目前，我国课程改革与发展工作进展很快，但与教材配套的课程资源，特别是相应的科学探究实验仪器设备不足的矛盾日益突出，亟待科学探究实验仪器设备的研究开发和应用。

　　1　目前教学实验存在的主要问题

　　近几年，根据创新人才培养目标要求，我国各地结合新课程改革教学计划的制定，对实验教学改革进行了有益的探索，但还存在一些问题。

　　１） 重视对理论知识的验证，忽视科学探究能力和综合素质的培养。
　　长久以来，受应试教育的影响，往往只重视知识的传承，对实验教学不够重视，忽略了学生动手能力和实践创新能力的培养，以致我们的许多学生能够应对各种各样的考试，却在解决实际问题时显行束手无策。目前教学实验中存在的主要问题有；“画实验”、“讲实验”、“背实验”多，学生动手实验机会少；验证性实验多，探究性实验较少；学生对实验的兴趣停留在层次较低的感知和操作层面，多数未形成相对持久的探究兴趣和创造兴趣；实验局限于书本，缺乏与生活、生产、社会的联系，导致学生解决实际问题的能力较低，创新精神和实践能力的培养受到抑制。

　　２）实验仪器装备相对滞后，跟不上课程改革发展的步伐。
　　从某种意义上说，实验教学水平的高低，往往能够反映出一所学校的教学水平。但是，长期以来由于教学实验设备投入的不足，实验条件比较差。随着我国课程改革与发展工作的深入开展，与教材配套的课程资源，特别是相应的科学探究实验仪器设备不足的矛盾将会日益突出。新课程强化了实验教学，尤其是实验探究教学模式的实施，大大增加了学生实验的数量。但目前许多中小学，特别是农村中小学现有的实验条件无论从数量上还是质量上都不能满足教学的需要。装备条件的滞后，将会制约实验教学内容的改革和更新，从而影响课程改革工作的深入开展。

　　３）装备配置不平衡
　　中小学教育技术装备的投向过于偏重于电子设备，忽略了常规装备，造成对实验仪器的尚需量很大，与新课程教学及素质教育有关的基本设备不足。

　　２　开展科学探究实验教学的重要意义

　　教育的内容取决于教育的目的，即培养什么样的人，教育的重点要从以往单纯传授知识转移到培养学生能力上。因此，开展科学探究实验教学具有重要意义。

　　１）开展科学探究实验教学是理科教育观念的更新和课程教材改革的重要保障。

　　新中国成立以来，我国先后进行了七次课程改革，每一次都取得了历史性的成就，特别是《中华人民共和国义务教育法》颁布后的课程改革，增加了“选修课”、“活动课”，初步改变了多年来只有必修课的模式；引入了地方课程，初步改变了国家对课程管理过于集中的状况，形成了我国基础教育课程的现行体系。但是随着我国改革开放和社会主义现代化建设进入新的时期，面对科学技术日新月异的发展，这套课程体系存在的问题和弊端明显地凸现出来。为此，教育部于世纪之交1999年5月启动了第八次课程改革。新一轮课程改革的启动，标志着我国基础教育改革与发展进入了一个更深化的领域。

　　新课程将“科学探究”作为改变学生学习方式的突破口，强调科学探究是重要的学习活动。为使学生的学习方式发生根本性的变革，保证学生自主性、探索性的学习落到实处，此次课程改革首先通过课程结构的调整，使学生的活动时间和空间在课程中获得合法地位。与此同时，课程标准通过改变学习内容的呈现方式，引导学生发现问题、解决问题，使学习过程变成学生不断提出问题、解决问题的探索过程。

　　现代教育要求我们必须创设一种环境，有意识地让学生在实践活动中感知、感悟和体验，进而上升至智慧，逐渐培养解决实际问题的思路、方法和能力。因此，我们应有意识、有目的地研究开发和利用各种资源，研制便于学生自主探索、合作学习的仪器设备，创设一种科学探究实验环境，以满足学生探究性学习的需要，培养学生主动参与、乐于科学探究、勤于动手的习惯，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

