關(guān)于實(shí)驗教學(xué)的論文分為哪些類(lèi)型的論文
一、實(shí)驗手段引入大學(xué)課堂教學(xué)早在十六七世紀，實(shí)驗方法已成為科學(xué)研究的基本手段，但由于深受中世紀經(jīng)院哲學(xué)方法論傳統的束縛和影響，實(shí)驗很少在學(xué)校教育中發(fā)揮作用。
隨著(zhù)科學(xué)實(shí)驗與教育的發(fā)展，人們逐漸認識到科學(xué)實(shí)驗對教育發(fā)展的重要性，紛紛為實(shí)驗與教育的結合進(jìn)行辯護。大教育家夸美紐斯呼吁，要用觀(guān)察和實(shí)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(shū)來(lái)教授。普利斯特列(JosephPriestley)對自然科學(xué)實(shí)驗很少用于教育深表遺憾，認為一個(gè)人如果要在理論研究中取得成就，就要在青年時(shí)代經(jīng)常做實(shí)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的話(huà)，人們就應當在年輕時(shí)習慣于觀(guān)察實(shí)驗過(guò)程”①。
這些觀(guān)點(diǎn)對于人們擺脫經(jīng)院哲學(xué)殘余思想的羈絆、提高對實(shí)驗的教育價(jià)值的認識產(chǎn)生了積極影響。
17世紀中后期，反映近代科學(xué)知識的課程陸續進(jìn)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(shū)中，建議劍橋大學(xué)開(kāi)設新的科學(xué)課程，如第三年上半年設置實(shí)驗哲學(xué)、礦物化學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、解剖學(xué)，第三年下半年設置光學(xué)、屈光學(xué)、測光學(xué)等課程②。法國巴黎大學(xué)設置了包括自然科學(xué)、自然法在內的課程，德國有的大學(xué)開(kāi)設了物理、地理及實(shí)驗課等實(shí)用科學(xué)的內容③。由于科學(xué)知識大多以實(shí)驗為基礎，教師為了讓學(xué)生理解科學(xué)概念和原理，重現知識被發(fā)現的過(guò)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堂進(jìn)行實(shí)驗表演和示范操作環(huán)節。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)在課程設置中占據重要地位。這些學(xué)習主要是在實(shí)地實(shí)驗與觀(guān)察的輔助之下完成的”固。這就是早期的實(shí)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(shí)驗方法與課堂教學(xué)有機結合起來(lái)。
二、大學(xué)實(shí)驗室與“師徒式” 的實(shí)驗訓練從19世紀20年代起，歐洲一些著(zhù)名科學(xué)家利用他們在大學(xué)任教的機會(huì )，建立了自己的實(shí)驗室。
他們有的把自己的住家房間的一部分裝備成實(shí)驗場(chǎng)所，有的將大學(xué)里閑置或廢棄的房屋改造成實(shí)驗室。據梅森記載，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(shí)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(shí)驗室。與上述僅供3—4人使用的大學(xué)私人實(shí)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(shí)驗室體現了近代教育的特征，它不僅可供科學(xué)研究使用，而且可供大量學(xué)生同時(shí)使用�！皩�(shí)驗室可同時(shí)容納22名學(xué)生做實(shí)驗，并配有供120人聽(tīng)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(shí)驗室。
這些大學(xué)實(shí)驗室的建立， “的確是19世紀中最顯著(zhù)、最重要的一個(gè)創(chuàng )新”⑦。從此，大學(xué)不僅是教學(xué)的場(chǎng)所，也是科研的場(chǎng)所;實(shí)驗不僅是科學(xué)研究的手段，也成為人才培養的重要途徑。由于德國大學(xué)實(shí)驗室表現得尤為突出， 取得了舉世公認的成效，德國模式的大學(xué)實(shí)驗室成為已經(jīng)從講課掌握科學(xué)的基本原理之地轉變?yōu)閺膶?shí)際經(jīng)驗學(xué)習科學(xué)之地@。將實(shí)驗作為人才培養的重要途徑，并對世界各國大學(xué)的自然科學(xué)教育產(chǎn)生深遠影響的當屬李比希。
