1傳統實驗的侷限性及設計性實驗的特點
傳統實驗教學偏重於驗證性實驗，實驗項目常常是按教學大綱要求設定的本學科的經典實驗，實驗項目之間相對孤立、缺乏內在的有機結合；實驗材料、用具及方法等是實驗指導中預設的，學生缺少自主設計實驗的空間，學生的主體地位得不得很好發揮；實驗結果只要求學生獲得驗證性實驗的合理數據、完成實驗報告，教師和學生即完成預定的教學任務。這些實驗課程對鞏固理論知識、鍛鍊學生的基本動手能力有很大幫助，但這種教條式的教學模式不利於學生創新思維的發展和創新能力的培養。設計性實驗則是指根據給定的實驗方向、自行設計實驗方案，準備實驗儀器和藥品，獨立進行實驗操作，並得出實驗結果的探索性實驗。由於設計性實驗的主體是學生，整個實驗過程由學生獨立設計和操作，實驗中出現的問題由學生根據自己所學的基礎知識並查閱相應資料自行解決，因此設計性實驗突出了學生在實驗過程中的主體地位，發揮了學生的開創性思維，體現了整個實驗過程的開放性和創新性。
2設計性實驗對培養和提高大學生科技創新能力的必要性
2.1獨立設計激發學生的創新思維
設計性實驗的整個過程是在相對寬鬆、自主學習的環境中進行，擺脫了傳統實驗固定方法和步驟的束縛，讓學生充分發揮自身的主觀能動性，依靠自身的能力設計新的實施方案，進行新的操作嘗試。在設計實驗的過程中，學生需要充分調動自己所學的相關知識，整合相關的實踐操作技術，使實驗形成一個可實施的系統實體。從設計到實施，學生要對自己的每一步操作及整個實驗結果負責。在完全自主的過程中，學生變被動接受爲主動思維和操作，激發其新的思維方式，嘗試新的實驗方法，從而提高學生的科技創新能力。
2.2設計性實驗使學生的創新能力在實踐中得以鍛鍊和昇華
設計性實驗是實驗的高級形式，有一定的難度，學生在實驗過程中會遇到一些障礙，這樣有利於學生髮現問題、思考問題和獨立解決問題，使其創新思維在問題的發現和解決中得以鍛鍊。若學生在實驗中得到了滿意的結果，能使其產生巨大的成就感，進而激發更深層次的創新理念，使創新思維在實踐中得以進一步昇華，激發學生更強大的學習和創新興趣。
3設計性實驗培養和提高大學生創新能力的途徑
3.1實驗選題與前期準備
在設計性實驗題目選擇上，教師要根據學生實際水平選擇難易適當的題目。選題的合適與否關係到能否達到預期的實驗目的及實驗教學各環節的順利進行。課題面選擇過小或過於簡單便失去了設計性實驗的意義，難以達到培養學生創新能力的目的，反之，課題選擇過大或實驗指標過高，超出學生的能力範圍，使學生喪失信心，也得不到相應的效果。選題應根據教學大綱，兼顧學科發展現狀與趨勢，以學生掌握的基本知識爲基礎，可適當高於所學知識，有利於學生將已學過的知識系統化和實用化，有利於啓發學生探究和創新性思維。根據指導教師設定的實驗題目，學生在前期準備中，應熟悉相關學科的知識，掌握基礎的實驗操作，熟悉相關的儀器設備，詳細瞭解實驗試劑的性能和作用機理。實驗中要用到的複雜的`儀器設備要詳細閱讀說明書，並請教相關操作人員，做到對儀器能夠熟練無誤的使用；實驗中要用到的試劑，應先了解其性能，做到安全第一，並確保正確使用；實驗用具應以最大限度降低實驗誤差爲前提，選擇合適的用具。
3.2查閱文獻
學生根據既定的實驗題目，查閱教材及相關專業書籍，登錄學校網站查閱中文期刊全文數據庫等相關的資料和文獻。在文獻的查閱中應多角度多方位的瞭解，保證查閱文獻的新穎性，注意閱讀外文文獻，從中洞察國際上新的研究動向，瞭解新的實驗方法並借鑑；在文獻檢索中，要求學生注意檢索的方法，提高檢索效率，確保不漏掉有價值的文獻。關鍵性的文獻對實驗幫助很大，學生可從中借鑑先進的方法和技術，以利於下一步方案設計和實施。
