出油氣的濃度;一臺計(jì)算機(jī),用于存儲(chǔ)濃度檢測儀記錄的數(shù)據(jù);兩臺高清攝像機(jī),分別從正面和側(cè)面記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中模型艙及液相表面的變化。
2.2晃蕩實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
對于第一組實(shí)驗(yàn),由于液相的晃蕩強(qiáng)度與液相厚度及外來晃蕩強(qiáng)度有關(guān),因此,為了研究不同液相晃蕩強(qiáng)度對透氣孔處排出油氣濃度的影響,設(shè)置7種氣液比、5種晃蕩強(qiáng)度的交叉晃蕩實(shí)驗(yàn)。7種氣液比分別為1%、3%、5%、25%、50%、75%及95%,5種晃蕩強(qiáng)度分別為a(a=0)、b、c和d、e,共計(jì)進(jìn)行35組晃蕩實(shí)驗(yàn)。其中,外來晃蕩強(qiáng)度通過調(diào)節(jié)液艙晃動(dòng)模擬平臺負(fù)載大小來施加。a=0,即晃蕩發(fā)生裝置關(guān)閉,液相處于靜置狀態(tài);b為整個(gè)量程的20%;c為整個(gè)量程的40%;d為整個(gè)量程的60%;e為整個(gè)量程的80%。
2.3裝貨實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
對于第2組實(shí)驗(yàn),由于不同的裝貨速率代表著不同的液面上升速率及液相擾動(dòng)強(qiáng)度,因此,為了研究不同裝貨速率對油氣產(chǎn)生及排出的影響,共設(shè)計(jì)7種裝貨速率:0.38L/min、0.88L/min、1.38L/min、1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min及3.46L/min,其裝載率都是0~95%。其中裝貨速率1.38L/min是根據(jù)實(shí)際油船裝貨速率按歐拉相似準(zhǔn)則(壓力差為注油孔內(nèi)外油品的壓力差)得到;裝貨速率0.38L/min、0.88L/min和1.88L/min、2.46L/min、2.96L/min和3.46L/min是結(jié)合計(jì)量泵的量程及最小刻度的實(shí)際情況,從而設(shè)計(jì)出0.5L/min裝貨速率間隔的速度。
2.4模型實(shí)驗(yàn)流程
晃蕩實(shí)驗(yàn):將濃度傳感器安裝在透氣孔處,將模型艙固定在晃蕩發(fā)生裝置的工作臺上,分別調(diào)節(jié)油品的裝載率和模擬平臺的晃蕩強(qiáng)度,依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過計(jì)算機(jī)分別記錄透氣孔處排出油氣的實(shí)時(shí)濃度。每次實(shí)驗(yàn)前,模型艙內(nèi)都充滿干凈空氣,艙內(nèi)壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過空調(diào)系統(tǒng)控制環(huán)境溫度為26℃。裝貨實(shí)驗(yàn):將油品通過計(jì)量泵再經(jīng)過加油管注入模型艙內(nèi),濃度傳感器安裝在透氣孔處,依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用計(jì)算機(jī)分別記錄透氣孔處排出油氣實(shí)時(shí)濃度。每次加油實(shí)驗(yàn)前,模型艙內(nèi)都充滿干凈空氣,艙內(nèi)壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。實(shí)驗(yàn)時(shí)用空調(diào)系統(tǒng)控制環(huán)境溫度為26℃。
3部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示
3.1晃蕩實(shí)驗(yàn)
油品裝載率25%(圖6),靜置時(shí)間6h。在靜置條件下,當(dāng)裝載率為25%時(shí),透氣孔處排出氣體濃度規(guī)律:前600s左右,透氣孔處排出氣體中油氣體積分?jǐn)?shù)為0;600s后,排出氣體中油氣體積分?jǐn)?shù)在短時(shí)間內(nèi)迅速上升至60%,隨后曲線斜率變小,排出氣體中油氣體積分?jǐn)?shù)增加速度變慢,直至達(dá)到飽和,即油氣體積分?jǐn)?shù)Csat=81.6%。形成這種現(xiàn)象的原因:前600s左右,排出的氣體主要為原來模型艙中的空氣,因此排出的油氣體積分?jǐn)?shù)為0;600~2500s后,在模型艙氣相區(qū)中,由于油氣濃度差很大,油氣的蒸發(fā)擴(kuò)散非常快,致使透氣孔處排出油氣的體積分?jǐn)?shù)迅速增加;2500~5000s,隨著氣相區(qū)內(nèi)油氣濃度差的減小,油氣的蒸發(fā)擴(kuò)散變慢,造成透氣孔處排出油氣的體積分?jǐn)?shù)增加變慢;5000s后,氣體的蒸發(fā)擴(kuò)散慢慢接近充分,使得艙內(nèi)油氣濃度達(dá)到飽和,排出油氣的體積分?jǐn)?shù)不再增加。
3.2裝貨實(shí)驗(yàn)
加油速度1.38L/min(圖8),加油時(shí)間4957s。在裝載率達(dá)到70%之前,透氣口排出氣體中油氣體積分?jǐn)?shù)處于較低水平,約35%,且上升速率較慢。當(dāng)裝載率為70%~95%時(shí),排出氣體中油氣體積分?jǐn)?shù)快速上升,最后達(dá)到90%,接近飽和(圖9)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)[4]實(shí)船所測裝貨過程中透氣孔排氣規(guī)律相同。形成這種現(xiàn)象的原因:在整個(gè)加油過程中,從液面蒸發(fā)出油氣分子的自然擴(kuò)散是從高濃度處向低濃度處進(jìn)行,這使得艙內(nèi)的油氣濃度呈現(xiàn)分層現(xiàn)象,越靠近液面,油氣濃度越大。在裝載率到達(dá)70%之前,主要是進(jìn)行油氣分子的自然擴(kuò)散,聚集形成油氣濃度層。同時(shí),艙內(nèi)空間較大,油氣的對流效應(yīng)較弱,油氣從產(chǎn)生至傳遞到透氣口有延遲效應(yīng),因而使該過程中透氣口排出的油氣體積分?jǐn)?shù)較小。隨后,裝載率從70%上升至95%,隨著液面上升,氣相區(qū)體積縮小,對流效應(yīng)越來越明顯,延遲效應(yīng)越來越弱,并且此時(shí)油氣分子自然擴(kuò)散也更加充分,因而使透氣口排出氣體的體積分?jǐn)?shù)上升得越來越快,體積分?jǐn)?shù)值越來越大。
2實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
2.1電解硫酸鈉溶液
配制1mol•L-1硫酸鈉溶液,向2個(gè)西林瓶中分別加入硫酸鈉溶液至體積占大部分,然后滴加紫甘藍(lán)汁至瓶口,將盛滿液體的西林瓶反倒于瓶蓋中,與注射針頭相接觸。向飲料瓶蓋中加入少量硫酸鈉溶液,以保證整個(gè)裝置回路,用連接導(dǎo)線的的鱷魚夾各夾住2個(gè)注射針,并分別與9V的電源相連??梢园l(fā)現(xiàn)大約1~2分鐘就可以觀察到下列明顯的現(xiàn)象:陽極附近有氣泡產(chǎn)生,溶液變紅色說明陽極區(qū)顯酸性,水分子失去電子,生成氧氣和H+;陰極附近有氣泡產(chǎn)生,溶液變綠色說明陰極區(qū)顯堿性,水分子得到電子,生成氫氣和OH-。學(xué)生依據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以寫出該反應(yīng)的電極反應(yīng)式。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,陰極溶液堿性增強(qiáng),由綠色變成黃色。筆者建議若本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂教學(xué),只要觀察到陰極區(qū)變綠色即可,若應(yīng)用于綜合實(shí)踐活動(dòng)和研究性學(xué)習(xí),可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步觀察溶液顏色的變化。陽極反應(yīng):2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極反應(yīng):2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2.2電解飽和食鹽水
將上述硫酸鈉溶液換成飽和食鹽水,陽極電極換成鉛筆筆芯,其余步驟同上。電解飽和食鹽水,陰極區(qū)H+得到電子,生成氫氣,因此附近溶液顏色由紫色變成綠色進(jìn)而變成黃色,溶液顯堿性。陽極溶液的顏色變化則由紫色變?yōu)榧t色,進(jìn)而變?yōu)闊o色,并且可以聞到少量的刺激性氣味,這說明Cl-失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),生成氯氣,氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,顏色的鮮明變化可以揭示這一系列化學(xué)反應(yīng)。陰極反應(yīng):2H++2e-=H2↑陽極反應(yīng):2Cl--2e-=Cl2↑Cl2+H2OHCl+HClO但該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到10分鐘時(shí),陽極溶液才褪色,此時(shí)產(chǎn)生的氣體已把陽極的溶液排得僅剩少部分,而陰極所在西林瓶中的溶液則更是被排得所剩無幾(因?yàn)闅錃獾囊莩鏊俾时嚷葰獯螅?。為了解決該問題,筆者將作為陽極的西林瓶中溶液體積減少一半,陰極溶液體積不變,可以發(fā)現(xiàn)大約5min內(nèi)陽極就可以出現(xiàn)由紫色變紅色進(jìn)而褪為無色的現(xiàn)象,便于學(xué)生的自主探究。該微型實(shí)驗(yàn)裝置也可以用于其他溶液電解實(shí)驗(yàn)的研究,由于不同反應(yīng)的分解電壓有差別,可在電源回路中串聯(lián)一個(gè)合適的變阻器,用于調(diào)節(jié)電解電壓,實(shí)驗(yàn)時(shí)逐漸增大電壓,至電極上有明顯反應(yīng)為止。
3實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)
宋心琦教授在“中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革與微型實(shí)驗(yàn)”一文中指出,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)中推廣艱難的原因之一是很多物質(zhì)在微量時(shí)和常量時(shí)給予觀察者的感受可能不同,使得印象或結(jié)論因此不同。筆者認(rèn)為不僅是物質(zhì)本身,化學(xué)反應(yīng)有時(shí)在微量和常量時(shí)給予觀察者的感受也不同,而本案例中的電解質(zhì)溶液雖然是“微量”(3mL),但現(xiàn)象并沒有因此打折扣,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。以電解硫酸鈉溶液為例,陰陽兩極的溶液分別呈現(xiàn)紅色和綠色,呈現(xiàn)鮮明的顏色區(qū)別。
