从去年起，笔者参与了《废电池回收意识与污染处理的调查与实验》这一课题的调查与研究，回顾一年多的探究过程，本人深深感到学生一起参与的课题研究确实能极大地提高了学生的学习效率，但这样的学习机会毕竟很少，如何能在课堂上更好地体现学生的主动性、积极性，如何在课堂上提高他们的动手能力、观察能力。我思考了很久，也翻阅了一些资料，根据课堂实验探究的特点，概括出这样的规律：实验探究课堂设计的原则是培养学生理论思维能力、科学观察能力、基本操作能力和创新能力。
一 在实验设计过程中培养学生的理论思维能力
实验探究一般包括“提出问题――猜想与假设――制订计划――观察、实验――得出结论――评估与交流”等环节。实验设计得好与差不仅能很好地反映出一个人的实验能力，而且能从侧面反映出一个人的理论思维能力。各类考试也非常重视实验设计这种题型。因此，从实验设计上讲，培养中学生的思维能力是非常必要的。
我在课题研究中，要求学生先从生活中提出问题，然后自己设计实验步骤，要对影响实验结果的可能因素做全面的考虑，用控制变量的方法选择适当的一个或几个固定的因素进行实验；最后对实验结果进行分析与处理。我先给学生两个任务：第一，回家养金鱼，要养在放有废旧电池的水里。第二，回家种植物，要用含有废旧电池的水浇。几天下来大家感触很深，深刻认识到废旧电池对动物和植物的残害并且提出更深入的问题：有没有可以净化电池污染的植物？同学们都相信有。于是经过一个星期查找资料、调查。最终我们的学生自己设计了两个实验：（1）验证废旧电池的毒性；（2）满江红是否对废电池污染的水体有净化作用。实验的设计包括实验材料（金鱼的大小，电池的型号）、实验观察的时间（每天派专人来观察并且纪录）、实验的现象（考虑水体的杂质变化情况）、实验的结果（用pH试纸测定），最后统计金鱼存活的时间，进行实验对照。
科学实验教学中，需要引导学生学会发现问题、认识问题，做好实验前的设计。对于大量的演示实验和学生实验我们不能简单地采取“拿来主义”机械地给学生操作一次，而应该给学生更多的时间去发现问题、分析问题、解决问题，提高学生的理论思维能力。在日常的教学过程中我们可以有更多的事先安排，让学生亲自去发现问题。例如在学习物质的酸碱性的知识时，我们可以在新课前给学生布置家庭实验，给每个学生几张pH试纸让他们去发现身边的酸和碱。通常意义上的作业学生做得不少，而家庭实验作业没有太多的负担，学生通常会比较喜欢，学生思维更加活跃，较少受束缚，对这个知识点比较容易掌握，能够把教与学融为一体。我们也可以在课堂上精心设计，引导他们用不同的实验方法去研究问题。比如，比较法――研究物体的沉浮条件时，用重力相同的压偏的与中空的牙膏皮作比较；积累法――用秒表测出每次心跳的时间；放大法――用光线来反映物体的微小形变；控制变量法……
二 科学观察能力的培养
观察在实验中有十分重要的地位，与思维有密切联系，有人比喻为“思维的触角”。俄国著名科学家门捷列夫曾说：科学的真理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有前进。实验的观察越细致、越准确，学生的认识就越丰富、越深刻，思维也就愈加活跃、广阔，分析与解决问题的能力也就越强。
实验起初，学生记录报告很粗糙，仅仅注明了金鱼是否还活着。于是我与他们一起观察，并引导他们结论很重要，有同学提出对金鱼的灵活度、水体的直观变化、pH测出来的数值都要观察并纪录，之后大家讨论这些天观察结果并且分析这些现象有什么联系，存在着什么差异，活跃了整个实验组成员的思维。
首先，在实验教学中预先引导学生明确观察的目的，也就是说要让学生认识在实验中要观察什么，观察的现象要解决什么问题，这样，才能使学生有目的地主动参与实验教学，做到注意力集中，观察的现象完整、清晰，有的放矢，使观察达到预期的目的。例如，在天竺葵验证光合作用实验中，我们把部分遮光的叶片洗去叶绿素，在碘酒下呈现不同颜色，分析得出光合作用需要阳光的结论。
其次，要引导培养学生养成良好的观察习惯，学会正确的观察方法，提高观察能力。现行中学教材中的化学实验，大多是验证性实验。由于实验前就已经知道结果，导致学生往往在实验过程中，不注意观察实验现象，或是只注重新奇、有趣、现象明显的地方，而忘记细致地有目的地观察任务，盲目地应付实验，对实验报告照本宣科的填写。例如在测量不规则漂浮物体密度的实验，在配制一定浓度的氯化钠溶液中，正确的操作、读数习惯都直接影响实验的效果。
