实验设计的基本要素精选(九篇)

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第1篇：实验设计的基本要素范文

关键词：生物教学 学习兴趣 学生

生物学是一门自然学科，它具有直观性、生动性、丰富性。兴趣是人们爱好某种活动或力求认识某种事物的心理倾向。兴趣的作用有三种：一是对未来的活动的准备作用，学生时代的兴趣常对其未来的事业有重大价值。二是对正在进行的活动起推动作用。当引起学生学习兴趣时，他便精神愉快，精力集中，不易疲倦，效果显着。三是对活动的创造性态度的促进作用。[在义务教育和高中阶段，要求同学通过学习生物课程后要掌握一定的自然科学知识，这对同学的全面发展是有积极意义的，而在学习生物学的过程中，兴趣尤为重要。

一、生物课堂教学设计及基本要素

教学设计是运用系统思想和方法，以学习理论、教学理论和传播学理论为基础来计划和安排教学全过程的诛环节及各要素，以实现教学效果最优化为目的的科学。好的教学设计能灵活应用好各种教学手段，能把学生的注意力转移和参与到教学中，大大的减轻了学生的学习负担，为学生营造了一个好的学习氛围，增强学生学习兴趣，提高学习的积极性。

教学实际过程中要考虑到几个基本要素：教学对象、教学目标、教学策略、教学评价。这些基本要素都是教师在教学之前应该充分考虑到的，教师只有综合了这些基本要素，才能上好一堂课。

二、运用教学技能组织好课堂教学

教师认真备课，为上好这节课打下了基础。怎样在课堂教学中进一步的培养学生的学习兴趣呢？这得看教师如何运用教学技能来组织好课堂教学。参加工作了一年，就教学技能这块谈谈自己的心得体会。下面就简单的介绍几种教学技能，旨在能更好的激发学生的学习兴趣，营造出好的学习氛围。

导课是在讲授新内容时，教师利用导入方法对这部分内容进行个开路，希望通过新课的导入，能引起学生的注意，进入新知识学习的状态，同时，好的导入内容能激发学生学习兴趣，有利于学生学习欲望的形成。在导入过程中，教师要注意把教学内容与实际情况相结合，还要考虑到学生的年龄和心理特征，方便学生理解，让学生感觉到新内容的有趣性和价值性。接下来就是设计好导入内容，使每节课一开始，就紧紧地把学生的注意力集中起来，使他们全神贯注的学习新课。另外，导入还可以做到使前后内容相互连贯，温固而知新，复习前面的内容，又为以后的内容做个铺垫。再教学中，通常使用复习导入、实验导入、设置疑问等方法。比如，在讲解必修课“植物的光合作用”这个章节中，通过上一节内容“新陈代谢和酶”的复习后，导入新内容，首先教师给出光合作用的概念，为了帮助学生更好理解光合作用的概念，要从它的场所、条件、原料、产物出发，其中，条件是光和酶，原料有CO2和水，对植物体来说，CO2可以从大气中获得，那么水呢？植物对水分的吸收和利用又是下一章节所要讲的内容。 所以，导入在教学中是种非常重要的方法，这不仅能启发学生去思考问题，而且能发散学生的思维，同时为课堂营造了积极主动的学习情趣。

三、合理运用好其它技能

好的导入能激发学生的学习兴趣，在接下来的教学中，教师同样得运用好其它教学技能，来进一步强化学生的学习热情，完成教学任务。比如，提问技能，分组讨论等方法。

提问技能是由教师提出问题，给学生一定的思考时间来完成。其目的在于让学生主动参与学习，集中学生注意力，师生双方相互交流、互动，活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣，并且还能通过对学生的提问锻炼他们的思维和语言表达能力，通过教师提问，可以检查到学生学习和教学情况，并能巩固和运用所学知识，提问技能的方式很多，特别是自然学科，它跟日常生活比较贴切，比如，我们讲了“植物对水分的吸收”这一节内容后，知道了植物要进行光合作用，必须从土壤中吸收水分，而吸水的方式是渗透作用，并在黑板上形象做图，让学生理解植物细胞怎么吸水，怎么失水，吸水、失水对植物细胞会产生什么样的结果后，根据日常生活中的经历，教师可以提出问题：“为什么卖菜的小贩要不间断的往菜上浇水，请同学们根据所学知识来进行解释。”理论与实践想结合，学生很容易就理解这个知识点。

分组讨论学习是一种开放的教学方法，充分体现出以学生为中心、自主学习、合作学习的教学模式。在分组讨论学习中，可以培养学生学习兴趣的同时，更能让学生相互沟通，相互鼓励，相互帮助，学生的团体意识增强，提高学习效率。在这个过程中，教师要控制好课堂秩序，设置好讨论的主题，讨论结束后，教师要做相应的归纳总结。

四、实施开展多项实验教学

生物学是一门以实验为基础的学科，我们要给学生讲解的各种理论都是前人在大量实验的基础上总结出来的。如今，高考“3+X”到来，给生物教师带来了新的挑战，为了帮助学生高考，实验设计这块成为重中之重。在课本知识的基础上，学生怎么设计实验？在高考时，如何面对最后一题——创新试验设计，这得靠平时试验的累积。

实际上，兴趣因人而异，因教材内容也不相同。在教学过程中，教师可以采用更多的、更好的方法来培养并激发学生的学习兴趣，从实际出发，因材施教，利用多种教学资源，不断丰富自己的教学内容，让学生爱这门课，喜欢上这门课，提高教学质量，为素质教育的发展打下坚实基础，使得学生能在课堂上和学校里快乐的学习，健康的成长。

参考文献：

第2篇：实验设计的基本要素范文

关键词：计算机网络；教学本质；教学策略

中图分类号：G642 文献标识码：B

1认识

1.1本科教学的本质及其重要性

“本”是草木之根的意思，根在草木整个生长过程中起着决定性的作用，是草木成长的内因。显然，本科教育需要解决的是一个人成长的“本”的问题，也就是要解决一个人的认识和思维方法问题。映射到教学中，也就是要落实两点：①如何培养学生的元认知能力。因为一个人的学习能力是其所有能力的基础，是本质能力。②如何培养学生的系统化思维模式。因为系统化思维模式不但可以使学生真正理解概念的形成(来源)和本质，更重要的是，它能够使学生潜移默化地养成正确的分析问题和认识问题的方法，以及逐步建立其持续创新的科学研究能力。具体而言，按照认知科学的现代研究成果，前者要培养基于模式及其建构的学习方法，实现认识论在学习问题中的具体应用，即解决如何学习的问题。图1是该方法的直观视图。对于后者，就是要培养基于联系的系统化思维方法，实现知识点到知识线，知识线到知识面，知识面到知识体的融会贯通，最终实现持续创新。图2是其直观视图。两者的关系可以通过图3直观表述，也就是说，前者是局部微观的“本”，后者是整体宏观的“本”。

针对本科教学，另一个值得重视的方面是，从人的生理角度讲，大学本科阶段是一个人的思维模式和认识能力形成的重要和主要阶段。人的思维模式一旦形成，改变起来十分困难，有时甚至是不可能的。因此，作为生产特殊产品的本科教学，对于一个人的成长来说具有极其重要的影响和关键的作用。

1.2本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵

本科“计算机网络”课程的教学，显然是本科教学的一个特例，因此本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵，应该是本科教学的本质和内涵在“计算机网络”课程中的具体体现，或者说，它就是本科教学的本质和内涵对“计算机网络”课程教学的直接投影。具体来说，就是要将基于模式及其建构的学习方法投影到“计算机网络”课程的教学中，挖掘“计算机网络”课程中的知识应用模式，建立面向模式教学的教学模式。更进一步，实现系统化思维模式教学思想对“计算机网络”课程教学的直接投影，建立面向“计算机网络”课程知识系统化思维教学的教学体系。最终，解决本科“计算机网络”课程教学的“本”。图4直观表述了本科“计算机网络”课程教学的本质和内涵。

2思考

2.1教学的基本要素及其关系

教学包括四个基本要素：教师、学生、教材(教学内容)和教学过程(教学活动、教学环境等)。教材要素体现的是教学的静态属性，教学过程要素体现的是教学的动态属性，两者的有机结合实现教师要素和学生要素的互动作用。通过互动作用，达到教学的目标。

四个要素中，教师要素是本质要素，它直接驱动教学过程要素，或者直接决定教材要素、并由教材(间接)驱动教学过程要素。如图5所示。

2.2本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的问题

依据教学基本要素及其关系，基于上述认识，作者认为本科“计算机网络”课程教学现状及其存在的主要问题反映在如下几个方面。

(1) 教材体系设计缺乏多维性和认知性

教材体系的多维性是指教材内容、教材习题、自学内容和实验教材的一体化设计关系。考虑到教学内容多与教学学时少之间的矛盾，主教学内容不可能面面俱到，一些延伸或拓展性的内容可以放到相应习题、自学内容和实验中。目前，已有的一些教材已经考虑到了这些问题，比如，国外的教材对习题设计考虑比较多，而对实验考虑相对较少。国内教材比较强调实验，但实验的设计与教材的关系相对松散。教材体系的认知性是指教材一体化设计必须建立在面向系统化思维培养的基点上，强调人类认知的自然规律。也就是说，一体化设计的逻辑体系必须符合认知规律特性。目前，教材设计的多维逻辑松散性没有形成围绕系统化思维能力培养的一体化教学理念和目标定位，弱化了系统化思维能力的培养。

(2) 教材内容设计缺乏现代教学理论支持

主教材内容的设计没有考虑元认知能力培养问题，太多地注重知识的逻辑组织，而忽略了面向基于模式及其建构的元认知能力培养的内容的逻辑组织。也就是说，没有重视技术和原理背后的思维教学，强调了静态型知识，而弱化了动态型知识。由此，也就自然地影响了系统化思维的培养。

(3) 教材写作风格缺乏演绎与归纳的统一

演绎和归纳是人类认知的两种基本方法，演绎一般对应于间接经验的获取，归纳一般对应于直接经验的获取。对于知识的学习，人类大部分是基于教材和书本获得，即

基于演绎的间接获取。然而，这对于初学者而言，概念的理解和消化存在一定的困难。因此，如果采用归纳式介绍，再引入演绎式体系，则可以得到良好的效果。具体而言，就是采用问题驱动的抛锚式教学策略为先，然后引入演绎式的支架式教学策略，要比单纯的演绎式策略好。目前，大部分教材都采用演绎式写作结构，由于教材直接驱动了教学过程，因此，受制于教材的问题，一般教师的教学设计及其实现就存在演绎与归纳的不统一问题。该问题直接导致了较差的教学效果。

