實驗教學的創(chuàng)新探索

摘要：本文以一名高等學校的實驗教師圍繞實驗教學活動進行創(chuàng)新活動為例，探討了教師如何在日常教學活動中踐行創(chuàng)新精神。

關鍵詞：實驗教學；創(chuàng)新；創(chuàng)新精神

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0251-02

創(chuàng)新是知識經(jīng)濟時代的一個顯著標志。教育既是科學，也是藝術。教師從事的是創(chuàng)造性的工作，只有具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識的教師，才能對學生進行啟發(fā)教育，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。總之沒有創(chuàng)新精神的教師，不可能培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才。如何在日常教學活動中實現(xiàn)創(chuàng)新，成為擺在我們每一個教育工作者面前的又一個迫切任務。本人作為一名高等學校的實驗教師，圍繞實驗教學活動，進行了一些創(chuàng)新活動，希望借此和大家一同探討創(chuàng)新途徑。

一、提出問題

“水的細菌學檢測”實驗是《水處理生物學》課程中的一個重要實驗項目，該項目主要是使學生掌握測定飲用水中大腸菌群最可能數(shù)（M.P.N）的試驗方法，目前我國的相關國家標準檢驗方法均采用的是多管發(fā)酵法。該方法在發(fā)酵管中內置倒置的試管，簡稱“倒管”；利用倒管收集大腸菌群發(fā)酵乳糖產(chǎn)生的氣體及溶液pH值的變化判定發(fā)酵試驗結果并由此得出M.P.N。實驗中要求倒管充滿液體培養(yǎng)基且倒置在發(fā)酵管中，但實際操作中充滿液體培養(yǎng)基的倒管要倒置入發(fā)酵管內時往往會有氣泡進入倒管中，導致試驗結果不準確，需重新操作直至完全沒有氣泡，操作成功率低，直接影響實驗教學效果及進度。

二、解決問題

上述問題一直是實驗操作過程中困擾師生多年的難題。為了保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性，提高實驗教學質量，實驗教師一直在摸索解決問題的方法。通過多年的實踐發(fā)現(xiàn)通過不斷訓練操作技巧無法解決問題，尤其是在教學中學生的操作技巧并非可以在短時間內培訓出來，因此發(fā)明一種倒置試管專用移取器成為解決問題的唯一方法。在研究該專用移取器的過程中，發(fā)現(xiàn)要防止充滿液體培養(yǎng)基的倒置試管放入發(fā)酵管內過程中氣泡不進入倒置試管，給試管加一個蓋子是可行的方法，但帶蓋子的試管放進發(fā)酵管后的取出方法成為難題。在一個偶然的外出采摘活動中，發(fā)現(xiàn)當?shù)毓r使用的摘桃工具，結構簡單，操作方便，受到其啟發(fā)，對專用移取器進行了改進，終于解決了問題，以下是該移取器的結構及使用原理：倒置試管專用移取器包括：支架1、下手柄6、上手柄2、箝位封口板3、箝位卡板5與拉繩4等結構（見圖1倒置試管專用移取器的結構示意圖），其中支架1上端固定下手柄6，下手柄6下方的支架1上固定有箝位卡板5，支架1下端鉸接有箝位封口板3，上手柄2與下手柄6前部鉸接，上手柄2的前端固定拉繩4的一端，固定拉繩4的另一端固定于箝位封口板3上。在下手柄6、上手柄2間設有復位彈簧7，箝位封口板3上設有橡膠板，箝位卡板5包括與箝位卡板5固定連接的套管9，套管9套于支架1上，通過鎖緊螺釘10固定，下手柄6與箝位卡板5為一體結構。

