關(guān)于實驗教學(xué)的論文分為哪些類型的論文

　　一、實驗手段引入大學(xué)課堂教學(xué)早在十六七世紀(jì)，實驗方法已成為科學(xué)研究的基本手段，但由于深受中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)方法論傳統(tǒng)的束縛和影響，實驗很少在學(xué)校教育中發(fā)揮作用。

　　隨著科學(xué)實驗與教育的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到科學(xué)實驗對教育發(fā)展的重要性，紛紛為實驗與教育的結(jié)合進行辯護。大教育家夸美紐斯呼吁，要用觀察和實驗教授物理學(xué)，而絕不能單靠閱讀亞里士多德派或其他人的教科書來教授。普利斯特列(JosephPriestley)對自然科學(xué)實驗很少用于教育深表遺憾，認(rèn)為一個人如果要在理論研究中取得成就，就要在青年時代經(jīng)常做實驗并熟悉其操作， “如果我們愿意為哲學(xué)鑒別力和哲學(xué)研究打下很好的基礎(chǔ)的話，人們就應(yīng)當(dāng)在年輕時習(xí)慣于觀察實驗過程”①。

　　這些觀點對于人們擺脫經(jīng)院哲學(xué)殘余思想的羈絆、提高對實驗的教育價值的認(rèn)識產(chǎn)生了積極影響。

　　17世紀(jì)中后期，反映近代科學(xué)知識的課程陸續(xù)進入歐洲各主要國家的大學(xué)課堂。英國學(xué)者格林(Robert Green)在1707年出版的《修學(xué)計劃》一書中，建議劍橋大學(xué)開設(shè)新的科學(xué)課程，如第三年上半年設(shè)置實驗哲學(xué)、礦物化學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)、解剖學(xué)，第三年下半年設(shè)置光學(xué)、屈光學(xué)、測光學(xué)等課程②。法國巴黎大學(xué)設(shè)置了包括自然科學(xué)、自然法在內(nèi)的課程，德國有的大學(xué)開設(shè)了物理、地理及實驗課等實用科學(xué)的內(nèi)容③。由于科學(xué)知識大多以實驗為基礎(chǔ)，教師為了讓學(xué)生理解科學(xué)概念和原理，重現(xiàn)知識被發(fā)現(xiàn)的過程，印證科學(xué)理論的正確性，紛紛在課堂演講之外增加了當(dāng)堂進行實驗表演和示范操作環(huán)節(jié)。在“諾斯安普頓學(xué)院，力學(xué)、流體靜力學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)和天文學(xué)在課程設(shè)置中占據(jù)重要地位。這些學(xué)習(xí)主要是在實地實驗與觀察的輔助之下完成的”固。這就是早期的實驗教學(xué)，它以驗證理論為目的，采用課堂演示的形象化教學(xué)形式將實驗方法與課堂教學(xué)有機結(jié)合起來。

　　二、大學(xué)實驗室與“師徒式” 的實驗訓(xùn)練從19世紀(jì)20年代起，歐洲一些著名科學(xué)家利用他們在大學(xué)任教的機會，建立了自己的實驗室。

　　他們有的把自己的住家房間的一部分裝備成實驗場所，有的將大學(xué)里閑置或廢棄的房屋改造成實驗室。據(jù)梅森記載，1817年，英國化學(xué)家托馬斯·湯姆生(Thomas Thomson)最早在格拉斯哥大學(xué)建立化學(xué)實驗室⑤，此后，柏林大學(xué)的馬格努斯(Henry Gustavus Magnus)將他的寓所分出幾間作為物理實驗室。與上述僅供3—4人使用的大學(xué)私人實驗室不同的是，德國化學(xué)家李比希(Justusvon Liebig)1826年在吉森大學(xué)建成的化學(xué)實驗室體現(xiàn)了近代教育的特征，它不僅可供科學(xué)研究使用，而且可供大量學(xué)生同時使用�！皩嶒炇铱赏瑫r容納22名學(xué)生做實驗，并配有供120人聽課的教室、天平室、化學(xué)藥品儲藏室、洗滌室、助手室”@。1845年，李比希的學(xué)生霍夫曼則在英國皇家化學(xué)學(xué)院按吉森大學(xué)的形式建造了化學(xué)實驗室。

