實驗設計方案范文10篇

關鍵詞：論文

眾所周知，科研工作者在進行醫藥方面的科學研究之前，需要制定完善的統計研究設計方案，那么什么樣的設計方案才稱得上是完善的呢？

完善的設計方案需具備六個條件

一般來說，應具備以下條件：人力、物力和時間滿足設計要求；實驗設計的“三要素”和“四原則”均符合專業和統計學要求；重要的實驗因素和觀測指標沒有遺漏，并做了合理安排；重要的非實驗因素（包括可能產生的各種偏性）都得到了很有效的預防和控制；研究過程中可能出現的各種情況都已考慮在內，并有相應的對策和嚴格的質量控抗對操作方法、實驗數據的收集、整理、分析等均有一套規范的規定和正確的方法。而其中準確把握統計研究設計的“三要素和四原則”，無疑是其設計方案科學嚴謹的象征。

實驗設計的“三要素”

實驗設計三要素應著重考慮：

機能實驗教學作為基礎醫學教育的重要組成部分,在培養醫學生的實踐能力和團隊精神中發揮了重要的作用。但傳統的機能實驗教學強調的是驗證性實驗,是理論課教學內容在實驗室的再現,對啟發學生的科研思維、培養其創新能力還遠遠不夠。為此,自1999年我校機能實驗中心成立后,我們進行了一系列機能實驗教學改革,包括最初的綜合性實驗、隨后的自主實驗設計以及新近設立的醫學動物實驗設計理論課,為促進學生多學科知識的交叉與融合,培養學生的創新精神和獨立分析問題、解決問題的能力奠定了良好的基礎,受到學生廣泛的好評。但同時我們也注意到,在這些實驗的具體實施過程中還存在一些問題,需要我們不斷進行總結,及時調整教學方案,為深化機能實驗教學的研究與改革,培養學生的創新能力和開闊的視野發揮積極的作用。

一、綜合性實驗的開展

傳統的機能實驗教學以驗證性實驗為主,主要目的在于強化與鞏固課堂理論知識,往往忽視了對學生創新能力和綜合素質的培養。而且,由于各學科之間缺乏有效地融合,使得實驗內容有較多的重復,因此在一定程度上還造成了教學資源的浪費。為此,北醫在1999年成立了統一的機能實驗中心,將生理學、病理生理學和藥理學三個教學實驗室融合在一起,實現了資源的優化和共享,并相應開設了一系列綜合性實驗,如“血壓調節和失血性休克”、“影響離體心臟灌流的因素及缺血—再灌注損傷”和“家兔腎功能測定及急性腎功能衰竭”等”,將生理學、病理生理學和藥理學的知識有機地結合起來,使學生對機體正常的生理調節機制、疾病時功能代謝的改變和藥物的作用有了直觀和連貫的認識,促進了學生對所學知識的融會貫通,提高了他們綜合運用知識的能力及彼此互助合作的團隊精神。綜合性實驗的不足之處在于實驗往往比較復雜,需要較多的課時來完成一個完整的實驗,因此在時間安排上常常具有一定的難度。另外,綜合性實驗中依然是教師占據主導地位,學生相對來說還是處于一個被動的地位,對于培養學生的科研創新性還遠遠不夠。

二、自主實驗設計的開展

在掌握基礎實驗和綜合性實驗的前提下,為了進一步加強學生在實驗過程中的主動性,激發他們的科研興趣,培養他們的創新意識和獨立分析問題的能力,我們在2001年又開設了設計性實驗課程[1]。針對與機能學內容相關的研究目標,由學生以實驗小組為單位自選題目,課下利用圖書館、互聯網絡查閱文獻,提出實驗設計方案,然后在實驗課上進行實驗設計答辯,通過學生之間的提問、回答以及老師的點評完善學生的實驗設計,選擇優秀的設計方案在櫥窗展出。比如學完肝功能衰竭,很多學生就會想到去設計一個肝性腦病及其防治的實驗方案;學完呼吸衰竭,就會想到去設計一個肺水腫及其搶救的實驗方案。設計性實驗的優點在于能夠提高學生的自學能力,使他們能夠結合課堂所學內容,針對某個有爭議的環節去設計實驗進行驗證;或者突破所學課程的局限,設計跨學科的綜合性實驗,對于培養學生的科學思維能力、文獻檢索能力和表達能力具有較大的幫助。不足之處在于最初的實驗設計只是紙上談兵,缺乏實際操作,很多學生感到意猶未盡,抱有不小的遺憾。