　　２） 开展科学实验教学实施素质教育的重要环节。

　　党的十六大报告明确指出：我们要“坚持教育创新，深化教育改革，优化教育结构，合理配置教育资源，提高教育质量和管理水平，全面推进素质教育，造就数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新的人才”。我国宣布从2002年7月5日起开始实施“2049”计划，即《全民科学素质行动计划》，其目标是到2049年中华人民共和国建国100周年时，使18岁以上的全体公民都能达到计划所制定的科学素质标准。据中国科普所的调查，目前每100个中国人中只有1.4人的科学素养水平达标，而美国公众的科学素养水平达标1990年时就已达到6.9%，欧共体国家公众的科学素养水平达标1989年时已达到4.4%。目前我国正在从科学概念及科学知识、科学精神世界观、科学探究能力和技术动手能力三个方面制定由低到高、循序培养的科学素质标准；同时正在制定8个提高全民科学素质的行动计划，即党政干部和公务员科学素质行动计划、青少年科学素质行动计划、企业员工科学素质行动计划、城市社区居民科学素质行动计划、农村干部和农民科学素质行动计划、大众传播媒介科学素质行动计划、科学技术教育公共设施行动计划、科学技术教育作品创作出版行动计划。而作为一个先行条件和一项基础性工作，必须在中小学全面推进素质教育。全面推进素质教育，实践教育和创新教育是我们各级各类学校的重要使命。新的教育质量观强调培养学生的实践能力、创新意识和创新精神，强调知识、能力、素质协调发展。开展科学探究实验是实现这一目标的重要途径。知识要转化为素质也必须通过科学探究实验，培养创新精神更离不开科学探究实验。

　　３） 开展科学探究实验教学，适应新的考评方式方法。

　　从恢复高考到现在的20余年中，我们可以清楚地看到实验考查的要求在提高。这里所讲的提高，主要并不是难度的提高，而是实验涉及面的扩大，是对思维广阔性、敏捷性要求的提高，是对动手进行实验操作、掌握实验基本技能的要求提高，也是对实验技能在实际应用中的要求的提高。例如，从最初的课本实验强调实验的安全性开始，转变为对成套实验装备置的操作，再进一步发展到对可能的几套实验方案中选择最佳方案（评价），后又发展到用常规实验仪器进行创新使用，到最近两三年已拓展到对学生课外活动的研究和指导、评价，这与当前提倡的研究性课程、研究性课题的进行是完全一致的，这也是对目前有的学校沿用黑板上做实验老方法的明确否定。

　　考试曾经是，现在是，也许将来依然是一个学校、一个家庭所关注的焦点。根据课程改革的要求，教育部正在制定新的学习考评方法。新的学习考评方法将更加注重考查理论联系实际、灵活运用知识分析解决问题的能力，更加强调对科学探究能力的考查，以满足当今社会对创新型人才的要求。近几年的高考内容已经向这方面发展。因此，应积极推广应用科学探究实验仪器，开展科学探究实验教学以适应新的考评方法的需要。

　　3 装备科学探究实验室的设想

　　1）按新课程《标准》要求，装备科学探究实验室。

　　新的教材、新的教学实验内容、新的实验模式、新的实验技术他实验方法必然会对教学仪器提出新的要求，面向21世纪的新一代教学仪器必须是先进的教育思想、完善的教育功能和先进的科学技术的完美结合。

　　通常情况下，学生实验都是安排在讲完新课后进行的，而且大多是让学生重复教师课堂上演示过的实验。这样的实验只是起到巩固书本知识和训练操作技能的作用，属于验证性实验。目前提供的常规实验仪器一般是为验证性实验而设计的，它不利于调动学生的积极性。验证性实验的一切现象和结论都是学生已知的，不利于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。严格的操作程序和方法把学生的智慧、手脚束缚得死死的，不利于发展智力、培养能力。

　　探索性实验不仅要求有一定的操作能力、观察能力，还要求把观察实验的过程和抽象思维的过程结合起来，要求有“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的分析的方法，通过宏观现象，认识到微观世界的本质变化，把感性认识上升到理性高度。科学探究实验仪器是为探究性学习而设计的，探究学习是让学生在主动参与过程中进行学习，让学生在探究问题的活动中获取知识、了解科学家的工作方法和思维方法、学会科学所需要的各种基本技能，领悟科学观念，培养科学精神。这种学习方式是对传统的教学方式的一种彻底的改革。因此，应按新课程《标准》要求，研制和推广应用科学探究实验仪器，以便为教师和学生提供一个更加广阔的进行科学探索的良好平台。

　　2）与常规实验仪器有机结合，装备科学探究实验室。

　　常规实验仪器能起到巩固书本知识和训练操作技能的作用，是实验教学中不可缺少的重要组成部分。但由于其本身的性能和特点，不能完全满足新课程教学的要求。为此，应按新课程《标准》要求精心选择配备常规实验仪器，同时配备相应的科学探究实验仪器，使其成为一个有机的整体，构成一个实验工具箱提供给学校。

　　3）按素质教育的要求，建议科学创新实验室。

　　以科学探究实验仪器为主体，建立一批有特色的创新实验室。从常规的学科验证型实验转向超常的综合探索型实验，对学生开展课题研究，激发学生创新思维，培养学生敢于动手的实践能力是非常重要的。教育部有关领导指出，中小学学生具有较强的创新欲望和创造潜力，他们是未来创新的主体。学校要普遍推广、建立科技实验室，有条件的学校要建立创新实验室或“做中学”实验室，并向全体学生开放，让学生有动手实验的条件。