　　這些大學(xué)實驗室的建立， “的確是19世紀(jì)中最顯著、最重要的一個創(chuàng)新”⑦。從此，大學(xué)不僅是教學(xué)的場所，也是科研的場所;實驗不僅是科學(xué)研究的手段，也成為人才培養(yǎng)的重要途徑。由于德國大學(xué)實驗室表現(xiàn)得尤為突出， 取得了舉世公認(rèn)的成效，德國模式的大學(xué)實驗室成為已經(jīng)從講課掌握科學(xué)的基本原理之地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膶嶋H經(jīng)驗學(xué)習(xí)科學(xué)之地@。將實驗作為人才培養(yǎng)的重要途徑，并對世界各國大學(xué)的自然科學(xué)教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的當(dāng)屬李比希。

　　李比希認(rèn)為，成功的實驗是一門藝術(shù)，這種藝術(shù)不能由講授所采用的那套形式化的教學(xué)獲得，只能通過親傳的學(xué)徒制才能學(xué)到。在言傳身教的實驗過程中，學(xué)生將會獲得化學(xué)的真諦，同時也有助于培養(yǎng)學(xué)生提出創(chuàng)造性問題的能力@。李比希把課堂搬到了實驗室，創(chuàng)造了一種新的大學(xué)化學(xué)教育法。

　　“開始，學(xué)生在學(xué)習(xí)講義的同時還要做實驗，先使用已知化合物進行定性分析和定量分析，然后從天然物質(zhì)中提純和鑒定新化合物以及進行無機合成和有機合成;學(xué)完這一課程后，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行獨立研究作為畢業(yè)論文項目”⑩。在學(xué)生實驗過程中，李比希要求他們自己尋找研究思路，鼓勵他們反復(fù)思考并更新實驗。李比希與學(xué)生在同一個實驗室里進行實驗，他說如果把實驗室比作一個圓的話，那么他就是這個圓的圓心�！熬唧w方法是我給每個學(xué)生以研究專題，并檢查他們實踐的情況，那如同是一個圓的半徑，有共同的中心一樣。我沒有對學(xué)生進行一般定義的指導(dǎo)，而是每天早晨聽取每個學(xué)生前一天研究進度的情況以及對自己研究工作的見解，最后我對他們表示贊成或反對 。這種實驗教學(xué)方式極大地激發(fā)了學(xué)生對實驗工作的熱忱和興趣。

　　李比希的這種“師徒式”實驗訓(xùn)練不僅在化學(xué)教育中得到普及，而且還逐漸為物理學(xué)、生物學(xué)教育所采納。同時，由于德國培養(yǎng)的留學(xué)生越來越多，這種教育形式逐漸推廣到英國、俄國和美國等國家。從教學(xué)組織的角度看，這種“師徒式” 的實驗訓(xùn)練是與當(dāng)時教育規(guī)模小、理工科學(xué)生數(shù)量少的'狀況相適應(yīng)的。但是，隨著學(xué)生數(shù)量的增加，這種個別傳授的方法就遭到了新的挑戰(zhàn)。

　　三、現(xiàn)代實驗教學(xué)制度的形成19世紀(jì)中后期，由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，歐美各主要資本主義國家急需大批懂得科學(xué)技術(shù)的實用人才，擴大高等教育規(guī)模的呼聲隨之高漲。

