时间：2022-04-01 14:16:05
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当前的时代，是科学技术、信息技术高速发展的时代，其中物理实验对科学技术发展的贡献也是非常巨大的。与物理相关的新技术、新产品，正在不断地融入我们的日常生活中，而且其中有很多成果在我们的生活中逐渐地普及，成为日常生活的必需品，而且这一趋势有增无减。所以，让学生多参与物理实验课，让学生们多多讨论，不仅能够开拓思维，激发学生的创新能力，培养学生的素质，而且能够帮助他们更加适应未来社会的发展需要。由于新课程标准的提出，对于物理实验课教学的目标要求也高。这需要每位物理教师精心地设计并组织一堂高效的实验课，教师要通过这堂课激发学生的兴趣，引导学生去观察与思考，启发学生的思维，培养学生的综合素质，这是实验课教学的关键所在。素质提高的重要途径是让学生主动地去学习、去发展。只有让学生变被动为主动，才能培养学生的各方面能力，才能提高学生的综合素质。这就需要教师以训练并培养学生的思维能力为核心，包括培养学生自主学习的能力，培养学生的抽象思维能力，培养学生通过现象看本质的能力等等。这更需要教师在现行的教材基础上，通过认真分析教材的特点结合学生的实际情况，用心地去教学，不仅要传授给学生知识，更重要的是培养学生的能力，提高学生的综合素质。
二、培养学生的创新能力
实验教学是初中物理教学中的一个重要内容，实验也是组成物理学的一个很重要的部分，因此，要求学生动手做实验也是初中物理教学中一个不可或缺的环节。然而，在目前的初中物理教学中的普遍现状是，教师重点讲授理论知识，学生被要求做大量的习题，对于实验，则很少让学生动手操作，教师也是偶尔做做演示实验。这种状况对学生的全面发展有一定的影响。学生通过做实验认识物理科学，更符合人类探索自然认识规律的过程，可以让学生更清晰地更具体地认识物理事实，培养学生的观察力、动手操作能力。实验也可以培养学生实事求是的学习生活态度，激发学生对物理的兴趣。由于学生能参与其中，且体现学生的主体地位，进而可激发培养学生的创新能力。
三、综合素质的培养
通过让学生动手操作实验，把学生分为两人或者三人一组，在实验过程中，教师要注重培养学生之间在操作、问题解决方面的合作意识，培养锻炼学生的团队合作精神。通过让学生动手操作实验，也可以较好的培养学生的表达能力。例如，在做实验之前，教师可以让学生表述该实验的实验步骤、预期达到的实验目的；在做实验的过程中，学生遇到了问题，教师可以鼓励学生之间多做交流，互抒己见，或者向自己多提问，以加强口头表达能力；在实验结束之后，教师则以要求学生做实验报告的形式，培养学生的书面表达能力。通过加强教师与学生或者学生与学生之间的交流，既锻炼了学生的表达能力，又加深了学生对实验内容的印象，使学生获得较好的学习效果。通过让学生动手操作实验，也可以培养学生的自学能力，而自学能力的具备对学生今后的学习生活有很大的益处。
四、结语
近几年来，高考加强了对实验的考查，实验题已成为高考中非常重要的一项，实验题占全卷分值的比例已略有增加（由前几年的12%增至今年的17%），而且实验题的要求也逐年升高，由单纯考查实验原理的理解、实验知识的简单运用（如读数、实验步骤的选择等），逐渐转向考核学生的实验能力（特别是实验设计能力），纵观最近两三年高考物理卷中没有完全与教材相同的实验试题，而是都经过了一定的改造，题意是新颖的。
从近几年高考评卷分析反馈的信息来看，实验试题失分相当严重，如今年我省对实验题作答成绩抽样显示，平均得分7.03（满分20分），得分率仅0.35，是整份考试卷中作答最差题目之一。因此，要求我们在教学中，不仅要对学生进行思想教育，使他们明确物理实验的重要性，更要对实验进行系统地复习。现就如何进行考前实验复习谈谈自己粗浅的看法。
一、夯实基础，做好实验基本仪器的复习
根据《考试说明》，高考所涉及的基本仪器包括刻度尺、游标卡尺、打点计时器、天平等13种，历年来高考将基本仪器的考查放在非常重要的地位。因此在复习期间，必须对《考试说明》所要求的13件基本仪器的构造原理、使用方法、读数规则、注意事项等逐件过“关”，逐项弄通弄懂，精心选编例题习题，精讲精练，举一反三，促进迁移。在复习期间，可借且于多媒体，利用其容量大、交互性强、再现性和重复性的特点对常见的基本测量仪器的读数、使用方法及实物连线进行专题训练，使学生彻底掌握仪器的结构、原理、用法和读数。
二、课堂讲解与课后动手相结合，做好演示实验的复习
从93年起，全国高考物理试题出现了一个新特点，加强了中学物理教材中演示实验的考查。连续几年对教材中演示实验的考查，绝不是偶然，这表明中学物理教学必须按纲扣本，以本为本，以强化素质教育。但考纲上所规定的演示实验多达100个左右，在复习期间对每一个实验重做一遍是不可能的，也是不科学的。本人认为，在复习期间可以从两方面着手，一方面将演示实验的复习安排在第一轮复习中，相应的实验穿插在每个单元知识中进行；另一方面，可以安排在高考前夕，即5月下旬到6月初，向学生开放实验室，给学生再次动手操作的机会，同时附上相应的实验习题，让学生根据自己的掌握情况、熟练程度针对性动手操作。通过这样的复习，学生一来可以熟悉比较重要的演示实验，二来能使实验操作与学生的思维有机地结合起来，使得实验得到活化和深化。
三、顾及全面，突出重点，做好分组实验的复习。
分组实验是实验考查的重点，高考涉及的分组实验共有17个，力学实验8个，电学实验5个，光学实验3个，外加一个热学实验。历年来，实验得分率较低，说明学生对实验并没有真正理解，走马观花，不求甚解。主要原因在于教材给定了器材，规定了操作方法，确定了实验步骤，实验结果只能得到一些学过的结论，学生的思维被课本束缚住，思维不够开阔。在复习期间，我们不仅要掌握课本上的要求，还要能运用学过的物理知识设计出既能解决问题又较合理的实验方案来。在复习分组实验时，应注意：1、实验原理的复习是关键；2、结合实验原理，指导学生对实验器材进行正确选择和运用；3、指导学生对实验步骤的理解；4、指导学生掌握对实验数据进行正确处理方法。
下面再着重谈谈在具体复习中如何改进实验教学，培养学生的创新思维。
一、以立足独立操作渗透基本方法培养思维能力