李比希認為，成功的實(shí)驗是一門(mén)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(guò)親傳的學(xué)徒制才能學(xué)到。在言傳身教的實(shí)驗過(guò)程中，學(xué)生將會(huì )獲得化學(xué)的真諦，同時(shí)也有助于培養學(xué)生提出創(chuàng )造性問(wèn)題的能力@。李比希把課堂搬到了實(shí)驗室，創(chuàng )造了一種新的大學(xué)化學(xué)教育法。
“開(kāi)始，學(xué)生在學(xué)習講義的同時(shí)還要做實(shí)驗，先使用已知化合物進(jìn)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(jìn)行無(wú)機合成和有機合成;學(xué)完這一課程后，在導師指導下進(jìn)行獨立研究作為畢業(yè)論文項目”⑩。在學(xué)生實(shí)驗過(guò)程中，李比希要求他們自己尋找研究思路，鼓勵他們反復思考并更新實(shí)驗。李比希與學(xué)生在同一個(gè)實(shí)驗室里進(jìn)行實(shí)驗，他說(shuō)如果把實(shí)驗室比作一個(gè)圓的話(huà)，那么他就是這個(gè)圓的圓心�！熬唧w方法是我給每個(gè)學(xué)生以研究專(zhuān)題，并檢查他們實(shí)踐的情況，那如同是一個(gè)圓的半徑，有共同的中心一樣。我沒(méi)有對學(xué)生進(jìn)行一般定義的指導，而是每天早晨聽(tīng)取每個(gè)學(xué)生前一天研究進(jìn)度的情況以及對自己研究工作的見(jiàn)解，最后我對他們表示贊成或反對 。這種實(shí)驗教學(xué)方式極大地激發(fā)了學(xué)生對實(shí)驗工作的熱忱和興趣。
李比希的這種“師徒式”實(shí)驗訓練不僅在化學(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(shí)，由于德國培養的留學(xué)生越來(lái)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(shí)驗訓練是與當時(shí)教育規模小、理工科學(xué)生數量少的'狀況相適應的。但是，隨著(zhù)學(xué)生數量的增加，這種個(gè)別傳授的方法就遭到了新的挑戰。
三、現代實(shí)驗教學(xué)制度的形成19世紀中后期，由于工業(yè)生產(chǎn)規模的日益擴大，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(shí)用人才，擴大高等教育規模的呼聲隨之高漲。
此時(shí)，大學(xué)教育結構中增添了一個(gè)前所未有的高級層次—— 研究生教育�？蒲信c教學(xué)的統一在研究生教育中得到實(shí)現，而高等教育大眾化的重任由大學(xué)本科來(lái)承擔。在這樣的時(shí)代背景下，大學(xué)實(shí)驗教學(xué)又發(fā)生了一次重大的變化。實(shí)驗不再只是用于個(gè)別學(xué)生的訓練和研究，進(jìn)入實(shí)驗室也不再是學(xué)生的自由選修，而是以課程的形式出現在班級教學(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(kāi)班級集體實(shí)驗教學(xué)的創(chuàng )舉，標志著(zhù)現代實(shí)驗教學(xué)制度的形成。他編寫(xiě)了世界教育史上最早出版的物理實(shí)驗指導書(shū)。此書(shū)可分為兩大部分：一部分是為專(zhuān)門(mén)訓練實(shí)驗方法和技能做準備的基礎性實(shí)驗，這些實(shí)驗是再現某些物理現象中的定理、定律、工作原理、工作特性或某些物理現象的驗證性實(shí)驗，且每個(gè)實(shí)驗都按著(zhù)先介紹儀器、后描述實(shí)驗原理和操作步驟的順序進(jìn)行了編排;另一部分是列出了100個(gè)供學(xué)生探索用的選做實(shí)驗，主要是培養學(xué)生運用已有知識去發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在準備基礎性實(shí)驗時(shí)，為了讓整班學(xué)生既能同時(shí)做實(shí)驗又能在規定的時(shí)間內完成實(shí)驗，皮克林不僅在實(shí)驗內容和過(guò)程上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，而且在選擇一些簡(jiǎn)單、便宜的儀器上花費不少心思。經(jīng)過(guò)一年多的試驗，皮克林提交了一個(gè)階段性報告，指出： “要能使2O個(gè)或30個(gè)學(xué)生做同一個(gè)實(shí)驗而又沒(méi)有重復的儀器，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(cháng))內安置一些桌子，準備好煤氣和水??在每一張桌子上放一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗儀器，這個(gè)儀器總是放在這個(gè)地方，因此就避免了搬動(dòng)時(shí)打破它的危險。還要對每一個(gè)實(shí)驗作詳細的記錄�！盄由于受當時(shí)儀器設備、實(shí)驗場(chǎng)所、師資力量及教學(xué)管理等諸多條件的制約，皮克林開(kāi)列的探索性選用實(shí)驗難以得到實(shí)施。但是，他仍堅持認為學(xué)校應該讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗去探索未知， “否則恐怕他就會(huì )成為一部純粹的機器，僅僅是傳播知識，而決不能增進(jìn)知識，舍此，我們就只能是訓練追隨者，而不是科學(xué)上的領(lǐng)先人物”@。
