实验设计能力培养范文精选

近几年新课程标准中，注重了实验原理、实验步骤乃至整个实验方案(包括原理、装置、器材选择、实验步骤和数据处理等)的设计。设计性实验是在一些特定的要求和条件下，自行设计和实验，灵活运用知识和技能，进行的创新性思维和实践活动。设计性实验能全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作的能力。因此以设计性实验为载体，培养学生创新能力是一条重要途径。这给我们物理教师如何进行物理实验教学提出了一个新的课题。

一、重视基础——创新之源

创新之根源在于基础，而扎实的基础不仅来源于牢固的知识基础，更来源于知识所体现的基本研究方法和思考方法，这些都为我们创造性地进行实验设计提供了坚实的理论基础。抓好课本上基本的学生实验和演示实验的教学，是培养学生实验设计能力的重要基础。

例：有两杯不同的液体，现提供以下器材：（1）托盘天平；（2）弹簧测力计；（3）两个质量和形状完全相同的烧杯；（4）拴着细线的物块（密度大于这两种液体）；（5）刻度尺。请你用两种方法比较它们密度的大小，要求写出：所选用器材的序号，并简要说明比较的方法。

分析：本题涉及实验原理的确定、实验器材的选择、实验方法的设计与表达，注重学生的综合实验能力，有一定的开放性。本题可以从密度、浮力等知识入手进行解答。

用相同体积比质量的方法，来判断密度大小。相同体积的判断上，可用刻度尺测量，质量的比较用天平，此方法实质是探究密度概念的实验的迁移。

用浮力的知识比视重的方法，分别测出物体浸没在两种不同液体中时弹簧测力计的示数，因为液体密度越大，物体受到的浮力也越大，视重就越小，所以视重小的液体密度大。此种方法实质上是浮力中称重法的一个具体应用。

因此，我们必须重视基本实验的教学，教学中要特别引导学生认真领会各类实验的设计思想和认真掌握基本实验技能的运用，同时还要注意实验方法的拓展，培养实验中的发散性思维，达到举一反三，触类旁通的目的。

摘 要：物理实验设计能力的培养是新课程目标的需要，物理新课程目标就是提高学生的科学素养，而科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径。科学探究包含提出问题、猜想与假设、设计实验和制定计划、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。实验设计能力的培养是学生创新思维发展的需要，是提高学生的科学素养重中之重。本人从物理实验设计能力培养的意义和方法两方面展开论述了该论文。参考了多方面的资料，理论联系实际充分阐述了该论点。

关键词：设计能力

物理是一门以实验为基础的学科，每一个物理实验的完成能更具体、更形象地展示物理知识的形成和发展过程，为学生学习提供丰富的感性材料，为学生掌握和理解物理概念、物理规律打下扎实的基础，所以很多教师特别注重对学生的动手能力培养，却忽视了科学探究过程中一个尤为重要的环节培养：学生实验方案设计能力的培养。导致许多学生在实验探究过程中存在拿来主义思想，照着课本或老师的方案去动手实验。这样就不利于学生科学创新思维发展的培养，也不利于新课程目标培养的需求，对此本人在平时的物理教学中，对物理实验设计能力的培养谈谈一些看法。

一、物理实验设计能力培养的意义

物理实验设计能力的培养是新课程目标的需要，物理新课程目标就是提高学生的科学素养，而科学探究学习方式是提高学生科学素养的一种重要而有效的途径。科学探究包含提出问题、猜想与假设、设计实验和制定计划、进行实验、分析论证、评估、交流与合作。实验设计能力的培养是学生创新思维发展的需要，是提高学生的科学素养重中之重。

如在测量铁 块密度实验中，我放弃原有以教师主导讲实验的方法，尝试着营造成目标明确、结构合理、条理清晰的完美课堂。放弃向学生讲解实验原理、实验方法以及实验步骤，放弃学生按教师指导方案进行实验，引导学生课外思考并独立完成实验方案设计，让学生带着有准备、有目的地进入实验室。通过这样我培养了学生独立探究和勇于创新的能力。再如测量小灯泡电功率的实验，是很值得让学生探究掌握的实验，学生在通过实验设计过程，首先要掌握基本物理实验方法和技巧，然后再充分运用所学知识，对实验进行分析设计，不断探索出创新的实验方案。另外，在设计实验中还涉及器材和仪器的选择，这些都有效地提高了学生的思维和综合能力。