上述介紹的實(shí)驗(yàn)裝置和相關(guān)的設(shè)計(jì)除了具有現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)外,還具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
(1)時(shí)間較短,適合學(xué)生自主探究,探究電解硫酸鈉溶液大約1分鐘后就能觀察到明顯現(xiàn)象,而飽和食鹽水的電解則可以在5分鐘內(nèi)看到陽極先變紅后褪色的現(xiàn)象。
1.實(shí)驗(yàn)原型實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。利用熱得快分別給質(zhì)量相同、初溫相同的水與食用油加熱相同時(shí)間(或升高相同溫度)。在相同時(shí)間內(nèi),由于食用油溫度升得高些,如果要升高相同的溫度,加熱水用的時(shí)間應(yīng)延長。2.不足之處本實(shí)驗(yàn)用熱得快做熱源,由于它的功率較大、溫度升高過快,很難把握,有一定的危險(xiǎn)性。教材中的實(shí)驗(yàn)裝置還有兩個(gè)嚴(yán)重的缺陷,一是熱得快放置方法不正確,液體沒有蓋住熱得快的發(fā)熱部分,導(dǎo)致熱得快易損壞;二是由于等質(zhì)量的水和油相比,油的體積大于水的體積,在油中的熱得快被浸的體積多些,導(dǎo)致兩種液體受熱不一致,數(shù)據(jù)難以令人信服。而且教材上的實(shí)驗(yàn)?zāi)芤姸炔桓撸x取溫度數(shù)據(jù)困難。
二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)
1.將新型硅膠加熱器固定在容器底部,使得加熱均勻、精度高,實(shí)現(xiàn)量化實(shí)驗(yàn),極易控制。如圖2。教學(xué)視點(diǎn)2.使用溫度傳感器及數(shù)顯溫度計(jì),讀取數(shù)據(jù)方便快捷。3.用220V電壓做電源,實(shí)驗(yàn)隨處可進(jìn)行;內(nèi)部裝有漏電保護(hù)開關(guān),保證用電安全,便于讓學(xué)生操作。
三、實(shí)驗(yàn)器材
自制液體加熱器2套,食用油、水各120克,停鐘1個(gè),天平1架,兩份質(zhì)量相等的水。
四、實(shí)驗(yàn)原理及裝置說明
1.實(shí)驗(yàn)原理新實(shí)驗(yàn)使用控制變量法,通過控制使物質(zhì)質(zhì)量相等、吸收熱量相同、升高相同溫度,比較需用的時(shí)間。升高相同溫度時(shí),所用時(shí)間較長的物質(zhì)吸收的熱量多,則此物質(zhì)吸收熱量的能力更強(qiáng)。2.裝置說明新實(shí)驗(yàn)采用兩套完全相同的硅膠加熱器,從底部直接給液體加熱,并裝上傳感器及數(shù)顯溫度計(jì),讓測量結(jié)果清晰顯現(xiàn)。當(dāng)達(dá)到所需溫度時(shí),只要將紅色開關(guān)關(guān)掉便可停止加熱。如圖3。
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)論
實(shí)驗(yàn)一:用加熱器加熱兩份相同質(zhì)量的水,將結(jié)果記入表1,并得出結(jié)論。結(jié)論:質(zhì)量相等的同種物質(zhì),吸收相同的熱量時(shí),溫度升高的速度相同。實(shí)驗(yàn)二:用加熱器加熱相同質(zhì)量的水與食用油。將準(zhǔn)備好的質(zhì)量相等的水和食用油倒進(jìn)兩個(gè)加熱器中,幾秒后記錄水與食用油的初始溫度。打開電源,同時(shí)按下停鐘開始計(jì)時(shí),觀察兩個(gè)加熱器中溫度計(jì)的變化,用停鐘記下加熱液體每階段所用的時(shí)間,讀取相應(yīng)的溫度變化量,并填入表2中。當(dāng)加熱時(shí)間達(dá)到80s時(shí),記下最后溫度,關(guān)閉電源,停止加熱,分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。結(jié)論:質(zhì)量相等的兩種物質(zhì),吸收相同的熱量時(shí),溫度升得越慢的吸收的熱量較多,吸收熱量的能力較強(qiáng)。
高錳酸鉀制取氧氣是利用酒精燈、試管、鐵架臺、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽等儀器,通過加熱高錳酸鉀制取氧氣,利用排水法來收集氧氣。學(xué)生不僅要掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的,實(shí)驗(yàn)儀器和藥品的使用方法及注意事項(xiàng),實(shí)驗(yàn)步驟、化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容,還要培養(yǎng)觀察、分析能力和實(shí)踐操作能力。
(二)《高錳酸鉀制取氧氣》的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
(1)通過虛擬實(shí)驗(yàn)中的文本展示工具,使學(xué)習(xí)者了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗头椒ā?/p>
(2)通過對虛擬實(shí)驗(yàn)的操作,掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序,能夠動(dòng)手制取氧氣。
(3)通過對實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象的觀察、分析實(shí)驗(yàn)反應(yīng)機(jī)制,加深對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知和理解。
(三)《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)
學(xué)生要完成虛擬實(shí)驗(yàn)首先需要安裝Secondlife客戶端,進(jìn)入Secondlife虛擬環(huán)境,通過以下流程完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
(1)準(zhǔn)備階段:學(xué)習(xí)者通過Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實(shí)驗(yàn)室地標(biāo)并通過瞬間移動(dòng)工具進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室。
(2)實(shí)驗(yàn)階段:學(xué)習(xí)者通過人-機(jī)交互選擇事先通過3D建模工具創(chuàng)建好的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、藥品并通過資源工具查詢相關(guān)儀器的使用方法及實(shí)驗(yàn)裝置圖,完成實(shí)驗(yàn)儀器的裝置;點(diǎn)擊各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器、添加藥品來完成實(shí)驗(yàn)。
(3)評價(jià)反饋階段:教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄對學(xué)習(xí)者本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)綜合評價(jià),并將評價(jià)結(jié)果通過評價(jià)反饋系統(tǒng)及時(shí)反饋給學(xué)習(xí)者。
二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)
本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。以實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)為理論基礎(chǔ)從場景及模型設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、支持工具設(shè)計(jì)、特效設(shè)計(jì)、評價(jià)設(shè)計(jì)這幾方面設(shè)計(jì)三維虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
(一)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的場景及模型主要虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備組成
虛擬教室由講臺、桌椅、多媒體系統(tǒng)、音響設(shè)備、電子白板、書柜、書、電腦組成,供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行交流、報(bào)告、探究、形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論。虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)操作臺、水池、藥品柜、滅火設(shè)備為為學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。儀器設(shè)備主要是酒精燈、試管、鐵架臺、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。
(二)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)人機(jī)交互設(shè)計(jì):在實(shí)驗(yàn)中通過操作交互,學(xué)習(xí)者能夠感受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制感和體驗(yàn)感。在Secondlife中,利用創(chuàng)建工具可以實(shí)現(xiàn)簡單的“點(diǎn)擊”“移動(dòng)”“坐在上面”等操作,Secondlife提供的林登腳本語言可以設(shè)置改變物體的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡、對外力的反應(yīng)等等,能夠較好地支持學(xué)習(xí)者的操作交互。
(2)交流工具:學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)過程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。