四、當代西方大學(xué)本科實(shí)驗教學(xué)改革趨勢自麻省理工學(xué)院首創(chuàng )班級集體實(shí)驗教學(xué)后的近一個(gè)世紀里，盡管大學(xué)本科對實(shí)驗的內容進(jìn)行不斷充實(shí)、儀器設備不斷更新，但教學(xué)方式基本上是在沿襲皮克林時(shí)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，當學(xué)生把教師為他們準備好的實(shí)驗一個(gè)個(gè)都做完后，卻不能自行設計一些相似的步驟去探索問(wèn)題的結果。第二次世界大戰后，迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對高等教育人才培養提出了新的挑戰，實(shí)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(kāi)始由傳統的致力于傳授知識向傳授知識與發(fā)展能力并重轉變，在實(shí)驗教學(xué)方面進(jìn)行了大刀闊斧的改革。
一是增加設計性、探究性實(shí)驗。從20世紀60年代開(kāi)始，美國大學(xué)本科教學(xué)實(shí)驗的設置已逐漸減少驗證性的基礎實(shí)驗，增加有一定難度的挑戰性實(shí)驗。在蘭格斯基(Lagowski)等人1977年所著(zhù)的《化學(xué)的實(shí)驗室實(shí)驗》一書(shū)中，幾乎沒(méi)有定性驗證的實(shí)驗。書(shū)中共包括37次實(shí)驗，其中數據測定20次，占總數的54 ;合成制備3次， 占總數的8 ;分析鑒定14次，占總數的38 。在大學(xué)物理實(shí)驗方面，先后出臺了PSSC (物理科學(xué)學(xué)科委員會(huì ))方案、伯克利方案、倫塞來(lái)爾方案和麻省理工學(xué)院方案等。雖然這些實(shí)驗教學(xué)改革方案各有側重，但都有一個(gè)共同特點(diǎn)，即突出實(shí)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)習環(huán)境中，能積極、主動(dòng)地觀(guān)察、思考問(wèn)題。
二是實(shí)行“分組探究、集體討論” 的教學(xué)方式。在2O世紀80年代，霍夫斯坦(Hofstein)和盧尼塔(Lunetta)提出：實(shí)驗活動(dòng)為學(xué)生建立合作互助的社會(huì )關(guān)系、對科學(xué)發(fā)展的認識形成積極的看法提供了可能@。自90年代開(kāi)始，美國大學(xué)實(shí)驗教學(xué)開(kāi)始實(shí)施了“分組探究、集體討論” 的教學(xué)方式，他們認為分組探究可以發(fā)揮學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性，有利于培養相互合作的團隊精神。哈佛大學(xué)等11所高校的物理實(shí)驗“無(wú)一一不是學(xué)生以?xún)扇藶橐唤M進(jìn)行的”@，且高年級的實(shí)驗一般要求3人以上。
同時(shí)，美國大學(xué)實(shí)驗教學(xué)非常注重討論，教師不僅專(zhuān)門(mén)為學(xué)生安排了實(shí)驗討論的時(shí)間，而且有些實(shí)驗項目做得很深入，要完成這些實(shí)驗必須經(jīng)過(guò)討論。
討論的形式有多種，包括生生之間或師生之間、小組內的或全班性的等。而且，討論貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。實(shí)驗前，學(xué)生從不同的研究觀(guān)點(diǎn)出發(fā)， 提出不同的實(shí)驗方法，對實(shí)驗方案的合理性、可行性等進(jìn)行探討;實(shí)驗完成后，除了按要求寫(xiě)出實(shí)驗報告外，還要求學(xué)生作口頭報告。
五、對我國實(shí)驗教學(xué)改革的啟示我國高等學(xué)校的實(shí)驗教學(xué)起步較晚， 比歐美發(fā)達國家遲了近一個(gè)世紀。
在20世紀9O年代以前，實(shí)驗教學(xué)的指導與管理方法基本上還是皮克林時(shí)代的模式。90年代之后，特別是進(jìn)入21世紀以來(lái)，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(shí)驗教學(xué)方面進(jìn)行了不同程度的改革，推出了多項改革舉措，如實(shí)驗室管理體制改革、實(shí)驗課程體系建設、增加綜合性與設計性實(shí)驗項目、鼓勵學(xué)生開(kāi)展創(chuàng )新性實(shí)驗項目等。這些改革初步消除了傳統實(shí)驗教學(xué)不利于培養學(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(shí)施的創(chuàng )新教育以及我國建設創(chuàng )新型國家對高校人才培養的要求相比，我國大學(xué)本科現行的實(shí)驗教學(xué)依然需要進(jìn)一步深化改革。