三、自主實驗設計及操作

1.通過現象發現問題，提出科學假設。首先，指導學生選定小分子藥對小鼠肺癌LL/2細胞進行藥物處理，并設置對照實驗，對學生進行初步的實驗規范化訓練，培養學生的細胞學無菌操作能力。隨后，帶教老師通過引導學生運用已掌握的細胞凋亡相關理論知識，調動其思考問題的積極性，提出細胞出現凋亡的機制的科學假設。

2.設計相關實驗驗證科學假設。帶教教師協同學生依據凋亡相關理論提出檢測方法，學生自行設計相關實驗驗證假設，并論證設計方案的可行性，分析重難點問題，完善設計方案，并最終確定實驗的主要儀器（倒置熒光顯微鏡、凝膠電泳和成像系統）、流程和可能的結果。教師在這個過程中應重點關注學生設計方案的合理性及實施的可行性。在給予必要的協作基礎上，給學生留有積極思考的空間，注重訓練學生的自主創新思維、綜合運用知識解釋現象的能力。

3.按照預定實驗設計方案驗證科學假設。帶教教師協同學生依據預定實驗方案，對已經過小分子藥處理的LL/2細胞凋亡進行初步檢測。帶教教師采用引導和提示形式參與實驗過程，不過多干預學生的實驗流程和操作步驟，引導學生運用所掌握理論知識分析和解決實驗現象和實驗過程中遇到的問題。其中LL/2細胞DNA的提取及瓊脂糖凝膠電泳是本實驗的重難點，為幫助學生熟悉實驗步驟和注意事項，可以帶領學生觀看DNA提取和瓊脂糖凝膠電泳相關的教學視頻或幻燈片，強化學生對該部分實驗的操作規范化。

4.記錄實驗流程步驟，完成實驗，撰寫報告。帶教教師從實驗設計開始就要求學生做好實驗記錄，待實驗完成獲得結果后，協作學生總結實驗結果，并分析實驗中出現的問題，提出合理解釋，最后撰寫并提交報告。完整的實驗報告應包括實驗設計方案、流程步驟、結果的呈現形式、分析與討論，旨在訓練和培養學生嚴謹的科學素養，同時體會整個實驗過程的科學合理性與可行性，使其意識到科學素養的重要性。

總之，通過“科研早接觸計劃”進行的“小分子化學藥物誘導小鼠肺癌LL/2細胞凋亡檢測”這一探索式綜合設計性實驗，激發了醫學生通過現象探索機制的興趣，最大限度地調動了其分析解決問題的主動性，提高了醫學生對科學實驗的興趣，同時對醫學生的科研素養的培養與提高意義很大，深受學生喜愛，達到醫學生科研早接觸計劃要求的探索式綜合設計性實驗目的。

作者:徐有志盧海妹李菲菲汪思應單位:安徽醫科大學

一、基本知識

1．元件的選擇．電學實驗中，元件的選擇十分重要，它關乎著電路是否能設計成功．首先應該選擇合適的電源，在選擇時一定要考慮符合電路設計的電流值，其次還要對電表進行選擇，盡量選擇更貼近自己需要的量程，保證設計的精確性．還要選擇適合電路的元件的型號等，將這些問題都進行全面考慮才能保證實驗的進行．2．了解元件的使用方法．電路設計中存在許多電路元件，要想電學實驗能順利的進行，就必須了解各種電路元件的使用方法和使用規則．例如電表，電表上顯示兩個數值，如果不提前進行了解很容易將數值弄混．造成實驗結果的錯誤．因此電學實驗中電路設計時一定要先弄清電路元件的使用方法，才能保障實驗的進行．3．熟悉電路構成，加強對特殊電路的記憶與理解電學實驗中有許多特殊的電路，如果內心沒有一個完整的電路構成圖，在遇到這些特殊電路時，就沒有辦法將實驗順利開展下去．因此在實驗前一定要加強對電路構成的設計．