(三)支持工具設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)支持工具是指支持學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)的所有工具,本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具、評價(jià)反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動(dòng)工具通過它們是搜索定位各種學(xué)習(xí)場所、用戶,并瞬間移動(dòng)到目的地。資源工具包含Secondlife內(nèi)部資源和外部資源。內(nèi)部資源主要是3D瀏覽器;外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內(nèi)部和外部各種信息資源實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)者觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集數(shù)據(jù)提供支持。評價(jià)反饋工具主要包括問卷系統(tǒng)(choicer、Quizchair)、學(xué)習(xí)記錄系統(tǒng)(Tracker)、Web-Intercom,為實(shí)驗(yàn)后學(xué)習(xí)者自評、反思以及教師評價(jià)反饋提供支持。
(四)特效設(shè)計(jì)
在Secondlife中,通過粒子系統(tǒng)結(jié)合林登腳本語言可以營造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現(xiàn)象。在本實(shí)驗(yàn)中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應(yīng)過程中的煙霧、藥品晶體的狀態(tài)變化等效果都可以通過粒子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
2藥學(xué)本科小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施環(huán)節(jié)
小學(xué)期制的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同于其他學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),它屬于探索性實(shí)驗(yàn)。在藥學(xué)本科生學(xué)完重要的主干課程和一些方法學(xué)課程后,已經(jīng)初步具備了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本知識和技能,這為開展小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了有利條件。筆者承擔(dān)了小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶教任務(wù),在實(shí)際工作中,將小學(xué)期制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為基本知識介紹、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)考核4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行,具體步驟如下。
2.1基本知識介紹
在正式實(shí)驗(yàn)前5天,筆者召集實(shí)驗(yàn)班級學(xué)生,對其講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容,詳細(xì)介紹藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和基本原則,包括科學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三要素(即研究因素、研究對象、研究效應(yīng))以及應(yīng)遵循的統(tǒng)計(jì)學(xué)的三大原則(即重復(fù)、隨機(jī)、對照原則)。根據(jù)藥理學(xué)學(xué)科特點(diǎn),具體講解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特性、藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇、動(dòng)物模型的復(fù)制、給藥劑量、給藥途徑和觀察藥效學(xué)指標(biāo)的確定方法以及在實(shí)驗(yàn)分組中如何體現(xiàn)隨機(jī)性和對照性原則。此外,還講解了如何利用教材和網(wǎng)上資源查閱文獻(xiàn)資料以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的選擇及應(yīng)用等。
2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在介紹完實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本知識后,緊接著將本實(shí)驗(yàn)室所有的儀器、設(shè)備、動(dòng)物情況告訴學(xué)生,讓學(xué)生自由組合,每5~6人一組,并讓其圍繞要求根據(jù)自己的興趣選題。為避免個(gè)別學(xué)生存在依賴心理,要求每一位學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。給學(xué)生5天時(shí)間查閱文獻(xiàn)資料,制訂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。為使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和內(nèi)容有較完整的認(rèn)識,給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容,包括研究題目、理論依據(jù)及研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容、儀器與藥品、研究方法、實(shí)驗(yàn)對象、性別、規(guī)格、數(shù)量、實(shí)驗(yàn)組與對照組的處理、觀察指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟、統(tǒng)計(jì)方法選擇、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果、設(shè)計(jì)人、設(shè)計(jì)日期等。開始實(shí)驗(yàn)的前一天收集實(shí)驗(yàn)報(bào)告,教師仔細(xì)閱讀批改,做到心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)第一天,首先讓每一位學(xué)生上臺講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和思路,匯報(bào)設(shè)計(jì)方案,預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出存在的問題及解決措施,并回答其他學(xué)生提出的問題,然后由教師就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中方法的科學(xué)性、合理性和可行性及思維的創(chuàng)新性及步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性等做出評價(jià)。討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)一步修改完善后,由小組成員共同選擇一個(gè)可行性較好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并實(shí)施。共同討論形式有助于拓寬學(xué)生的知識面,有助于學(xué)生由一種實(shí)驗(yàn)方法認(rèn)識到一類實(shí)驗(yàn)方法,從單個(gè)藥物的研究方法引申出一類藥物的研究方法。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,鍛煉了學(xué)生分析問題的能力和語言表達(dá)能力,并對文獻(xiàn)檢索和統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用也有了進(jìn)一步的認(rèn)識和體會(huì)。
2.3實(shí)驗(yàn)實(shí)施
通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和討論實(shí)驗(yàn),學(xué)生基本掌握了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟。為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣,在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前,首先要求學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)記錄報(bào)告的內(nèi)容格式記錄結(jié)果,包括實(shí)驗(yàn)組、實(shí)驗(yàn)日期、室溫、實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)材料、藥品和試劑的配置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果(觀察指標(biāo)、動(dòng)物號、時(shí)間)、初步結(jié)論、實(shí)驗(yàn)失敗或出現(xiàn)意外結(jié)果的原因、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的建議、實(shí)驗(yàn)人、記錄人、日期。然后安排學(xué)生以小組為單位,獨(dú)立完成藥物配制、動(dòng)物分組、編號、動(dòng)物給藥、實(shí)驗(yàn)操作、觀察藥效指標(biāo)及記錄結(jié)果的全過程。教師從旁指導(dǎo)實(shí)施,及時(shí)提醒學(xué)生注意事項(xiàng),以免出現(xiàn)誤差或?qū)嶒?yàn)失敗,要求學(xué)生認(rèn)真科學(xué)地記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性有進(jìn)一步的認(rèn)識。