通过一个个设计性实验的展开，我们培养了学生独立思考、勇于创新的精神，也使学生在分析问题和解决问题的过程的过程中获得知识的积累和科学探究能力的提高，同时学生在设计出一个个成功的实验中体验到学习的兴趣，更激发了学生的学习动力和创新欲望，进而使学生的创新思维得到提高，这样我们就达到培养和提高学生的科学素养目的、完成了物理新课标的重要目标。

二、物理实验设计能力培养的方法

生物学科中，实验能力的考查占有很大的比例，除了单纯实验题的考查外，有很多高考生物试题以实验为载体，考查学生的综合运用能力。因此，培养学生的实验能力是高中生物学习的一项重要任务。为了更好地培养学生的实验能力，教师应注重学生生物实验设计能力的培养与生物实验设计能力的考查。那么，在教学中应该怎样做呢？下面谈谈笔者的一些具体做法。

一、仔细审题

在“仔细审题”这项内容上，主要考查学生的细心程度、分析总结能力及判断能力。为了更好地培养学生的实验设计能力，在审题时应该要求学生认真浏览试题，明确要求，挖掘条件（特别是隐含条件）。例如，实验题：“设计实验验证赤霉素能提高生长素含量，完成实验思路并预测结果。”在这个实验中，用到的实验材料是：生长状况相同的燕麦胚芽鞘（3个）、赤霉素、蒸馏水、琼脂块、刀片等。在做这道实验题时，应让学生认真仔细地读题，通过仔细审题，学生挖掘出“该实验是验证性实验，不是探究性实验，不需要假设，实验的结果只有一个，不用分情况来讨论”这个条件，使问题迎刃而解。

二、原理分析

在进行原理分析时，要求学生结合所学知识并充分利用题中给出的实验条件来确定实验原理，考查学生对原有知识的再现能力与分析能力。例如上面实验中，学生应能想到赤霉素能促进细胞的生长，生长素能促进细胞的生长。这些内容都是书本上学过的内容，再想想它们之间有什么关系，是协同作用还是拮抗作用，学生能判断出是协同作用。这样实验原理清楚了，问题也就能解决了。

三、实验材料分析

试题一般会给出实验材料，完全开放性的试题要求学生根据实验目的，自主选择实验材料和用具（原则不要少用也不要多用）。此部分内容主要考查学生依据实验原理合理选择实验材料的能力，要求是实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验步骤少，实验时间短，而且实验材料不会对师生健康带来危害。上例中实验材料已经给出，不用选择，但需要仔细分析实验材料。因此应该让学生仔细阅读材料，并分析思考燕麦胚芽鞘用了几个，有没有对照的信息，如果有，应该是谁和谁对照，琼脂块有怎样的作用。因此，教师应注重引导学生分析实验材料，实验材料分析好了，设计实验也就容易了。

四、变量分析

新课程标准指出：“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。”实验设计能力是指学生能综合、灵活地运用所学的知识、方法，独立地研究问题，通过创造性的实验设计去验证知识、获得知识和进行探索性研究的能力。实验设计的内容包括根据要求确定实验原理，设计实验方案，选择实验仪器，编拟实验步骤，设计实验表格等。可见，实验设计能力的培养是新课程标准的要求。这种能力的培养过程实质也就是科学素质、创新精神的形成过程，同时它也是中学生将来在社会生产实践中必须具备的能力。

1 加强实验设计思想的教学，培养实验设计能力

科学家完成一个成功的实验需要经历曲折的探索、设计过程，因此引导学生领会前人的实验设计思想，体验科学家所经历的探索过程，是一条培养学生具有设计实验能力的有效途径。每一个实验都有各自的设计思想，每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。如万有引力常量测定的实验、观察桌面微小形变实验中所体现出放大的设计思想等；研究加速度与合外力、质量的关系，研究匀速圆周运动中向心力与质量、角速度、半径的关系等实验中所体现出控制的设计思想；平抛运动规律的探究等实验中体现出的对比的设计思想等。所以在教学只有加强设计思想的教学，才能更好地培养设计实验的能力，这是每一位物理教师在平时教学中都必须要注意的。

2 增强实验的探索性，形成实验设计能力

现行山东科学技术出版社发行的高一物理新教材中的实验，探索性实验的比例有所增加，这种安排有利于培养学生的设计实验能力。因此教师应根据学生的实际情况，本着循序渐进的原则，精心安排并引导学生做好课本上的每个探索性实验，就研究什么问题?设计什么方案?使用什么仪器?观察什么现象?记录什么数据?如何处理数据?如何进行误差分析等一系列问题引导学生进行实验设计，让学生在教师引导下，通过设计实践来提高自己的设计实验的能力。下面以“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验为例，列表如下：