在物理教学中过程，要充分发挥教材中演示实验和学生实验的作用，引导学生根据已学的知识去明确实验的目的、设计意图、实验原理，在明确的前提下积极鼓励学生独立操作实验。让学生在操作中学会正确使用仪器和掌握操作观测、数据读取、数据处理、归纳结论、写出报告等实验技能。同时启发学生在独立操作过程中理解、掌握、运用物理基本概念和规律，让学生在实验中培养思维能力。并通过实验注重向学生渗透实验设计思想和实验基本方法，培养发展学生实验思维能力。如通过游标卡尺和布朗实验等让学生领会“放大法”（叠加法）思想；通过测定匀变直线运动的加速度、测定玻璃的折射率和云室等实验让学生领会“转换法”（代替法、间接法）思想；通过牛顿第二定律和气态定律的验证让学生领会“控制条件”法思想；通过自感现象、光谱分析等实验让学生领会“比较法”思想。通过实验数据记录、数据处理、有限数字的运算、误差分析等让学生领会掌握物理数据的处理基本方法，如列表法、解析法和作图法等。
二、以同一实验有限仪器多种方案培养思维的流畅性
在物理实验教学过程中，除了指导学生明确实验目的、实验原理、鼓励学生独立操作领会实验思想和方法外。还应选用一些典型的实验，在同一实验和有限仪器的条件下，通过多种方案的设计、讨论和辨析等思维活动，培养学生思维的流畅性。如在测金属导线的电阻率实验教学中，可设置测电阻值的设计型实验让学生设计多种实验方案。如给学生3V的直流电源、电阻箱、安培表或伏特表、开关各一个和导线若干，让学生设计方案粗略地测出金属导线电阻值，要求画出方案电路图，并说明原理。学生通过设计、讨论、辨析和筛选，可得设出与教材不同的几种正确方案：
方案一：如图一所示，电阻箱与待测电阻串联，从安培表读出电路中的电流强度，从电阻箱中读出分压电阻值，由欧姆定律求出电阻箱两端的电压V=IR。因为题意要求粗略，可以认为电源电压保持3V。根据串联电路的电压分配与电阻成比的关系可求出等测电阻值。改变电阻箱的阻值，可得到另几组数据，最后求出它们的平均值。
方案二：如图二所示电路，用伏特表直接测出电阻箱的两端电压，以下步骤同方案一。
方案三：如图三所示电路，通过测出总电流和电阻箱支路的电流，间接算出待测电阻中的电流，根据并联电路各支路电流与各支电阻成反比的关系，即可求出待测电阻值。
三、以设置新情景实验迁移实验方法培养思维的变通性
在物理实验教学过程中，应设置新情景实验材料，让学生根据实验目的要求和现有提供的仪器设备，发挥思维迁移功能，将已学的物理知识和实验方法迁移到新情景问题中去，引导学生开动脑筋自行设计多种方案进行实验，培养思维的变通性。例如：在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有周期T，即可求得L。为了提高测量度，需多次改变C值并测得相应的T值。现将这六组数据标示在以C为横坐标，T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“×”表示的点。⑴T、L、C的关系为____。⑵根据图中给出的数据作出T2与C的关系图线。⑶求得的L值是__________。
一般情况下，实验数据处理的方法有两种，一种是计算法，多次测量求平均值，另一种是图象法。用图线来表示物理规律或用图线来研究物理规律是物理学中常用方法之一。考试说明书中明确地指出：“必要时能运用几何图形、函数图象进行表达分析”。历年的高考试题常考查这方面的能力，因此考前要对学生进行图象专题训练，以培养这方面的能力。培养了这方面的能力，既使出现了一些新的物理情景，学生也会把学过的知识、方法迁移过来，顺利完成任务。
四、以同一实验自选仪器多种设计培养思维的独特性
在物理实验教学过程中，应有计划地组织学生进行与众不同的系列实验设计，激发学生根据实验目的运用已学理论和实验方法确定原理、设计独特的实验方案、自选仪器按方案步骤进行实验，培养学生思维的独特性和创新性。如重力加速度的测量方法，在指导学生独立完成教材用单摆测定实验后，应恰时诱发学生独立思考，想出其它与众不同的测定重力加速度的实验方案。因为在做本实验前学生已做过“测定匀变速直线运动的加速度”和利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验装置和方法。于此，启发学生设计利用重物自由下落过程中打出的纸带上的点，用“逐差法”算得重力加速度的实验方案，并根据设计方案确定步骤自选仪器进行实验。也可启发学生根据自由落移公式h=gt2/2设计实验方法。将一个低偏金属盘放在地板上，再将一条酸式滴定管安装好，使得从阀门流出的水滴从1cm以上的高度处落到盘中，发出清晰的滴水声响。细心地调整阀门，使得一个水滴碰到盘子的瞬间，下一个水滴正好从阀门处开始下滴，用秒表记录水滴下落时间（计下半分钟内落下水滴数取平均值t），用米尺量出管口距盘子的距离h，代入公式h=gt2/2。即可求得g。还可设计其它独特的实验方案，在此不最一一举例。
五、以实验设计的全面细致思考培养思维的精致性
提高装备试验指挥综合演练课程的教学效果,需要针对上述问题从以下几点进行改革:
（一）立足培养目标，优化演练总体设计以综合演练对学员的总体要求为目标，以优化学员的课程内容体系为基础，实现学员知识技能体系的总体衔接。综合演练对学员综合素质需求是多方面的。从基本理论和技能要求来看，装备试验指挥综合演练既涉及试验筹划、试验设计、试验指挥、试验保障等理论方法，也涉及很多工程技术问题。这就要求在构建以综合演练为末端的课程体系时，应考虑先期课程对演练实施的理论支撑，使前后内容衔接有度、理论到实践过度自然。在前期课程中，应涵盖综合演练所需知识体系，确保教学效果的落实。
（二）明确演练目的，突出试验指挥特点装备试验是一项综合性、工程性和实践性很强的军事活动。试验指挥的特点是行政与技术相融合，不仅需要组织管理能力，同时对试验指挥人员的专业水平和业务素质提出了很高的要求。因此，在演练时，不能缺少作业要素，只演程序、走过场。需要完善相关数据，使得学员能够通过平时的工作积累研究这些数据，开展更加具体的指挥作业，切实提高业务水平。为了提高装备试验指挥的能力，最佳的方法是将综合演练定位于新型武器装备作战试验指挥，这是由于新型武器装备的时间紧、任务重，对试验指挥人员的锻炼效果更加突出，同时与目前总部“做好打仗准备”“部队训练向实战靠拢，院校教育向部队靠拢”的要求相一致。研究近实战环境条件下的装备试验指挥问题是未来装备试验指挥综合演练的着眼点。