2.4實(shí)驗(yàn)考核
小學(xué)期制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核既不同于理論教學(xué)考核,也不同于專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核,它是對學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、思考分析問題能力、創(chuàng)新能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、知識整合能力、寫作能力的全面評價(jià),是開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不容忽視的環(huán)節(jié)。教師不能只看實(shí)驗(yàn)的成功與否,而應(yīng)從實(shí)驗(yàn)的全過程全面評價(jià)學(xué)生的能力,依據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)際動(dòng)手能力和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀分析能力、論文撰寫水平進(jìn)行綜合評定。
3藥學(xué)本科小學(xué)期制藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果與不足
2教師引導(dǎo)
對問題進(jìn)行科學(xué)猜想如果學(xué)生沒有經(jīng)過科學(xué)猜想就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)的目的,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就難以進(jìn)行下去,不能培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力,經(jīng)歷的探究過程也不能鍛煉創(chuàng)新思維。所以教師必須引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已掌握的物理知識、隨堂實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn),把學(xué)生引入科學(xué)猜想的情景,有理有據(jù)地對問題進(jìn)行猜想,明確探究的方向。在探究“影響導(dǎo)體電阻的因素”的教學(xué)中,筆者通過下面3個(gè)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生猜想:①滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng),電阻變化;②使用的是220V的燈泡,燈絲越粗越亮;③電線常用銅絲制造而不用鐵絲。這樣的設(shè)計(jì)給學(xué)生的探究指明了方向,學(xué)生一步一步地得出自己的科學(xué)猜想。
3教師引導(dǎo)
選用實(shí)驗(yàn)器材如果教師直接給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材,并介紹各種實(shí)驗(yàn)器材的功能,代替了學(xué)生的探究和猜想,學(xué)生沒有學(xué)會(huì)遇到困難如何解決問題的方法。所以可以給學(xué)生預(yù)備多種器材,包括一部分無用器材,讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下思考實(shí)驗(yàn)的原理,選用器材,思考有沒有更好的替代器材,有沒有創(chuàng)新,體現(xiàn)探究的開放性。在“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,筆者陳列一些實(shí)驗(yàn)器材:干電池、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電鍵和導(dǎo)線若干根等,讓學(xué)生選擇器材,自行設(shè)計(jì)電路圖來完成實(shí)驗(yàn)。筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材:①需要什么儀器,采用什么樣的電路圖,原理是什么;②選擇什么規(guī)格的器材,被測干電池選內(nèi)阻較大的還是較小的,伏特表選什么量程,安培表選什么量程,滑動(dòng)變阻器選阻值較小的還是較大的。通過這樣的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生重視分析實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼穆?lián)系,分析為什么要選用這些器材,這些器材有什么用途,把本實(shí)驗(yàn)的知識融合在一起,在分析問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。
4問題引導(dǎo)
自主設(shè)計(jì)初始實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生根據(jù)自己的預(yù)備物理知識,在教師的問題引導(dǎo)下自主設(shè)計(jì)檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案,包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求理解實(shí)驗(yàn)原理、先后測量哪些物理量、具體如何操作、編寫實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格等。在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初始方案的設(shè)計(jì)。①物體的加速度與它受的力、質(zhì)量這兩個(gè)因素均有關(guān),應(yīng)采用什么實(shí)驗(yàn)方法得出加速度與力、質(zhì)量三者間的定量關(guān)系?②這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有哪些?③怎樣測量小車的加速度?需要什么器材?請同學(xué)們設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案。④我們要讓細(xì)線對小車的拉力等于小車受到的合力,怎樣平衡掉阻力?阻力來自哪些方面?怎樣才算平衡掉了阻力?通過以上問題的引導(dǎo),學(xué)生知道了實(shí)驗(yàn)的方法,解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的困難,最后大多數(shù)同學(xué)都能設(shè)計(jì)出自己的實(shí)驗(yàn)方案。
2.虛擬電橋模型電橋是目前常用的電阻式傳感器測量電路,整個(gè)電橋電路由四個(gè)橋臂組成,當(dāng)橋臂接入應(yīng)變電阻時(shí)則成為應(yīng)變電橋。當(dāng)有一個(gè)臂被接入應(yīng)變電阻時(shí),被稱為單臂電橋;兩個(gè)臂被接入應(yīng)變電阻時(shí)則為雙臂電橋(也稱半橋);四個(gè)臂均被接入應(yīng)變電阻時(shí)則稱為全橋。在橋路中均未接入應(yīng)變電阻時(shí)。
3.電阻屬性和接橋方式設(shè)計(jì)前面板(如圖1所示)上電橋部分的電阻屬性分為固定電阻、應(yīng)變電阻和平衡電阻三種,應(yīng)變電阻的貼片方式分為受拉應(yīng)力和受壓應(yīng)力。(1)電阻屬性。圖1中的電阻R1的屬性只有兩種:應(yīng)變電阻和固定電阻。該屬性通過操作“R1”設(shè)置開關(guān)進(jìn)行選擇。若R1為應(yīng)變電阻屬性,其阻值會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的ΔR1以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR1t。電阻R2的屬性與R1相同。通過操作“R2”設(shè)置開關(guān)可以選擇R2的屬性。若R2作為應(yīng)變電阻,則會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的ΔR2以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR2t。若操作“差動(dòng)設(shè)置”開關(guān),則可使R2的受力方式為受壓應(yīng)力,從而會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的-ΔR2以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR2t。R3,R4需要參與調(diào)平電路的設(shè)計(jì),因此接線也會(huì)相對復(fù)雜。通過操作“R3”和“R4”設(shè)置開關(guān)對該電阻進(jìn)行屬性操作。圖中出現(xiàn)的Rr顯示框?yàn)檎{(diào)零電路中的R5的右半部分與R6串聯(lián)然后再與R3并聯(lián)后的阻值。Rl顯示框?yàn)镽5的左半部分與R6串聯(lián)后再與R4并聯(lián)后的阻值。(2)接橋方式的設(shè)計(jì)。虛擬前面板上的電橋工作方式分別為:不工作、單臂工作,半橋工作和全電橋工作方式四大類型。對于半橋和全橋方式,其中應(yīng)變片又分為差動(dòng)和非差動(dòng)兩種布片方式。不工作方式指的是R1,R2,R3和R4都設(shè)置成固定電阻。該方式無論怎樣施加外力,輸出始終為零。單臂工作時(shí)將R1設(shè)置為應(yīng)變電阻,R2、R3、R4設(shè)置為固定電阻。此時(shí),按“R1”按鈕,“R1”按鈕變綠,圖中應(yīng)變電阻R1如果顯示向上的箭頭,表明該應(yīng)變電阻受拉應(yīng)力,對應(yīng)電阻值增大;如果應(yīng)變電阻R1顯示向下的箭頭,表明該應(yīng)變電阻受壓應(yīng)力,對應(yīng)電阻值減小。半橋非差動(dòng)工作時(shí),R1、R2設(shè)置為應(yīng)變電阻,R3、R4設(shè)置為固定電阻。按下“R1”、“R2”兩個(gè)按鈕,兩者均變綠表示接入工作臂,同時(shí)電阻R1、R2上的箭頭方向一致,表示應(yīng)變片受到相同性質(zhì)的應(yīng)力,此時(shí)電橋輸出基本為零。半橋差動(dòng)工作時(shí),R1、R2設(shè)置為應(yīng)變電阻,R3、R4設(shè)置為固定電阻。按下“R1”、“R2”兩個(gè)按鈕,兩者均變綠表示接入工作臂,同時(shí)電阻R1顯示向上箭頭,R2顯示向下的箭頭,表示對應(yīng)的應(yīng)變片受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。全橋非差動(dòng)工作時(shí)R1、R2、R3、R4屬性均為應(yīng)變電阻,此時(shí),按下“R1”、“R2”、“R3”、“R4”按鈕,均變?yōu)榫G色。四個(gè)電阻上的箭頭方向一致,表明四個(gè)電阻受相同性質(zhì)的應(yīng)力,此時(shí)電橋輸出基本為零。全橋差動(dòng)工作時(shí),“R1”、“R3”電阻箭頭向上,表示受拉應(yīng)力;“R2”“R4”箭頭向下,表示受壓應(yīng)力。
