在做完仪器分析“基本实验”的基础上,为了进一步发挥学生的学习主动性,巩固学过的基础知识和操作技术,使学生在查阅文献能力、解决问题和分析问题能力以及动手能力等诸方面得到锻炼与提高,我们增加了一部分设计性实验。这类实验课程具有以前所做实验的延续性、综合性、典型性、探索性。部分设计性实验可以选做,要求学生对老师给定的实验题目通过自己预先查阅参考文献,搜集文献上对该题目的各种分析方法,结合本实验室的设备条件和本人的兴趣,自行推导有关理论,确定实验方法,选择配套仪器设备,拟定具体实验步骤,写出总结报告。在此基础上,同学之间在实验讨论课上交流各自设计的实验,并展开讨论,讨论内容包括以下几方面。
(1)解决某具体测定对象的各种分析方法、原理,并比较它们的优缺点。
(2)实验步骤。
(3)误差来源及消除。
(4)结果处理。
(5)注意事项。
(6)特殊试剂的配制。
设计性实验的核心是设计、选择实验方案,并在实验中检验方案的正确性与合理性。设计时一般包括:根据研究的要求、实验精度的要求以及现有的主要仪器,确定应用原理,选择实验方法与测量方法,选择测量条件与配套仪器以及测量数据的合理处理等。
在进行设计性实验时,应考虑各种误差出现的可能性,分析其产生的原因,并且根据众多的测量数据和检验系统存在的误差,估计其大小并消除或减小系统误差的影响。
希望通过选定的设计性实验实践积累和总结,培养学生进行科学实验的能力和提高进行科学实验的素质。
1.设计性实验的教学目的
提高学生实验素质和科学研究能力,进行创造性能力的培养。
2.设计性实验的特点
教师提出实验课题和研究项目,实验室提供条件。学生自行推证有关理论,自行确定实验方法,自行选择和组合配套仪器设备,自行拟订实验程序和注意事项等,做出具有一定精度的定量的测试结果,撰写完整的实验报告。
3.设计性实验的教学要求
在完成设计性实验的整个过程中,充分反映自己的实际水平与能力,力求有创新。
4.科学实验设计的原则
实验方案的选择——最优化原则;
测量方法的选择——误差最小原则;
测量仪器的选择——误差均分原则;
测量条件的选择——最有利原则。
5.设计性实验的程序
(1)通常分两次完成。
(2)第一次实验,学生学习实验室提供的电子和文字资料,熟悉实验仪器,选定实验内容,拟订实验方案。
(3)在第一次与第二次实验之间,学生可利用业余时间充分酝酿实验方案。
(4)第二次实验,各显神通,全面开展实验。在教师指导下,学生确定具体的实验方法。实验时,根据各自设计的实验,从试剂的配制到最后写出实验报告,都由每一位学生独立完成。
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