综上所述，目前常用的教材(部分)及其面向“本”的教学特性分析如表1所示。

(4) 教师对教材的个性化演绎能力弱化

教材是静态的，教学过程是动态的。教学设计实现了静态到动态的转变。教学设计与教材的关系是一个M：N的关系，对这种关系的认识，可以体现一个教师的教学能力，即教学设计体现了一个教师对一本教材的个性化演绎能力。教学设计本身是一个创造性的过程，其创造性特性主要体现在如何针对教材的内容，不断构建和创造面向学生自身主动建构其知识的各种环境，包括案例选择、交互问题、表述思路、拓展延伸话题、与其他知识点的联结等等。从而帮助学生的主动建构。因此，目前普遍采用的与教材同步提供PPT的做法是一个严重制约教师创造性的障碍，这也间接地弱化了系统化思维能力的培养。另外，目前教师自身教学理论基础的匮乏，导致其教学设计中教学策略运用的弱化，进而影响了教学的效果。

(5) 实验教学缺乏开放性

目前，尽管强调了实验的重要性，但基本上都是验证性实验，即所谓的应用型、技能型实验，缺乏开放性实验的设计和教学。正是由于我们准备得太充分，学生不要花费太多力气就能按图索骥地完成实验，失去了对实验过程中的思维的训练，从而导致了目前教学达不到面向思维能力培养的“本”的目标。

2.3本科“计算机网络”课程教学应有的策略和方法

(1) 建立面向系统化思维教学的基本理念

基本教学理念体现了对本科教学的认识程度，作为一种指导思想，它直接决定了整个教学体系的建立。尽管基本教学理念是抽象的，但它可以通过教材、教学设计等具体表现出来。根据上述认识，应该建立面向系统化思维教学的本科“计算机网络”课程的教学理念，并在此基础上建立其教学体系。比如，对于各种协议的教学，不仅仅是解析其原理，更重要的是解析其产生的原因，即为什么会诞生这种协议？该协议主要解决什么问题？也就是说，要理解协议的动态性(面向思维)的知识，而不仅仅是理解协议的静态性(面向工作原理)的知识。同时，对于协议的实验教学，不仅仅是使用和剖析，而是要通过设计开放性问题，进行协议设计机制的改造和分析。再者，应该将多个协议联合起来，从多个协议的设计思想和实现机制中寻找和挖掘一些设计模式，并且从某种协议的发展历程中领会其进化的本质。从而，由此可以学会人类不断认识问题、解决问题的思维方法，达到培养持续创新能力的目标。

(2) 建立基于模式及其建构的教学模式

为了实现基本教学理念，在战术层面上应该建立基于模式及其建构的教学模式。所谓模式，在此是指知识应用模式。知识应用模式是一种隐性知识，相对于一般的显性知识而言，它一般存在于个体的意识里。按照现代认知科学的研究，知识应用模式在一个人的学习活动中起到决定性的作用，直接体现了一个人的学习能力。然而，在传统的教学策略中，对于该知识的教学一般由个体自身领会。教学的层次是局限于知识及其关系平面，如图6所示。针对本科教学，应该重点突出隐性知识的教学，使教学层次覆盖两个平面。比如，树型管理结构与DNS问题、组播(树)问题，IP连接端口和实际主机地址之间的映射问题(NAT、虚拟主机)，路由协议与P2P结构问题，等等。

(3) 采用多维体系设计方法

基于面向系统化思维教学的基本理念，实现教材的多维体系设计。也就是说，教材内容、自学内容、习题以及实验教材的体系设计应该统一在基本理念基础上，多个维度形成逻辑上的一个整体，而不是多个维度的逻辑并列。比如，针对网络的发展，教材内容给出从单机局域网或广域网互联网Overlay网络的思维变迁及相关原理，自学内容给出典型网络的细节内容及其思维本质，习题部分可以拓展教材内容(比如IP地址与二进制)、以及建立面向模式的思维方法(比如连接与非连接)，实验部分除安排基

本实验外，给出一些开放型实验(比如给出应用场景，要求设计方案并分析)。

(4) 采用抛锚法和支架法并重的教学策略

教学设计中，时刻注意问题驱动方法的设计，围绕着一个知识或概念，可以从一个问题或情景开始，然后，再给出另一个相似问题，并从这些问题中抽象出概念和方法、原理，最后解析概念和方法、原理，并将其运用到其他相似问题，实现从具体特殊性――普遍性――特殊性的认识思维过程的教学。比如，对于IP地址的理解，可以从互联网的本质，即网络互联时如何标识一个连接端点这一问题着手，得出IP地址的两个基本组成部分，然后再解析针对不同的网络规模，地址分类问题。接着将地址匮乏问题引入，由此介绍子网概念、子网掩码概念、NAT概念等。使学生理解概念和具体问题解决的关系，以便充分理解概念。而不是直接按演绎式方法，直接告诉学生IP地址的构成和分类，让学生死记它。更进一步，通过开放实验，给出一个应用场景，让学生设计和运用子网和子网掩码概念，巩固概念的理解。

(5) 增加开放性实验

面向本科“计算机网络”课程的实验教学，开放性实验的比例应该大大加强。也就是说，要强调针对具体问题的实验设计和分析，首先从理论层面分析实验应有的结论和现象，知道如何去验证该结论。然后，再通过实验去验证方案的正确性，并注意观察和分析实验中出现的异常现象。在此基础上，在将实验拓展，提出新的问题，进行新的实验过程。

(6) 深层应用网络教学

针对教师要素问题，受现实条件的限制，教师本身的教学理论水平和能力不可能达到同一种水平和要求。另一方面，受重科研轻教学思路的影响，教师也不可能全身心地投入到教学研究中。因此，通过网络教学手段，建立网络虚拟教学研究中心，进行教学研讨和交流，共享名家的教学理念和思路，是一种比较可行比较经济的方法。更进一步，将各名家的隐性知识挖掘出来，实现网络环境下的动态教学设计，建立面向本科“计算机网络”课程教学的动态增长型知识库，可以有效地弥补现实条件的制约带来的问题。

3总结

本文针对本科“计算机网络”课程的教学，论述了其内涵和本质，剖析了目前教学中存在的一些问题。在此基础上，论述了应有的教学策略和方法。本文的核心在于强调本科“计算机网络”课程教学中对“本”的内涵的演绎，也就是说，面向学生的未来，如何“传道”，而不仅仅是“授业”和“解惑”。尽管本文主要针对本科“计算机网络”课程的教学，但其论述的思想和方法，对其他本科课程的教学也具有普遍的指导意义。

参考文献

[1] 沈军. 计算机语言课程中的编码知识和意会知识分析及创新能力培养[J]. 东南大学学报(社哲版•高等教育研究),2001,(02):18-22.

[2] 沈军等. 教学模式与模式教学[J]. 东南大学学报”(社哲版•高等教育研究),2002,(02):22-26.

[3] Larry L. Peterson, Bruce S. Davic著. 叶新铭,贾波等译. 计算机网络：系统方法[M]. 北京:机械工业出版社,2005.

[4] Andrew S. Tanenbaum著. 潘爱民译. 计算机网络(第四版)[M]. 北京:清华大学出版社,2004.

第3篇：实验设计的基本要素范文

【关键词】科研设计；医学本科生；课程设置

【中图分类号】G633.23 【文章标识码】A 【文章编号】1326-3587（2013）01-0001-02

科研设计是决定医学研究成败的关键环节之一。科学合理的设计是研究成功的基石，反之则可能会使其面临被葬送的风险。科学研究设计不仅体现在专业设计上，也体现在统计研究设计上。一般说，应以专业知识为基础、为主导；以统计学知识为辅助、为护卫。

目前，某医科大学在研究生课程中开设了《医学科研设计》选修课，与公共课程《医学统计学》相得益彰。但是对于临床医学、麻醉等专业本科生，仅开设了《医学统计学》必修课，在讲解统计分析方法时介绍相关的科研设计内容，没有单独设置科研设计的课程。因此，有必要探讨在本科生中开设《医学科研设计》课程的必要性及存在的难点和对策。

一、本科教学中开设《医学科研设计》课程的必要性

1、培养本科生科学的科研设计思维和创新实践能力。

近年来，随着各医科院校培养实用型人才教学目标的实施，《医学科研设计》课程的重要性与实用性就显得更加突出。同时高校的一系列现况也表明了《医学科研设计》课程在本科生中广泛开展的必要性，例如：①部分院校有良好的“本科生导师制”的培养模式。学生从大一入学开始便有相应的导师指导科研及学习等，部分学生已经撰写并发表了核心期刊及SCI论文。②部分院校设有“大学生创新基金”等项目，用于鼓励优秀的本科生参与科研活动，提升学生的创新实践能力。③部分院校的本科毕业生需要撰写毕业论文。④本科生中第二课堂、暑期社会实践等一系列活动大多与科研有关，均需要科学合理的科研设计及统计分析作为其良好的支柱。⑤大多数本科生由于在《医学统计学》课程中了解了部分科研设计的内容，对系统地学习科研设计知识有着强烈的需求。

综上所述，医学生在本科阶段已开始尝试进行一定的科研活动，因此系统地了解科研设计知识，有助于培养本科生科学的科研设计思维，提升创新实践能力，促进科研实验的合理设计与正确实施等。

2、为研究生阶段及以后的科研和学习打下坚实的基础。

某研究者对该医科大学2011级473名硕士研究生的科研设计认知现状调查。调查内容包括常用的随机化方法、实验研究对照设置方法、样本量估计方法，常用抽样方法等10种常见的科研设计方法。结果显示：275人（58.14%）曾参加过科学研究，但是对于问卷中设计的10种常见科研设计方法，大多数研究生（>80%）只是了解，熟悉者很少，部分学生甚至不知道。据此认为，将《医学科研设计》引入本科生教学中，学生通过系统学习基本科研设计的方法，不但可以加强科研设计中统计设计的基本理论、方法与技能的训练，而且为研究生阶段的学习奠定坚实的基础。