二、電路設計的原則

1、整體性原則．在電路設計時不能將每一部分分開設計，電路的各個部分的關聯性都很強，必須以整體性的原則進行設計，電流、電壓的選擇等都是根據電路的整體方案進行選擇的．2、優化原則．電路設計不是一個簡單的電學實驗，它有龐大的系統性，在這個系統里又有許多小系統，這樣才能形成一個完整的電路，電路設計時或多或少都會有一定的問題存在，出現這些問題不能視而不見，要將問題進行整合，拿出一套合理的改進方案，將電路設計達到最佳的設計效果．3、功能性原則．電學實驗電路設計不是讓學生完成一個簡單的實驗，目的是為了讓學生通過電路設計來掌握一定的學習技能，這才是進行電路設計最終要完成的目標，所以在電路設計上一定要考慮它的功能性．

三、電路設計的方法

1．明確實驗目的．所有的實驗設計都有一個設計目的，為了達到這個目的才來進行實驗操作，電路設計前也應該如此，首先要設定一個實驗的目標，然后再進行實驗，實驗結束后來看看自己的實驗結果是否達到了設計目的，才能從中分析思路找到設計的缺陷，從而進行改進．2．選擇實驗器材．實驗設計除了理論的知識還需要實驗器材的支撐，我們明確了實驗的目的后就要進行實驗器材的選擇，選擇時一定要配合自己的設計目標，盡可能的保證實驗器材對實驗帶來的誤差影響，選擇最適宜的器材將誤差降到最低．選擇器材時還要考慮器材的操作性是否適用于自己的實驗設計中，避免在進行實驗時造成實驗失敗．在器材選擇上最應該注意的就是器材的安全性，由于電路設計的復雜性往往會由于器材的選擇不當造成電路燒毀，因此在器材的選擇上這些問題都應該被注意．3．選擇設計方案．電路設計是一種靈活的設計，不同的方案可以有不同的設計效果，實驗目的、實驗器材確定后根據這些內容來進行分析選擇一些適宜的電路設計方案，將它們整理出來，繪制成設計圖，結合學過的理論知識加以比較選擇最適宜的設計方案．包括電流表應設計內接還是外接，滑動變阻器應采取分壓式接法還是限流式接法，電路結構原理選擇伏安法還是半偏法等等．保證電路的設計方案能順利的運用在電學實驗中．4．簡化電路方程．電路設計中有許多的電路方程，它們是非常復雜的，但是在電路設計時還必須要用到，如果不將其進行簡化在設計的過程中就會遇到許多麻煩，不僅會對電路的結構產生較大的影響，還有可能造成電路系統紊亂，所以在進行電路設計前要在合理的范圍內將復雜的電路方程簡化，保證電學實驗的有效進行．5．電路設計案例分析．在描繪標有“2．5V0．3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實驗中，使用3V干電池和滑動變阻器進行供電．該實驗本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調，所以也只能是選用分壓接法進行供電．只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發光時的電阻為12．5Ω，因此最好是選用實驗室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器．電路實驗設計題其設計思路、方法一般都來源于教材，要求用學過的物理知識、原理、實驗思路、方法設計出合理的方案．因此在教學中或者復習過程中要特別注意對所學過電學實驗問題的多種方法、遠離的優劣、電路聯接式的選擇方法以及有關的實驗注意事項進行歸納總結．從中體會多種方法的優劣，養成發散性思維的好習慣，才能比較順利完成實驗設計問題．高中物理電學實驗電路設計學習起來雖然復雜，但是如果方法得當，進行實驗前考慮的全面，在進行電路設計時就會相對簡單些．高中生進行實驗是對學生的理論知識及動手能力的考察，教師在學生的操作過程中也要加以指導幫助學生實驗的誤差變小，安全性提高，學生才能更好的將電學知識運用到考試中和實際生活中．

