实验教学的论文分为哪些类型的论文

时间：2021-06-13 20:32:44 论文我要投稿

关于实验教学的论文分为哪些类型的论文

　　一、实验手段引入大学课堂教学早在十六七世纪，实验方法已成为科学研究的基本手段，但由于深受中世纪经院哲学方法论传统的束缚和影响，实验很少在学校教育中发挥作用。

关于实验教学的论文分为哪些类型的论文

　　随着科学实验与教育的发展，人们逐渐认识到科学实验对教育发展的重要性，纷纷为实验与教育的结合进行辩护。大教育家夸美纽斯呼吁，要用观察和实验教授物理学，而绝不能单靠阅读亚里士多德派或其他人的教科书来教授。普利斯特列(JosephPriestley)对自然科学实验很少用于教育深表遗憾，认为一个人如果要在理论研究中取得成就，就要在青年时代经常做实验并熟悉其操作， “如果我们愿意为哲学鉴别力和哲学研究打下很好的基础的话，人们就应当在年轻时习惯于观察实验过程”①。

　　这些观点对于人们摆脱经院哲学残余思想的羁绊、提高对实验的教育价值的认识产生了积极影响。

　　17世纪中后期，反映近代科学知识的课程陆续进入欧洲各主要国家的大学课堂。英国学者格林(Robert Green)在1707年出版的《修学计划》一书中，建议剑桥大学开设新的科学课程，如第三年上半年设置实验哲学、矿物化学、植物学、动物学、解剖学，第三年下半年设置光学、屈光学、测光学等课程②。法国巴黎大学设置了包括自然科学、自然法在内的课程，德国有的大学开设了物理、地理及实验课等实用科学的内容③。由于科学知识大多以实验为基础，教师为了让学生理解科学概念和原理，重现知识被发现的过程，印证科学理论的正确性，纷纷在课堂演讲之外增加了当堂进行实验表演和示范操作环节。在“诺斯安普顿学院，力学、流体静力学、物理学、解剖学和天文学在课程设置中占据重要地位。这些学习主要是在实地实验与观察的辅助之下完成的”固。这就是早期的实验教学，它以验证理论为目的，采用课堂演示的形象化教学形式将实验方法与课堂教学有机结合起来。

　　二、大学实验室与“师徒式” 的实验训练从19世纪20年代起，欧洲一些著名科学家利用他们在大学任教的机会，建立了自己的实验室。

　　他们有的把自己的住家房间的一部分装备成实验场所，有的将大学里闲置或废弃的房屋改造成实验室。据梅森记载，1817年，英国化学家托马斯·汤姆生(Thomas Thomson)最早在格拉斯哥大学建立化学实验室⑤，此后，柏林大学的马格努斯(Henry Gustavus Magnus)将他的寓所分出几间作为物理实验室。与上述仅供3—4人使用的大学私人实验室不同的是，德国化学家李比希(Justusvon Liebig)1826年在吉森大学建成的化学实验室体现了近代教育的特征，它不仅可供科学研究使用，而且可供大量学生同时使用。“实验室可同时容纳22名学生做实验，并配有供120人听课的教室、天平室、化学药品储藏室、洗涤室、助手室”@。1845年，李比希的学生霍夫曼则在英国皇家化学学院按吉森大学的形式建造了化学实验室。

　　这些大学实验室的建立， “的确是19世纪中最显著、最重要的一个创新”⑦。从此，大学不仅是教学的场所，也是科研的场所;实验不仅是科学研究的手段，也成为人才培养的重要途径。由于德国大学实验室表现得尤为突出，取得了举世公认的成效，德国模式的大学实验室成为已经从讲课掌握科学的基本原理之地转变为从实际经验学习科学之地@。将实验作为人才培养的重要途径，并对世界各国大学的自然科学教育产生深远影响的当属李比希。

　　李比希认为，成功的实验是一门艺术，这种艺术不能由讲授所采用的那套形式化的教学获得，只能通过亲传的学徒制才能学到。在言传身教的实验过程中，学生将会获得化学的真谛，同时也有助于培养学生提出创造性问题的能力@。李比希把课堂搬到了实验室，创造了一种新的大学化学教育法。

　　“开始，学生在学习讲义的同时还要做实验，先使用已知化合物进行定性分析和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物以及进行无机合成和有机合成;学完这一课程后，在导师指导下进行独立研究作为毕业论文项目”⑩。在学生实验过程中，李比希要求他们自己寻找研究思路，鼓励他们反复思考并更新实验。李比希与学生在同一个实验室里进行实验，他说如果把实验室比作一个圆的话，那么他就是这个圆的圆心。“具体方法是我给每个学生以研究专题，并检查他们实践的情况，那如同是一个圆的半径，有共同的中心一样。我没有对学生进行一般定义的指导，而是每天早晨听取每个学生前一天研究进度的情况以及对自己研究工作的见解，最后我对他们表示赞成或反对。这种实验教学方式极大地激发了学生对实验工作的热忱和兴趣。