有学者对某医学院校五年制毕业生1～6年内发表的论文进行调查，结果显示论文存在着大量科研设计方面的错误。随着我国医学教育的发展，医科大学每年都有大量的本科毕业生走上工作岗位，而大部分学生毕业后接受再教育一般间隔2～3年左右。为了使他们也能成为科研队伍的一员，促进医疗卫生事业的发展，在校学习时尽量创造条件让学生了解相关的科研知识，包括医学科研设计内容，使科研能力在校时就得到培养，并以此为目标改进当前的本科生教学。

我国的科研设计文章中存在着大量包括样本量估计与随机化等设计问题；一项调查研究结果表明，我国发表的随机对照试验的文章中，仅有9.3%的文章真正实现了随机化；10种中华杂志2008年发表的文章与1998年相比，质量有较大提高，但是仍然存在着随机化及样本量估计等科研设计缺陷。由此可见，强化科研工作者的科研设计知识和应用能力是十分必要，而本科阶段设置科研设计课程，将有助于他们在将来的科研工作中正确使用科研设计的方法。

以上现象显示，在本科阶段开设医学科研设计课程，可以为研究生阶段及以后的学习和科研打下坚实的基础，最终促进我国卫生事业的发展。

二、本科教学中开展《医学科研设计》课程的难点及对策

1、国内尚无配套教材。

目前国内编写的专供医学本科生使用的科研设计的教材较少。在此情况下，可以借鉴一些相关教材，如贺佳主编的《医学科研设计与统计分析》，介绍了医学科研设计的基本概念、实验设计的基础知识、单因素试验设计与分析、多因素试验设计与分析、诊断试验和调查设计等。并且从医学科研实例出发，针对常见的研究问题，详细介绍了如何进行设计、分析、报告结果和陈述结论的全过程，是可供本科教学选用的教材。其次，王仁安主编的《医学实验设计与统计分析》和胡良平主编的《科研课题的研究设计与统计分析》均系统地介绍了科研设计知识及统计分析知识等，值得教学人员充分利用。此外，网络上大量系列介绍科研设计错误的文献，均可以用来积累教学素材。

2、无成型的课程设置模式可借鉴。

国内在医学本科教学中广泛开展《医学科研设计》课程，尚无成型的课程设置模式可借鉴。由于《医学科研设计》课程在研究生教学中，是作为公共选修课的形式广泛开展的，所以本科生中该课程的设置可以借鉴该模式，以公共选修课的形式开展，供学有余力且对系统地学习科研设计知识有强烈需求的学生选择学习。

由于部分院校的《医学统计学》课程主要安排在大二或大三，选修课开始时大一与大二年级学生均还没有系统地学习《医学统计学》课程。在授课时需要结合其实际需要，通俗易懂地讲解设计的基本概念、设计上存在的问题、以及怎么样进行正确的设计，可以为将要学习的《医学统计学》课程奠定科研设计方面的基础；而对于大三及以上年级的学生，可以结合其已有的医学统计学知识，介绍各种设计应该注意的问题，及如何合理地选择统计分析方法。与已有的统计学知识相辅相成，为高年级学生正在开展的科研实验及论文撰写提供帮助。

鉴于选修课不能根据年级分为多个班级教学的局限性，以及不分班级教学时教学内容组织的困难，和学生对该课程需求的强烈程度，在此建议若以选修课的形式开展该课程，宜在选课时限定年级，比如可以限定大三及以上年级。

三、实施建议

研究者认为在本科生中开展《医学科研设计》的教学，应注意把握以下几个问题。

1、精心选择和设计授课内容，满足学员需要。

若以选修课的形式在本科教学中开设《医学科研设计》课程，且限定了高年级学生选修，在介绍科研设计的基本概念、基本要素、单因素实验设计与统计分析的基础上，也可以拓展介绍多因素实验设计、调查设计、诊断试验、临床试验及医学科研论文的写作等，为高年级学生正在开展的科研实验及论文撰写提供帮助。

此外，在教学中应经常介绍国内外医学科研的新成果、新方法和新理论及其产生的过程，突出介绍其中的一些重点、难点、争论点、空白区和边缘区，帮助学员培养创新意识，活跃科研思维，激发创新欲望。

2、提高自身业务能力，适应教学内容的复杂性。

医学科研设计作为《医学统计学》的辅助学科，具有综合性、交叉性的特点。其学科性质决定了教学内容的复杂性，因此对老师的知识水平与综合能力要求较高。任课老师不仅要熟知科研设计方面的知识，也要对医学基础与临床各学科的内容有所了解，并结合故事或典型案例，才能做到生动形象、言之有物地讲解枯燥的理论知识。如在讲解药物临床试验的不良反应时介绍“大象人”事件等，则可以给学生留下深刻的印象。所以任课老师自身一定要不断完善与进步，以胜任不断发展变化的医学科学研究。

3、丰富教学方法，培养学生的创新精神和实践能力。

医学科研设计的内容相对比较抽象，若采用传统以课堂讲授为主的方法，学生会感到乏味，学习缺乏主动性。而积极采用讨论式、导学式、案例式等教学方法，可以充分调动学生学习的主动性，实现从注重传授知识为主向知识、能力、素质协调发展转变，促进学生的创新精神和实践能力的培养。如开展科研论文的错误辨析讨论、请学生介绍自己参与的实验设计等活动，实现在传授知识的同时，使学员获得一定的分析问题和解决问题的能力，激发学员探求新知识的热情。

4、培养严谨的科研态度，提高学生人文素质。

“师者，所以传道授业解惑也。”因此，不但要深入浅出地讲解科研设计的相关知识，帮助学生解决碰到的问题，更要注重学生的人格品质的培养。在医学科研设计的教学过程中，强调有着科学合理的实验设计的研究结果才可信，应客观真实地记录实验数据，以培养学生严谨的科研态度，提高学生的人文素质。

【参考文献】

1、胡良平，科研课题的研究设计与统计分析[M]. 军事医学科学出版社（北京） 2010

2、赵艳芳、马修强、吴美京等，医学硕士研究生基本科研设计方法认知现状分析[J]. 中华医学教育探索杂志 2012， 11（3）：299-301

3、谭秀荣，从《遵义医学院学报》载文分析谈医学科研设计的教学改革[J]. 遵义医学院学报 2007， 30（4）： 538-540

4、He J， Jin Z， Yu D （2009） Statistical reporting in Chinese biomedical journals[J]. The Lancet 373： 2091–2093

5、Wu T， Li Y， Bian Z， Liu G， Moher D （2009） Randomized trials published in some Chinese journals： how many are randomized？ [J] Trials 10： 46

6、Jin ZC， Yu DH， Zhang LM， et al. A retrospective survey of research design and statistical analysis in selected Chinese medical journals in 1998 and 2008[J]. PLoS one， 2010， 5（5）： e10822

7、贺佳，医学科研设计与统计分析[M]. 第二军医大学出版社（上海） 2010

第4篇：实验设计的基本要素范文

1提高学生的兴趣

演示实验，能够紧扣课堂的教学环节，以它形象生动的教学效果、灵活多变的试验方式有效地配合生物学的课堂教学，能够提高学生的学习兴趣，有利于学生对知识的理解和掌握。？例如，讲“血液成分”这一节时，可先演示一个实验，取A、B两支试管，分别加入等量的新鲜血液，在A试管的血液中不加入抗凝剂，B试管的血液中加入抗凝剂，让学生分别观察A、B试管内的液体。静置一会儿后，A支试管中的血液凝结成了血块，B支试管的血液则出现了分层现象，学生很惊讶：两支试管内都是血液，为什么会出现两种不同的现象？这说明什么？这一系列的问题，使学生产生了强烈地好奇心，学习的积极性被调动了起来，从而为讲解“血液成分”这一课奠定了基础。

2培养学生观察能力

以观察实验培养学生的观察能力，形成科学概念，进而提高学生的科学素养。例如：观察洋葱鳞片表皮细胞、观察花的结构、观察根尖的结构、观察鱼如何游泳，还有观察人体的四种基本组织、观察小鱼尾鳍内的血液流动以及观察兔与狼牙齿的不同、观察校园内或学校附近的植物和动物。在这些观察实验当中，我们要明确观察的目的和任务，拟定一定的计划，按计划仔细的观察，提出问题，并且寻求某种答案。观察与一般的看见不能相提并论，在显微镜下，我看到了，但是看到的是什么却不清楚，看到的对不对也不明确，这不是我们在生物实验中真正意义上的观察。特别是初中学生，活泼好动，我们更应该以任务驱动的方式来激发学生的学习动机和集中学生的观察注意力。观察能力的提高，有赖于正确的观察方法和程序，我们要教会学生用正确的方法进行观察，这对培养学生的观察能力是非常必要的。

3培养学生思维的逻辑性

生物学的基本概念和概念体系是生物科学知识的基础，所以，我们必须重视基本概念的教学。但是，应该让学生自己通过“劳动”取得这些概念，让学生通过实验、观察、思考形成这些概念，并且能够用科学的语言 把它们表达出来。坚持让学生给概念下定义，让学生推导实验的结论，实际上是训练了学生思维的逻辑能力。比如，在观察蚯蚓的时候，为什么要用湿润的棉球擦拭蚯蚓的躯干，让它的体表保持湿润，根据蚯蚓的特殊呼吸方式，归纳出空气中的氧气必须溶解在蚯蚓体壁的粘液中才能被体壁吸收，如体壁干燥，蚯蚓会因缺氧而死亡。

4培养学生的自主探究能力

验证性实验，即已经知道了结论，只是在实验室中通过实验来验证一下。由于已经知道了结果，所以会大大降低学生的好奇心和研究兴趣，有些学生就是由于对实验失去了兴趣，注意力涣散，破坏课堂秩序。可通过将这类实验设计为探究性实验，为学生提供一个能动脑思考、交流、合作、亲自探究创新的空间，激发学生的求知欲，促使学生主动探究，使学生的知识水平和探究能力在探究过程中逐渐增长起来。

5培养学生理论联系实践的能力

第5篇：实验设计的基本要素范文

[关键词]经管类专业；实验教学；体系构建

[中图分类号]G642423 [文献标识码]A [文章编号]

2095-3283（2012）08-0130-04

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作者简介：王凤羽（1974-），男，辽宁葫芦岛人，博士研究生，长江师范学院副教授，研究方向：财政与财务、课程与教学理论；王素梅（1968-），女，黑龙江铁力人，硕士研究生，长江师范学院教授，研究方向：工商管理。