（三）改善演练环境，科学编组参演学员从顶层设计开始做好装备试验体系仿真中心的建设工作，配备完善的软硬件环境。设计针对装备试验指挥模拟训练系统，通过收集底层数据，既要模拟试验的自然环境，又要模拟试验的技术环境；既要模拟试验指挥的技术形态，又要模拟试验指挥的技术手段，建立各演练要素的概念模型与数学模型，将被试对象、试验装备和指挥活动模型化，用仿真的手段建立装备试验指挥综合演练模拟系统，为学员提供逼真的演练环境，提高学员的参与度。系统应具有自动记录和自动回放的功能，能够详细地记录学员的每一个动作与指令，为演练成绩的评定提供依据，方便教员根据考核标准进行评分，由此不仅增加了演练的公平性，还提高了工作人员的工作效率。编写用户使用指南，便于学员熟悉和掌握软件的使用。合理布置演练场地，在硬件方面，若为室内演练，则要保证各参演学员个人的办公设备正常工作，各演练场所的网络、音频、视频互联互通，这就要求LED显示系统、视频矩阵切换控制系统、摄像监视控制系统、声频系统、局域网系统等高效运转。同时为保证演练的安全进行，须建立安保系统、手机屏蔽子系统和计算机泄露防护器等。若需要与现地演练人员沟通，可采用多种通信方法，如传真、电报等。将装备试验指挥三个专业班次的学员统一编组，开展联合演练。依托装备试验体系仿真中心作为任务指挥部，模拟试验的指挥层次。设计基地级、团站级和岗位级三个层次，包括负责行政指挥、技术指挥、后勤指挥等行动的多个席位，如司令部、组织计划、测控通信、信息对抗、无人机、试验安全、试验勤务、总体技术、政治部、组织宣传、安全保卫、群众工作、后勤部、战勤财务、生活保障、卫勤保障、装备部、团站指挥所、现场指挥等，各个小组中设置组长（参谋长、主任、部长）和组员（参谋、干事、助理）。基地级和团站级的指挥员或部门领导由装备团级指挥学员（装备试验专业）担任，各组组员可视情由三个专业班次的学员分别担任，根据学员的现任职和拟任职情况安排演练岗位。同一层次不同岗位可横向协调，提高组织能力；不同层次之间可纵向联系，锻炼指挥能力，同时形成作业效果的回路，由此可检验作业情况。每份文书可能会涉及上下级的任务，上级文书的质量影响下级的工作质量，下级的请示报告又增加了上级的工作，可以尝试让学员参与到演练的评估过程中。
（四）改进演练内容，提高教学综合效益一是加强理论研究。演练的内容应有助于学员深入思考问题，研究平时和战时装备试验，现行靶场试验与装备作战试验、装备体系试验的区别，如试验目的、试验方法、平时数据是否可以服务战时、战场使用过程中需如何改进等。二是明确演练内容。精心选择演练课题，设计能够突出装备试验指挥特色的演练内容。着眼提高学员的装备试验指挥能力，根据当前装备试验的重难点现实问题以及学院教学工作指示和计划，正确选择和确定演练课题，确保综合演练教学的针对性、时效性和有效性。三是提高文书作业研究性和文书质量。根据演练课题，认真编写和修订各类演练文书，为演练的组织与实施奠定基础。针对目前文书的格式和内容不够合理的问题，专门组织对教员的培训。逐步完善企图立案、实施方案、基本想定、补充想定、导调文书、导调提纲、导调实施计划、文书发放计划、导播计划等演练文书。作业内容要符合岗位身份，注意任务的均衡性，避免出现任务量分配不均的情况。要收集必要的底层数据，如被试产品信息、气象条件等，为作业提供数据支撑，充实演练内容，使学员能够分析设计具体试验，增加作业任务量，从练程序变为练技能。运用灵活的导调文书为参演人员提供复杂多变的情况，尤其对装备试验指挥的关节点进行导调，使他们通过对这些情况的分析判断和处理，创造性地运用作战理论、装备试验指挥理论，提高装备试验的组织指挥能力。
（五）丰富演练形式，增强演练可操作性演练形式包括网上演练、图上作业、沙盘作业、室外现地作业、召开会议、撰写文书等，可将其结合起来，多种形式并用，满足演练的多种要求，使演练方式更加丰富，演练的可操作性更强，演练的效果更好。组织多种形式的综合演练时，需把握如下问题：一是选好演练场所。尤其是现地实兵演练，要在多种地形上演练多种试验指挥活动，所以，既要考虑场所的空间，又要考虑便于设置情况和方便推演。二是把握好演练转换。演练方式转换时，不仅存在内容与内容的转换，可能还存在场所与场所间的转换。因此，要求参演人员具有从形式到内容的转换能力，自如地顺应转换，保证演练的连贯推演。三是通过方式的转换，检验演练效果。例如，在拟制试验资源部署使用方案时，需要学员图上作业，可以先在室内进行计算机标绘或手工标绘试验要图，而后转入实地勘察，验证试验资源部署是否合理，可根据现地作业适当修正室内作业结果。
（六）深化教学改革，提高教员理论水平对装备试验指挥综合演练进行改革的一项重要工作就是首先提高教员的相关理论基础，由此不断完善综合演练教学内容。一是充分调研论证。总结目前综合演练中的薄弱环节，了解学员重点关注的问题，深入到总部机关和试验基地等单位进行调研，认真学习、切实掌握装备试验指挥的相关理论，提高演练文书质量，使综合演练的内容更充实、更深入。二是坚持集体攻关。组织综合演练教学骨干成立专门的课题组，集中研究综合演练教学内容的设置。集思广益，规范演练程序和演练内容，编写综合演练教材，为参演人员提供指南。三是组织联合审定。积极创建院校与试验基地联合审定、动态更新教学内容的工作机制，结合人才培养方案与课程标准修订工作，邀请其他院校和试验基地的专家对综合演练内容进行指导把关，使教学内容及时体现部队建设、试验训练和试验发展的最新成果。
二、结语
实验室对大学生科研及毕业设计进行开放，有效提高实验室利用率。药学综合实验室建成后，进行三次药学综合实验课程，学生从查找文献、收集资料、方案设计到药物合成、分析、药理毒理试验、制剂、质量检测，最后进行总结交流，完成一整套实验过程。与以往实验不同，学生通过文献查阅，拓宽了知识面，每个实验数据都来自自己的实验探索，有效激发了学生的学习热情和学习兴趣，最后的总结交流更有利于学生发现自身的不足之处，为以后学习和工作打好扎实的基础。实验室经过三年运行，学生普遍反映收获很大，不仅锻炼了动手能力，还让他们对书本所学知识更加深刻。实践证明，这种综合实验室的运行模式顺应了学科发展的需要，提高了实验教学资源利用率，推动了多个关联学科和整个专业发展进程，有效提高了学生的实验动手能力，培养了创新精神。
2.实验室管理体制
药学综合实验室自成立以来，先后制定了实验室管理条例、学生实验守则及实验室开放制度等一系列规章制度。
2.1做好仪器设备的规范化管理，建立相应的物资设备档案，包括仪器设备的信息、配件及耗材情况登记。做好各项运行档案的记载，特别对大型仪器高效液相色谱仪包括使用时间、使用人、使用时的运转情况、使用效果等进行登记。对仪器的基本操作方法及重点注意事项简易化，并在醒目位置张贴。
