淺談綜合實驗設(shè)計與綜合能力的提高

1、    淺談綜合實驗設(shè)計與綜合能力的提高    王靜+時志強+紀(jì)秀杰【摘 要】隨著環(huán)境污染和能源枯竭的加重，國內(nèi)很多公司對于新能源材料的專業(yè)人才的需求旺盛。如何在學(xué)校中培養(yǎng)符合用人單位需求的專業(yè)人才，早日形成專業(yè)人才培養(yǎng)特色成為各高校新能源專業(yè)面臨的重要問題。綜合實驗一般涉及多門課程知識及多種實驗手段，讓學(xué)生參與實驗的設(shè)計，對提高學(xué)生專業(yè)意識、學(xué)習(xí)積極性、實際動手能力以及團隊合作精神很有成效。【關(guān)鍵詞】綜合實驗；創(chuàng)造能力；實驗設(shè)計綜合性實驗是指實驗內(nèi)容涉及課程的綜合知識或與課程相關(guān)的系統(tǒng)性實驗。具體做法是將教學(xué)大綱要求的某些基本的實驗方法和實驗手段有機地

2、綜合在某一個實驗中，達(dá)到完整的、綜合的實驗?zāi)康摹＞C合實驗課程體系的建立，在高校經(jīng)過數(shù)年的實踐，已經(jīng)證明了通過綜合實驗可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合能力。符合培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)綜合發(fā)展的創(chuàng)新型人才的方向?！俺夒娙萜鞯慕M裝及電容性能的測試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”是天津工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院無機非金屬材料教研室針對新能源產(chǎn)業(yè)方向開設(shè)的綜合實驗，兩項實驗開展五年來，對于如何提高學(xué)生實驗的主動性，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力大有益處。結(jié)合“超級電容器的組裝及電容性能的測試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”，以下談?wù)劰P者在實驗教學(xué)過程中對教學(xué)方法及實驗設(shè)計的體會。1.實驗內(nèi)容的

3、“接地氣”俗話說：興趣是最好的老師，提高學(xué)生興趣，寓學(xué)于樂是提高實驗教學(xué)成果的最佳方式。充電電池等新型能源設(shè)備，在我們生活中非常常見，如：手機的電池，筆記本電腦電池等等，人們尤其是年輕人越來越關(guān)注電池使用壽命和容量的大小問題。因此，開設(shè)“超級電容器的組裝及電容性能的測試與分析”快充特性的“超級電池”會受到廣大同學(xué)的歡迎，從興趣出發(fā)，抓住同學(xué)們的好奇心。從紐扣電容器的電極材料制備出發(fā)，進行半電池的組裝，測試，就能夠讓同學(xué)們自己動手制作電池，再親自測試其壽命和容量，在不同的倍率條件下進行測試考察快充快放對整個電池容量的影響。此時，可以給同學(xué)們提出問題，萬能充到底對電池有沒有影響？ipad 數(shù)據(jù)線能

4、不能給蘋果手機充電？給手機充電時先插電源，還是先手機端？同學(xué)們各抒己見，討論激烈。在重點和難點部分，使用教學(xué)儀器進行現(xiàn)場講解，加深學(xué)生對樹脂配方調(diào)節(jié)的方法和注意事項的記憶，事半功倍。最后由學(xué)生親自操作，在學(xué)生自己操作的過程中，再次體會儀器的使用和操作順序，補充在觀摩視頻和教師講解中沒有注意的事項，查漏補缺，達(dá)到系統(tǒng)全面掌握儀器使用的目的。這些方法，在最大程度上吸引了學(xué)生興趣，通過開放型的實驗設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生思考和學(xué)習(xí)成型工藝的特點和要點的區(qū)分和記憶。2.實驗內(nèi)容的“復(fù)合性”實驗內(nèi)容的復(fù)合性是綜合實驗的重要特征。對基礎(chǔ)課而言， 實驗內(nèi)容一般為本課程的知識綜合或系列課程知識綜合。而專業(yè)課則常常涉及相

5、關(guān)課程或多門課程的綜合知識。目的在于培養(yǎng)學(xué)生知識的綜合能力和綜合知識的應(yīng)用能力。選擇教學(xué)實驗內(nèi)容的原則是：綜合性、基礎(chǔ)性、典型性、可操作性。基于上述原則， 考慮到不同專業(yè)學(xué)生的知識儲備狀況。綜合實驗的同學(xué)一般為大四的同學(xué)，已經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了本專業(yè)的專業(yè)實驗課程，對于基本實驗和制備實驗的操作性比較強，對于制備材料和產(chǎn)品性能的系統(tǒng)研究和綜合評價相對較少。因此，在“超級電容器的組裝及電容性能的測試與分析”和“靜電紡絲纖維的制備及性能研究”中，考察基本操作的制備實驗只占40%，一般為前期的準(zhǔn)備實驗，而對產(chǎn)品進行評價作為主要研究內(nèi)容。本綜合實驗中涉及多種電化學(xué)測試方法：恒流充放電儀、電化學(xué)工作站，arbi

6、n充放電儀和autolab綜合測試儀等；可以全面的對制品性能進行測量。3.實驗內(nèi)容的“實踐性”大四的畢業(yè)生同學(xué)面臨著考研和就業(yè)的雙重選擇，由于一直在接受學(xué)校教育，對于社會上行業(yè)實際需求和工作內(nèi)容充滿著好奇。本實驗涉及的超級電容器制備已經(jīng)具備較為完整的中試生產(chǎn)線，可以讓同學(xué)們對社會實踐有更深一步的認(rèn)識。如超級電容器的制作過程可以分為“備料混料調(diào)漿涂膜低溫干燥壓膜沖片高溫干燥稱量質(zhì)量轉(zhuǎn)移至手套箱組裝封口”，中試線對應(yīng)每一步操作都有相應(yīng)的儀器設(shè)備，如調(diào)漿需要混漿機進行混料，進而保證漿料的均一性，防止局部活性物質(zhì)組分不同，進而保證極片和制品的電化學(xué)性能。涂膜在企業(yè)生產(chǎn)中都使用間歇涂布機，實驗室具備一臺

7、3米干燥箱的間歇涂布機，其操作都是在企業(yè)中的實際操作，對于學(xué)生動手操作能力的提高具有極大的幫助，也為其就業(yè)提供一個好的實踐經(jīng)歷。4.實驗結(jié)果的“表達(dá)性”實驗后，教師針對實驗要求學(xué)生進行數(shù)據(jù)處理或者實驗思考總結(jié)。一般情況下我們向同學(xué)們講解origin等作圖軟件的使用方法，通過事例數(shù)據(jù)的反復(fù)練習(xí)使同學(xué)們熟練掌這種作圖軟件，它能滿足大部分本科生的作圖需求，幫助同學(xué)們節(jié)省了以往手動作圖的時間，同時提高實驗結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有利于科學(xué)研究的開展。綜合實驗的實驗報告不僅要求同學(xué)們對實驗相關(guān)的數(shù)據(jù)學(xué)會處理，同時還要求各組同學(xué)進行ppt匯報，同時其他組同學(xué)可以針對不同問題進行提問，這樣匯報人及其所在小組在數(shù)據(jù)的總結(jié)中就會條件反射的進行多方面的思考，進行達(dá)到更好的理解實驗內(nèi)容和資料收集的目的。另外，口頭匯報對于語言表達(dá)能力的提高也很有幫助。5.結(jié)束語綜合實驗把基礎(chǔ)理論知識， 各種實驗技能和實驗方法加以歸納、