“凡事預則立，不預則廢。”科學探究也是如此：自主設計實驗,可以讓學生有目的地去探究、去分析、去總結，能有效發展學生的實驗能力和創新思維。但許多教師總片面地認為實驗能力就是操作能力，在教學時，常常讓學生按照已有的設計機械地操作。學生對實驗的理解很淺顯，探究只停留在膚淺的表面，不能很好地找到科學規律。這種教學方式既不能培養學生的設計能力，又無法體現學生的主體地位。那我們如何幫助學生提高實驗設計能力呢？

一、有的放矢——引導學生明確實驗目的

實驗目的是學生設計科學實驗的出發點和最終目的，每個實驗都至少有一個目的，學生必須清楚自己要設計的實驗是為了解決什么問題。只有學生對實驗目的理解透徹,對要研究的問題思考才會深。也就是說這個目的對后續的實驗操作、交流分析、討論總結等流程影響很大，學生對實驗目的的解析水平將直接影響整個科學探究。學生在進行自主的實驗設計時，就能提出科學的問題，明確探究的內容，理解實驗的目的。如在教學三年級的《蚯蚓》一課時，觀察蚯蚓部分，教師可以在探究活動前布置任務讓學生分辨蚯蚓的哪一端是口，哪一端是肛門。質疑是最佳的學習動力，這個細致的問題是三年級學生有興趣、有疑惑的，也是他們急想解決的問題。這一任務的設置可以幫助學生更好地理解實驗目的，更快地設計實驗方案，之后的實驗探究也會更加仔細。小學生為了證明自己對蚯蚓的相關猜測，必定會仔細探究蚯蚓的身體結構、運動方式，等等。這樣了解實驗目的后的自主設計，比簡簡單單的一句：“觀察蚯蚓外形并記錄”效果要好得多，學生在設計實驗證明蚯蚓哪一端是口、哪一端是肛門的過程中，始終處于要探究的問題情境之中。這種“扶”式教育，提高了學生的設計能力，也為后續實驗提供了思維基礎。

二、對癥下藥——引導學生選擇合適器材

“工欲善其事，必先利其器。”科學探究需要充足的科學儀器和實驗材料，其教學效果也是由材料的多寡、是否適用決定的，合適的器材可以讓探究實驗事半功倍。引導學生在選擇器材上花心思，可以在思維上提示學生，讓他們更全面、更深入地思考實驗，理解實驗，這樣無形之中也就提高了學生的實驗設計能力。在學生周圍，有著許多的科學儀器和實驗材料，它們有的功能不同，適用范圍不一；有的功能相似，可以互相替換。小學生在設計實驗方案時必須考慮探究實驗的具體情況，進行科學合理的篩選。所選的科學儀器和實驗材料應該是適用恰當、能達成實驗目的的。簡單來說就是：學生要選擇盡量簡單的實驗材料，讓實驗效果盡量明顯。如在教學五年級《光是怎樣傳播的》時，證明光是沿直線傳播部分，“選擇哪些材料讓光傳播的實驗效果更大、更明顯？”“這個卡紙的實驗材料是不是比那個塑料板的實驗材料更簡單、更適用？”“改變了實驗材料是否也要相應地改變光傳播的實驗設計？”……這一系列問題能激發小學生對光傳播實驗的理解。如果學生選擇用生活物品來進行實驗，如用吸管代替直彎管，用一次性塑料杯代替玻璃燒杯等，只要不影響探究實驗的效果，是很值得提倡的。因為這些“替代式”設計改變了原有教學的封閉狀態，可以讓學生在家繼續探究，從而大大突破科學探究活動在時間和空間上的限制。

三、因材施教——引導學生設計不同實驗

摘要:為了滿足國家社會轉型和經濟結構調整的要求，加強應用型人才培養成為地方本科高校的中心工作。突出“以學生為主體，自主學習策略”的教學理念，培養學生綜合實驗能力，有利于提高學生的科學素質。針對目前地方高校化學實驗教學中存在的教學內容、教學組織與學習評價等方面的問題進行分析，提出了相應的教學策略，如實驗教學內容系統化、調動學生自主學習的主動性、學生學習考核過程化等，有效促進了高素質應用型人才脫穎而出。

