通過實驗設計培養能力

培養學生能力是現代教育的主要標志和根本任務。科學成為未來世紀的中心學科，更應重視對學生能力的培養。科學實驗是科學教學的主要內容，是科學老師常用的教學手段 ，也是學生學好科學的有效方法。所以，以科學實驗為突破口，探索一條培養學生能力的有效途徑是必要的，也是可行的。在我國，現行中學教材中的科學實驗大多是照方抓藥式的驗證性實驗，啟發性、探索性不強，影響了對學生能力的培養。有些實驗成功率又不高，更抑制了學生學習科學的興趣和積極性。
一、傳統實驗與設計實驗
中學生所做過的絕大多數科學實驗都是教材中預先設計好的實驗。學生只是通過實際操作，觀察一下實驗現象，得出事先已確定的結論。這種實驗，我們稱之為傳統實驗。現行傳統科學教材中安排的實驗對學生形成、理解、鞏固所學的科學知識有一定的作用，但由于實驗安排始終處于概念理論的領隊地位，實驗僅僅作為驗證科學知識的手段，而缺乏對知識信息作縱向和橫向的反饋，因此會阻礙學生創造思維的發展，不利于能力的培養。
與傳統實驗相對應的是自己設計實驗，這種實驗只給出實驗目的，要求學生自己設計實驗方案、選擇實驗器材、藥品、確定實驗步驟、分析實驗結果。設計性實驗是傳統實驗的延續和發展，是克服學生普遍存在的理論高分、實驗低能的有效手段。實驗設計是一個動手動腦、培養學生多方面能力的過程，是尋方治病的過程。在實驗設計過程中常常會有別有天地的實驗現象和心理感覺，學生興趣盎然。同時學生也會遇到挫折和失敗，這也是對學生進行挫折教育、發展學生非智力因素的一種有效手段，這也是我們現代教育中所必須的。
二、實驗設計的定義界定和作用
實驗設計是根據實驗課題所提出的實驗目的，讓學生在學得的科學知識和實驗技能技巧的基礎上，選擇恰當的實驗方案來解決問題的過程。實驗設計的課題一旦提出，學生作為認識主體必定要經歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個科學認識過程。
首先需要分析課題所要得到的科學事實是什么，再依次選取欲得到這些事實應采取的正確方法，所使用的儀器設備，應控制的外界條件，對實驗結果的分析評估等等，這一系列的思考步驟為認識主體指明和制定了正確的認識方向和道路，是主體順利達到科學認識目的的主觀手段和工具。作為操作步驟則是為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達到科學目的的現實手段和工具。因此，實驗設計這一方法的實施恰恰就是借助于問題情境下，思考步驟和操作步驟兩方面的強化實踐，使學生在科學知識的學習中有效地提高解決問題的能力，從而也就有效地落實中學科學教學大綱中所提出的“要重視能力培養和科學方法教育”的要求。
三、實驗設計能力的培養目標
1. 對實驗原理、方法、裝置的進一步完善，會提出改進意見；
2. 對于給出的各種方案，能分析和優選出最佳實驗方案；
3. 綜合運用已學過的科學基礎知識和實驗基本技能，根據確定的實驗目的，自行設計科學實驗方案，驗證結論，得出規律，探索新知識，解決新問題。
四、實驗設計實驗的幾點說明
1．在平行班中進行試驗，結果是試驗班與對照班相比，試驗班學生的自學能力、思維能力、觀察能力、動手能力及意志品質等方面均強于對照班。中考時試驗班學生實驗題失分率明顯降低。
2．實驗設計給學生創造了一個良好的學習氛圍和最佳的學習心境，大大提高了學習效率 。尤其是設計“失敗實驗”，經過“失敗—成功”的多次反復，對學生的震撼力深刻、持久。在這一過程中，學生獲得了科學知識，培養了能力，促進了身心發展，培養了良好的意志品質和實事求是勇于探索的精神。同時使學生受到科學研究方法的訓練，對他們以后的工作和學習都打下一定的基礎。
3．在實驗設計過程中，尋找了許多生活及工業廢舊物資，如廢塑料瓶、廢干電池等，來代替科學儀器和藥品，這樣既減少了環境污染，又做了科學實驗，變廢為寶，一舉兩得。這一做法對改善偏遠、落后的農村中學的辦學條件和實驗條件，提高實驗的開課率，無疑是一條可行的路子。
可見，在中學科學教學中，加強實驗設計，是培養學生能力的有效途徑，我們應予以重視、研究和發展，以培養更多的既掌握一定科學知識，又具備一定能力的社會主義建設人才，使科學教育更好地為祖國的科學事業和經濟建設服務。