最终形成了该实验的构想，从而完成整个实验的方案设计和操作。

3 编拟实验设计题，强化实验设计能力

目前，中学物理教学中的实验设计性试题，一般是根据课本中已出现的物理实验的基本原理，所使用的基本器材以及实验中学过的有关方法，设计一些新的实验，按照实验的设计方案及要求，完成实验有关内容；或者是提供有关的实验器材以及实验的目的要求，根据有关知识以及在实验中学过的方法，自己设计实验方案，并完成实验要求。在中学生初步具备了设计实验能力的基础上，教师可以有针对性地编拟一些设计性实验题来强化学生的设计能力。限于中学生的知识和能力，编拟题目要求不宜过高，过程不宜太复杂，一般可从三个角度考虑编题。

实验设计能力是指学生能综合、灵活地运用所学的知识、方法，懂得设计实验原理、选择实验器材、安排实验步骤、设计数据处理方法，独立研究问题，并通过创造性的实验设计去验证知识、获得知识和进行探索性研究的能力。小学生实验设计是在一定的感性认识基础上，根据作出的假设，选用一定的材料，结合实验条件的限制，设计出能验证假设的方案，并在实验中做好观察与记录，然后分析现象，得出科学结论。实验设计能力的培养是新课程标准的要求，是培养研究型学生的重要环节，是学生综合素质的体现。培养学生的实验设计能力在小学科学教学中尤为重要，只有实验过程设计好了，在接下来的学习过程中才能有目的地去研究。

那么，怎样才能更好地培养小学生的实验设计能力？

从学生的生活经验出发，创设情境

在信息技术比较发达的今天，小学生已能通过自己的观察及各种渠道对周围的事物有一定的了解，积累了一定的生活经验。因此，科学课的学习可以从学生的生活经验出发创设情境，培养学生的实验设计能力。当学生在设计实验过程中遇到问题时，教师要启发学生联想生活中的相似情境并迁移到实验中。例如：五年级光的直线传播实验设计。课的开始，教师先创设了这样一个情境：用激光笔将光打在教室的墙上，让学生猜想光是怎样传播的。由于光的传播路径白天是看不到的而成为实验设计的难点，为了减小学生设计实验的困难，教师让学生看一组光沿直线传播的图片，有黑夜中的手电筒、黑夜中开着的汽车灯、雾天汽车开着的雾灯和太阳光透过树林时的情境等。学生通过观察这些图片会发现暗处、有雾、有烟、不透明的地方等能看到光的传播路径，为学生的实验设计打下了基础。

一题多方案设计，培养学生的实验设计能力

一题多方案设计是培养学生实验设计能力的有效方法，即同一实验要求学生采用不同的设计方案加以解决。教学中，教师要创设一种让学生善于思考、敢于发表意见的氛围，鼓励学生从不同的角度去想问题，找出解决问题的多种设计方案。如学“磁铁同极相斥，异极相吸”时，教师在提供磁铁实验盒后要求学生设计方案，有的借用小车，用小车的前进后退来证明这个观点；有的利用小棍，用环形磁铁在棍子上的相离和相吸来证明；还有的甚至用细线把磁铁悬挂起来当作指南针，用它的旋转来证明问题，等等。再如气体的热胀冷缩实验，学生明确了要研究的问题后，教师给学生提供了平底烧瓶、瘪气球、瘪矿泉水瓶、空饮料盒、胶条、大烧杯2个、热水、冷水，要求学生设计实验方案来证明。

利用迁移训练，培养学生的实验设计能力

学习的迁移是检验学习效果的重要标志，迁移是思维灵活性的本质特征。在实验设计过程中，我们让学生进行从已知实验到未知实验、简单实验到复杂实验、相似及相关实验的设计迁移训练。如学习了“压缩空气”中用皮球发现压缩空气的特性后，安排学生用注射器进行设计迁移训练；另外研究了“定滑轮的作用”后，让学生迁移到“动滑轮的作用”“滑轮组的作用”的实验设计；在掌握了动物与环境的关系后，让学生迁移到探讨植物与环境关系的实验设计等。

[摘 要]在科学实验教学中，培养学生自行设计实验方案的能力，对发展学生的科学素养、培养学生的科学探究能力有重要的意义。考虑到三年级学生的知识能力水平，应依托教材引导学生设计实验方案;借助演示，引导学生修正实验方案;尝试实验，引导学生完善实验方案;发散思维，鼓励学生实验方案多样化。

