培養(yǎng)學(xué)生能力是現(xiàn)代教育的主要標(biāo)志和根本任務(wù)?？茖W(xué)成為未來世紀(jì)的中心學(xué)科，更應(yīng)重視對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容，是科學(xué)老師常用的教學(xué)手段 ，也是學(xué)生學(xué)好科學(xué)的有效方法。所以，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為突破口，探索一條培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑是必要的，也是可行的。在我國，現(xiàn)行中學(xué)教材中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)大多是照方抓藥式的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)性、探索性不強(qiáng)，影響了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。有些實(shí)驗(yàn)成功率又不高，更抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和積極性。
一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
中學(xué)生所做過的絕大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是教材中預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只是通過實(shí)際操作，觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出事先已確定的結(jié)論。這種實(shí)驗(yàn)，我們稱之為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行傳統(tǒng)科學(xué)教材中安排的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)的科學(xué)知識(shí)有一定的作用，但由于實(shí)驗(yàn)安排始終處于概念理論的領(lǐng)隊(duì)地位，實(shí)驗(yàn)僅僅作為驗(yàn)證科學(xué)知識(shí)的手段，而缺乏對(duì)知識(shí)信息作縱向和橫向的反饋，因此會(huì)阻礙學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展，不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)器材、藥品、確定實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的延續(xù)和發(fā)展，是克服學(xué)生普遍存在的理論高分、實(shí)驗(yàn)低能的有效手段。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)手動(dòng)腦、培養(yǎng)學(xué)生多方面能力的過程，是尋方治病的過程。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中常常會(huì)有別有天地的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和心理感覺，學(xué)生興趣盎然。同時(shí)學(xué)生也會(huì)遇到挫折和失敗，這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行挫折教育、發(fā)展學(xué)生非智力因素的一種有效手段，這也是我們現(xiàn)代教育中所必須的。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的定義界定和作用
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題所提出的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，讓學(xué)生在學(xué)得的科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能技巧的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案來解決問題的過程。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題一旦提出，學(xué)生作為認(rèn)識(shí)主體必定要經(jīng)歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個(gè)科學(xué)認(rèn)識(shí)過程。
首先需要分析課題所要得到的科學(xué)事實(shí)是什么，再依次選取欲得到這些事實(shí)應(yīng)采取的正確方法，所使用的儀器設(shè)備，應(yīng)控制的外界條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析評(píng)估等等，這一系列的思考步驟為認(rèn)識(shí)主體指明和制定了正確的認(rèn)識(shí)方向和道路，是主體順利達(dá)到科學(xué)認(rèn)識(shí)目的的主觀手段和工具。作為操作步驟則是為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達(dá)到科學(xué)目的的現(xiàn)實(shí)手段和工具。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一方法的實(shí)施恰恰就是借助于問題情境下，思考步驟和操作步驟兩方面的強(qiáng)化實(shí)踐，使學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中有效地提高解決問題的能力，從而也就有效地落實(shí)中學(xué)科學(xué)教學(xué)大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學(xué)方法教育”的要求。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)
1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、裝置的進(jìn)一步完善，會(huì)提出改進(jìn)意見；
2. 對(duì)于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實(shí)驗(yàn)方案；
3. 綜合運(yùn)用已學(xué)過的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本技能，根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孕性O(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證結(jié)論，得出規(guī)律，探索新知識(shí)，解決新問題。
四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)說明
1．在平行班中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是試驗(yàn)班與對(duì)照班相比，試驗(yàn)班學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、觀察能力、動(dòng)手能力及意志品質(zhì)等方面均強(qiáng)于對(duì)照班。中考時(shí)試驗(yàn)班學(xué)生實(shí)驗(yàn)題失分率明顯降低。
2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍和最佳的學(xué)習(xí)心境，大大提高了學(xué)習(xí)效率 。尤其是設(shè)計(jì)“失敗實(shí)驗(yàn)”，經(jīng)過“失敗—成功”的多次反復(fù)，對(duì)學(xué)生的震撼力深刻、持久。在這一過程中，學(xué)生獲得了科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了能力，促進(jìn)了身心發(fā)展，培養(yǎng)了良好的意志品質(zhì)和實(shí)事求是勇于探索的精神。同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對(duì)他們以后的工作和學(xué)習(xí)都打下一定的基礎(chǔ)。
3．在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，尋找了許多生活及工業(yè)廢舊物資，如廢塑料瓶、廢干電池等，來代替科學(xué)儀器和藥品，這樣既減少了環(huán)境污染，又做了科學(xué)實(shí)驗(yàn)，變廢為寶，一舉兩得。這一做法對(duì)改善偏遠(yuǎn)、落后的農(nóng)村中學(xué)的辦學(xué)條件和實(shí)驗(yàn)條件，提高實(shí)驗(yàn)的開課率，無疑是一條可行的路子。
可見，在中學(xué)科學(xué)教學(xué)中，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑，我們應(yīng)予以重視、研究和發(fā)展，以培養(yǎng)更多的既掌握一定科學(xué)知識(shí)，又具備一定能力的社會(huì)主義建設(shè)人才，使科學(xué)教育更好地為祖國的科學(xué)事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。