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)重視對學(xué)生能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)實驗是科學(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)實驗為突破口，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)實驗大多是照方抓藥式的驗證性實驗，啟發(fā)性、探索性不強(qiáng)，影響了對學(xué)生能力的培養(yǎng)。有些實驗成功率又不高，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)實驗與設(shè)計實驗
中學(xué)生所做過的絕大多數(shù)科學(xué)實驗都是教材中預(yù)先設(shè)計好的實驗。學(xué)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。這種實驗，我們稱之為傳統(tǒng)實驗。現(xiàn)行傳統(tǒng)科學(xué)教材中安排的實驗對學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)的科學(xué)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，實驗僅僅作為驗證科學(xué)知識的手段，而缺乏對知識信息作縱向和橫向的反饋，因此會阻礙學(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?，要求學(xué)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(xué)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(xué)生多方面能力的過程，是尋方治病的過程。在實驗設(shè)計過程中常常會有別有天地的實驗現(xiàn)象和心理感覺，學(xué)生興趣盎然。同時學(xué)生也會遇到挫折和失敗，這也是對學(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)實驗課題所提出的實驗?zāi)康?，讓學(xué)生在學(xué)得的科學(xué)知識和實驗技能技巧的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?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(xué)生作為認(rèn)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(xué)認(rèn)識過程。
首先需要分析課題所要得到的科學(xué)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(rèn)識主體指明和制定了正確的認(rèn)識方向和道路，是主體順利達(dá)到科學(xué)認(rèn)識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(qiáng)化實踐，使學(xué)生在科學(xué)知識的學(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、實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)目標(biāo)
1. 對實驗原理、方法、裝置的進(jìn)一步完善，會提出改進(jìn)意見；
2. 對于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實驗方案；
3. 綜合運(yùn)用已學(xué)過的科學(xué)基礎(chǔ)知識和實驗基本技能，根據(jù)確定的實驗?zāi)康?，自行設(shè)計科學(xué)實驗方案，驗證結(jié)論，得出規(guī)律，探索新知識，解決新問題。
四、實驗設(shè)計實驗的幾點說明
1．在平行班中進(jìn)行試驗，結(jié)果是試驗班與對照班相比，試驗班學(xué)生的自學(xué)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(qiáng)于對照班。中考時試驗班學(xué)生實驗題失分率明顯降低。
2．實驗設(shè)計給學(xué)生創(chuàng)造了一個良好的學(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“失敗實驗”，經(jīng)過“失敗—成功”的多次反復(fù)，對學(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，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)和實事求是勇于探索的精神。同時使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對他們以后的工作和學(xué)習(xí)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(xué)儀器和藥品，這樣既減少了環(huán)境污染，又做了科學(xué)實驗，變廢為寶，一舉兩得。這一做法對改善偏遠(yuǎn)、落后的農(nóng)村中學(xué)的辦學(xué)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(xué)科學(xué)教學(xué)中，加強(qiáng)實驗設(shè)計，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，又具備一定能力的社會主義建設(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)。