當將下手柄6、上手柄2握緊后，通過拉繩4的機械聯(lián)動，可將充滿液體培養(yǎng)基的倒置試管8箝位在箝位封口板3與箝位卡板5之間，其中箝位卡板5可以根據(jù)倒置試管8的長度卡位固定在支架1合適的位置上，箝位封口板3一端可圍繞與支架1的下端轉動，通過拉繩4的拉動箝位封口板3將倒置試管8箝緊的同時也將倒置試管8口封閉，這時再將試管倒置，由于有封口板3的封閉，試管內液體不會外流，外部的氣泡也不會進入試管。這樣，在將倒置試管8放入發(fā)酵管中的過程中不會有氣泡進入倒置試管8中。倒置試管放入底部裝有液體培養(yǎng)基的發(fā)酵管中后，只要松開手柄，則封口板也就松開，可以輕松抽出移取器，試驗操作成功率極高。其后發(fā)現(xiàn)一般倒置試管8的口徑非常小，箝位封口板3直接采用金屬板，不加橡膠板，利用液體的表面張力也可以達到不滲漏的效果，橡膠板的取消將便于移取器的清洗，避免試驗中帶入污染。在實驗室中，如果倒置試管8都是已經(jīng)確定高度的統(tǒng)一試管，也可以將箝位卡板5與支架1做成一體結構。這時省掉了套管9與鎖緊螺釘10，不僅使移取器結構更簡單，在放入和抽出倒置試管時更方便，同時也節(jié)省了制造成本。在成功解決上述試驗過程中的問題后，我們進行了專利咨詢和檢索，發(fā)現(xiàn)尚無相關裝置的專利，遂申請了該裝置的實用新型專利并獲得通過（專利號：ZL 2011 2 0188662.8）。

三、舉一反三

有了以上成功的經(jīng)驗，于是開始留意在日常工作中是否還有可以改進的地方，發(fā)現(xiàn)在實驗室中廣泛應用于干燥、濃縮、蒸餾操作的恒溫水浴鍋也有不方便的地方：現(xiàn)有技術中的恒溫水浴鍋大多采用在蓋板上開圓孔，通過提供系列孔徑的套圈的形式來實現(xiàn)每個加熱孔的變徑功能。但在實際操作中，由于被加熱器皿的尺寸和形狀千差萬別，這種通過套圈形式變徑的加熱孔無法與所有的被加熱器皿匹配，不僅造成密封性不好，鍋中水分流失過快，頻繁補水造成溫度波動大，而且可能因為對器皿的固定不好造成傾翻，甚至試驗失敗。另外由于套圈是一組分離的配件，在試驗和日常維護中容易遺失，一組套圈中遺失一個就可能造成整套無法使用，為設備的維護管理帶來困難。為了解決這個問題，我們想到了設計一種可以連續(xù)可調孔徑的恒溫水浴鍋加熱孔，通過查閱大量資料，確定了最佳方案是參考照相機快門結構，具體方案如下：加熱孔結構（見圖2孔徑連續(xù)可調的恒溫水浴鍋加熱孔的結構示意圖、圖3孔徑連續(xù)可調的恒溫水浴鍋加熱孔的原理示意圖）包括可旋內圈2、多個葉片3，葉片的中部通過固定軸4與可旋內圈鉸接，葉片的后部設有限位軸5，限位軸插入到限位槽6中，多個葉片沿可旋內圈均勻分布，多個葉片的前端伸入到可旋內圈中，且多個葉片的前端圍成加熱孔，可旋內圈上設有調節(jié)旋鈕1，可旋內圈設于水浴鍋的蓋板上。調節(jié)旋鈕1固定在可旋內圈2上，可旋內圈2可以在蓋板上按順時針或逆時針方向旋轉。握住調節(jié)旋鈕1可拉動可旋內圈2按順時針或逆時針方向旋轉，從而帶動各葉片形成連續(xù)變徑的加熱孔。在試驗中可先調大加熱孔，將被加熱器皿置于加熱孔中，再推動調節(jié)旋鈕1使葉片形成的加熱孔逐漸縮小，直至與被加熱器皿接觸，將被加熱器皿固定為止。該創(chuàng)新設計也同樣通過了專利審查，獲得了實用新型專利（專利號：ZL 2012 2 0335895.0）。

通過以上的一系列創(chuàng)新活動，我們體會到創(chuàng)新其實并不難，只要日常善于觀察和思考。首先要能夠發(fā)現(xiàn)問題，不放過教學工作中的任何失誤，就可以找到需要改進的問題。其次是尋找解決問題的方法。這些方法往往就存在于我們日常生活中，只要注意到它，將這些生活中的竅門學問舉一反三的應用到教學工作中，問題一定能找到解決的途徑。成果從教學中來，最終要回到教學中去，才能實現(xiàn)其應有價值，當學生在教學實驗中使用這些創(chuàng)新成果時，不僅能提高其試驗效率，同時也可以讓學生秉承創(chuàng)新精神，增強其創(chuàng)新的信心和動力，從而為社會培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新是人類特有的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的高級表現(xiàn)形式，是推動社會發(fā)展的不竭動力。一個民族、一個國家要想走在時代前列，就一刻也不能停止創(chuàng)新。心在哪里，智慧就在哪里。只要你對教學用心，就一定會有創(chuàng)新！老師也能成為發(fā)明家！