2.2合理配备实验技术人员，提高实验教学人员的业务水平与职业技能。要求实验技术人员熟练掌握所管仪器设备的各种使用方法、操作技能及日常维护技能。同时，实验技术人员应不断学习有关理论知识，更新实验知识，特别是药学综合课程的学习，掌握涉及课程的理论知识，到其他高校先进实验室进行参观学习，开阔眼界，更有效地为教学服务。
2.3为了提高实验教学质量，提高实验室使用效率，对药学综合实验室实现网络化管理。对实验室的基本信息、功能等实现网上查询、网上预约开放。
2.4建立健全实验室管理规章制度并上墙，包括学生进入实验室的行为规范，实验室的安全与环境管理规范，实验室开放管理制度及实验室管理人员的岗位职责等。
3.实验教学体系的改革
3.1改革实验教学内容与方法，提高实验教学质量。药学综合实验室成立后，根据自身实际情况，编写药学综合实验的指导大纲，提出几种药物由合成到制剂分析的一系列实验指导，引导学生自行设计实验，激发学生学习兴趣和自觉性，培养学生独立工作能力和团队合作精神。学生自行查找资料，设计实验方案，在设计和实验过程中掌握较多的基本理论知识和操作技能，帮助学生提高动手能力和科研水平。
3.2建立包含多学科的综合实验体系。根据教学计划与课程大纲，重组实验教学内容，分别包含药物化学、药物分析、药理学、药剂学及药代动力学实验等课程，完成从原料到成品药的全过程学习。另外，学生通过对各种制剂制备、质量分析、药物在体内的代谢等实验，掌握药物制备、质量控制、药效学和药物安全性评价等基本方法和技术，从而学习如何获取安全有效的药物。
3.3改革药学综合实验的评价方法药学综合实验是一门以学生为中心、以学生自我训练为主的实验课程，由过去老师上课、演示指导转变为学生全过程的综合设计性实验，每一阶段由不同老师负责，学生自行设计方案，再经老师负责确定可行性后，学生动手操作，整理实验数据，并进行科学分析判断，得出结论，最后学生分组答辩。老师对学生的整个过程进行考核评价。
传统的土工试验采用分散教学的方法，一般分散在理论教学过程中，内容主要包括密度、含水率、液塑限、固结、直剪试验等，一般为8个学时。传统教学模式主要特点有：
（一）内容有限且分散
除清华大学、同济大学等高校开设自选实验和演示现场测试实验外，一般高校只开设以上必选试验项目，内容有限且分散。传统的教学模式属于“灌输式”教学，强调教会学生各个指标的测定方法，而分散的教学模式割裂了各个指标之间的联系，不利于学生对基本概念的理解；传统模式过于注重“是什么”和“怎么做”，忽略了“为什么”的引导，缺乏对指标的物理意义、作用等方面的分析和总结，没有给学生发挥创造性的空间。
（二）实验指导教师不足
由于学生人数较多，而实验指导教师有限，一般每个指导教师同时指导30名左右的学生完成试验。有的学校要求理论授课老师参与到实验教学中，但指导教师仍相对不足，教学效果得不到保障。
（三）学生参与积极性差
传统的教学模式中，土工试验只是土力学课程的一部分，学生对土工试验的重视程度严重不足，很多学生并没有亲自动手操作；试验完成后只是按照老师教的方法完成试验报告，没有总结和思考。从实验准备、实施到分析总结，学生的主动性和积极性都没有得到发挥。因此，这样的土工试验仅仅只是完成任务，无法达到预期的巩固理论知识、锻炼动手能力的效果，更不用说实践与创新能力的培养。
二、新型教学模式
针对以上传统土工试验教学模式的特点，提出以下教学模式。
（一）将土工试验作为单独必修课
改变传统土工试验为土力学课程组成部分的现状，将土工试验设置为单独的必修课，以此增强学生对土工试验的重视程度。必修课分为两部分，即常规指标测试和综合性试验。常规指标即前述必选试验，采用视频演示和实验室内操作等相结合的方式，让学生熟悉各常规指标的测试方法。实验室内操作时，将学生分为5个一组，每组配至少1名老师或研究生指导。土的渗透特性、强度特性、变形特性并称为土的三大特性。将三大特性分解为若干个专题，形成综合性试验。土木工程相关专业的科研项目一般都以土力学为基础，因此这些专题还可结合教师的科研项目进行设置，让教师和所指导的研究生都参与到土工试验教学中来，以此增强土工试验教学师资。将研究生作为土工试验辅助教师，还可对锻炼研究生的综合素质起到积极作用。还可将大的综合性试验分解为若干个子题，供学生选择。
（二）集中时间开展综合性试验
为避免土工试验分散的不利影响，采用集中时间开展综合性试验的方法。每个班以3周为一个周期错开开课，以免造成设备和人员紧张的现象。在一个周期内，集中在上午、下午或晚上的时间开展试验。将一个班分为若干组，每组5人左右，每组选定一个子题。综合性试验周期分为三个阶段完成工作：第一段3~4天为试验准备阶段，主要任务是小组选定子题并初步确定试验方案；第二段10天左右为试验实施阶段，包括完善试验方案、按照试验方案开展试验；第三段7天左右为试验结果分析阶段，主要任务是将试验成果总结为试验报告，并汇报展示。
（三）注重研究成果的整理
针对每个周期结束时的各小组的汇报情况和指导老师的意见与建议，每组对试验结果进一步分析，对试验报告进行完善。学期结束时，将所有学习土工试验课程的小组集中在一起再次汇报，根据研究成果和汇报情况集体评分。将专题试验周期内的成绩作为平时成绩，将学期末集中汇报的成绩作为期末成绩。按平时成绩和期末成绩给出总评成绩。
（四）后期实践活动
除了土工试验实践环节以外，学生大四下学期还设有毕业设计环节。另外，很多高校还设置有大学生科研项目等活动，鼓励学生参加开展科学研究。这些活动都是土工试验教学环节的有益补充。通过土工试验课程中综合性试验的学习，学生能够初步具备一定的科研能力，为毕业设计和其他科研活动打下了良好的基础。同时，教师在指导综合性试验的过程中，还可发掘表现优秀、有潜质的学生，在毕业设计和其他科研活动中加强指导，进一步提高学生的实践和创新能力。以湖北工业大学为例，我校开展了大学生科研基金项目、“凌云计划”项目等，鼓励大学生参与课外学术科技活动。单“凌云计划“项目，全校每年就有400多名学生参与到老师的科研项目中。在土工实验课程中，通过综合性试验的完成，可增强学生和老师之间学术上的了解。在后期毕业设计和科研活动等实践时，老师可以根据学生的特点进行针对性地指导，而学生在后期实践活动选题时方向性也会更加明确。
三、以“土的渗透特性”综合性试验为例