　　此時，大學(xué)教育結(jié)構(gòu)中增添了一個前所未有的高級層次—— 研究生教育�？蒲信c教學(xué)的統(tǒng)一在研究生教育中得到實現(xiàn)，而高等教育大眾化的重任由大學(xué)本科來承擔(dān)。在這樣的時代背景下，大學(xué)實驗教學(xué)又發(fā)生了一次重大的變化。實驗不再只是用于個別學(xué)生的訓(xùn)練和研究，進入實驗室也不再是學(xué)生的自由選修，而是以課程的形式出現(xiàn)在班級教學(xué)中，并且成為全體學(xué)生獲得學(xué)位的必修學(xué)分。

　　1870年，美國麻省理工學(xué)院皮克林(EdwardCharles Pickering)教授首開班級集體實驗教學(xué)的創(chuàng)舉，標(biāo)志著現(xiàn)代實驗教學(xué)制度的形成。他編寫了世界教育史上最早出版的物理實驗指導(dǎo)書。此書可分為兩大部分：一部分是為專門訓(xùn)練實驗方法和技能做準(zhǔn)備的基礎(chǔ)性實驗，這些實驗是再現(xiàn)某些物理現(xiàn)象中的定理、定律、工作原理、工作特性或某些物理現(xiàn)象的驗證性實驗，且每個實驗都按著先介紹儀器、后描述實驗原理和操作步驟的順序進行了編排;另一部分是列出了100個供學(xué)生探索用的選做實驗，主要是培養(yǎng)學(xué)生運用已有知識去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在準(zhǔn)備基礎(chǔ)性實驗時，為了讓整班學(xué)生既能同時做實驗又能在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗，皮克林不僅在實驗內(nèi)容和過程上進行了簡化，而且在選擇一些簡單、便宜的儀器上花費不少心思。經(jīng)過一年多的試驗，皮克林提交了一個階段性報告，指出： “要能使2O個或30個學(xué)生做同一個實驗而又沒有重復(fù)的儀器，且要避免損壞精密儀器的危險，確有很大困難。我們的計劃是這樣：在兩間大房間(每間近100英尺長)內(nèi)安置一些桌子，準(zhǔn)備好煤氣和水??在每一張桌子上放一個簡單的實驗儀器，這個儀器總是放在這個地方，因此就避免了搬動時打破它的危險。還要對每一個實驗作詳細(xì)的記錄。”@由于受當(dāng)時儀器設(shè)備、實驗場所、師資力量及教學(xué)管理等諸多條件的制約，皮克林開列的探索性選用實驗難以得到實施。但是，他仍堅持認(rèn)為學(xué)校應(yīng)該讓學(xué)生通過實驗去探索未知， “否則恐怕他就會成為一部純粹的機器，僅僅是傳播知識，而決不能增進知識，舍此，我們就只能是訓(xùn)練追隨者，而不是科學(xué)上的領(lǐng)先人物”@。

　　四、當(dāng)代西方大學(xué)本科實驗教學(xué)改革趨勢自麻省理工學(xué)院首創(chuàng)班級集體實驗教學(xué)后的近一個世紀(jì)里，盡管大學(xué)本科對實驗的內(nèi)容進行不斷充實、儀器設(shè)備不斷更新，但教學(xué)方式基本上是在沿襲皮克林時代的模式。

　　這種模式雖然對學(xué)生掌握基本儀器的使用和加深對科學(xué)原理的理解方面有一定作用，但人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生把教師為他們準(zhǔn)備好的實驗一個個都做完后，卻不能自行設(shè)計一些相似的步驟去探索問題的結(jié)果。第二次世界大戰(zhàn)后，迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對高等教育人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，實驗教學(xué)由于其獨特的探究性質(zhì)得到人們更多的關(guān)注。以美國為首的西方大學(xué)教學(xué)開始由傳統(tǒng)的致力于傳授知識向傳授知識與發(fā)展能力并重轉(zhuǎn)變，在實驗教學(xué)方面進行了大刀闊斧的改革。