1.讓本科教學(xué)實(shí)驗中的一部分回歸科學(xué)實(shí)驗的探索性科學(xué)實(shí)驗的最大價(jià)值是探新，實(shí)驗教學(xué)的最大價(jià)值在于培養和發(fā)展學(xué)生創(chuàng )造新知識的潛在能力。
100多年來(lái)，本科實(shí)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(shí)驗教學(xué)方式較圓滿(mǎn)地踐行了這種理念，而在MIT首開(kāi)的班級集體實(shí)驗教學(xué)中，皮克林也曾極力倡導通過(guò)實(shí)驗教學(xué)培養學(xué)生的探索精神和創(chuàng )新能力，但限于當時(shí)的科技、經(jīng)濟條件未能如愿。20世紀60年代以來(lái)，以美國為首的旨在培養能力為目標的本科實(shí)驗教學(xué)改革，正是以皮克林當年追求的理想為鵠的的。
我國高校實(shí)驗教學(xué)自引進(jìn)之日起，就深深地打上了皮克林模式的烙印。由于社會(huì )經(jīng)濟條件的限制，也是為了保證教學(xué)效率，我國的實(shí)驗教學(xué)在許多場(chǎng)合弱化了實(shí)驗的探索性、不確定性，包括給出實(shí)驗設計方案、簡(jiǎn)化實(shí)驗環(huán)境條件、實(shí)驗設備的“傻瓜化”等，其代價(jià)則是使實(shí)驗這種活動(dòng)逐漸遠離了科學(xué)實(shí)驗的特性。即使在目前開(kāi)設的“設計性實(shí)驗” 中，有不少都是要求學(xué)生設計實(shí)驗方案來(lái)驗證某某定律、定理，或者干脆由教師直接給出實(shí)驗方案。為此，使教學(xué)實(shí)驗中的一部分(不是全部)具有(或日回歸)科學(xué)實(shí)驗的特性，正是實(shí)驗教學(xué)改革的主要方向。
2. 消解現代大學(xué)培養學(xué)生實(shí)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(shí)代的實(shí)驗教學(xué)是針對少數精英而言的，它以教師自己的實(shí)驗室為單位，以師生要研究的課題為設計、研究實(shí)驗的對象，而現代大學(xué)探究性實(shí)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)勢是規模效益高，其弊端也是明顯的，容易導致標準化、壓抑個(gè)性和創(chuàng )新。誠如《學(xué)會(huì )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(lèi)意識的一切創(chuàng )造潛能都解決出來(lái)”，但“教育既有培養創(chuàng )造精神的力量，也有壓抑創(chuàng )造精神的力量�！�0這是當下本科實(shí)驗教學(xué)改革中面臨的難題，是一個(gè)無(wú)法回避的矛盾，也是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。
當前美國大學(xué)本科提倡的“分組探究、集體討論”實(shí)驗教學(xué)方式，是在尋找一種介乎“師徒式”的研究生培養方式和“班級授課制” 的本科生培養方式之間的混合方式， 以適應多樣化的發(fā)展目標，培養學(xué)生探索、發(fā)現、創(chuàng )新的素養。雖然“分組探究、集體討論”還需要進(jìn)一步的理論支持和時(shí)間檢驗，但其自身所具有的適應多樣化發(fā)展目標的優(yōu)勢和師生對這種教學(xué)方式的支持，無(wú)疑將推動(dòng)這一趨勢的發(fā)展。
3. 大學(xué)要高度重視實(shí)驗教學(xué)工作，為教師實(shí)驗教學(xué)水平的提升創(chuàng )造條件在班級授課制模式下， 由于人數多且課時(shí)有限，學(xué)生實(shí)驗學(xué)習不能僅局限于課內時(shí)間，需要課內外有機結合。教師應把課堂時(shí)間留出來(lái)讓學(xué)生在實(shí)驗室“做實(shí)驗”， 自己講授最有價(jià)值的東西，學(xué)生實(shí)驗開(kāi)始前的“準備保障” 和實(shí)驗結束后的“反思” 都應放在課外進(jìn)行。大學(xué)教師的實(shí)驗教學(xué)意識、態(tài)度、知識和技能已成為提升實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在高等教育大眾化時(shí)期，隨著(zhù)大量的新人進(jìn)入高等院校教師隊伍從事實(shí)驗教學(xué)工作，提高大學(xué)教師的實(shí)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質(zhì)量意識，對實(shí)驗教學(xué)工作給予高度重視，持續深化實(shí)驗教學(xué)改革，不斷提高大學(xué)教師實(shí)驗教學(xué)水平和教改的意識。
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