4.溫度誤差計(jì)算及補(bǔ)償在討論應(yīng)變計(jì)的工作特性時(shí)通常是以溫度恒定為前提的,但在實(shí)際應(yīng)用過程中,工作溫度可能會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致應(yīng)變電阻的阻值發(fā)生變化。設(shè)工作溫度變化為Δt℃,則由此引起粘貼在試件上的應(yīng)變電阻的相對變化為。將公式(11)代入公式(7)-(10),即可以計(jì)算出溫度變化時(shí)的電橋輸出,該輸出即為溫度誤差。單臂工作時(shí),采用補(bǔ)償塊法進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償,該方法利用兩塊參數(shù)相同的應(yīng)變計(jì)R1、R2,R1貼于試件上并接入工作臂,R2貼于與試件材料相同溫度環(huán)境的補(bǔ)償塊上,但該補(bǔ)償塊不參與機(jī)械應(yīng)變,同時(shí)接入電橋相鄰臂作為補(bǔ)償臂。當(dāng)接通電源并施加負(fù)載時(shí),補(bǔ)償臂產(chǎn)生的熱輸出與工作臂產(chǎn)生的熱輸出相同,則可達(dá)到溫度誤差補(bǔ)償?shù)哪康?。對于半橋差?dòng)和全橋差動(dòng)工作方式,根據(jù)公式(10)的和差特性即能進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償。5.非線性誤差計(jì)算及補(bǔ)償公式(10)是對公式(9)進(jìn)行線性化后的輸出。對于單臂工作時(shí),非線性誤差可以通過在電路中加入補(bǔ)償臂(該臂不受外加應(yīng)力作用)。對于半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)工作方式,不需要外接補(bǔ)償電路,因?yàn)椴顒?dòng)工作方式具有很好的非線性補(bǔ)償作用。
二、虛擬操作面板的設(shè)計(jì)
用LabVIEW軟件開發(fā)虛擬儀器,用戶能“量身定制”儀器的操作面板。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)真實(shí)的電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)電路接線圖作為虛擬儀器的操作面板,能直觀地闡述電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)原理及操作方式,虛擬面板如圖1所示,主要包括虛擬彈性元件選擇、應(yīng)變電阻布片方式選擇、電橋接法選擇、電橋調(diào)零模塊、差動(dòng)放大模塊、直流電源模塊。此外前面板還包括電阻、外力、溫度的賦值等。
三、遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的演示步驟
電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程操作分別由DataSocket技術(shù)與Web網(wǎng)絡(luò)工具來實(shí)現(xiàn)。DataSocket技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的結(jié)合使虛擬儀器的遠(yuǎn)程控制成為可能,可在若干計(jì)算機(jī)上對傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作及數(shù)據(jù)處理。這為傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)教學(xué)提升了便捷性。電阻式傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程操作過程如下:第一步,打開服務(wù)器網(wǎng)頁。第二步,輸入R1、R2、R3、R4的阻值。第三步,選擇彈性元件類型。第四步,設(shè)置接橋和布片方式。第五步,打開電源開關(guān)。第六步,調(diào)節(jié)調(diào)零電位計(jì),直至電橋近似達(dá)到初始平衡狀態(tài)。第七步,點(diǎn)擊“施力F”按鈕。第八步,查看客戶端網(wǎng)頁,查看電橋輸出曲線。第十步,點(diǎn)擊服務(wù)器面板中的“復(fù)位鍵”,使所有選項(xiàng)、開關(guān)及輸入數(shù)據(jù)均清零和初始化。第十一步,關(guān)閉電源開關(guān)。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循實(shí)驗(yàn)的原則。首先,實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要具有科學(xué)性,科學(xué)性原則要求教師在進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候,要明確實(shí)驗(yàn)的目的性,在選擇實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候,一定要選擇具有科學(xué)性的材料、運(yùn)用科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)方法、使用合理恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)原理。除此之外還要滿足高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原則和原理。其次,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要嚴(yán)謹(jǐn),在生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)要保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案沒有漏洞。最后,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要簡易,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,要保證實(shí)驗(yàn)所需的材料能夠容易獲得,實(shí)驗(yàn)的操作步驟簡單易懂,避免實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間過長。除以上幾點(diǎn)原則之外,還要遵循可行性原則、隨機(jī)性原則、可重復(fù)性原則以及實(shí)驗(yàn)條件一致性原則等。
2.高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法
高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)屬于探索性的教學(xué)活動(dòng),任何的探索都是從問題開始出發(fā)的,因此,教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候一定要重視引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題。在實(shí)驗(yàn)開始之前,教師首先要確定就是要通過實(shí)驗(yàn)來提出問題的假設(shè),用實(shí)驗(yàn)來解決問題,用實(shí)驗(yàn)來得到正確的結(jié)論。由此可見,高中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是高中生物學(xué)科的難點(diǎn)。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一定要引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題,讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)感興趣,并且不斷的提出問題,在引導(dǎo)的過程中,激發(fā)學(xué)生的探索精神和學(xué)習(xí)興趣,集中學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的求職欲望,以及鼓勵(lì)學(xué)生自我提問、學(xué)生與學(xué)生之間相互提問、學(xué)生與老師相互提問。除此之外,教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候,還要不斷地優(yōu)化創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)的時(shí)候教師一定要利用控制單一變量的原則來不斷地調(diào)整實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,這樣才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和創(chuàng)新思維。只有做到了以上幾點(diǎn),才能有效地保證高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和有效性。
二、高中生物實(shí)驗(yàn)的分析