　　一是增加設(shè)計性、探究性實驗。從20世紀(jì)60年代開始，美國大學(xué)本科教學(xué)實驗的設(shè)置已逐漸減少驗證性的基礎(chǔ)實驗，增加有一定難度的挑戰(zhàn)性實驗。在蘭格斯基(Lagowski)等人1977年所著的《化學(xué)的實驗室實驗》一書中，幾乎沒有定性驗證的實驗。書中共包括37次實驗，其中數(shù)據(jù)測定20次，占總數(shù)的54 ;合成制備3次， 占總數(shù)的8 ;分析鑒定14次，占總數(shù)的38 。在大學(xué)物理實驗方面，先后出臺了PSSC (物理科學(xué)學(xué)科委員會)方案、伯克利方案、倫塞來爾方案和麻省理工學(xué)院方案等。雖然這些實驗教學(xué)改革方案各有側(cè)重，但都有一個共同特點，即突出實驗的探索性，使學(xué)生置身于一種富有探索和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境中，能積極、主動地觀察、思考問題。

　　二是實行“分組探究、集體討論” 的教學(xué)方式。在2O世紀(jì)80年代，霍夫斯坦(Hofstein)和盧尼塔(Lunetta)提出：實驗活動為學(xué)生建立合作互助的社會關(guān)系、對科學(xué)發(fā)展的認(rèn)識形成積極的看法提供了可能@。自90年代開始，美國大學(xué)實驗教學(xué)開始實施了“分組探究、集體討論” 的教學(xué)方式，他們認(rèn)為分組探究可以發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，有利于培養(yǎng)相互合作的團隊精神。哈佛大學(xué)等11所高校的物理實驗“無一一不是學(xué)生以兩人為一組進行的”@，且高年級的實驗一般要求3人以上。

　　同時，美國大學(xué)實驗教學(xué)非常注重討論，教師不僅專門為學(xué)生安排了實驗討論的時間，而且有些實驗項目做得很深入，要完成這些實驗必須經(jīng)過討論。

　　討論的形式有多種，包括生生之間或師生之間、小組內(nèi)的或全班性的等。而且，討論貫穿于整個教學(xué)過程。實驗前，學(xué)生從不同的研究觀點出發(fā)， 提出不同的實驗方法，對實驗方案的合理性、可行性等進行探討;實驗完成后，除了按要求寫出實驗報告外，還要求學(xué)生作口頭報告。

　　五、對我國實驗教學(xué)改革的啟示我國高等學(xué)校的實驗教學(xué)起步較晚， 比歐美發(fā)達(dá)國家遲了近一個世紀(jì)。

　　在20世紀(jì)9O年代以前，實驗教學(xué)的指導(dǎo)與管理方法基本上還是皮克林時代的模式。90年代之后，特別是進入21世紀(jì)以來，由于新技術(shù)革命浪潮的沖擊和高等教育教學(xué)改革的深入，各高校也在實驗教學(xué)方面進行了不同程度的改革，推出了多項改革舉措，如實驗室管理體制改革、實驗課程體系建設(shè)、增加綜合性與設(shè)計性實驗項目、鼓勵學(xué)生開展創(chuàng)新性實驗項目等。這些改革初步消除了傳統(tǒng)實驗教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和探索能力的諸多弊端。然而，與世界各國正在謀劃、實施的創(chuàng)新教育以及我國建設(shè)創(chuàng)新型國家對高校人才培養(yǎng)的要求相比，我國大學(xué)本科現(xiàn)行的實驗教學(xué)依然需要進一步深化改革。

　　1.讓本科教學(xué)實驗中的一部分回歸科學(xué)實驗的探索性科學(xué)實驗的最大價值是探新，實驗教學(xué)的最大價值在于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造新知識的潛在能力。

　　100多年來，本科實驗教學(xué)經(jīng)歷了許多變革， 但優(yōu)秀教師對這一理念的追求從未中斷。李比希的“師徒式”實驗教學(xué)方式較圓滿地踐行了這種理念，而在MIT首開的班級集體實驗教學(xué)中，皮克林也曾極力倡導(dǎo)通過實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力，但限于當(dāng)時的科技、經(jīng)濟條件未能如愿。20世紀(jì)60年代以來，以美國為首的旨在培養(yǎng)能力為目標(biāo)的本科實驗教學(xué)改革，正是以皮克林當(dāng)年追求的理想為鵠的的。