（一）子题设定
假设一个班30人，初步指定3大组分别进行土的强度、变形和渗透三大综合性试验专题，每个综合性试验专题大约有10人参加。首先将所有学生集中，讲解三大试验专题的主要内容；然后划分小组，针对某一专题讲解子题的主要内容。渗透特性是土体非常重要的工程性质，渗透系数的影响因素包括土粒特性（粒径大小及级配、孔隙比、矿物成分、结构构造）和流体特性（水的动力粘滞系数，饱和度）等。结合笔者的国家自然科学基金项目“渗滤液与土相互作用机理及裂隙衬垫材料防渗性能研究”和“固结过程非饱和黏性土孔隙结构演化规律及其对水力特性影响机制”等，设置“土的渗透特性”综合性试验专题。根据渗透系数的影响因素，该综合性试验专题下设“矿物成分对黏土渗透性的影响”、“土样含水率及干密度对黏土渗透性的影响”、“流体特性对黏土渗透性的影响”和“非饱和黏性土渗透性”等子题。将专题、子题及相应的试验任务书告知学生，供学生选择。
（二）试验准备
试验准备阶段的主要任务是小组选定子课题并初步确定试验方案。将渗透特性综合性试验专题的学生分为若干小组，分别完成该专题下的子题。学生完成选题后，首要的任务是让学生弄清楚相关概念，并布置初步确定试验方案的任务。为弄清楚渗透特性相关的基本概念，采用提问的方法。例如：什么是土的渗透系数？为什么要研究土的渗透系数？渗透性能与变形和强度有什么关系？如何得到土的渗透系数？各种渗透系数测量方法有什么优缺点？同时，鼓励学生自己提问，发挥学生的主观能动性。提出问题并布置任务后，要求学生自己寻找答案、确定试验方案。给学生详细讲解查阅文献及相关规范的方法，以及确定试验方案的方法。
（三）试验实施
完善学生给出的初步试验方案，指导学生制定详细的试验方案。要求学生遵循《土工试验规程》等规范的规定，严格操作，完成试验。以“矿物成分对黏土渗透性的影响”子题为例，要完成这个子题，学生需要开展的试验主要有：击实试验、含水率和干密度测试、变水头渗透试验等。每一种试验都有老师或研究生指导，随时答疑。
（四）试验结果分析
要求学生按照规范的方法及时整理试验数据，分析实验结果出现的问题。对于“矿物成分对黏土渗透性的影响”子题，要求学生给出矿物成分与黏土渗透性的定量关系，并能初步分析渗透性变化规律的机理。还可以给出引申分析的主题，如基于试验结果进一步分析“如何利用黏土的低渗透性进行防渗”等，进一步引导学生思考。最后，将分析和讨论得到的结果整理成完整的研究报告，并做出PPT展示。
四、教学效果
1.1任务的布置及方案的制定
实验指导教师在设计实验实施前三周对实验任务进行布置，学生依据个人兴趣围绕着水体中微生物的检测和高效功能菌的分离筛选两个主题自主选择。如水体中微生物的检测，允许学生选择自己感兴趣的水体作为研究对象，如对宿舍、教室、图书馆等学生生活学习的区域进行生活饮用水的微生物学测定，监测大肠菌群总数和细菌菌落总数，依照国家标准对该生活饮用水进行评价，也可以选择学校周边的一些河、湖、库(如玛纳斯河、蘑菇湖水库、北湖等)水体作为研究的对象，进行实验、分析及评价。高效功能菌的筛选是环境污染治理领域的关键环节，林下土壤中分离筛选纤维素高效降解菌，印染厂生产废水中高效降解偶氮染料菌的分离与筛选等都是学生期望通过微生物的处理手段资源化有机废弃物或降解有毒有害物质的设计思路。设计实验研究对象与学生的生活、生产密切相关，有利于充分调动了学生的积极性，掌握学科的发展前沿。通过查阅文献并与教师进行相应的沟通，每位同学在设计实验开展前一周上交设计方案，避免了有些同学在实验过程中常常将自己定位于“旁观者”的地位，做到每位同学在实验实施前都是“心中有数”。设计方案包括实验目的、实验材料、实验步骤、实验预期结果等。指导教师对设计方案进行汇总和分类，将设计方案相近的学生分为一组，同时要考虑学生能力的差异、性别的差异，每组3～4人，指定组长，组员们再次对整组的设计方案进行调整，进一步的完善和合理化，最终方案由指导教师审定后方能进行。
1.2设计性实验的实施
设计实验的实施阶段，按照设计方案，各小组学生自己动手采集及预处理样品，自己配制所需试剂及培养基，自己观察分析实验结果，自己确定实验具体时间，教师只是从总体上把握实验进程，不过多干预实验，做教学过程的组织者、协调者和服务者。为保证实验的实施，做到实验室全天开发，有实验指导教师、实验员教师及学生班委轮流负责。教师“教”的地位的弱化并不等于将学生置于无人管理状态，教师应对实验中存在的普遍问题进行集中指导，对各小组的个别问题进行分散指导。与此同时，教师通过对各实验小组实验记录的检查加强实验过程管理。要求学生每天实验时，必须做好详细的实验记录，包括实验时间，实验人员姓名，实验具体内容，使用仪器设备及设定的参数，仪器状态、出现的实验现象以及可能出现的原因、实验数据等，不仅能清楚的掌握实验进展，了解每位学生的实验情况，还能让学生养成良好的实验记录习惯。微生物实验丰富多彩，建议学生运用影像技术对微生物的形态、生长情况、采样地点、处理结果等进行拍照，不仅生动形象地保留了原始记录，更增强了学生的成就感。
1.3实验报告的撰写及实验成绩的评定
实验部分整体结束后要求学生认真撰写实验报告。报告内容包括两部分，一部分是对实验数据和结果进行整理、归纳、统计和分析，并与预期结果进行对比;还有很重要的一部分内容是每位同学需要对实验中的重点难点及关键环节进行总结，对实验中的不足之处提出改进措施或建议。实验报告的撰写不仅提高了学生的数据处理能力，而且也培养了学生思考问题和解决问题的能力。实验成绩的评定围绕整个实验的全过程，占课程总成绩的30%，主要包括实验方案的制定20%、实验实施过程中承担的任务及表现30%、实验记录10%、实验报告40%等，注重实验过程和结果分析，而不是仅以是否达到预期实验结果来给定成绩。
2教学效果
学生在实验结束后反映花费在综合设计性实验上的时间和精力远超出他们之前的想象，但收获颇多。首先在实验技能上更加的娴熟，操作上更加的规范;其次，在实验实施过程中真正的实现了通过自己的思维加工将多门课程的知识有机的联系起来;再有，学生自行完成了一次提出问题、发现问题、分析问题以及解决问题的能力锻炼，也是对自我能力剖析、认识和肯定的一个过程。良好的教学效果在学生的本科毕业论文环节中也有所呈现。学生在开题报告的展示、论文主旨的把握、实验操作能力及数据处理等方面普遍表现良好，毕业论文指导教师普遍反映学生的动手能力及分析解决问题的能力有很大程度的提高。同时，有更多的学生期望在专业方面有进一步深造的机会，我校2010级环境工程专业毕业生中硕士研究生录取比率较往届有很大的提高，而且报考及录取院校大多是国内知名环境相关院校。