基金项目：长江师范学院教改项目“基于应用能力培养的经管类专业课程教学范式研究与实践（2011—2013）”；“《营销策划》课程教学范式改革（2011—2013）”阶段性成果。

一、经管类专业实验教学体系的构建理念

（一）注重行业需求与能力培养相结合

经管类人才的培养要密切结合行业、企业对人才的需求，特别是人才所对应的专业岗位及其所要求的能力结构、技能水平、职业素质等。一般行业、企业对经管类人才的基本要求是要具有实际操作能力，而实验教学体系的构建，对学生实践能力的提高具有重要意义。因此，实验教学体系要着力培养学生的实际动手能力、经营管理能力、创新创业能力等。

（二）注重以学生为主体与以教师为主导相结合

在实验教学过程中学生作为主体，在教师的指导下充分发挥学生的自主性、积极性和创造性，从感性上培养学生的认知能力，进而提升学生的动手能力和创新能力，培养学生良好的专业素养以更好地适应社会需求。在实验教学过程中，教师成为倡导者、组织者、引导者、咨询者、合作者，使学生在一种宽松、和谐的氛围中完成知识的探究和能力的提高。

（三）注重实验教学与理论教学相结合

实验教学与理论教学是辩证统一的关系，是相对独立的两个子系统，二者相互联系和密不可分。因此，实验教学对理论教学进行验证的同时也是对理论教学的延伸和补充。实验教学既要破除传统教学的“四一模式”（一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴），又不能完全替论教学，应有机结合，促进学生的知识、能力和素质的协调发展。

二、经管类专业实验教学体系构建的原则

（一）系统性原则

系统性原则是从系统论的视角设计经管类专业的实验教学体系。经管类所涉及专业较多，覆盖范围较广。尽管长江师范学院经管学院成立较晚，但发展迅速，主要有国际经济与贸易、市场营销、旅游管理、财务管理4个本科专业，还有相关的职教师资专业，在校生近2000人。因此，构建经管类实验教学体系是一项复杂的系统工程，要遵从系统性原则，特别是发挥系统论中整体性和相互联系性作用，才能进一步理清经管类实验教学体系与其他实验教学体系的关系以及经管类实验教学体系与理论教学体系之间的相互作用和关联，从而构建出一个科学、合理的经管类实验教学体系。

（二）效益性原则

无论从哪个角度进行划分，实验教学体系是否合理的判断标准都是以效益为中心。这里的效益包括经济效益和社会效益。经济效益是指经管类专业实验教学体系软硬件规范化、标准化是否以最小的投入实现人才培养目标，既培养学生动手能力、实践能力、创新能力，又提高学生综合素质的效应；社会效益是指所培养的学生能够得到社会的认可，满足社会的需求，进而发挥示范、辐射、引领效应。兼顾二者，促进经管类实验教学资源的有效整合，构建完整体系。

（三）创新性原则

目前，实验教学与理论教学发展还不够平衡，实验教学对理论教学的依附性依然很强。根据学校的客观实际，符合经管类专业人才的培养目标，在一定条件下实验教学体系可以相对独立运行。实验教学主要以培养学生的实践能力和创新能力为核心，具有自身的内在发展规律和独特的轨迹。因此，实验教学体系的构建在教学内容、方法、手段管理等方面进行创新性研究，有利于学生创新能力的提高。

三、经管类专业实验教学体系的构建要素

（一）刚性要素

刚性要素主要包括计算机及其网络系统（完善的网络、数据通信、计算机等技术的硬件应用平台）、实验教学平台（财会实训、电子商务、网络营销、集成供应链、管理信息系统等）、经管类专业机软件与专用设备（金融投资、国际贸易等相关实验软件和专用设备）以及一定量的实体实验设备和装置（视频投影仪、多功能操作服务器、手工沙盘、图表等）。

（二）柔性要素

王凤羽 王素梅：经管类专业实验教学体系构建探索

王凤羽 王素梅：经管类专业实验教学体系构建探索

1实验教学大纲。以纲要的形式规定了实验教学目的、基本要求、内容方法、计划进度以及学时分配等，既是编写实验教材、实验教学指导书、检查实验教学质量等的重要依据，也是明确实验教学在学生能力培养中的作用和地位的指导性文件。

2实验教学指导书。根据实验教学大纲编制实验教学指导书，能够规范实验教学、提高教学质量。由于经管类实验教学起步较晚，比较规范的实验教学指导教材较少。目前，长江师范学院经管类专业实验指导书主要来源于三个方面：一是教师自己编写的指导书；二是其他兄弟院校教师编写并公开出版的指导书；三是实验教具或软件提供商编写的指导书。

3实验教学方法。在实验教学大纲的指导下，经管类实验教学方法主要有以下三种：一是手工操作与电算化结合，比如财会专业可以进行手工记账，也可以利用用友或金蝶等会计电算化软件进行记账操作；二是利用多媒体进行实验教学，即运用录像、电影、投影、幻灯、电视、计算机和虚拟仪器等多种电子媒体和技术设备，以其形象、生动、活泼的表现手法，展现实验教学内容，达到吸引学生注意力、使其达到感知充分、理解容易、记忆牢固的效果；三是利用互联网远程协助实验教学，这种实验教学方法是指学生可以在寝室利用自己的电脑登陆经管实验中心的服务器进行远程实验，教师可以通过实验平台作指导。如果实验教师不在线，学生可以留言。这种方法使实验教学时间、内容、指导等方面具有开放性与鲜明的网络时代特征。

4实验教学评价。实验教学评价是实验教学质量的有效保障，根据实验教学大纲要求对实验教学活动及其影响因素作出系统描述，是实验教学体系的诊断机制。一般来讲，经管类实验教学评价主要包括以下三种形式：一是专家评价，能够完整、全面地体现实验教学活动的实际效果，反映教学目标和教学规律的要求，重点评价实验教学准备、过程、内容、态度、效果五大方面；二是学生评价，主要包括实验的环境、内容、准备以及对实验教师的教学态度、执教能力等；三是实验教师的评价，主要包括学生实验预习、科学严谨的态度、操作技能、效果等方面。

此外，实验教学体系构成要素中还包括实验教材、实验课程以及衍生出来的项目等。

四、经管类专业实验教学体系的设计与实施

要科学构建经管类本科实验教学体系，首先必须深入认识经管类专业实验教学的理念，分析实验教学体系构建的基本要素，然后从本地本校的实际出发，按照人才培养目标，本着系统性、效益性等原则进行整合设计。结合长江师范学院实际，其设计的总体思路为：根据专业人才培养规格，按实验技能培养与职业资格培训相结合构建“一体化、分层次、开放式”的专业实验教学体系，如图1。“一体化”指实验技能培养与职业资格培训的同一化；“分层次”指实验（实训）课程由基本技能训练型、综合设计型和研究创新型三个类型层次的实验项目组成；“开放式”指实验课程要具有一定数量的实验项目供学生自主选择，实现实验开放教学。最终要构建两类课程、三类层次、四种性质、三个阶段组成的实验教学新体系。

图1 经管类专业实验教学体系

（一）两类课程

两类课程包括必修课和选修课。必修实验课保证学生的基本培养规格与培养质量，选修实验课鼓励学生个性发展。必修课和选修课二者是“静”与“动”的辩证关系，将两者有机地结合起来，对完成人才培养目标具有重要的价值和现实意义。长江师范学院已有4个本科经管类专业具体必修、选修实验课程（见表1）。

（二）三类设置层次

第一类：基本技能训练型实验，简称基本型实验，指以强化学生基本实验能力或职业技能训练，培养学生自我获取知识的能力、独立实验能力或从业技能、启迪学生创新意识为目标的实验。通过这类实验，使学生扎实系统地掌握本学科研究的基本实验方法和实验技术，掌握常规设备的使用，并有较强的独立实验能力、从业技能和自主学习训练的积极性，使学生在这方面的训练中萌生探索的欲望。

第二类：综合设计型实验，指运用模拟教学软件模拟经济与管理的实际运行过程，使学生全面了解本专业的业务过程，掌握本专业软件的应用，具有综合运用基础知识和专业知识进行模拟操作的能力，为成为专业应用型人才打下基础。

第三类：研究创新型实验，指以培养学生科学研究的思维方法、科学研究的能力和创新意识为目标的实验。通过这类实验，使学生从科研选题、实验设计、实验操作、结果分析、图片和数据处理、文献查阅、论文撰写和答辩等环节得到较全面的科学研究思维的方法和创新思维训练，同时发挥学科优势和教师的积极性，将实验教学和科学研究及创新有机地结合起来。

表1 经管类专业实验课程体系

第一层次：基本技能型实验

要求

第二层次：

综合设计型实验

要求

第三层次：

研究创新型实验

要求

实验

模块

成本会计

必修

企业会计模拟实验

必修

会计学原理实验

必修应用（社会）统计学

必修

ERP信息平台模拟实验

必修

高级财务会计

选修报关业务

必修

ERP沙盘模拟实验

必修

旅游图件设计与制作

选修外贸单证

必修

会计电算化

必修

会计综合实验

必修

计算机财务管理模拟实验

必修电子商务实验

必修国际贸易综合实验

选修数据分析与SPSS应用

必修旅游地理信息系统

选修国际结算

选修管理信息系统

选修营销模拟实验

选修财务预算与分析

选修

（三）四种项目性质

第一种：演示性实验项目，使学生获得基本实验技能的感性认识，培养应用型人才基本操作的宏观认知。在教师和实验技术人员的指导下，在实验室内利用投影进行演示。

第二种：设计性实验项目，接触经管学科研究工作思路，开发学生的探索精神和创新能力。开始时，可以由指导教师出题，给出方案，由学生根据所学内容，提出实验方案、实验方法和步骤、选择仪器设备，并进行试验准备工作，由学生完成实验全过程。经过一段训练后，可以由学生自行选题，组织实验。

第三种：综合性实验项目，使学生初步接触本学科研究方法。就是把已学过的多方面知识、多学科内容、多因素要求作综合运用，通过实验设计，拟订实验方案，进行可行性论证，选择最佳实验方案，并进行安装调试，写出综合报告，以培养学生分析、解决问题的能力。