高中生物實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析占有很重要的位置。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析之前,一定要給學(xué)生充分的思考時(shí)間,讓學(xué)生進(jìn)行討論交流,使學(xué)生嘗試著去分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。將學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論,讓學(xué)生自己去探索實(shí)驗(yàn)的原理、步驟以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。如此一來,不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能夠使得一些有困惑的學(xué)生能夠得到其他同學(xué)的解答后恍然大悟。對于學(xué)生一些較好的想法和提議,教師要給予及時(shí)的鼓勵(lì)和支持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般都可以觀察和測量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,在生物實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的真實(shí)狀況,是獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)論的重要依據(jù)。假如教師所做的生物實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),那么結(jié)果是唯一的,同樣結(jié)論也是唯一的。假如教師所做的生物實(shí)驗(yàn)屬于探究性實(shí)驗(yàn),那么結(jié)果就不再唯一,且每一個(gè)結(jié)果都將得到一個(gè)結(jié)論。一般高中生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,問題出現(xiàn)最多的實(shí)驗(yàn)就屬探索性實(shí)驗(yàn),通常表現(xiàn)的情況有以下幾種:首先,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的結(jié)論不一致;其次,教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析的時(shí)候不全名,沒有正確且準(zhǔn)切的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的各種可能性;最后,教師在實(shí)驗(yàn)分析時(shí)語言表達(dá)不準(zhǔn)確,甚至出現(xiàn)結(jié)果與結(jié)論顛倒的現(xiàn)象。通常生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析使用的語句都是“如果……那么說明……”首先闡述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,然后再闡述得出的結(jié)論。
三、結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是學(xué)生在經(jīng)過網(wǎng)狀拓?fù)涫秸n堂培養(yǎng)后,在語文閱讀能力上能夠體現(xiàn)出批判性思維的相關(guān)特征,提升批判性思維品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)假設(shè)涉及了三方面的內(nèi)容,分為三個(gè)假設(shè):1.教學(xué)模式與批判性思維意識培養(yǎng)的關(guān)系。批判性思維意識應(yīng)包括“尋找真理、開放思想、分析能力、系統(tǒng)化能力、批判性思維的自信心、求知欲、認(rèn)知成熟七種意識傾向“,在此設(shè)置假設(shè)一:網(wǎng)狀拓?fù)涫秸n堂可以顯著增強(qiáng)學(xué)生批判性思維意識;2.教學(xué)模式與批判性思維普遍性的關(guān)系。設(shè)置假設(shè)二:網(wǎng)狀拓?fù)涫秸n堂對培養(yǎng)學(xué)生批判性思維具有普遍性。3.教學(xué)模式與批判性思維能力的培養(yǎng)的關(guān)系。批判性思維包括三個(gè)緊密聯(lián)系、互相影響的階段:“分析思維方式階段、評估思維方式階段和提高思維方式階段”,具有公正性、普查性、挑戰(zhàn)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、獨(dú)立性五種品質(zhì)特點(diǎn),以及思維目標(biāo)、問題意識、觀點(diǎn)分析、概念理論表達(dá)、建立假設(shè)、推理結(jié)論等六種能力。在此設(shè)置了假設(shè)三:網(wǎng)狀拓?fù)涫秸n堂可以顯著提升學(xué)生批判性思維能力以及語文綜合閱讀能力。
二、實(shí)驗(yàn)變量的確定及控制措施
1.自變量與因變量的確定。自變量是研究者出于某種研究目的進(jìn)行操縱以引起因變量發(fā)生變化的因素或條件。自變量是因變量的原因,因變量是由于自變量的變化而產(chǎn)生的現(xiàn)象變化或結(jié)果,彼此相互依存。依據(jù)假設(shè),實(shí)驗(yàn)操作變量是參與網(wǎng)狀拓?fù)涫秸n堂研究的學(xué)生:實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的語文閱讀教學(xué)采取網(wǎng)狀拓?fù)涫剑瑢φ战M學(xué)生的語文閱讀教學(xué)采取傳統(tǒng)閱讀教學(xué)方式。因變量包括:(1)學(xué)生批判性思維能力的總體改變和各個(gè)分量(思維目標(biāo)、問題意識、觀點(diǎn)分析、概念理論表達(dá)、建立假設(shè)、推理結(jié)論)的變化;(2)學(xué)生批判性思維意識的總體改變和原則分量的變化。(3)學(xué)生語文綜合閱讀測試能力的總體改變。2.無關(guān)變量的控制。無關(guān)變量,即為實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。實(shí)驗(yàn)者不能根據(jù)它對所得的結(jié)果做出正確的判斷和解釋。如果不能控制或消除無關(guān)變量的影響,因變量變化的根本原因就無法判定。所以在選擇研究變量的同時(shí),必須辨明無關(guān)變量,需要在研究過程中加以控制那些可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的無關(guān)變量。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,因?yàn)槭前醋匀话嗉夁M(jìn)行試驗(yàn),因而能對一部分無關(guān)變量進(jìn)行控制。無關(guān)變量包括下面五個(gè)方面:學(xué)生自身方面的因素、家庭背景、社會(huì)因素、學(xué)習(xí)環(huán)境和教師因素。從高中二年級和三年級的學(xué)生中抽取樣本。他們在校已有至少一年的學(xué)習(xí)生活經(jīng)歷,接觸的學(xué)習(xí)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境基本一致。學(xué)生自身的特點(diǎn),在進(jìn)入新年級分班時(shí),皆由學(xué)校從學(xué)習(xí)成績、綜合素質(zhì)、班級人員組成等方面綜合平衡控制,在所屬的班級層級中,隨機(jī)分配,具有一定同質(zhì)性。實(shí)驗(yàn)中涉及的教師具有高中循環(huán)教學(xué)經(jīng)歷,年齡接近,教學(xué)能力相當(dāng)。
三、抽樣及分組的設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)學(xué)校江蘇省海安高級中學(xué)為獨(dú)立設(shè)置的高中,規(guī)模符合要求。學(xué)校各類設(shè)備設(shè)施齊全,配置先進(jìn)。學(xué)生對絕大多數(shù)對教師的教學(xué)比較滿意。學(xué)校教研組和課題組具備開發(fā)課程的能力。語文教研組承擔(dān)了省級“十二五”規(guī)劃課題,初步形成了較為可行的課程評價(jià)、學(xué)生評價(jià)、教師評價(jià)等體系,基本滿足實(shí)驗(yàn)開設(shè)的需要。為了保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)與嚴(yán)謹(jǐn),盡量減少前測與實(shí)驗(yàn)處理帶來的交互作用,便于作對照比較,采用了隨機(jī)后測控制組設(shè)計(jì)。學(xué)校按學(xué)習(xí)成績綜評、綜合素質(zhì)測評、班級人員性別比例、選科傾向等因素在進(jìn)入新學(xué)年時(shí)隨機(jī)分成若干個(gè)班級,采取等組實(shí)驗(yàn)法分層整群隨機(jī)抽樣。分別從高二年級理科普通班、高三年級理科強(qiáng)化班、高三年級文科普通班三個(gè)不同組合中隨機(jī)抽取兩個(gè),共386名學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)。在每個(gè)年級的不同類型班級組合中,隨機(jī)指派一個(gè)班為實(shí)驗(yàn)班,語文閱讀教學(xué)中使用網(wǎng)狀拓?fù)涫浇虒W(xué)模式;對照班則采取常規(guī)教學(xué)模式。一個(gè)學(xué)期之后采用相關(guān)測量量表及常規(guī)語文閱讀綜合測試進(jìn)行后測。
四、測量量表的選取
1.批判性思維意識傾向測量量表的選取《加利福尼亞批判性思維傾向測試》是一種比較成熟且使用較為廣泛的思維能力測試量具,有較好的信度與效度。2.批判性思維能力測量量表的選取《批判性思維能力檢測指南》將思維元素與思維標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合,從八個(gè)方面進(jìn)行測量,比較適合人文學(xué)科檢測,因而選取《批判性思維能力檢測指南》作為能力檢測量表。主要在實(shí)驗(yàn)過程中提供給學(xué)生和教師針對書面閱讀報(bào)告進(jìn)行分析和檢測。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)教育與研究的基石,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生課程教育教學(xué)是國家培養(yǎng)高層次醫(yī)學(xué)人才的必由途徑。研究生基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)階段創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目標(biāo)是:培養(yǎng)具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論功底、具備自主進(jìn)行醫(yī)學(xué)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的能力、具備在交叉學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行廣泛探索的能力的研究生[3]。然而與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求相比,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)卻面臨著諸多問題。
1.1實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力基礎(chǔ)薄弱