3教学思考
关键词：变速器试验台体系结构控制软件
汽车变速器是汽车中的一个关键设备，其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和可靠性。汽车变速器综合性能的测试比较复杂，目前国内的汽车变速器试验台自动化程度低、机界面不友好、测试过程依赖于测试者的经验。因此，本试验台系统自动程度高、测试项目多、实时性强且完全可靠。
1系统介绍
具体说来，该试验台系统具有以下优点：可进行五种不同型号变速器及其扩展类型变速器的性能测试；自动测试过程可智能控制；短时间内可完成综合性能（换档、加载、同步器）测试；运行参数可实时显示；可进行故障的自动检测、报警及处理等。
1.1系统硬件介绍
本系统采用双变频电机模拟汽车变速器实现工况，从而实现对变速器性能的真实检测。电机的控制通过西门子6SE70系列变频器来实现。该系统变频器采用交流矢量控制技术，对大功率交流电机实现了精确控制。因为该系统中变频器数量不多、数据传输量不大，采用RS485总线来实现工控机与变频器之间的通讯，满足了实时性要求。由于PLC控制稳定、可靠，所以自动换档执行机构（机械手）采用PLC控制器来实现不同型号变速器的自动换档动作。
图1系统结构图
1.2系统软件开发环境
工业过程控制软件往往需要具有很强的通讯能力、现场数据的实时检测能力及强大的数据库、良好的图形界面。组态王6.01采用全新中文Explorer界面并拥有丰富的绘图工具和庞大的图形库（包括大量的工业标准元件），支持多媒体和ODBC数据库提供的功能、具有强大的控件和控制语言，使用灵活、方便，提供给用户一方便的集成开发环境，使开发者可快速构造应用系统。它还具有强大的通讯能力和良好的开放性。本系统控制软件基于组态王6.01二次开发，实现了测试过程的控制、测试数据的实时显示，而且缩短了开发时间。
2系统体系结构
2.1系统要求
厂方要求试验台系统能够在线检测变速器的综合性能，包括以下试验：①各档换档试验；②变速器加载能力测试；③变速器操纵（同步器）性能的测试；④跳档检测；⑤变速器的疲功寿命试验；⑥传动效率试验。
工作性能要求为：
(1)系统运行稳定、安全可靠；
（2）测试数据报表和测试及故障诊断的界面友好；
（3）台架试验方法科室、规范，达到汽车机械式变速器台架试验方法国家标准；
（4）在同一台架上对不同种变速器完成测试功能。
2.2系统体系结构
系统整体结构如图1所示。
系统分为三大模块：①控制部分；②换档机械手部分；③试验台机电部分。控制部分以计算机为中心，控制软件根据现场数据和当前工作状态控制系统的流程、任伤分配、指令发送、故障检测等；通过板卡通讯向PLC机械手发送换档控制指令、通过RS485总线变频器发送测试所需的转速和加载扭矩信号。控制部分还包括变频器、现场数据采集卡（PCL818L）、PLC控制器。变频器可以实现三相交流异步电动机的无级调速。变频器选用西门子6SE70系列变频器，该系列变频器采用交流电机的矢量控制技术对电机进行控制。矢量控制也叫磁场定向控制。它的基本思路是利用d-q旋转坐标变换，将定子电流分成励磁电流id1和转矩电流iq1，在调速过程中保持转子磁链不变，即id1为常数，此时交流电机调速原理与直流电机相同。现场数据采集卡将现场采集的数据传输到计算机。PLD控制器根据计算机发送的指令完成将换档信号转换为换机械手的执行命令。
换档机械手部分是控制部分的执行机构，机械手根据PLD发送的换档指令完成指公平的换档动作。
试验台机电部分是本系统是最终执行机构，完成将变速器驱动到相应转速和加载扭矩，以达到特定测试工况。机械部分包括两个功率比较大的变频电机和试验台架。本系统中电机的性能对整体性能影响很大，因而选用交流变频电机。该电机能满足高精度的扭矩、转速控制，而且功率足够大，可以满足本系统试验工况要求。工作时，加载电机工作在发电状态下，能量回馈到电网，大大节约了能源。试验台架包括离合器、传动机构和汽车变速器。因为试验时要达到高转速、高扭矩的工作状态，所以机械部分加精度要高。汽车变速器是本系统测试对象，为了使装卸变速器的时间短，本试验台变速器的夹紧松开操作是通过油缸4轴连动压板来实现的。
2.3系统工作原理
系统采用双电机模拟汽车工况，其中驱动电机通过变频器的速度闭环控制模拟汽车的驱动机构，加载电机通过变频器的扭矩闭环控制模拟汽车加载。机械手根据计算机发出的指令信号完成对不同型号变速器的换档动作，从而能控制变速器换档到指定档位。在测试过程中，控制软件对系统的运行参数实时记录显示，并对温度、转速、扭矩、电流、完全罩到位信号等实时监控，遇到故障自动报警、自动分析。
3系统软件的开发与实现
本系统控制软件是基于组态王6.01二次开发的、功能结构如图2所示。
本系统从功能上完成了自动试验、手动试验、单独换档试验、疲劳试验和效率试验。计算机自动试验是本系统的主要部分，在这种状态下计算机控制变速器的测试过程，包括：试验流程、试验过程中换档顺序、各个档位的转速给定、加载扭矩给定、系统协调、信号检测及处理等。在自动试验控制下，完成从空档到最高档位的换档和加载交替过程，接着完成从最高档位降低到最低档位的降档换档，最后完成倒档测试。手动试验是由人操作手动操作台的扭钮完成的，其程序主要完成监测、报警功能。单独换档是应厂家要求对某一指定档位进行试验。疲劳试验和效率试验分别对变速器的耐久性和传动效率进行测试。组态王6.01有丰富的画面制作系统，支持无限色和二十四种过滤色，并具有丰富的图库和图库精灵、丰富的动画连接向导。利用组态王6.01界面开发系统可给各种控制模式开发生动的界面，非常形象、美观。由于自动试验过程是本软件系统的关键，故以下仅对自动试验进行讨论。
3.1接口通讯参数
组态王与I/O设备之间的通讯很方便，主要通过以下几种方式进行通讯：串口通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口方式。组态王有丰富的数据类型，使用起来特别方便。
接口通讯参数如图3所示。
计算机通过检测现场数据，根据任务规划状态向PLC和变频器发送相应的控制指令。