第四种：研究性实验项目，为拔尖人才成长提供科研训练平台。在这类实验中，学生运用实验手段与方法，进行综合分析、研究与探索，从而培养学生独立研究能力与创新能力。

表2 国际经济与贸易专业实验教学内容

实验课

程名称

项目名称

类型

演示性

验证性

综合性

设计性

其他

交易磋商√

签订出口合同√

信用证业务√

租船订舱√

出口报检√

填制出口报关单√

外贸

单证出口货物投保√

装船出运√

制定一般产地证及普惠制产地证√

制作议付单证√

审单√

进口单据填写√

报关基础知识√

海关监管货物及其报关程序√

报关

业务进出口商品归类√

进出口税费√

进出口货物报关单填制√

外贸交易准备√

交易磋商谈判√

签订合同√

信用证业务√

备货√

租船订舱√

出口报检√

国际

贸易

综合

实验办理保险√

出口报关√

装船出运√

制单结汇√

出口核销退税√

进口报检√

进口报关与提货√

进口付汇核销√

销货√

汇票、支票、本票的缮制与填写√

汇款业务流程与托收业务流程模拟√

信用证业务流程模拟√

国际

结算银行保函业务流程与备用信用证业务流程模拟√

单保与双保业务流程模拟√

运输单据、保险单据填写√

旅行支票、旅行信用证的制作和使用√

（四）三个培养阶段

第一阶段：大一至大二重点培养学生的基本操作、基本技能和创新意识。实验内容以基础单元操作实验为主。

第二阶段：大二至大三重点培养学生的实验技巧和创新思维，辅之以分析问题、解决问题能力的初步训练，基本技能和综合设计实验技能训练并重。

第三阶段：大三至大四重点培养学生综合运用理论知识与实验技能解决实际问题的能力和创新能力，以综合性设计实验为主。

五、结束语

经管类专业实验教学体系的构建要本着行业需求与能力培养相结合、以学生为主体与以教师为主导相结合、实验教学与理论教学相结合的理念，围绕着人才培养目标有条不紊地进行。但是，许多高校在经管类专业实验教学方面仍没有一套成熟的经验和办法，一直处于一种探索研究状态。随着经济社会对经管类人才需求的变化，经管类专业实验教学体系的构建愈发显得紧迫和重要，构建经管类专业实验教学体系更具时代价值和现实意义。

[参考文献]

[1]杨世奎构建经管类专业实验教学体系的研究与实践[J]实验技术与管理，2008（3）：125-128

[2]陶雷，何斌高校经济管理本科实验教学体系构建的研究与实践[J]实验技术与管理，2009（3）：120-121

[3]纪晓丽，王庆高校经济管理类实验教学中心建设模式探索[J]现代教育技术，2009（6）：133-135

第6篇：实验设计的基本要素范文

关键词：智能计算；课程建设；教学方法

智能科学与技术是西安电子科技大学于2005年获教育部批准、2008年被评为第三批国家级特色专业建设点的一个本科专业。智能计算导论课程是该专业的一门主干课程，主要向学生介绍智能计算、系统辨识和优化的方法以及这些智能计算方法的一些高级应用。该课程在大三下学期开设，至今已经有四届本科生(至少500名)上过这门课程。如何让学生对该门课程产生浓厚的兴趣，并为有志于深入研究智能计算的学生指明方向，成为我们教师首先注重的问题。在这样的目标引导下，我们从选择教材、准备教学内容、制作ppt、探索教学方法入手，形成了目前的“立足基础、动手编程、展望前沿”的教学体系，深受学生的欢迎。在此，我们对这门课程有关教学的各个方面进行总结和思考，以期更好的提高我们对该门课程的教学质量，同时希望这些心得体会能为同行提供参考。

1教材选择

教材是教师教学和学生自主学习的重要工具。鉴于智能科学与技术专业的本科生每年上研究生的比例保持在50%左右，所以在教材的选择上，既要满足毕业以后选择参加工作的学生在“广度”上的需求，又要满足毕业以后继续攻读研究生的学生在“深度”上的需求。同时也要能激发学生的学习兴趣，使学生能掌握理论基础、理解生物和工程应用的背景并能了解智能计算研究的过去、未来、现状及前沿。鉴于以上要求，我们选择了西安交通大学徐宗本教授等编著，科学出版社2003年5月出版的《计算智能中的仿生学：理论与算法》。这是一部顺应了信息技术与教学发展要求的教材，它系统地介绍智能计算的基本理论、基本原理与基本方法，选择了既能代表智能计算过去20多年间发展的最突出成果又能反映智能计算当前研究热点的模拟进化计算、人工神经网络理论和模糊逻辑与模糊推理[1]。

在教学中，我们的ppt采用中英文相结合的方式，在基础理论部分使用中文ppt便于学生理解；在介绍我们团队的研究成果、具体算法和国际发展前沿时采用英文ppt、中文讲解相结合的方式，这样中英文对照，一方面加深了学生对教学内容的理解，另一方面也为学生今后阅读专业的英文论了铺垫。

2课程特点及教学内容

智能计算是以模型(计算模型、数学模型)为基础、以分布并行计算为特征的模拟人的智能求解问题的理论与方法[1-3]。不同于一般的课程，其特点在于它是一个交叉学科。该课程主要向学生讲解三部分内容，具体如下。

1) 仿生过程算法：模拟进化计算(20学时)。该部分主要以教材为主，重点讲解模拟进化计算技术的基本原理、生物基础、算法框架、基本要素、本质优点及其适用领域；并从编码、群体初始化、个体评价、遗传算子和参数选择这五个用遗传算法求解问题需要解决的关键问题进行了详细的阐述。同时，借鉴“智能感知与图像理解教育部重点实验室”的最新研究成果，向学生介绍了基于人工免疫系统的免疫克隆选择算法，并强调了与遗传算法的区别和联系。

2) 仿生结构算法：人工神经网络(14学时)。该部分主要通过向学生简要介绍神经网络的生物背景、数学模型和学习机理，重点介绍了感知器和单层前向网以及多层感知器，简单介绍了径向基函数和回归神经元网络。

3) 仿生行为算法：模糊逻辑与模糊推理(12学时)。该部分简要介绍了模糊逻辑的生物基础，通过与经典集合的对比向学生展示了什么是模糊集合及其运算、模糊关系及其矩阵，最后简要介绍了模糊推理的各种模型。

3教学方法

3.1结合实例的讲解

为了更好的让学生理解智能计算算法是行之有效的，我们选取合适的示例，并结合算法让学生从算法机理上明白该类算法是有效的，其仿生背景是合理的。比如在讲解遗传算法这部分时，首先讲明了学生大三上学期学过的共轭梯度法、拟牛顿法、单纯形方法等基于梯度方向的经典优化搜索算法，无法求解目标函数不具备可导等数学信息的问题，以及离散性问题、不确定性问题、半结构或非结构化的问题和大规模问题。而遗传算法直接以目标函数值作为搜索信息，这样对许多目标函数无法求导或很难求导的函数，遗传算法就比较方便。为此引入如下优化问题：

max f(x1,x2)=21.5+x1•sin(4pi* x1)+x2•sin(20pi* x2)

s.t.-3.0≤x1≤12.1

4.1≤x2≤5.8

然后从如何编码、如何初始化群体、如何对个体进行评价、如何选择合适的交叉、变异等遗传算子以及如何选择算法中用到的种群规模、交叉概率和变异概率等参数方面，详细地向学生展示了遗传算法求解问题的机理和要解决的关键问题。同时向学生展示了遗传算法求解该问题的寻优曲线，以及所求得的满意解。这种方法有利于提高学生的学习兴趣，增强了记忆，加深了理解，取得了良好的教学效果。

3.2实践能力和科研兴趣的培养

智能计算是一门理论和实践紧密结合的学科，该学科的发展日新月异，在智能信息处理领域的地位越来越重要。因此在智能计算的教学过程中，不仅要注重传授知识，更重要的是要培养学生的能力和素质，以培养学生对科研的兴趣[4-6]。在教学中，我们采用了上机实验的教学方式。比如，在学生掌握了遗传算法求解问题的基本流程以后，我们要求学生在计算机上实现遗传算法求解3.1节所述的优化问题。在上机实验过程中，学生不仅掌握了如何在计算机上实现遗传算法，更加形象直观的了解遗传算法的寻优过程。更重要的是通过上机，学生深入理解和掌握了遗传算法求解问题的每一个细节，并对编写程序产生了浓厚的兴趣。

同时，为了让学生更深刻地理解针对不同的问题需要设计不同的遗传算子，让学生用遗传算法求解了一个较简单的TSP问题。并说明遗传算法求解不同的问题要有不同的编码、群体初始化和个体评价方式，并需要设计适合问题的遗传算子以及需要调节参数以达到好的求解效果。鼓励学生通过查资料等方式编程实现对该问题的求解。意想不到的是，通过两周的时间，大部分学生都能亲自编写自己算法的程序源代码，并求得了较好的结果，从而培养学生独立解决问题的能力。同时，向学生展示我们课题组对TSP问题研究的最新成果，比如10万个城市的Monalisa_ small问题，71 009个城市的China_71009，同时告诉大家目前求解TSP问题最好的成果，解决该类问题最出名的专家，从而大大激发了学生的科研兴趣。

3.3实验设计能力的培养

实验设计能力的培养也是本课程的一个重要内容。比如，在人工神经网络部分，在向学生讲解了感知器的学习算法之后，让学生根据感知器学习规则，试写出算法流程，并通过实验实现一个感知器。让学生在自己实验的设计中加深了对知识的理解。

同时，随着智能计算的快速发展，每年我们的教学内容和课件都在更新，以包括最新的研究内容，尤其是我们课题组的研究内容，从而扩大学生的知识范围。

4考试方法

对智能计算导论这门具体课程来说，最重要的是注重学生的交叉学科知识和能力的培养。因此，本课程的考察方式主要采用：1)闭卷考试。主要考察对智能计算原理的理解和综合运用能力。2)课程作业。要求对介绍过的各种智能算法的概念、原理、方法、应用等方面进行总结、分析、对比等，形成一个简要总结报告。3)科技报告。要求学生在智能计算领域的主流英文期刊上选择感兴趣的英文文献，翻译成中文；

或者就智能计算领域的一个感兴趣的话题谈谈自己的主张和看法。4)出勤率。根据学生平时到课的情况给出该项分数，其目的是督促学生按时到课。该门课成绩分配如下：成绩=闭卷考试(50%)+小作业(20%)+大作业(20%)+出勤率(10%)。

5结语

本科智能计算教学的困难之一是学生的数学基础有限，因此为了让学生能更好的理解原理和方法，我们弱化了复杂的数学推导，通过借助具体的实例来提高学生的学习兴趣，加深对问题的理解，增强对知识点的记忆。同时我们也期待能寻找到更合适于本科生的教材来供学生自主学习。智能计算是实践性很强的科学，并且该学科的发展十分迅速。在教学实践中，我们十分重视学生动手能力和科研兴趣的培养。通过编写程序、实验设计和科学报告的形式引导学生积极动手，积极思考。

参考文献：

[1] 徐宗本,张讲社,郑亚林. 计算智能中的仿生学:理论与算法[M]. 北京:科学出版社,2003.

