現(xiàn)狀
培養(yǎng)學生能力是現(xiàn)代教育的主要標志和根本任務(wù)?？茖W成為未來世紀的中心學科，更應(yīng)重視對學生能力的培養(yǎng)?？茖W實驗是科學教學的主要內(nèi)容，是科學老師常用的教學手段 ，也是學生學好科學的有效方法。所以，以科學實驗為突破口，探索一條培養(yǎng)學生能力的有效途徑是必要的，也是可行的。在我國，現(xiàn)行中學教材中的科學實驗大多是照方抓藥式的驗證性實驗，啟發(fā)性、探索性不強，影響了對學生能力的培養(yǎng)。有些實驗成功率又不高，更抑制了學生學習科學的積極性。
傳統(tǒng)實驗與設(shè)計實驗
中學生所做過的絕大多數(shù)科學實驗都是教材中預(yù)先設(shè)計好的實驗。學生只是通過實際操作，觀察一下實驗現(xiàn)象，得出事先已確定的結(jié)論。這各實驗，我們稱之為傳統(tǒng)實驗?，F(xiàn)行科學教材中安排的實驗對學生形成、理解、鞏固所學的科學知識有一定的作用。但由于實驗安排始終處于概念理論的領(lǐng)隊地位，僅僅作為驗證科學知識的手段，而缺乏對知識信息作縱向和橫向的反饋，因此有可能阻礙學生創(chuàng)造思維的發(fā)展，不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實驗相對應(yīng)的是自己設(shè)計實驗，這種實驗只給出實驗?zāi)康?，由學生自己設(shè)計實驗方案、選擇實驗器材、藥品、確定實驗步驟、分析實驗結(jié)果。設(shè)計性實驗是傳統(tǒng)實驗的延續(xù)和發(fā)展，是克服學生普遍存在的理論高分，實驗低能的有效手段。實驗設(shè)計是一個動手動腦、培養(yǎng)學生多方面能力的過程，是尋方治病的過程。在實驗設(shè)計過程中常常會有出人意料的實驗現(xiàn)象和心理感覺，學生興趣盎然。同時也會遇到挫折和失敗，這也是對學生進行挫折教育、發(fā)展學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。
實驗設(shè)計的定義界定和作用
實驗設(shè)計是根據(jù)實驗課題所提出實驗?zāi)康模寣W生在已有的科學知識和實驗技能技巧的基礎(chǔ)上，選擇恰當?shù)膶嶒灧桨竵斫鉀Q問題的過程。實驗設(shè)計的課題一旦提出，學生作為認識主體必定要經(jīng)歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個科學認識過程。即首先需要分析課題所希望得到的科學事實是什么，再依次選取欲得到這些事實應(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，對實驗結(jié)果的分析評估等等，這一系列的思考步驟為認識主體指明和制定了正確的認識方向和道路，是主體順利達到科學認識目的的主觀手段和工具。而作為操作步驟則為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達到科學目的的現(xiàn)實手段和工具。因此，實驗設(shè)計這一方法的實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化實踐，使學生在科學知識的學習中有效地提高解決問題的能力，從而有效地落實中學科學教學大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學方法教育”的要求。
實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)目標
對實驗原理、方法、裝置的進一步完善，會提出改進意見；
對于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實驗方案；
綜合運用已學過的科學基礎(chǔ)知識和實驗基本技能，根據(jù)確定的實驗?zāi)康模孕性O(shè)計科學實驗方案，驗證結(jié)論，得出規(guī)律，探索新知識，解決新問題。
實驗設(shè)計推廣存在的難題
1．由于僅限于現(xiàn)行科學教材實驗進行探討，缺乏對國內(nèi)外各種有關(guān)資料的收集、驗證和篩選工作，因此從培養(yǎng)學生素質(zhì)的高度來看，尚缺乏整體研究。
2．升學率的牽制，大面積推廣受阻。
3．課時安排，老師的能力及實驗室的配置也存在矛盾。
盡管如此，鑒于實驗設(shè)計這一教學方法對提高學生解決問題能力的實際作用，它應(yīng)該是科學實驗教學方法的改革方向之一。
實驗設(shè)計試驗的幾點說明
1．在平行班中進行試驗，結(jié)果是試驗班與對照班相比，學生的自學能力、思維能力、觀察能力、動手能力及意志品質(zhì)等方面均強于對照班。中考中試驗班的同學實驗題失分率明顯降低。
2．實驗設(shè)計給學生創(chuàng)造了一個良好的學習氛圍和最佳的學習心境，大大提高了學習效率。尤其是設(shè)計“失敗實驗”，經(jīng)過“失敗—成功”的多次反復(fù)，對學生的震撼力深刻、持久。在這一過程中，學生獲得了科學知識，培養(yǎng)了能力，促進了身心發(fā)展，培養(yǎng)了良好的意志品質(zhì)和實事求是、勇于探索的精神。同時使學生受到科學研究方法的訓(xùn)練，對他們以后的工作和學習都打下一定的基礎(chǔ)。
3．在實驗設(shè)計過程中，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，來代替科學儀器和藥品，這樣既減少了環(huán)境污染，又做了科學實驗，變廢為寶，一舉兩得。這一做法對改善偏遠、落后的農(nóng)村中學的辦學條件和實驗條件，提高實驗的開課率，無疑是一條可行的路子。
可見，在中學科學教學中，加強實驗設(shè)計，是培養(yǎng)學生能力的有效途徑，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知識，又具備一定能力的社會主義建設(shè)人才，從而使科學教育更好地為祖國的科學事業(yè)和經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。