　　花大钱建造现代科技实验室，并非要求学生提前掌握多少高科技的知识，指望他们取得创新成果更不现实，我们的目的是将学生置于科学前沿的环境中，扩展他们的眼界，提高对未来高科技工作环境的适应力，点燃对科研的兴趣。对于创新实验室在课程中的功能，我们认为至少可以为学生学习科学方法提供载体，为学生开展课题研究提供载体，为学生想象与创造能力的培养提供载体。

　　4）分批实施，逐步装备科学探究实验室。

　　2003年12月12日，江苏省教育装备与勤工俭学管理中心与南京师范大学联合召开了“江苏省课程改革——科学探究实验”研讨会，各地市装备站（中心）站长（中心主任）、重点中学主管校长、物理教研主任（组长）和各地市重点中心小学校长近300人出席了会议。与会代表对本次研讨会内容和南京师范大学所研制的科学探究仪器给予了充分的肯定，并建议尽快在我省中小学推广应用该套科学探究仪器。目前，镇江市一中和苏州苑小学等多所中小学已装备了该套科学探究仪器，受到广大师生的欢迎。从反馈的信息可知，我省各市（地）已将推广应用该套科学探究仪器列入了2004年的设备装备工作中。因此，可以说推广应用中小学科学探究实验仪器的时机已经成熟。为了稳步做好科学探究实验仪器的推广应用工作，建议采用分批实施，逐步装备的方针，即按国家级、省级、市级重点中小学和一般学校分级分批开展装备应用工作，及时总结实验，逐步推广。

　　5）分级筹措经费，研制和推广应用科学探究实验仪器。

　　建议分省、市和学校三级筹措经费，推广应用科学探究实验仪器。

　　6）应用信息技术，整合常规实验仪器。

　　推进信息技术与中小学其他学科课程的整合，是我国面向21世纪基础教育教学改革的新视点。以多媒体化、网络化、智能化为主要特征的信息技术与中小学常规实验仪器整合，使其具有科学探究功能，构建相应的自主探究的实验环境。例如，南京师范大学研制的物理分组实验——数字实验系统平台，就是用传感器获取信息，经数据采集器由计算机对信息进行数据和图形处理的数字实验系统。该系统可以整合20多种中学物理常规实验仪器，也可整合其他学科的常规实验仪器。

　　４ 积极与高校合作，高起点、高水平研制和推广应用科学探究实验仪器。

　　高等学校在教育研究、教育创新方面的优势都是非常明显的。1997年以来，我省的南京师范大学等高校承担教育部“高等师范教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划.”和“新世纪教育教学改革工程”等各类教育教学改革研究项目30多项，30多位老师参加了国家新课程标准的制定和新教材的编写工作。依托学校各方面的教育教育资源，南京师范大学等高校研制了一系列科学探究实验仪器，这些仪器遵循了学生的认知规律，满足了学生自主学习的需要，解决了老师如何教，学生如何学的问题，有利于学生掌握研究方法，掌握书本知识，培养科学探究能力以及形成科学价值观。南京师大等高校所研制的科学探究实验仪器具有以下特点：

　　1）有利于培养学生的创新能力。科学探究实验仪器对学生思维方法的培养和锻炼，对于学生的创新能力的形成极为有利。

　　2）有利于分组实验，合作交流。部分科学探究实验仪器提供分组实验环境，学生利用分组实验环境，共同设计实验，证实实验，得出探究结论，促进学生合作学习。

　　3）方便于研究性学习的开展。每一套试验装置是一个极好的研究性课题，学生对这一课题的研究都可以获得多方面的知识和规律。

　　4）可以提高学生的动手实践能力。学生可以动手实验，还可以根据仪器的启发，动手进行发明创造。

　　5）于提高学生的学习成绩可以起到低耗时、高效率、立竿见影的效果。每套仪器含盖着很多问题和习题，而且一试就明白，可以起到以一当十，以一当百的效果。

　　6）具有趣味性。探究实验仪器能引起学生的兴趣，增强求知欲，激发学生的学习兴趣，使快乐物理、快乐化学和快乐生物等变成现实。

　　7）具有科学性和指向性。探究实验仪器符合科学原理和有关规范，能揭示科学规律，启发学生发现问题，使探究实验仪器与问题有联系，突出研究内容。

　　8）具有真实性、简易性和稳定性。探究实验仪器十分贴近现实生活而具有真实性；符合学生认知水平，贴近学生实际，易操作；从准备到使用保持性能不变化，确保实验成功。

　　9）具有安全性。探究实验仪器符合安全性要求，保证不出危险，确保人生安全。

　　鉴于此，我们认为，与高校合作，推广应用中小学现代教育科学探究实验仪器，有广阔的合作空间，必将会高起点、高水平发展。