[2] 丁永生. 计算智能:理论、技术与应用[M]. 北京:科学出版社,2004.

[3] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 北京:清华大学出版社,2004.

[4] 戚玉涛,刘芳,焦李成. 模式识别教学实践与课程改革[J]. 计算机教育,2010(10):24-26.

[5] 吴建设,于昕,焦李成.“智能控制”教学方法探索与思考[J]. 计算机教育,2010(10):93-95.

[6] 韩红,焦李成. 谈计算机视觉课程的教学创新[J]. 计算机教育,2010(10):84-86.

Research on Intelligent Computing Introduction Course Construction

SHANG Ronghua1, LI Yangyang1, JIAO Licheng1, HOU Xiaohui2

(1. School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China; 2. Teaching Affairs Faculty, Xidian University,

Xi’an 710071, China)

第7篇：实验设计的基本要素范文

关键词：STEM；项目学习；化学实验；图像比色法

文章编号：1005C6629（2016）11C0043C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 基于项目的STEM学习概述

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。它将四门学科内容组合成为有机整体，强调多学科的交叉融合，以培养学生在掌握知识和技能的同时，能够将其迁移应用到解决实际问题的能力和创新精神。STEM最核心的特征是跨学科性，此外还包括趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等特征。

STEM有两种最基本的课程模式：相关课程模式和广域课程模式[1]，前者在课程形式上依然属于分科教育，但在各学科内容编排上注重相互之间的联系；后者是通过活动项目将各学科整合为有组织的课程结构。基于项目的STEM学习是STEM和基于项目的学习（Project-based learning：PBL）模式相结合的产物，是进行跨学科整合的一种基本取向[2]。PBL利用学生自主探究的过程来获得与现实生活有关联并且能付诸应用的学习结果[3]，基本要素为内容、活动、情境和结果[4，5]。因此，基于项目的STEM学习可以理解为以PBL的基本要素为框架整合STEM内容的学习模式，是利用科学、数学知识和技术手段，通过工程设计活动解决工程问题的学习过程，其基本要素如表1所示。

2 基于化学实验的STEM项目开发

2.1项目的开发过程

化学实验是科学探究活动的主要载体，基于项目的学习具有基于问题和基于探究的属性，因此将化学实验结合工程设计转化为基于项目的STEM学习是可行的。对于化学分科课程的教师来说，开发STEM项目更具操作性，开发过程如图1所示。

本文选取高中化学教科书《实验化学》（人教版）中比色法这一内容。经查阅文献发现，基于手机摄像头的图像比色法在健康诊断与环境、医药、食品检测等领域有广泛应用[6]。在分析了图像比色法中蕴含的跨学科知识和技术后，最终开发了“设计检测Co2+浓度的技术方案”这一项目。

2.2 项目的实验设计

该项目活动的技术核心为图像比色法这一融合了信息技术的实验方法，该方法较为新兴，原理与目视比色法相同，即物质显色的实质是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，溶液颜色的深浅取决于吸光物质浓度的高低[7]。但图像比色法以手机等拍照设备作为图像采集器，以计算机代替人眼，将颜色深浅转化为RGB分量值，从而将色溶质的浓度与RGB分量值之间建立关联，能够更精确地检测有色溶质溶液的浓度，且所需的器材便利、步骤简单，具体步骤如图2所示。

实验涵盖了化学、物理、数学知识和信息技术，结合工程设计后转化为“设计检测Co2+浓度的技术方案”的STEM项目也必然涵盖这些跨学科知识，体现了STEM的跨学科性，如表2所示。

3 活动的实施过程设计

STEM项目的实施主要是通过工程设计过程和探究学习的5E教学模型的整合来实现的，如ITEEA开发的基于设计的工程设计EbDTM项目、波士顿科学博物馆创立的工程是基础EiE项目、世界在运动AWIM项目[8]。工程设计过程包括“识别问题和制约因素”、“调查研究”、“形成概念”、“分析观点”、“建立模型”、“测试和优化”、“沟通和反思”七个步骤。其中，“识别问题和制约因素”是指明晰问题和任务，知道制约因素和标准，比如时间、资源、经费、预期任务成品的特征；“调查研究”是指了解与主题相关的信息，如已有的解决方案，以防止做重复劳动；“形成概念”是指运用头脑风暴想出多种解决方案，并识别每个方案的风险和利益；“分析观点”是指依据数学、科学和技术原理和项目的标准以及限制筛选和精细化出前一步骤的方案；“建立模型”是指学生在分析观点的基础上建立一个工作模型或原型；“测试和优化”是指测试模型是否满足要求，根据测试结果优化现有的设计；“沟通和反思”是指进行人际互动、口头、视觉、书面方式的沟通，既适应于团队工作环境，又用于对方案和产品的开发过程记录和解释[9]。

本项目的活动实施过程兼顾了工程设计和探究学习两大实践系统，结合化学实验的特性，以“问题聚焦和明确”、“思考和探究”、“解释和方案确立”、“构建和实验”、“测试和优化”、“沟通和评价”六个过程构成。“问题聚焦和明确”包含了“识别问题和制约因素”的工程内涵，且强调从社会、环境、生活等问题聚焦到化学问题，将化学问题明确为具有制约因素和评估标准的工程问题；“思考和探究”的目的与“调查研究”相一致，同时强调学生在教师的引导下进行思考和实验探究学习；“解释和方案确立”包含“形成概念”和“分析观点”的过程，同时强调对新方案原理性知识的解释；“构建和实验”是“建立模型”中的一种工作模型，是STEM项目中的化学实验主体部分；“测试和优化”与工程设计标准过程相同；“沟通和评价”融合了“沟通和反思”与科学探究中的“反思与评价”环节。

3.1 问题聚焦和明确：观看图文资料引发工程问题

[教师]演示有关工厂排放含Co2+废水、大量Co2+对生命体健康造成危害、Co2+废水处理方法的图文资料，提出问题：要确定Co2+处理达标与否需要环境检测工程师做些什么？

[学生]检测处理前后的废水中Co2+的浓度。

[教师]某厂排放的含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。那么，如果你是一位环境监测工程师，如何设计一个检测工业废水中重金属离子Co2+浓度的技术方案？制约因素是什么？什么样的技术方案是好的？发放可用材料的清单：LED灯泡、液晶屏、拍照手机、白色A4纸、白色纸板、7mL离心管、25mL容量瓶、10mL量筒、烧杯、分析天平、药匙、玻璃棒、蒸馏水、CoCl2・6H2O固体。

[学生]交流讨论，归纳：制约因素是含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。

评估标准：要求检测的相对误差不超过10%，且误差越小越好；需要自己设计和组装装置，装置要满足简易、便宜的要求；制作方案文本，并进行方案设计的汇报。

设计意图：强调STEM学习中的工程思想，创设工程问题情境，帮助学生识别工程问题；通过提问促使学生对制约因素和评估标准进行交流讨论，进一步明确任务。

3.2 思考和探究：学习比色法和比色分析的化学史

[教师]发给每组学生3种不同浓度的CoCl2溶液，提出问题：通过观察现象能够得出什么结论？

[学生]不同浓度的有色溶液，颜色深浅与溶液的浓度有关，颜色越深，浓度越高。

[教师]告诉学生3种CoCl2溶液中颜色最浅和最深的溶液的浓度，提出问题：如何知道待测溶液的大致浓度？

[学生]思考得出：大致浓度是另两种溶液浓度的平均值。

[教师]讲解比色法的原理：物质显色的实质就是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，CoCl2溶液显粉红色就是因为它选择性吸收青色光。溶液颜色的深浅决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质浓度的高低[10]。CoCl2溶液的浓度越高，对青色光的吸收就越多，透过的红色光越强，颜色就越深，在一定浓度范围内，其颜色深浅与浓度成正比。讲述目视比色法的操作步骤和误差的计算方法。提出问题：误差大小的范围是多少，如何进一步确定待测溶液浓度？引导并辅助学生进行实验探究。

[学生]进行实验活动：配制中间浓度的溶液，再次对比待测溶液的颜色，通过颜色的不断渐进，最终确定待测溶液浓度。

[教师]告诉学生待测溶液的实际浓度，组织学生交流实验结果。

[学生]交流各自测得的浓度和误差，得出目视比色法受到人眼识别颜色能力限制和半定量分析的特点。

[教师]进一步讲述比色分析发展的化学史，提出问题：目视比色法、分光光度法的特点和利弊分别是什么？

[学生]比较目视比色法、分光光度法的特点和利弊。

设计意图：进行STEM项目中科学知识的教学，通过问题串刺激学生思考和探究，发现目视比色的实验方法，引导学生基于实验证据了解比色法的原理和优缺点，进而传授比色法和比色分析发展的化学史的知识，引导学生从各方面综合考虑使用不同方法和仪器检测有色物质的利弊，为工程设计过程中方案的确立做铺垫。

3.3 解释和方案确立：学习图像的数字化，“发明”并采纳图像比色法

[教师]讲解：由于不同人识别颜色的能力不同，故刚才同学们测得待测溶液的浓度不尽相同，但计算机能够高精度地识别颜色，是通过图像的数字化处理实现的，它是指将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程[11]。对于彩色图像，量化步骤能够获得RGB三原色的分量值[12]。

提出问题：如何让计算机代替我们的眼睛读出且量化有色溶液的颜色深浅？

[学生]理解计算机识别颜色的原理：图像的数字化。结合目视比色法和图像数字化技术，“发明”图像比色法。

[教师]总结性地讲述图像比色法的原理和步骤（图2所示）。引导学生再次综合比较各浓度检测方法，确立问题解决方案。

[学生]图像比色法综合了目视比色法和分光光度法的优点，故采纳图像比色法作为项目问题的解决方案。

设计意图：继续讲解STEM项目中的跨学科知识：图像的数字化，引导学生进行方法和技术的联用，从而“发明”图像比色法；引导学生学习STEM项目中工程设计原则，结合评估标准综合对比各个方法的利弊，使得学生关注到图像比色法的应用。