[关键词]科学实验 设计 实验方案 提高能力

[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2015）36-079

科学教学实践表明，设计实验方案是学生根据科学猜想，运用已有的知识技能和生活经验而进行的一项创造性活动，它对培养学生的科学素养和科学探究能力有重要的意义。目前，许多科学实验课堂像走过场一样，让学生简单地描述自己的实验方案，接着在课件上展示实验操作步骤和需要注意的问题，再让学生按部就班地做实验。这样的课堂看起来很成功，却少了“科学味”，学生的能力没有充分得到发挥，或者说教师的行为束缚了学生。作为一名从事三年级科学教学多年的教师，我认为三年级是科学教学的起始年段，也是培养学生自行设计实验方案的重要阶段。如果在这个阶段教师能着力培养学生自行设计实验方案的能力，那么对于学生科学素养的形成、探究能力的提高将具有深远意义。本文就在科学实验教学中如何培养学生自行设计实验方案谈一些策略。

一、依托教材，引导学生设计实验方案

对于三年级的学生来说，无论是在已有经验和对科学知识的掌握方面，还是在探究能力方面，让学生独立设计实验方案是有很大难度的。因此依托教材，梳理出教材的典型模板，引导学生模仿设计，是培养学生独立进行实验方案设计的基础。

例一，教科版三年级上册《谁流动得快一些》一课，教材中首先提出问题：水会流动，油会流动，其他的液体也会流动，那么它们流动得一样快吗？接着让学生猜测，洗洁精、食用油和水这三种常见的液体是否流动得一样快呢？如果不一样，那么谁会流动得更快一些呢？然后用图文并茂的方式展示给学生看，并提出问题：怎样才能证明哪种液体流动得更快一些？请学生设计一个三种液体流动速度快慢的实验方案。教材还提示学生可能想到的方法，提醒学生要以公平为出发点来设计实验。学生还要及时思考：自己运用的方法能比较液体流动的快慢吗？即教材以探究实验的一般步骤来指导学生进行实验设计。作为本节课的科任教师，我认为只要把教材这部分的内容稍微梳理成如下方案模板即可。

“谁流动得更快一些”实验方案

【摘 要】化学实验的设计过程实质上是一个探索、创造的过程，不能固守常规，而要不断更新、不断完善，培养学生通过实验解决问题的能力。

【关键词】化学实验设计 培养学生的能力

【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674—4810（2012）18—0133—01

化学作为自然学科，实验设计的教学是培养学生探究学习能力的主要平台。如何在实验教学中培养学生探究学习所需的各项基本技能，对新课程目标的达成起着决定性的作用。化学实验的设计过程实质上是一个探索、创造的过程，不能固守常规，要不断更新、不断完善。通过设计实验让学生从已有的实际经验出发，亲自经历实际问题的操作、解释与应用过程，培养学生通过实验解决问题的能力，并在此基础上主动建构知识、获得学习方法。这对转变学生的学习方式，激发学生的兴趣有一定的积极作用。

一 化学实验设计可让学生掌握中学化学常规实验技能

常规实验手段是化学实验的基础，综合实验是常规实验的综合运用，即使那些高、精、尖的实验也离不开常规实验，因而教材中所有实验（包括教师的演示实验）都要尽可能地让学生在课内或课外分组设计，同时一丝不苟地完成。通过动手，一方面达到对常规实验操作（加热、蒸发、过滤、分液、称量、滴定、仪器组装等）的熟练掌握，同时熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项。

二 化学实验设计可提高学生对化学实验六要素的全面理解

一个完整的化学实验包含六个要素：实验目的，实验原理，实验设计，实验药品、仪器、装置，实验操作及操作规程，实验结果的处理。通过自己动手设计实验，学生体会化学实验方案的步骤，实现学生对于实验的药品、目的、原理、方法、过程、意义、优缺点的全面理解。

中图分类号：G633.8

一、问题提出

化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教学的重要内容，是化学教师常用的教学手段，也是学生学好化学的有效方法。

改革后的新教材在实验编排上得到加强，《普通高中化学新课程标准（实验）》中必修Ⅰ模块的内容标准要求学生初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。《普通高中化学教学大纲》也明确提出：化学是一门以实验为基础的学科。加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环。培养学生的实验能力有助于学生学好化学，提高科学探究的水平。教师应通过实验教学和开展有关的课题研究，培养学生的实验操作技能和实验设计能力，引导他们综合运用知识和技能解决一些简单的化学实际问题。