研究生生源情況堪憂,實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力基礎(chǔ)薄弱,自主設(shè)計(jì)和不斷修訂完善科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的能力欠缺。隨著當(dāng)前研究生招生規(guī)模不斷擴(kuò)大[4],導(dǎo)致生源質(zhì)量下降,特別是很多研究生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η啡保C合利用多學(xué)科知識的意識和能力不足,在較短的基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)之后,許多研究生自主設(shè)計(jì)和不斷修訂本完善科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的水平不強(qiáng),難以獨(dú)立完成課題論文設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)水平不高。另外,近年來由于就業(yè)壓力和收入差距,許多優(yōu)秀畢業(yè)生更多地選擇了臨床學(xué)科,選擇基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)的研究生數(shù)量不斷下降,同時(shí)其它醫(yī)學(xué)專業(yè)研究生在基礎(chǔ)階段課程學(xué)習(xí)中也普遍存在著“輕基礎(chǔ)、重臨床”的觀念,這在很大程度上不僅極大地削弱了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科研究生的生源質(zhì)量,也顯著地影響了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程的教學(xué)效果。
1.2課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和方式不合理
(1)課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容不合理。研究生階段的課程與本科階段部分課程類同,內(nèi)容重復(fù),各課程之間的交叉互通不足。例如:為研究生開設(shè)的生物化學(xué)課程、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等課程,講述的內(nèi)容許多都與本科階段學(xué)習(xí)的內(nèi)容相似。基礎(chǔ)理論課教學(xué)占據(jù)的時(shí)間較多,研究生培養(yǎng)需要的實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練時(shí)間很少,且課程各自獨(dú)立,不能融匯成實(shí)驗(yàn)體系,不利于學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識和方法進(jìn)行研究。另外,課程內(nèi)容較為陳舊,更新較慢,吸收學(xué)科新進(jìn)展、新成果、新技術(shù)不夠。這些課程對學(xué)生缺乏新鮮感,不能吸引學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,這實(shí)際上造成了極其嚴(yán)重的時(shí)間和精力浪費(fèi)。(2)研究生教學(xué)的方式和手段單一,研究生仍處于被動(dòng)學(xué)習(xí)。研究生教學(xué)方式與本科階段類同,仍然以灌輸為主要形式,師生互動(dòng)很少,無法體現(xiàn)研究生在學(xué)習(xí)中的主體地位。研究生的學(xué)習(xí)始終是比較被動(dòng)的,這就無法為學(xué)生提供深層次思考的空間,不利于培養(yǎng)研究生獨(dú)立思考和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。大多數(shù)教學(xué)內(nèi)容局限于課本,書本以外的知識涉及不足,引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)的能力仍需加強(qiáng)。(3)對研究生的科研和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練不足。設(shè)計(jì)和完成研究生畢業(yè)論文是研究生在校期間必須經(jīng)歷的學(xué)習(xí)過程。由于研究生自身的原因、學(xué)位課程設(shè)置、科研平臺、導(dǎo)師隊(duì)伍、學(xué)術(shù)氛圍等各方面因素的影響,大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖蒲兴刭|(zhì)得不到培養(yǎng),獨(dú)立設(shè)計(jì)和完成研究任務(wù)的能力得不到提高。因此,若要提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量,必須使研究生科研素質(zhì)和科研水平得到訓(xùn)練和提高。(4)缺乏滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)和科研能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺和師資隊(duì)伍。創(chuàng)新型研究生培養(yǎng)的核心內(nèi)容是提高研究生的實(shí)踐和科學(xué)研究水平,這些都離不開高層次的研究實(shí)踐平臺和高水平的師資隊(duì)伍。目前,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)由于課程設(shè)置的緣故,多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作仍然依托本科生階段的教學(xué)中心完成,受實(shí)驗(yàn)平臺和師資隊(duì)伍的限制,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力的效果。(5)教學(xué)效果考核評價(jià)制度不科學(xué)。對基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程學(xué)習(xí)情況的考核還不完善,大多數(shù)課程的考試依然沿用本科階段的紙面考試為主的終結(jié)性考核模式,真正能夠檢驗(yàn)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和解決問題能力的形成性考核方式還沒有形成。沒有一套科學(xué)合理的考核制度,就難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。因此非常有必要建立一套能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,發(fā)揮其主觀能動(dòng)性的考評機(jī)制。(6)研究生團(tuán)隊(duì)意識和學(xué)術(shù)道德規(guī)范的教育效果不佳。良好的學(xué)風(fēng)和高尚的學(xué)術(shù)道德,是研究生必備的思想素質(zhì)。近年來,學(xué)術(shù)界抄襲、剽竊、造假的事件屢屢發(fā)生,給研究生培養(yǎng)帶來了很大的負(fù)面影響。教育研究生自覺維護(hù)學(xué)術(shù)道德,杜絕學(xué)術(shù)不端行為,強(qiáng)化學(xué)術(shù)誠信意識,已經(jīng)成為研究生教育不可或缺的重要內(nèi)容。如何在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)中有效的將學(xué)術(shù)道德規(guī)范教育與研究生實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)相結(jié)合,使研究生學(xué)術(shù)誠信教育真正生效,是我們應(yīng)著力研究的內(nèi)容。
2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)碩士研究生基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程體系改革與實(shí)踐
研究生教育改革要整體設(shè)計(jì),分步推進(jìn)。充分調(diào)研,綜合分析當(dāng)前教育培養(yǎng)模式中方面存在的主要問題及其成因。通過對當(dāng)前各高校在校研究生、管理人員等面對面訪談,征求他們對當(dāng)前的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育培養(yǎng)的看法,了解他們對目前教育模式、課程設(shè)置和內(nèi)容選擇上存在異議的方面,收集對相關(guān)內(nèi)容的意見和建議,發(fā)現(xiàn)存在的主要問題,并進(jìn)行深入的原因分析;在此基礎(chǔ)上,對研究生培養(yǎng)過程進(jìn)行系統(tǒng)的改革;要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,與科研機(jī)構(gòu)和就業(yè)單位建立多渠道、多形式的緊密合作關(guān)系。
2.1改革基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)的課程設(shè)置
總體設(shè)想是,以當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對高層次人才需求為出發(fā)點(diǎn),在強(qiáng)化研究生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和科研創(chuàng)新為目的,改革現(xiàn)有的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)課程體系。課程體系建設(shè)中,逐步優(yōu)化研究生課程學(xué)習(xí)時(shí)間,優(yōu)化理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間分配,縮減理論授課課時(shí),增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。探索按照學(xué)科門類相近的原則集中授課節(jié)約授課時(shí)間的新方式,縮短基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程學(xué)習(xí)時(shí)間為8個(gè)月,使研究生盡早完成基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程學(xué)習(xí),將更多的精力投放科研實(shí)踐中,實(shí)現(xiàn)研究生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早完成實(shí)踐培訓(xùn),多出成果、多出人才的培養(yǎng)目標(biāo)。在基礎(chǔ)課程教學(xué)中,以問題教學(xué)為主,注重各專業(yè)知識的橫向聯(lián)系,突出知識的高、精、深。定期進(jìn)行調(diào)研分析,對于今年來選課人數(shù)少或?qū)W生評價(jià)差的課程逐步取消,同時(shí)根據(jù)最新進(jìn)展及時(shí)開設(shè)部分前沿性課程,如:蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)、生物信息學(xué)、分子生物學(xué)技術(shù)、免疫學(xué)技術(shù)等重大技術(shù)的實(shí)驗(yàn)技能課程,為學(xué)生進(jìn)入科研階段打下扎實(shí)的知識和技能基礎(chǔ)。