现场数据包括：变速器当前档位、转速、扭矩、通过拉压力传感所测得的挂档力、离合器开关信号、变速器夹紧信号、轴承温度等。其中与PLC的通讯利用组态王的板卡通讯方式，组态王与变频器通讯采用组态王的串口通讯方式，组态王与现场数据通讯通过PCL818L扩展板卡来实现。现场数据用于检测工作状态是否到位和故障报警等，如机械手是否换档到位是根据现场采集的速度之比和配方中的速比是否一致来判断的，而温度、转速等指标又是故障报警的依据。
3.2自动换档过程的实现
3.2.1自动换档过程流程图
自动换档过程流程图如图4所示。
自动换档过程要完成松开离合器、换档、闭合离合器的动作和定时加载以及档位的自动更替。由于松开离合器、换档、闭合离合器都是在电机运转的情况下工作的，因而每一动作命令的发出都要先检验其条件是否严格满足以保证安全。离合器松开的条件为：电机的转速必须在预设的范围内；档档的条件为：必须检测到离合器已松开；离合器闭合条件为：换档到位。如果条件不满足就等待条件满足，但是等待时间也是有限制的，故采用定时器计时的方法来控制顺序动作等待时间。当档位换到位时，按该档位的测试参数加载，加载一段时间就可以测得变速器的加载能力，因而加载的定时也采用定时器来完成。加载计时完毕，将进行下一档位的测试，在程序中进入换档准备过程。在换档准备过程中，当前档位标志更替为下一个测试档位的标志，档位参数（变比、档位、加载扭矩、加载转速）更改为下一测试档位的参数。
3.2.2基于组态王编程实现自动档换过程
组态王事件命令语言可以规定在事件发生、存在和消失时分别执行的程序。离散变量名或表达式都可以作为事件。当该事件刚刚发生时，该单元的程序只执行一次；当该事件存在时，按照设定的时间间隔反复执行该单元程序；当该事件消失时，该单元程序只执行一次。事件命令语言存在时的循环执行程序与普通程序的while循环类似，但不完全相同。事件命令语言在事件存在条件下可以控制和调节系统循环执行的时间，因而有利于过程控制的定时操作。事件命令语言可以完成普通程序的if、while条件，同时可以达到定时功能。而且工业控制中很多都是通过离散状态变更来激发程序的流程。组态王命令语言形式很适合开发这种过程。
自动换档过程建立了多种工作状态：“换档准备”、“换档开始”、“换档成功”、“加载”、“运行”、“试验完成”等。以这些工作状态和计算机检测到的现场数据组合构成不同的事件，再以这些不同的事件之间相互激发、转换的逻辑关系实现自动换档过程的逻辑关系。
这里采用了组态王事件命令语言中事件存在时循环的定时功能。当程序进入定时器状态时，采用计数器进行倒计时，事件存在时命令语言其它的程序都处于不被激发状态。在这种状态下，通过设定计数器起始计数值n和事件命令语言存在时循环执行一次的时间t，可以设定定时器的定时T（T=n×t）。
组态王还具有配方功能。在制造领域，配方用来描述生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系，具生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。不同型号变速器和不同档位的测试参数（转速、加载扭矩等）数据结构类型是一致的，只是比例关系不同，因而采用配方功能比例方便。
1．1课程定位与目标
课程定位为数据库、编程语言、开发模式、开发平台的综合运用课程，作为计算机应用、软件技术、信息管理等本科相关专业高年级的专业选修课，适合在数据库、编程语言、数据结构及软件工程等相关课程全部完成后开设。该课程利用企业级计算机系统平台———IBMPowerSystems来直观地呈现相关知识及其综合运用。设定的教学目标为：
（1）熟悉企业级服务器系统的基本操作与系统管理方法；
（2）掌握企业级数据库的主要功能及应用；
（3）了解企业级应用的组成、模块之间的关系；
（4）掌握企业级应用的开发模式及开发方法；
（5）能够开发简单的企业应用系统。
1．2案例驱动的教学内容设置
围绕以上教学目标，利用教学案例承载教学内容，并按照案例所涉及的知识之间的内在联系组织课程内容、结构。
1．2．1案例设计
课程内容围绕案例进行组织。利用案例将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起，因此课程案例设计是课程建设过程中的一个重要环节。按照企业级应用开发方法来设计，以案例实现为导向，将其融入到整个教学过程中，并由此推动创新。其设计原则为：
（1）案例具有完整性。案例项目无论大小，应该设计成包括前端、应用逻辑、后台数据库等涉及相关课程的多个知识点的一个相对完整系统，满足课程培养目标。
（2）具有扩充和拓展性。有利于学生的拓展和完善，能够充分发挥学生的主体作用，激发学生的积极性和创造性，培养学生发现问题和解决问题的能力。
（3）可组装性。学生能够按照提供的源码和实现步骤组装完成原型系统。
1．2．2课程内容
主要包括案例背景介绍、实验平台系统基础、实例数据库、应用开发方法及工具。案例背景介绍案例需求、应用流程框架、模块逻辑关系图等；实验平台系统基础介绍企业级服务器（IBMi系统）技术独立的体系结构实现、基于对象的管理、消息机制、工作流管理，以及系统安全机制；实例数据库介绍企业数据库（DB2fori）的主要功能及其实现方式；应用开发部分介绍企业级应用开发方法、相关语言，以及集成的开发工具。
1．2．3实验内容
根据案例实现的要求、模块之间的关系以及顺序设计实验。实验内容的特点是实验模块之间有先后依赖关系，需要学生按顺序完成实验，实现课程案例。实验内容包括IBMi系统接口、数据库设计与实现、应用逻辑设计与实现、屏幕设计与实现、打印报表设计与实现，以及应用系统维护等多个实验。
1．3案例驱动的实践教学方法
案例实践教学方法突出知识的综合运用，将综合能力、创新能力培养渗透到教学的各个环节中。采用案例驱动、理论与实验教学相结合，并以实验为主导的多环节教学方法：
（1）课堂教学讲述概念术语、基本理论、方法原理以及实现机制，并根据需要进行实时演示操作。课堂讲解力求少而精，注重启发、引导，并与学生互动。
（2）实验教学突出实验的目的性以及学生的主体作用，更多地实施个性化指导。利用案例提高学生操作技能、培养创新思维并加深和拓宽理论知识。
（3）精心设置单元练习，以巩固各个部分的知识点、重点与难点。
（4）最后通过期末考试促进学生对课程知识点的全面复习、归纳总结，达到学以致用、融会贯通的目的。在教学实施过程中，倡导“做中学”，教学案例将理论教学和实践教学融合，使课堂学习融“教、学、做”为一体，把知识、能力的学习过程置于实际应用环境中。强调以学生为主体，教师则更多的是引导、指导、示范和答疑。