　　李比希的这种“师徒式”实验训练不仅在化学教育中得到普及，而且还逐渐为物理学、生物学教育所采纳。同时，由于德国培养的留学生越来越多，这种教育形式逐渐推广到英国、俄国和美国等国家。从教学组织的角度看，这种“师徒式” 的实验训练是与当时教育规模小、理工科学生数量少的'状况相适应的。但是，随着学生数量的增加，这种个别传授的方法就遭到了新的挑战。

　　三、现代实验教学制度的形成19世纪中后期，由于工业生产规模的日益扩大，欧美各主要资本主义国家急需大批懂得科学技术的实用人才，扩大高等教育规模的呼声随之高涨。

　　此时，大学教育结构中增添了一个前所未有的高级层次—— 研究生教育。科研与教学的统一在研究生教育中得到实现，而高等教育大众化的重任由大学本科来承担。在这样的时代背景下，大学实验教学又发生了一次重大的变化。实验不再只是用于个别学生的训练和研究，进入实验室也不再是学生的自由选修，而是以课程的形式出现在班级教学中，并且成为全体学生获得学位的必修学分。

　　1870年，美国麻省理工学院皮克林(EdwardCharles Pickering)教授首开班级集体实验教学的创举，标志着现代实验教学制度的形成。他编写了世界教育史上最早出版的物理实验指导书。此书可分为两大部分：一部分是为专门训练实验方法和技能做准备的基础性实验，这些实验是再现某些物理现象中的定理、定律、工作原理、工作特性或某些物理现象的验证性实验，且每个实验都按着先介绍仪器、后描述实验原理和操作步骤的顺序进行了编排;另一部分是列出了100个供学生探索用的选做实验，主要是培养学生运用已有知识去发现问题、解决问题的能力。在准备基础性实验时，为了让整班学生既能同时做实验又能在规定的时间内完成实验，皮克林不仅在实验内容和过程上进行了简化，而且在选择一些简单、便宜的仪器上花费不少心思。经过一年多的试验，皮克林提交了一个阶段性报告，指出： “要能使2O个或30个学生做同一个实验而又没有重复的仪器，且要避免损坏精密仪器的危险，确有很大困难。我们的计划是这样：在两间大房间(每间近100英尺长)内安置一些桌子，准备好煤气和水??在每一张桌子上放一个简单的实验仪器，这个仪器总是放在这个地方，因此就避免了搬动时打破它的危险。还要对每一个实验作详细的记录。”@由于受当时仪器设备、实验场所、师资力量及教学管理等诸多条件的制约，皮克林开列的探索性选用实验难以得到实施。但是，他仍坚持认为学校应该让学生通过实验去探索未知， “否则恐怕他就会成为一部纯粹的机器，仅仅是传播知识，而决不能增进知识，舍此，我们就只能是训练追随者，而不是科学上的领先人物”@。

　　四、当代西方大学本科实验教学改革趋势自麻省理工学院首创班级集体实验教学后的近一个世纪里，尽管大学本科对实验的内容进行不断充实、仪器设备不断更新，但教学方式基本上是在沿袭皮克林时代的模式。

　　这种模式虽然对学生掌握基本仪器的使用和加深对科学原理的理解方面有一定作用，但人们发现，当学生把教师为他们准备好的实验一个个都做完后，却不能自行设计一些相似的步骤去探索问题的结果。第二次世界大战后，迅猛发展的科学技术对高等教育人才培养提出了新的挑战，实验教学由于其独特的探究性质得到人们更多的关注。以美国为首的西方大学教学开始由传统的致力于传授知识向传授知识与发展能力并重转变，在实验教学方面进行了大刀阔斧的改革。

　　一是增加设计性、探究性实验。从20世纪60年代开始，美国大学本科教学实验的设置已逐渐减少验证性的基础实验，增加有一定难度的挑战性实验。在兰格斯基(Lagowski)等人1977年所著的《化学的实验室实验》一书中，几乎没有定性验证的实验。书中共包括37次实验，其中数据测定20次，占总数的54 ;合成制备3次，占总数的8 ;分析鉴定14次，占总数的38 。在大学物理实验方面，先后出台了PSSC (物理科学学科委员会)方案、伯克利方案、伦塞来尔方案和麻省理工学院方案等。虽然这些实验教学改革方案各有侧重，但都有一个共同特点，即突出实验的探索性，使学生置身于一种富有探索和创造性的学习环境中，能积极、主动地观察、思考问题。

　　二是实行“分组探究、集体讨论” 的教学方式。在2O世纪80年代，霍夫斯坦(Hofstein)和卢尼塔(Lunetta)提出：实验活动为学生建立合作互助的社会关系、对科学发展的认识形成积极的看法提供了可能@。自90年代开始，美国大学实验教学开始实施了“分组探究、集体讨论” 的教学方式，他们认为分组探究可以发挥学生主观能动性，有利于培养相互合作的团队精神。哈佛大学等11所高校的物理实验“无一一不是学生以两人为一组进行的”@，且高年级的实验一般要求3人以上。