最后，要加强老师在实验操作中的引导作用。在演示实验中指导学生仔细观察实验的每个细节以至全过程，并恰当地解释实验现象。让学生一起参与整个实验过程，系统观察。在演示实验中必须使学生明白看什么，所要观察的目的和内容；知道怎么看――观察的顺序以及看到了什么――观察的结果，并对结果进行分析和比较，学会从现象中归纳出本质。在实验课之前要让学生明确通过观察要获得哪些资料，解决哪些问题；拟定好观察计划，制定观察程序，同时引导学生进行系统层次清晰的观察，防止主次不分、顾此失彼。例如我们可以在学物质在水中的溶解时，边演示边引导学生观察。将三种物质分别放入水中：（1）沙子放入水中，沙子逐渐沉到水里。（2）食盐放入水中，食盐慢慢变少。（3）高锰酸钾放入水中，水变成紫色的溶液。让学生用自己的话解释实验现象，引导学生从现象深入到实质的理解，掌握溶解的概念。
三 重视实验基本操作能力的培养
在做满江红是否对被废电池污染的水有净化作用的实验时，学生要称量一定质量的满江红进行对比实验。发生了一个小插曲，学生在调节天平平衡，左边放物品，右边放砝码等方面都操作得很规范，称量30g满江红、50g满江红都没有问题，但需要100g（不包括小烧杯的质量）的时候，他没有发现天平的量程是100g，于是我故意问：这个天平能称多重的东西，有同学回答100g，但这位同学仍然进行自己的实验，我走到他旁边拿起空的小烧杯说，不知道这个烧杯有多重你给称一下，这时他才恍然意识到这个问题并问我：老师有没有称量大于100g的天平。学生之所以出现这样的失误，主要是基本操作不熟练，因为基本操作熟练主要是在理论思维和观察能力的配合下，对仪器进行熟练操作。
总结平时的实验教学工作，我觉得学生的实验能力包括：（1）准确操作实验仪器的能力；（2）按实验步骤进行实验的能力；（3）科学选择仪器、试剂和实验条件的能力；（4）正确观察、测量、分析和判断的实验能力；（5）对实验方案进行选择、组合和自我修改的实验设计能力；（6）正确处理数据、表达结果及对结果进行自我评价的能力。这些实验能力的培养首先要求每个学生都要动手。
研究表明阅读内容能掌握10%，听到内容能掌握15%，而亲身经历的内容最多，能掌握80%。只有动手操作，才能挖掘实验中有关的基本操作。在教学中如何培养学生的实验操作能力，我有以下体会：教师演示实验的操作要严格规范。（1）教师在演示实验中的良好习惯和严谨科学作风对学生会产生潜移默化的影响，为学生实验打好基础。（2）学生要根据实验目的和任务独立完成实验。中学生特别是中等或中等以下水平的学生在进行实验过程中依赖性很强，不敢也不愿自己动手，因此，要创造条件和严格要求，使学生亲自动手做实验，要求学生在明确实验目的和原理的基础上，自己设计实验步骤和数据记录表格，自己动手安装和组合仪器，自己根据仪器的精度读取数据，还要指导学生能初步排除简单的实验故障。（3）学生分组实验中教师要巡视辅导。如用燃着的酒精灯去引燃另一酒精灯；用一支滴管吸取一种液体后，未经冲洗清洁，又去吸另一种液体；……；这些不规范的操作进行及时纠正。对于每一个细小的技能操作都不能忽视，要严格要求，及时纠正。
在化学实验中药品的取用、称量、溶解、振荡、搅拌、加热、过滤、蒸发等要求学生注意掌握。同时对于实验操作能力较差的同学不能包办代替，采取放手让这些同学上台来充当“小老师”，并在一边给予具体的帮助和指导，让学生参与评价正误，并做出改正。
四 探索才能创新
在进行满江红是否对被污染过的水体有净化作用的实验过程中存在着一些问题，由于直接引导的效果比在实验失败后分析问题再解决问题效果差，按照原来的实验操作过程，在第一天，学生就发现4个对照组实验的金鱼死了3条，唯一活着的是满江红数量最少的那组，他们提出假设满江红对水体没有净化作用，可为什么满江红数量少的那金鱼还是存活的；假设似乎不成立，讨论推测的结果是数量多的满江红呼吸作用抢走了一部分氧气，而且满江红覆盖了整个水面，使鱼无法呼吸，导致其窒息而死。我对他们的推测表示了肯定。之后的问题就是如何给鱼足够的氧气，排除影响实验的客观因素，有同学很快地想到了市场上给金鱼充氧的空气压缩机。
苏联教育家苏霍姆林斯基曾说：“在人们的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。而在中学生的精神世界中，这种需要则特别强烈。”学生有着巨大的探究潜力，只要我们真正树立从学生实际出发，重视探究实验，充分发挥学生的主动性，给学生营造宽松的环境，这种潜力终将会转化为现实的探究能力。
〔责任编辑：李锦雯〕