1．4多因素成绩评定法
有效的考核方法能调动学生的学习积极性、兴趣，提升教学质量。该课程采用多因素考核：
（1）上机实验（占总成绩60％）考查学生动手能力、综合运用知识能力以及解决实际问题能力。学生需要按照实验任务要求上机完成实验，并上机提交包含源代码的结果。
（2）课后作业（占总成绩10％）考查学生对知识点及关键技术的掌握程度。
（3）期末考试（占总成绩30％）考查学生对整个课程基本知识点、知识结构以及原理方法的掌握情况。
2课程特色
这门综合实验课程在实验平台选择、课程内容设置、教学方式等方面具有特色。
（1）集成的实验平台。依托IBMPowerSystems（P570），同时支持安装AIX、IBMi和Linux3种操作系统。其中IBMi是一款具有独特体系结构的集成操作系统，可以看成是最早的一体机，具有集成的关系数据库（DB2fori）、各种编程语言环境（RPG，COBOL，C，C＋＋，Java，PHP等）、集成的开发工具（ADTs，RDP，WDS，RDiforSOA等）以及多种应用运行环境，包括Java、WebSphere商业智能许多软件，这种集成式、一站式的系统为综合实验课程提供了良好的实验平台。
（2）案例驱动课程内容。根据案例需求，注重知识的实用性和针对性，通过案例设计的完整性保证课程知识体系结构的系统性、完整性。按照由浅入深、循序渐进的方式直观地进行展示。课程内容包括了实验平台基本操作、数据库设计与实现、相关编程语言知识、界面设计、集成开发工具的使用，让学生在设计和实现案例项目的过程中学习相关知识和知识的综合运用。
（3）案例实践教学方法。采用以案例为背景，融理论和实验一体化，并以实验为主导的教学方法。学生在好奇心的驱动下，按照实验步骤完成实验模块，实现课程案例。在获得成就感的同时，培养了学生的知识综合运用能力、发现实际问题和解决问题能力，并获得实践经验和实际操作技能。
（4）精品教学资源网站。网站（http：／／222．200．181．101／i／）内容包括课程简介、教学大纲、课堂教案、电子书、部分视频、实验教学大纲、实验指导、课后练习与答案、考试重点、模拟试题与答案以及相关网站链接等。课程网站整合了相关教学资源，为教师教学和学生自学、课后复习及进一步深入学习提供方便。
（5）资深专业教师团队。综合实验课程的开设对教师的专业知识、相关学科知识以及实验平台系统操作等综合业务能力有更高的要求。这门课程的主讲教师长期从事实验教学工作，积累了丰富的实践教学经验，曾多次参加企业高校师资培训，获多项全球专业技术认证，具有专业特长。同时还邀请了企业（例如，IBM公司）资深教育专员、资深专家讲授部分课程内容，并与学生分享他们在企业工作的体会，开阔学生视野。
3结束语
藻胆体由“杆”复合物和“核”复合物组成。前者直径12nm，长度18nm，由若干个藻胆蛋白(包括藻红蛋白、藻蓝蛋白)六聚体通过连接肽聚合而成，组成六聚体的每个单体包括藻蓝蛋白α和β两个亚基;核复合物直径12nm，长度12nm，由3个藻胆蛋白(别藻蓝蛋白)三聚体和相应的连接肽组成，三聚体中每个单体由别藻蓝蛋白α和β两个亚基组成。核结构并排排列并附着于类囊体表面，杆结构分布于其核结构侧面，呈放射状排列，构成完整的藻胆体。在完整的藻胆体中，藻红蛋白、藻蓝蛋白复合物将吸收的光能传递给别藻蓝蛋白复合物，能量最终被汇集并传递给光系统中的叶绿素a。不同物种藻胆体的组成和结构差异较大，而在实验教学中宜选择组成和结构比较简单的藻胆体(如Synechococcus6301)。尤其是只含有藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白，不包含藻红蛋白的藻胆体，更适宜于该综合实验。
2实验流程
藻胆体分离、纯化以及性质分析实验的具体操作步骤在相关文献中均有详细介绍，在此只给出实验流程及所用到的实验技术。其中，藻胆体分离和纯化过程中，常温操作及高浓度(0．6～0.9mol/L)磷酸缓冲液是保持藻胆体结构完整的关键，这两个条件也是分离藻胆体实验操作的特殊之处，完整的藻胆体经蔗糖密度梯度离心后形成明蓝色区带，吸收光谱最大吸收峰位于610～615nm;而藻胆蛋白的分离纯化需在4℃下进行。另外，通过透析除去磷酸盐(通常降至5mmol/L以下)后，藻胆体自动解体。
3藻胆体作为实验材料的优势
3．1实验材料容易获得
蓝藻培养方法现已非常成熟，且蓝藻在旺盛生长时，藻胆体占可溶性蛋白含量的80%左右，因此完成以上实验流程每组只需要30～50g蓝藻细胞。
3．2综合性强
该实验涉及表面活性剂的使用、密度梯度离心、透析、吸收光谱分析、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳以及色谱等多项常用生化技术。
3．3实验结果明显、成功率高
实验中得到的藻胆体及其解聚得到的藻胆蛋白均为有色的色素蛋白，密度梯度离心和层析结果均可直接观察，增加了学生实验过程中的兴趣度，且各组往往是得到藻胆体和藻胆蛋白量上的差异，基本不会出现无实验结果的问题。
3．4难度适当
在进行充分准备后，高年级本科生均可完成整个实验流程，该实验流程约需要24～36学时。该实验灵活性强，既可作为综合性实验，也可作为分步实验，随讲随做，将每个实验结果冻存备用，因此各院校可根据课时情况、学生基础以及具体实验条件对该实验流程进行适当修改。此外，有条件的学校还可以在此基础上，完成完整藻胆体的电镜观察、藻胆体及藻胆蛋白室温或低温荧光激发/发射光谱分析以及连接肽的分离纯化等实验，以增加实验难度。
3．5实验费用较低
完成实验操作，若藻胆蛋白的纯化使用羟基磷灰石柱层析，每组所需试剂耗材300元左右。
4实验存在的问题
(1)密度梯度离心是纯化藻胆体的必需途径，也是制约该综合性实验大规模开展的重要因素，完成该实验流程需至少收集2管的藻胆体(每管容量50mL，上样5～10mL)，而每台超速离心机只能同时放置6支离心管。由于我院拥有1台超速离心机，因此该实验每次开设均不超过6个小组。
(2)藻胆体结构与功能的研究始于上世纪70年代，现在已成为研究得最为透彻的生物大分子之一，目前已不是研究热点，因此该实验设计基本属于验证型，相比而言创新性稍显不足，但无疑是训练学生蛋白分离纯化相关技术不可多得的实验材料。
5结语