　　同时，美国大学实验教学非常注重讨论，教师不仅专门为学生安排了实验讨论的时间，而且有些实验项目做得很深入，要完成这些实验必须经过讨论。

　　讨论的形式有多种，包括生生之间或师生之间、小组内的或全班性的等。而且，讨论贯穿于整个教学过程。实验前，学生从不同的研究观点出发，提出不同的实验方法，对实验方案的合理性、可行性等进行探讨;实验完成后，除了按要求写出实验报告外，还要求学生作口头报告。

　　五、对我国实验教学改革的启示我国高等学校的实验教学起步较晚，比欧美发达国家迟了近一个世纪。

　　在20世纪9O年代以前，实验教学的指导与管理方法基本上还是皮克林时代的模式。90年代之后，特别是进入21世纪以来，由于新技术革命浪潮的冲击和高等教育教学改革的深入，各高校也在实验教学方面进行了不同程度的改革，推出了多项改革举措，如实验室管理体制改革、实验课程体系建设、增加综合性与设计性实验项目、鼓励学生开展创新性实验项目等。这些改革初步消除了传统实验教学不利于培养学生创新精神和探索能力的诸多弊端。然而，与世界各国正在谋划、实施的创新教育以及我国建设创新型国家对高校人才培养的要求相比，我国大学本科现行的实验教学依然需要进一步深化改革。

　　1.让本科教学实验中的一部分回归科学实验的探索性科学实验的最大价值是探新，实验教学的最大价值在于培养和发展学生创造新知识的潜在能力。

　　100多年来，本科实验教学经历了许多变革，但优秀教师对这一理念的追求从未中断。李比希的“师徒式”实验教学方式较圆满地践行了这种理念，而在MIT首开的班级集体实验教学中，皮克林也曾极力倡导通过实验教学培养学生的探索精神和创新能力，但限于当时的科技、经济条件未能如愿。20世纪60年代以来，以美国为首的旨在培养能力为目标的本科实验教学改革，正是以皮克林当年追求的理想为鹄的的。

　　我国高校实验教学自引进之日起，就深深地打上了皮克林模式的烙印。由于社会经济条件的限制，也是为了保证教学效率，我国的实验教学在许多场合弱化了实验的探索性、不确定性，包括给出实验设计方案、简化实验环境条件、实验设备的“傻瓜化”等，其代价则是使实验这种活动逐渐远离了科学实验的特性。即使在目前开设的“设计性实验” 中，有不少都是要求学生设计实验方案来验证某某定律、定理，或者干脆由教师直接给出实验方案。为此，使教学实验中的一部分(不是全部)具有(或日回归)科学实验的特性，正是实验教学改革的主要方向。

　　2. 消解现代大学培养学生实验探究能力与班级授课制的矛盾在这方面美国大学为我们提供了重要参照。李比希时代的实验教学是针对少数精英而言的，它以教师自己的实验室为单位，以师生要研究的课题为设计、研究实验的对象，而现代大学探究性实验的教学是在大众化背景下采取的班级授课制形式。班级授课制的优势是规模效益高，其弊端也是明显的，容易导致标准化、压抑个性和创新。诚如《学会生存：教育世界的今天和明天》的研究报告中所指出的：“人们不断要求教育把所有人类意识的一切创造潜能都解决出来”，但“教育既有培养创造精神的力量，也有压抑创造精神的力量。”0这是当下本科实验教学改革中面临的难题，是一个无法回避的矛盾，也是一个亟需解决的问题。

　　当前美国大学本科提倡的“分组探究、集体讨论”实验教学方式，是在寻找一种介乎“师徒式”的研究生培养方式和“班级授课制” 的本科生培养方式之间的混合方式，以适应多样化的发展目标，培养学生探索、发现、创新的素养。虽然“分组探究、集体讨论”还需要进一步的理论支持和时间检验，但其自身所具有的适应多样化发展目标的优势和师生对这种教学方式的支持，无疑将推动这一趋势的发展。

　　3. 大学要高度重视实验教学工作，为教师实验教学水平的提升创造条件在班级授课制模式下，由于人数多且课时有限，学生实验学习不能仅局限于课内时间，需要课内外有机结合。教师应把课堂时间留出来让学生在实验室“做实验”，自己讲授最有价值的东西，学生实验开始前的“准备保障” 和实验结束后的“反思” 都应放在课外进行。大学教师的实验教学意识、态度、知识和技能已成为提升实验教学质量的关键。在高等教育大众化时期，随着大量的新人进入高等院校教师队伍从事实验教学工作，提高大学教师的实验教学水平与教改意识的任务已迫在眉睫。为此，学校要致力于不断增强人才培养质量意识，对实验教学工作给予高度重视，持续深化实验教学改革，不断提高大学教师实验教学水平和教改的意识。

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