3.3設計實驗方案
此階段要求學生對查閱的文獻資料進行歸納總結，確定最佳方案。在此過程中學生要從實驗原理、目的、操作方法步驟、實驗材料、所需儀器、用具及數量、藥品及用量、預期結果、注意事項等做詳細計劃，並將過程以書面形式交於老師，共同研究探討其可行性並及時修正。教師應鼓勵學生在設計中大膽思考、不要侷限於固定的思維模式，大膽創新。
3.4設計性實驗的實施
學生根據自己提出的實驗方案，準備實驗用具、配製藥品和調試儀器、熟悉操作過程，進行預實驗，在準備和預實驗過程中遇到的反常現象和問題，由學生自己思考，自行解決，並不斷地修改和完善設計方案。在實驗中教師只起指導的作用，一般不直接回答和解決學生的問題。設計方案的實施過程是學生把理論和實踐結合進一步創新的過程，遇到的問題要分析、思考、判斷，反覆實踐才能解決，這使學生的實踐和創新能力有了很大幅度的提高。
3.5實驗方法、過程和結果的總結與討論
實驗完成後，組織學生對實驗方法、實驗過程中出現的主要問題及實驗結果進行討論、交流和總結。對於較先進及取得理想實驗結果的方法，請相關設計人進行講解，分享其設計心得，操作技巧加以推崇，以增強其創新自豪感；對於實驗過程中出現的問題，找出癥結所在，以便以後加以改進。通過對實驗的總結，加深學生對實驗的認識，提高學生的創新思維和能力。同時教師對主動嘗試有難度題目的、有創新設計和新思路的、遇到問題能積極動腦想辦法解決的同學給與鼓勵和表揚，激發其進一步創新的積極性。
3.6撰寫實驗論文
實驗論文的撰寫是學生對整個實驗的書面總結及梳理。這一階段學生已完成了實驗操作過程，有了相應的結果，通過整理數據，分析結果，總結實驗過程，討論影響實驗的關鍵因素，在教師的指導下，按照科研論文的基本格式，撰寫實驗論文。通過論文的撰寫，使學生對實驗進一步思索，使其對實驗有一個從“理論—實踐—理論”的質的昇華，激發更深層次的創新思維。同時寫論文的過程也使他們基本掌握實驗型論文的寫作模式，爲本科畢業論文和畢業設計做準備，而且在導師的指導下能獨立開展科學研究。其中質量較高的論文，可向相關期刊投稿，這一活動可以更好的培養學生的創新意識。
4設計性實驗對創新能力培養的建議
4．1注重實驗基礎知識和實驗技能的掌握
創新能力的培養不能盲目進行。能力的培養是知識的積澱與轉化、是知識的昇華和運用。沒有知識的積累就談不上能力，沒有基礎就談不上提高。因而在學生進行設計性實驗時，一定不要打下牢固的基礎知識後在開展。
4.2注重學生全面培養
培養學生科技創新能力，決不只是依靠多開一些設計性實驗來完成的過程，它是是一個系統的工程，一個教學理念轉變的工程，是長期形成的過程，因而必須把培養學生創新能力融入到所有實驗過程中，讓每一個實驗能在培養學生創新能力中發光，提高每一個實驗在創新能力培養中的效能。每一個實驗項目不是一成不變的，從中找出可探討的內容，從而提高了每一個實驗的價值效益。
5結束語
設計性實驗是較高層次的實驗教學，是以學生爲主體的教學模式。整個實驗過程中強化了學生的自主探索的學習能力，使學生在綜合運用所學知識的基礎上進行大膽創新，重在訓練思維、提高科技創新能力，是一種有利於學生全面發展，適應時代要求的教學形式，同時設計性實驗對教師的素質和能力也提出了更高的要求，同時學生在實驗過程的創新思維和想法對教師以後的工作有很大的啓發和幫助，是一種教學相長的良好方式。因此設計性實驗值得推廣和應用。
作者：孫海燕 單位：河南科技學院