3.4 构建和实验：构建图像比色法的检测装置并进行实验

[教师]确定了图像比色法作为解决方案后，就要构建图像比色法的检测装置进行实验。提出问题：根据Co2+浓度范围不超过0.1M的制约因素，如何配制一定浓度梯度的标准溶液？浓度范围应如何？

[学生]交流讨论：用容量瓶配制一定浓度的标准溶液，再通过稀释的方法配制其他浓度的标准溶液。浓度范围可以是0M到0.1M之间。

[教师]提出问题：影响图像比色法可靠性的重要条件是什么？

[学生]交流讨论：图像清晰与否、颜色是否失真、RGB分量值提取时注意图像范围的选取等。

[教师]讲述：重要条件之一是获取样品溶液颜色的真实信息，照片图像颜色能真实地体现溶液颜色。因此，在构建图像比色法检测Co2+浓度的装置时，要注意选择白光作为光源，且光源均匀稳定；所有溶液样品的前景和背景都应是白色；拍摄的像素不能过低；手机摄像头或相机摄像头应与桌面垂直，高度与样品高度一致，置于中央的样品前方至少30cm处[13]。其次，用专业的生物图像处理软件ImageJ提取RGB分量值，使用矩形选框工具，点击菜单栏中的Analyze・Histogram，即可读出矩形选框中的灰度值和RGB分量值。应采用移动矩形选框的方式读取各溶液样品中心区域的RGB分量值。

[学生]按小组合作构建装置、配制溶液、进行图像比色法的实验。

设计意图：强调STEM项目中的技术学习，讲述使用图像比色法的操作注意事项和ImageJ软件的操作要领，为学生自主构建和实验提供必要的脚手架支持。

3.5 测试和优化：测试检测方案的检测误差，采用控制变量法优化解决方案

[教师]提出问题：如何测试基于图像比色法所构建的装置能够准确地检测Co2+浓度？

[学生]交流讨论：用某已知浓度的CoCl2溶液作为待测样品，与空白样品、标准样品一起进行图像采集，进行实验确定检测误差。

[教师]提出问题：如果对检测结果不满意，如何优化解决方案？

[学生]交流讨论：采用控制变量法，可以优化的条件包括光源的选择、RGB分量值的选择、加显色剂与否等。

[教师]请根据测试结果进一步优化解决方案，最后设计出条件明确的检测Co2+浓度的技术方案，制作方案文本。

设计意图：引导学生进一步学习STEM项目中的工程设计原则，以测试结果为导向优化目前的解决方案，以呈现方案结果为导向体验工程思想解决问题的过程。

3.6 沟通和评价：展示方案设计成果，多角度评价活动表现

[教师]要求学生汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示技术方案文本，同时鼓励学生交流方案设计构成中所遇到的挫折，引导学生进行合作态度、计划安排、结果表达、方案制作、跨学科知识和工程设计原理掌握方面的自评和互评。

[学生]各小组汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示最终的技术方案，并用数据、图表展示方案的检测误差、成本大小等预期结果，最后进行自我评价，其他学生对其技术方案的设计过程、小组分工合作和计划安排、方案制作等方面提出质疑、意见或积极评价，小组成员对这些评价进行反思和沟通。

[教师]总结各小组在方案设计过程中的表现和技术方案的合理性，巩固本STEM项目中涉及的跨学科知识，强调工程设计需要识别问题和制约因素、调查研究、形成概念、分析观点、建立模型、测试和优化、沟通和反思的过程。

设计意图：促进学生的合作意识，体会STEM项目学习的跨学科性。

4 结语

“设计检测Co2+浓度的技术方案”项目基于图像比色法，涵盖了化学定量实验技能和定量思想、信息的数字化技术及Excel软件操作、函数模型的建立、工程设计思想，融合性高，思维性强，切实地指向了信息时代背景下中学生STEM素养的培养。

参考文献：

[1]余胜泉等.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）：13～22.

[2][3][10] Robert M. Capraro.王雪华译.基于项目的STEM学习[M].上海：上海科技教育出版社，2015：5～7，89，49～54.

[4]刘景福.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002，29（11）：18～20.

[5]刘景福.基于项目的学习模式（PBL）研究[D].南昌：江西师范大学硕士学位论文，2002：15～26.

[6][7] Kate Grudpan. Applications of Everyday IT and Communications Devices in Modern Analytical Chemistry： A Review [J]. Talanta，2015：84～94.

[8][11]华中师范大学等.分析化学（上册）（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001：276.

[9]王玲玲.基于STEM的小学科学课程设计研究[D].上海：华东师范大学硕士学位论文，2015：40～59.

第8篇：实验设计的基本要素范文

关键字：教学改革 教学研究 识别技术 智能卡

随着智能化社会的发展，智能卡技术已经渗透到我们社会生活的各个领域。为了跟进时代的步伐，使学生了解由智能识别技术应用而生的各种智能化产品，我院为高年级学生开设ID识别技术及应用课程。该课程是技术性、工程性和应用性很强的专业课程，其目标是要强化学生的动手能力，培养工程应用型人才，同时也作为一种就业前的技能实训。

1 课程教学存在的问题

1.1 教学内容缺乏系统性

ID识别技术及应用是一门新型课程，涉及ID识别中的诸多技术，包括磁卡识别技术、条形码识别技术、IC卡识别技术以及射频卡识别技术等。目前市场上很难找到相应内容的教材，而课程教学内容主要以相关的ISO国际标准和以解剖市场上典型的ID识别产品设计方法为基础来规划的。由于课程内容相对零乱，教学与实验也未能有机地结合，导致课程内容在设计和组织上缺乏系统性和连贯性。随着教学的逐年深入，这门技术性很强的课程不仅没有体现出强化学生实践水平和提高学生动手能力的特点，而且逐步变成了一门科普性的教学课程，这与当初规划课程的目标相违背。如何克服课程教学中存在的问题，规划出系统性强、教学和实验能紧密结合的内容就成为我们课程改革的主要目标。

1.2 对实践教学环节重视不够

在最初的课程建设中，没有将实验教学环节放在课程教学的重要地位，理论教学内容偏多，课堂上涉及大量的ISO国际标准、抽象的概念和复杂的硬件控制时序。对于这些课堂教学内容，学生往往感觉枯燥无味，没有什么吸引力，致使思想容易涣散，注意力不够集中[1]，教学效果极其不佳，导致一部分学生离开课堂，甚至某些学生把选修这门课程作为获取学分的一种手段。另一方面，由于教学内容没有与实验内容紧密结合，使很多ID识别技术的常用方法和手段不能通过实验进行验证和再设计，很多学生本想通过这门课的学习来提升自己的动手能力，但教学内容未能体现强化实践能力的特点，反而成了这门课程的短处，使部分学生丧失了学习兴趣。

1.3 实验平台相对落后和不足

课程实验是以MCS51单片机实验箱为实验平台，平台相对陈旧，并经常出现故障，使很多实验难以开展和进行。由于教学经费有限，MCS51实验平台相对落后，学院也不愿意在这种平台上投入更多的经费，致使实验装置不能更新和补充，其中磁卡刷卡头、IC卡读卡装置和射频卡读卡器每种都不足10台，而选课学生较多，经常5～6人使用一套实验平台和装置。这样一来，每套实验装置只有2～3人能真正投入到实验过程中，其他学生不能有效地参与到实验的设计和程序调试的整个过程，明显地降低了实验教学对这门课程所起的作用和产生的效果。这个原本强调实验教学环节的课程，由于实验设备不足和老旧，实验平台相对落后，而失去了开设的意义。随着时间的推移，这门培养学生动手能力和实践能力的课程也就逐步停留在口头上了。

2 课程教学改革

2.1 以产品设计为导向优化教学内容

根据课程的定位和对以往教学实践活动的总结，我们对教学内容进行了重新优化，以产品设计为主线，在ISO国际标准的限定范围内，将ID识别技术中涉及的概念、方法和内容，以及ID识别产品中广泛采用的硬件技术和软件技术作为重点系统设计和优化课程。我们分别针对磁卡识别、条形码识别、IC卡识别和射频卡识别规划出了相关ID产品应具有的功能和设计方案，并采取理论教学与实践教学紧密配合的方式来开展教学实践活动。通过将抽象的产品设计需要解决的问题和采用的方法作为课程教学内容，并将诸多技术问题逐个从概念、理论和技术上进行突破，来充分凸显课程技术性和实践性强的特点。这种用产品设计过程中涉及的各个重要环节来布局课程教学内容的方法，大大增强了课程内容的系统性和连贯性。通过以产品设计为导向的教学活动，使学生掌握了产品设计的基本思路、方法和过程，同时也为他们今后的产品开发奠定了基础。

2.2 注重培养学生的兴趣和热情[2]

“兴趣”是最好的学习动力，只有让学生有了兴趣，才能使他们更好地完成课程教学内容。该课程直观上有一定的吸引力，但其内容却非常枯燥，怎样能够激发学生的学习信心和兴趣，是前期教学需要解决的问题。我们首选磁卡识别技术作为这门课程的突破口，原因是磁卡识别技术相对简单，概念比较清晰，容易理解，内容除了计算机应用方面的知识外，还涉及磁电转换、光电转换、机械等很多相关学科知识，这些都是学生非常感兴趣的内容。理论部分讲完之后，马上进入磁卡识别技术的实验环节，让学生设计完成一个具有银行使用磁卡读卡器功能的设备。按照这个思路，将教学和实验紧密结合起来，连贯操作，使学生逐步进入我们预想的教学和学习境地，学生的兴趣逐步提高，并能把实验当做完成一个产品的设计与实现认真对待，使课程教学顺利地展开和进行。

2.3 以产品设计为导向的教学模式

产品化教学是“行为导向”教学法的一种，它主要是选取生产实践中具有典型意义的若干“项目”作为载体，或者借用生产实践中的“项目”概念，根据项目的基本特征和形式，为达到教学目标要求而设计出若干个与课程要求相一致的“教学项目”，把课程教学内容包括课程所要求的知识和技能融合在这些项目中，通过完成这些项目中规定的每一项工作任务达到教学目的的教学方法[3]。