關鍵詞:化學實驗教學;實驗教學現狀;教學策略

目前，我國正處于社會轉型和經濟結構調整的重要時期，正面臨從傳統社會向現代社會、從封閉性社會向開放性社會的發展和變遷，就業形式發生了急劇的變化，不僅需要一大批科學家、工程師和經營管理人才，更需要數以億計的高技能人才和高素質勞動者。為了滿足國家社會轉型和經濟結構調整的要求，2014年，國務院頒布的《關于加快發展現代職業教育的決定》指出，采取試點推動、示范引導等方式，引導一批普通本科高等學校向應用技術類型學校轉型，重點舉辦本科職業教育。應用型人才應具有較系統的理論基礎和扎實的工程實踐能力，是具備可持續發展潛力和創新精神的應用型科技人才和行業技術骨干或領軍人物［1］。應用型人才培養強調淡化知識傳授、重視學生實踐能力的培養，其核心環節是實驗教學和實踐教學［2－3］。實驗教學是鞏固學生理論學習和加深對理論認識的有效途徑，是規范基本操作、培養科學處理問題的方法和技巧、樹立安全意識的一個重要環節，是有效實施實踐教學環節的保障［4－6］。2013年許昌學院成為河南省地方本科院校轉型發展的首批試點單位，2015年確立為河南省高校轉型示范單位。教育部將許昌學院轉型探索贊譽為“許昌模式”，同年4月，全國人大委員長張德江到校調研，對許昌學院應用型本科院校轉型的思路與實踐，以及學校主動融入地方經濟社會發展的辦學模式給予了充分的肯定，這條路子很好，要繼續走下去。為了落實各級領導的囑托，學校大力推進應用技術型大學改革試點、示范工作，采取了一系列舉措，鼓勵教師積極投身教學改革，加強實驗教學改革是許昌學院應用型人才培養教學改革的重要舉措之一。實驗教學是化學教學的最基本特征［7－8］。針對基礎課實驗教學中存在的問題進行分析，探討基于應用型人才培養的化學實驗教學策略，對于提升化學專業應用型人才培養質量具有積極的現實意義。

1基礎實驗課程教學現狀

1．1實驗教學內容開設現狀

(1)實驗教學內容重復或雷同。化學專業基礎實驗課程包括無機化學、分析化學、有機化學和物理化學，各門課程教學內容自成體系，造成同一實驗技能的訓練與方法在不同課程的實驗中重復出現，實驗教學內容體系缺乏系統性和完整性。(2)實驗教學內容與時展不同步。實驗教學內容陳舊滯后，體現現代科技發展水平的相關教學內容匱乏。僅僅是對理論的簡單驗證、難以實現對已學知識的融會貫通、舉一反三。(3)實驗教學內容中主要是基礎性實驗，綜合性實驗較少，設計性實驗基本沒有開設。由于地方院校教師資源匱乏，學生人數多，教學任務繁重，沒有足夠的教師指導學生進行設計性實驗，因此，絕大多數學校實驗教學內容根本就沒有開設設計性實驗。

(一)研究內容

1．模擬噴泉的原理。

2．氣體溶解度的大小對噴泉實驗的影響。

3．吸收液的作用，吸收液的使用有何要求。

4．噴泉的顏色、裝置的改進。

(二)研究目的

摘要：污泥作為一種特殊固廢，因其含水率大、易獲得等特點，在脫水、熱解處理等科研課題方面被大量研究，在高校科研平臺開展廣泛實驗。如何基于高校對于污泥脫水及熱解處理的眾多科研平臺及人才資源優勢，搭建適宜于本科教學實驗的創新平臺，具有重要意義。本論文對搭建基于污泥處理科研平臺的本科教學實驗設計思路進行研討和分析，并提出具體實施路徑。