二、化学实验设计的原则

1.目的性原则：在整个实验设计过程中，如实验装置、实验步骤等的设计都应围绕实验目的和要求进行。

2.科学性原则：科学性是化学实验设计的核心原则。在整个实验设计过程中，实验原理、装置原理以及操作原理都必须与化学理论知识、实验方法论和实验研究过程相一致。简单来说就是实验设计应该具有合理性。

3.安全性原则：化学实验设计中应当尽量避免使用有毒药品或反应生成有毒气体物质，以及具有一定危险性的实验装置和实验操作。

摘要：一个完整的探究式学致包括七个要素，“实验设计”是其中的一个重要要素.本文拟从“如何培养学生的实验设计能力，实验设计时应注意哪些问题”来阐述学生实验设计能力的培养.

关键词：实验设计能力；思维程序；注意问题

作者简介：薛福成（1966-），男，中学一级教师，研究方向：物理教育教学.所谓实验设计能力，就是学生运用已具有的物理知识和实验技能，构思出解决问题方案的本领.一般来说，一个完整的探究式学致包括七个要素，即：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作.“实验设计”是其中一个重要的要素，它是实现《课程标准》中“过程与方法”目标中培养学生“信息收集和信息处理能力”的渠道，是科学探究能否实现的必要条件， 是培养学生创新意识和创造能力、检验“探究式教学”与“研究性学习”效果如何的较好题型和有效途径.

根据学生在认知过程中的作用实验设计题主要有：探索性实验设计、创造性实验设计和验证性实验设计三类.

1培养方法

11思维程序

如何培养学生的实验设计能力，需要告诉他们设计的方法.因为方法的掌握可以说是能力形成的一种标志.掌握的方法多，意味着能力高；掌握的方法少，意味着能力低 .方法分为两类，一类为“程序化的方法”，是由许多环节、要素组成的操作过程，简称为“过程”；另一类就是解决具体问题的具体化方法，简称为“方法”.这两者可以合称为“过程与方法”.因此，要培养学生的实验设计能力，就应该在课堂教学中培养学生掌握各种相应的方法.

这二类题目的实验设计，其实质都是根据实验题目，明确提出的问题，运用已具备的物理知识或实验技能，有时甚至是根据实验题目所给的信息或提示，构思出解决该问题的方案.

一、高中生物的实验设计前提过程

1．了解实验目的、内容及原理

学生的实验设计能力需要很长的时间和多次的训练才能培养出来，因此教师应对设计过程加以引导，以学生的接受能力和认知度来确定具体的培养方案，在进行一项实验设计之前，先要了解即将完成的实验的目的，以免实验没有侧重点．由于一项实验会涉及许多的数据变量且可能取得多个实验结果，所以确保实验结果与所学知识相关是首先要做到的事．其次，在了解变量过程中，必然要求了解实验原理及相关知识，生物与化学有知识交叉环节，在用一些实验元素、现象的形成知识方面应进行掌握，如二氧化碳、水的形成等原理，只有了解原理才能决定实验是否能够按照正确的轨道走，也是科学的实验操作的依据．在实验中选取自己所需，了解实验最终目的，对实验流程透彻且懂得实验的原理，是实验设计进行的基本前提．

2．选择实验材料，注重变量分析

生物实验的设计不能盲目，在材料的选取方面有一定的规律，以证明原理、发现实验现象为目的的实验一般所选实验材料都应便于观察、易取材、易于操作以及符合实验原理和目的，避开危险的材料，必要的话转而用安全的材料进行代替．材料的正确选取能够有效地防止实验错误，提高效率．在材料或实验过程中总会有各种变量出现，实验中的变量一般为自变量及因变量，为保证实验效果明显且数据真实，应将变量进行严格控制并做好记录，使实验结果更加准确，确保可信度．

3．对实验器具和步骤进行安排

学生的生物实验设计需要学生自主考虑到实验可能发生的方方面面，因此对实验步骤进行安排是十分必要的．实验前后要紧密结合，每一步骤都要讲求科学合理和原则性，同时要体现生物知识内容．在头脑中对实验概况有一个清晰的准备之后，要求学生对实验器具装置进行设置，严格按照先前制定的实验步骤，对实验装置进行必要调整、了解器材的用途，防止发生技术错误．如研究植物细胞质壁分离与复原的实验，一定阶梯浓度蔗糖溶液的配制即为实验前提的必要材料准备，准确的为实验做好相关准备，排除实验的危险性和错误隐患．

二、学生实验设计的原则