　　我國高校實驗教學(xué)自引進之日起，就深深地打上了皮克林模式的烙印。由于社會經(jīng)濟條件的限制，也是為了保證教學(xué)效率，我國的實驗教學(xué)在許多場合弱化了實驗的探索性、不確定性，包括給出實驗設(shè)計方案、簡化實驗環(huán)境條件、實驗設(shè)備的“傻瓜化”等，其代價則是使實驗這種活動逐漸遠(yuǎn)離了科學(xué)實驗的特性。即使在目前開設(shè)的“設(shè)計性實驗” 中，有不少都是要求學(xué)生設(shè)計實驗方案來驗證某某定律、定理，或者干脆由教師直接給出實驗方案。為此，使教學(xué)實驗中的一部分(不是全部)具有(或日回歸)科學(xué)實驗的特性，正是實驗教學(xué)改革的主要方向。

　　2. 消解現(xiàn)代大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力與班級授課制的矛盾在這方面美國大學(xué)為我們提供了重要參照。李比希時代的實驗教學(xué)是針對少數(shù)精英而言的，它以教師自己的實驗室為單位，以師生要研究的課題為設(shè)計、研究實驗的對象，而現(xiàn)代大學(xué)探究性實驗的教學(xué)是在大眾化背景下采取的班級授課制形式。班級授課制的優(yōu)勢是規(guī)模效益高，其弊端也是明顯的，容易導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化、壓抑個性和創(chuàng)新。誠如《學(xué)會生存：教育世界的今天和明天》的研究報告中所指出的：“人們不斷要求教育把所有人類意識的一切創(chuàng)造潛能都解決出來”，但“教育既有培養(yǎng)創(chuàng)造精神的力量，也有壓抑創(chuàng)造精神的力量�！�0這是當(dāng)下本科實驗教學(xué)改革中面臨的難題，是一個無法回避的矛盾，也是一個亟需解決的問題。

　　當(dāng)前美國大學(xué)本科提倡的“分組探究、集體討論”實驗教學(xué)方式，是在尋找一種介乎“師徒式”的研究生培養(yǎng)方式和“班級授課制” 的本科生培養(yǎng)方式之間的混合方式， 以適應(yīng)多樣化的發(fā)展目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生探索、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新的素養(yǎng)。雖然“分組探究、集體討論”還需要進一步的理論支持和時間檢驗，但其自身所具有的適應(yīng)多樣化發(fā)展目標(biāo)的優(yōu)勢和師生對這種教學(xué)方式的支持，無疑將推動這一趨勢的發(fā)展。

　　3. 大學(xué)要高度重視實驗教學(xué)工作，為教師實驗教學(xué)水平的提升創(chuàng)造條件在班級授課制模式下， 由于人數(shù)多且課時有限，學(xué)生實驗學(xué)習(xí)不能僅局限于課內(nèi)時間，需要課內(nèi)外有機結(jié)合。教師應(yīng)把課堂時間留出來讓學(xué)生在實驗室“做實驗”， 自己講授最有價值的東西，學(xué)生實驗開始前的“準(zhǔn)備保障” 和實驗結(jié)束后的“反思” 都應(yīng)放在課外進行。大學(xué)教師的實驗教學(xué)意識、態(tài)度、知識和技能已成為提升實驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在高等教育大眾化時期，隨著大量的新人進入高等院校教師隊伍從事實驗教學(xué)工作，提高大學(xué)教師的實驗教學(xué)水平與教改意識的任務(wù)已迫在眉睫。為此，學(xué)校要致力于不斷增強人才培養(yǎng)質(zhì)量意識，對實驗教學(xué)工作給予高度重視，持續(xù)深化實驗教學(xué)改革，不斷提高大學(xué)教師實驗教學(xué)水平和教改的意識。

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