關鍵詞：污泥處理；科學研究；本科教學；實驗設計

污泥是一種較為特殊的固廢，為廢水凈化過程產生的、富含水分的、具有流動性或塑性的廢物[1]。目前，隨著廢水處理技術的推廣應用與發展，污泥的產生量越來越大，種類和性質也變得愈加復雜[2]。污泥中濃縮了廢水中有毒有害物質，所以污泥是影響環境較為嚴重的固體廢棄物[3]，污泥的合理化處理和處置是目前研究的熱點和難點。近年來關于“污泥”主題發表的論文呈逐年增加的趨勢（如圖1所示，見知網），且對于污泥的研究多集中在污泥脫水。國內實驗室對污泥處理進行科學研究的平臺大量建立，同時也有一大批研究污泥處理的高校教師及工程師。若能基于目前較大量的關于污泥處理的科研平臺和科學研究人員開展與“污泥處理”相關的《固體廢物處理與處置》（以下簡稱《固廢》）本科教學實驗，具有較大優勢。

一、基于污泥處理科研平臺進行本科教學實驗的優勢

（一）污泥的處理和處置囊括“固廢”課程的多個知識點

污泥的處理包含污泥濃縮、污泥調理、污泥脫水、污泥消化、污泥干化及污泥熱解等，同時污泥處置主要包括污泥堆置、衛生填埋等，以上內容已涉及固廢的特性分析、預處理、物化處理、生物處理、填埋處置等“固廢”課程主要章節內容。污泥的處理與處置明顯由多個環節組成，而每個環節又可與實驗方法的選擇或實驗平臺的搭建一一對應。以各學校最常開設的“污泥的真空脫水過濾實驗”為例，雖實驗裝置簡單，所需購置的耗材數量也較少，但通過該實驗的設置使學生系統地掌握污泥特性分析、污泥調理及脫水過程操作及基本原理。

摘要：3R原則（即替代，減少，優化）廣泛適用于實驗教學和任何科研領域的動物實驗中。成功應用3R的關鍵是在收集數據之前，需要提前考慮好合理的實驗設計和分析方法。很多實驗設計原則，比如實驗設計要有效、可靠和高效；實驗結果的統計方法要清晰透明；在實驗室確保對動物福利的尊重和理解，都是有助于實現3R原則目標的關鍵。

關鍵詞：3R原則；實驗設計；應用

3R原則適用范圍很廣，比如基礎醫學的實驗教學，科學研究，或是獸醫學，最直接的就是實驗室的動物實驗。然而目前，3R原則是否可以成功應用于實驗室，仍然是一個不容樂觀的問題。十年前歐盟每年用于研究和藥物檢測的實驗動物大約1200萬只，美國每年至少1700～2200萬只[1]。而最近幾年每年全球實驗動物使用量預計至少在一億以上。然而，這還僅僅是保守估計，因為很難準確統計出所有用于實驗的動物數量，大部分國家不會將相關數據公布出來。從現有的數據可以清楚地看到，在過去幾十年里，用于科學研究的實驗動物數量有增無減。合理應用3R原則可以有效解決這個問題，因此，3R原則及其在實驗中的應用和推廣至關重要。

13R原則

3R原則是1959年英國動物學家WilliamRussell和微生物學家RexBurch在經典著作《仁慈試驗技術原理》提出的[2]。3R原則中的“R”分別是replacement（替代），reduction（減少），refinement（優化）。作為實驗動物倫理法則，應用于任何與動物實驗相關的科學研究、實驗教學及其他領域中。旨在倡導研究者在工作中用其他實驗方法或實驗材料取代實驗動物，通過合理的實驗設計把實驗動物的使用量降到最低，改善或者降低實驗動物承受的痛苦。第一個“R”，replacement（替代），分為絕對替代和相對替代。絕對替代是最理想的結果，比如通過計算機建立虛擬模型來替代活體動物和動物來源的細胞、組織、器官，完全取代實驗動物。而相對替代，則是指使用動物來源的，已經建立好的細胞系，或者用低疼痛感的模式動物（單細胞動物）替代哺乳動物。第二個“R”，reduction（減少），指在不影響實驗數據的“質”和“量”的前提下，盡可能減少實驗動物的使用量，提高實驗動物的利用率和實驗的精確度。“減少”不單是指在原有的實驗上減少使用實驗動物的數量，除此之外，還有一層“相反”的含義，就是增加單個小實驗的動物使用量，所獲得的實驗結果可以有效減少整個實驗設計所需的動物數總量。最后，第三個“R”，refinement（優化），指通過任何途徑來避免或減少實驗動物現有的或潛在的精神緊張、痛苦和不良反應，提高實驗動物福利。Russell和Burch把對動物的傷害分為必然傷害和偶然傷害。必然傷害是指實驗設計帶給實驗動物的傷害，偶然傷害則是由于操作不當對實驗動物造成的意外傷害。