在教学中，我们注重教学内容的产品化设计导向，把每个教学部分都规划成不同产品设计与实现过程中的各个知识环节和实践环节。就射频卡而言，我们选择学校食堂使用的售饭机作为射频卡教学对象，根据食堂售饭机的基本功能，分析了售饭机的基本组成和需要解决的问题。从硬件来看，它包括射频部分、LCD显示部分、射频卡内数据的读取部分、密钥的校验和卡的识别部分等；从软件来看，它包括密钥的校对算法编程、射频IC卡的数据输入与输出控制编程、LCD的显示控制编程及数据通信编程等软件。在功能分析的基础上，我们讲述了食堂售饭机的设计思路、硬件技术和软件技术等问题，特别是每个部分涉及的关键知识和应该采用的方法，使学生从整体上建立实验设计思路和方案，为后续实验打下良好的基础。

3 实践教学改革

3.1 建设新型实验平台

以前采用的MCS51实验平台相对落后，不能满足日益发展的计算机技术要求。为此我院专门为这门课程购置了30台STM32单片机实验平台，并结合STM32实验平台接口的特点设计和制作了30块STM32单片机与ID识别装置的接口电路板，以满足课程实验的要求。另外，我们还设计和制作了30块STM32单片机与IC卡接口的电路板，用以完成IC卡的数据识别实验。通过实验平台的更新和升级，课程实验水平达到了一个新的高度。在新的实验平台上做ID识别技术实验，不仅使学生接触到新型单片机技术，加深了对STM32单片机内部接口的认识和理解，提高了STM32单片机的编程能力，而且还掌握了ID识别技术的硬件设计方法，时序控制中的软件编程技巧，是一举多得的事情。另外，学院还为该课程购置了磁卡刷卡头、射频读卡器等装置，使总实验装置达到30套，若2人一组，一次可接纳60名学生参与实验，大大改善了实验环境。

3.2 以设计产品为目标的实验内容

目前我们已经开设了3个产品设计性实验，分别面向磁卡、IC卡和射频卡的数据识别。在磁卡识别技术实验中，要求学生完成一个具有正反向刷卡的磁卡数据识别装置，该实验需达到的目标是具有银行磁卡读卡器正反向刷卡的功能。在IC卡识别技术实验中，使用SLE4442逻辑加密卡来模拟公交卡的应用模式，完成IC卡充值、乘车单次刷卡减费、乘车上下车刷卡减费等功能。在射频卡识别技术实验中，结合学校食堂售饭系统的应用模式，完成射频卡充值和售饭减费的功能。这些产品功能对学生来讲是非常熟悉的，他们不必在理解上花费更多的时间。另外实验中涉及很多时序控制问题，而时序控制在以往硬件课程实验中是很少遇到的，难度相对较大，且要求必须严格和准确，这个实验过程培养了学生的耐心和细心，加深了对硬件控制的理解，学生在体验这个过程的同时也提高了自身的实践能力。

3.3 充分利用课外时间

由于实验内容是以产品设计为目的，实验工作量相对较大，要在有限的实验课时里完成这些任务是不可能的。为此我们将实验平台和实验装置发放给学生实验组，由组长负责维护实验设备的安全。学生可以利用课余时间到实验室进行讨论、设计和调试程序。在实验课上教师除了解决学生在实验中遇到的问题，与学生讨论实验方案、实验设计和实验调试等问题外，还要掌握各实验组的实验进度，完成的内容和质量，以及每名学生对实验的贡献等，以便给出相应的实验成绩。

4 考核与评价方式

提高学生的实践能力是课程的教学目标，考核实践能力而不是考核记忆能力是我们课程教学对学生评价的重要方面。多年来我们一直采用开卷考试，并保持部分试题源自于实际应用，强调以应用为导向的试题内容。这种考核方式能够较好反映学生的实践能力和对知识的综合应用能力。另外我们扩大了学生平时成绩的比例，使学生平时的实践活动得到认可，这样学生在平时学习时就注重实际综合能力的训练。

总成绩的评定方案：考试成绩占50%，平时成绩占10%，实验成绩占40%。

5 结束语

培养高水平且具有实际应用能力的学生是我国现代化建设中不可缺少的基本要素，而提高教学水平是培养高水平人才的基础。为了培养符合社会需要的计算机应用人才，我们对ID识别技术及应用课程进行了改革，坚持以产品设计为导向规划教学和实践内容。经过多年的教学实践，证明这种教学模式对于提高学生的实践能力是非常有帮助的。我们将继续对课程进行研究和探索，寻找更加适合培养高质量人才的教学模式。

参考文献

[1] 胡晓婷，王树梅，任世锦.提高计算机组成原理课程教学效果的途径与方法[J].计算机教育，2011（22）：97-100.

第9篇：实验设计的基本要素范文

一 通过地理实验，帮助学生理解知识

达·芬奇有句名言：“实验是科学知识的来源，智慧是实验的女儿。”强调了实验是学习知识的重要方法，是提高聪明才智的重要途径。地理实验能帮助学生将抽象的理论变为形象的现实，有助于建立感性认识，有利于知识的理解、巩固和应用。例如，学习“热力环流”知识点时，可通过一个小实验，让学生亲眼目睹大气的运动状况，从而总结出大气运动的基本规律。

实验步骤：将一盆热水和一盆冰块分别放置在玻璃缸的两端；用平整的胶合板或塑料薄膜将玻璃缸上部开口处盖严；在胶合板或塑料薄膜的一侧（装冰块的盆上方）开一个小洞；将一束香点燃并放进小洞内，观察烟雾在玻璃缸内是如何飘动的。思考为什么会那样飘动，发现什么规律，得出结论。最后，进一步引导学生进行归纳探索：热力环流是一种常见的自然现象。研究海洋和陆地之间、城市与郊区之间、山谷和山顶之间，大气运动是否也能形成热力环流。

二 通过地理实验，帮助学生主动获取知识

地理实验强调演示与参与，它能够有力地调动学生学习的主动性，从而改变被动接受知识的学习方式。让学生在实验设计、实验操作和观察、实验记录、实验分析研究的过程中主动获取知识。此外，通过设计实验，能锻炼和培养学生的想象能力和创造能力；通过实验操作和观察，能培养学生敏锐的感知力和观察力。通过分析、对比、判断、推理等，能培养逻辑思维能力和归纳分析问题的能力；通过小组合作，还能够培养学生的组织能力、实际操作能力和解决问题的能力。

例如，在进行“自然界的水循环”的学习过程时，可以引导启发学生自行设计水循环实验作为课外作业。要求写出实验材料和步骤，观察和记录发生的现象，评比看谁做得最好。有一位学生的实验是这样的：

将装满沙子的小瓶放入底部有水的盆内，用透明的塑料薄膜盖住盆，用橡皮筋扎住盆口；在小瓶的正上方的塑料薄膜上，放上小石子；将盆放在强烈的阳光下直晒，过一段时间后观察。将观察到的现象记录下来，思考沙子为什么湿了？写出水循环的过程（蒸发——水气输送——凝结——降水），总结出规律。这个实验是海洋与陆地间、陆地与陆地间的水循环模式的浓缩。

教师在点评时可引导学生进行知识迁移：假如该实验模拟发生在黄土高原上会有什么结果，我们该怎么做呢？（针对此问题，学生会提出各种各样的解决方法并加以讨论，教师点评哪一种方法能更好地解决实际问题。）

三 通过动手操作，培养学生的创新能力

获取知识，培养能力的捷径是将教师讲解与学生的动手操作相结合。教师的讲解只起到引导作用，学生自己动手操作会遇到一系列的实际问题，这会促进其思考探索，在不断失败中求得成功。经常让学生动手操作，不仅可使学生的动手能力得以提高，而且可以激发学生的创新性思维，甚至会迸发出创造发明的火花。

例如，进行地球自转的教学时，让学生用照相机拍摄星空图。（要求：把照相机固定，对准北极星附近的星空，曝光10个多小时，就可以得到一幅北极星附近星星运动的照片。）思考为什么照片上的恒星会呈现出这样的运动轨迹？还可以用地球仪和太阳光（或灯光）进行地球自转的实验，研究地球表面不同地点的昼夜变化情况，选择若干具体城市（如北京和伦敦）研究其昼夜差异。学生通过自己动手操作将会真正理解由地球自转所致的昼夜交替现象。

再如，教师向学生讲解“气压带和风带”时，为了让学生更好地理解掌握难点，可以制作三圈环流模型。分别用不同颜色的纸条表示上升气流、下沉气流、高空气流、近地面气流（只制作北半球的）。思考赤道低气压带、极地高气压带与副热带高气压带、副极地低气压带在形成原因上有什么不同？用自己的语言描述东北信风带、西风带、极地东风带的形成原因。经过动手操作，学生不仅能够较顺利地掌握了有关的知识点，还向教师提出了不少在制作过程中遇到的问题。多采用这种教学方法，不仅能发挥学生的主观能动性，还可以激发学生的创造精神，对培养创造性人才很有帮助。

四 通过动手操作，培养学生的实践能力

心理学家皮亚杰认为，智慧的鲜花是开放在手指尖上的。他一语道出了动手操作的重要性。教育要与实践活动相结合，我们应不断提供给学生动手操作的机会。一方面，它有利于学生提高学习兴趣，掌握基本技能；另一方面，也有利于学生创新思维的发展，提高他们的实践能力。

例如，在讲授完“地图”这一节后，笔者布置了课外作业——绘制学校平面简图。笔者将全班分成了五个小组，告诉他们最后将评比哪个小组绘制得最精确、最完美（比例适当）。各小组成员迅速行动起来，他们分工明确，有的测量学校的长度和宽度，有的测量学校的主要楼房，有的测量学校的主要花园，有的测量学校的主要道路……在实地测量的基础上，小组集体讨论并确定了绘图的比例尺、基本图例和地图的指向标。实践过程中，学生自然会运用所学的地图知识去熟悉地图的基本要素，按要求完成所绘草图。在绘图过程中，每个同学充分发挥自己的特长，既有分工又有合作，最后将校园平面图绘制得非常精确，达到了学以致用的目的。

虽然学生从地理教学中获得了较为丰富的感性认识，但是通过亲自动手能促进学生对地理概念和规律的深刻理解，更重要的是学生在这个过程中所获得的丰富情感体验，帮助学生形成探索能力和研究能力，应用所学知识解决实际问题的能力，对于其养成科学的研究习惯和热爱科学、尊重科学更是必不可少的。

参考文献