2.2強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程體系建設(shè)
沒有高水平的科學(xué)研究,要培養(yǎng)出高質(zhì)量、高層次的人才是難以想象的。因此,建立創(chuàng)新的研究生實(shí)驗(yàn)課程體系,突出對研究生實(shí)驗(yàn)技能和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)成為改革探索的重要內(nèi)容。研究生教育要體現(xiàn)應(yīng)有的寬廣度和縱深度,我們將探索建立三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。第一層次的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,關(guān)注PCR、細(xì)胞培養(yǎng)、SPF動(dòng)物飼養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處置、大型儀器設(shè)備操作等基本技能訓(xùn)練。第二層次的實(shí)驗(yàn)為整合性實(shí)驗(yàn),依托機(jī)能學(xué)、形態(tài)學(xué)、分子醫(yī)學(xué)等教學(xué)中心開設(shè),綜合性實(shí)驗(yàn)打破單一課程界限,按照學(xué)科相近的原則上重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,由教學(xué)團(tuán)隊(duì)給定研究內(nèi)容,學(xué)生自主設(shè)計(jì),導(dǎo)師組修訂完善后,采用小班制歷經(jīng)2-3月由學(xué)生以自組團(tuán)隊(duì)方式完成,實(shí)驗(yàn)里程和最后結(jié)果由實(shí)驗(yàn)室監(jiān)督并給出成績。第三層次的實(shí)驗(yàn)主要依托研究生科技計(jì)劃項(xiàng)目、省校級重點(diǎn)學(xué)科(實(shí)驗(yàn)室)開放基金項(xiàng)目等進(jìn)行,由研究生組成團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)研究內(nèi)容、尋找合作導(dǎo)師聯(lián)合申請,獲批后按照項(xiàng)目管理模式進(jìn)行,研究主要依托省校級重點(diǎn)學(xué)科(實(shí)驗(yàn)室)完成,須提交研究結(jié)題報(bào)告和發(fā)表文章,成績納入實(shí)驗(yàn)成績。為了達(dá)到培養(yǎng)研究生自主創(chuàng)新能力,研究生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置以整合性和設(shè)計(jì)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主,兩者實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別占到40%和30%。
2.3改革教學(xué)模式與方法
為了達(dá)到鍛煉研究生科研綜合能力的目的,將在教學(xué)中改變以往教師主動(dòng)授課,學(xué)生被動(dòng)參與的情況。課程教學(xué)由以傳授己有知識和成果為主要內(nèi)容的傳授性教學(xué)方式,向以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為主要特征的研究性教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。變課程教學(xué)的單向灌輸方式成為研究生主動(dòng)學(xué)習(xí)和教師課堂講授相結(jié)合、以學(xué)生為主體的教學(xué)方式。在壓縮理論教學(xué)學(xué)時(shí)的同時(shí),鼓勵(lì)各課程采用啟發(fā)式、講座式、研討式的教學(xué)方式,基礎(chǔ)教學(xué)密切聯(lián)系臨床實(shí)踐和學(xué)科前沿進(jìn)展。各基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程教學(xué)在側(cè)重于傳授式教學(xué)方式的同時(shí),注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。各課程均開設(shè)一定比例的講座式、研討式教學(xué)內(nèi)容,鼓勵(lì)研究生為組織者和主體參與課堂討論。在課程教學(xué)的同時(shí),學(xué)院還集全院師資力量開設(shè)一系列學(xué)術(shù)前沿講座和文獻(xiàn)綜述類課程,以計(jì)算學(xué)分和成績的方式使研究生更廣泛地參與拓寬學(xué)術(shù)視野的討論,不斷提高研究生的學(xué)術(shù)水平。在介紹課程最新研究進(jìn)展時(shí),在介紹常見實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生如何追蹤國內(nèi)外本學(xué)科的研究進(jìn)展,如何有效閱讀中外文文獻(xiàn)。此外,研究生科研能力重要的環(huán)節(jié)還包括對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。因此我們在教學(xué)中也將非常重視以實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表格和圖片為導(dǎo)向的教學(xué),在專題講座和論文匯報(bào)中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表和圖片解讀的重要性,引導(dǎo)研究生如何分析這些表和圖,并反追蹤這些表和圖中所使用的方法的原理和應(yīng)用范圍,在學(xué)習(xí)如何解讀實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí),逆向式培養(yǎng)研究生對實(shí)驗(yàn)方法的了解??傊?,只有通過調(diào)動(dòng)研究生學(xué)習(xí)和研究的主動(dòng)性與積極性、促進(jìn)研究生科研認(rèn)識與實(shí)踐能力的提高,才能使課程教學(xué)成為訓(xùn)練研究生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的舞臺,實(shí)現(xiàn)研究生課程教學(xué)的目標(biāo)。
2.4加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
課程教學(xué)質(zhì)量高低,與研究生教師的學(xué)術(shù)水平、科研能力和教學(xué)方法有著重要的關(guān)系。項(xiàng)目進(jìn)展期間,我們將圍繞課程教學(xué)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),提高教師的學(xué)歷層次、學(xué)術(shù)素養(yǎng)、教學(xué)和研究水平;嚴(yán)格研究生授課教師的遴選,把研究生教師的遴選、培訓(xùn)、考核、聘任有機(jī)結(jié)合起來,選用有經(jīng)驗(yàn)的教師承擔(dān)研究生課程的教學(xué),提高教師隊(duì)伍的教學(xué)水平;通過課堂教學(xué)質(zhì)量考核,促進(jìn)教師教學(xué)水平和教學(xué)效果的不斷提高;引進(jìn)激勵(lì)和競爭機(jī)制,充分調(diào)動(dòng)教師的教學(xué)和科研積極性,保持研究生教師隊(duì)伍的生機(jī)和活力[5]。
2.5完善和建立研究生學(xué)習(xí)效果的綜合考評體系
深化基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究生教育教學(xué)的改革還應(yīng)包括靈活選擇考核方式。改變單一評價(jià)方式,建立多維考評方式,改變以往的終結(jié)性評價(jià)一錘定音為關(guān)注學(xué)生發(fā)展的形成性評價(jià)。根據(jù)課程性質(zhì)選擇包括卷面考試、研討報(bào)告、實(shí)踐項(xiàng)目報(bào)告、自學(xué)作業(yè)、論文、答辯等在內(nèi)的多種評價(jià)方式??荚嚪绞娇刹扇¢]卷或開卷考試、課程論文和文獻(xiàn)綜述等,閉卷考試應(yīng)與其他考核方式有機(jī)結(jié)合。如通過課程論文、研討報(bào)告、文獻(xiàn)綜述等的考核方式,促使研究生查閱大量的文獻(xiàn)資料,了解本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的國內(nèi)外的學(xué)術(shù)前沿,拓寬知識面。利用技能實(shí)驗(yàn)考試驗(yàn)證學(xué)生的實(shí)踐能力,通過答辯的方式培養(yǎng)學(xué)生匯報(bào)、做圖、應(yīng)對挑戰(zhàn)等綜合素質(zhì)。
2.6強(qiáng)化研究生的學(xué)術(shù)道德規(guī)范和科研誠信意識
在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都注重突出對研究生加強(qiáng)學(xué)術(shù)道德規(guī)范和科研誠信意識的引導(dǎo),將遵守學(xué)術(shù)道德規(guī)范納入研究生理論與實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的每一個(gè)考核環(huán)節(jié)中,通過在科研素質(zhì)培養(yǎng)中加入典型案例,使研究生認(rèn)識到堅(jiān)守學(xué)術(shù)道德規(guī)范在事業(yè)生涯中的重要作用,從而堅(jiān)定不移地以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對待和處理科學(xué)問題。