23R在實驗設計中的應用

摘要：小學科學課學生實驗設計能力是科學素養的重要組成部分，也是實現科技創新的重大前提。科學課堂教學中，很多探究實驗前都要有一個完整的實驗設計方案或設想。經過多年科學課的教學實踐，做了大量的科學調查、分析，對培養學生實驗設計能力進行了嘗試研究。

關鍵詞：實驗設計；能力；課程理念；科學素養

近年來，大家開始側重讓學生進行實驗設計，考查學生的實驗能力、思維能力和創新能力，以及進行科學實驗的思想和方法。在日常科學課堂教學中，部分的實驗教學雖然重視培養學生的實驗能力，但一部分教師把實驗能力的培養等同于單一的實驗操作技能的培養，很少讓學生獨立進行實驗設計，或者說實驗設計能力的培養缺乏系統性。培養學生實驗設計能力是減輕學生負擔、提高教學質量、培養創新能力、提升科學素養的重要途徑。

一、現狀分析

在小學科學課堂中，學生普遍存在實驗設計能力不強的問題，究其原因，主要存在于以下幾個方面。1.科學教師師資問題制約著實驗教學在小學，首先要保證語數外三門主課的師資；其次要保證音體美三門專業性較強的副課的師資；而科學、思想品德這幾門被認為專業性不強的“副課”，50%~70%由主課教師兼職，部分學校專職科學的教師偏少。兼職教師精力有限，在科學知識、科學技能等方面并不是很專業，因此在教學中，這部分教師更關注結果，而不注重探究的過程，更不會去培養學生的實驗設計能力。2.科學教師課程理念沒有完全轉變對教師而言，課堂教學就必須給學生自由的空間，依據學生的志趣、才能、資質和特長，尊重學生個體的差異性、獨特性、創造性，鼓勵學生自由探索，大膽猜測，大膽質疑，敢于發表不同意見，甚至是異想天開。但很大一部分教師還沒有完全擺脫“以知識為中心”的課程觀念的束縛，還沒有完全建立以全面提高學生的科學素養為宗旨的教學觀念。因此，在課堂中，實驗教學往往匆匆而過，實驗設計等不到關注。3.學生實驗訓練時間得不到保證實驗設計包括提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達與交流等方面，過程長環節多。科學學科在小學階段每周只有2~3課時，一節課留給實驗探究環節的時間并不是很多，老師在上課時要求學生在較短時間內完成，有時教師為了得到正確結論，不愿花費很多時間讓學生自己去設計，大多時候是模仿做一下算了，得到結論就可以了。這樣一來，實驗教學經常匆匆而過，學生的實驗設計能力自然難以提高。4.學生缺少實驗成功的體驗良好的學習環境要為學生創造成功的機會，培養成功心理，讓學生多點成功的體驗，減少失敗的負面影響，鼓勵進步，增強信心。但目前的教學環境下，部分老師有一種誤解，經常要求實驗設計面面俱到，學生很難取得成功、很難獲得老師的表揚。長此以往，在多次失敗的打擊下，學生就會對實驗設計產生厭倦、害怕甚至對抗的心理。在這種消極情緒的支配下，又怎能提高學生設計科學實驗的能力呢？

二、培養策略