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科学理论与科学实验的关系范文1
论文摘要：案例教学是国外经济管理教学过程中经常采用的一种行之有效的教学方法，科学组织案例教学对于提高学生分析、解决问题的能力及提高管理素质非常重要。管理科学与工程专业课程教学应积极采用案例教学方法，在管理类课程中引入案例教学，会推动学生更加积极主动地学习，并对整个管理科学与工程专业课程的教学改革产生积极影响。
随着现代社会信息化步伐的加快，以计算机网络为核心的现代信息技术不仅改变着人们的生活、工作和学习方式，而且也给新世纪的教育带来了前所未有的冲击。基于多媒体网络的信息技术通过与各类课程相整合，可以促进教学内容呈现方式、学生学习方式、教师教学方式和师生互动方式的变革，为学生的多样化学习创造环境，使信息技术真正成为学生认知、探究和解决问题的工具，培养学生的信息素养及利用信息技术自主探究、解决问题的能力，提高学生学习的层次和效率。
一、管理科学与工程学科
现代管理科学与工程学科的概念定位是应用工程科学、技术科学、数学、系统科学及社会科学知识，对人员、物资、设备、技术、能源和信息等组成的各种系统进行设计、评价、决策、改进、实施和控制的一门学科。
概括地讲，管理科学与工程专业学生要具备从事工程项目管理的基本能力，其知识结构应建立在工程技术平台、管理学平台、经济学平台、法学平台这“四个平台”的知识体系之上。四个平台的课程内容如下:
(一)工程技术平台的知识体系
工程技术平台的知识体系是管理科学与工程专业从事与工程、特别是土木工程有关的管理的学科基础。是管理科学与工程有别于其他管理的基石，工程管理人员若不懂得工程技术的相关知识，就无法实施管理。管理科学与工程专业学生首先应该是工程师。
(二)管理学平台的知识体系
管理学平台包括通用管理学和项目管理方向管理学两个方面。在国家教育部《专业目录和专业介绍》中，将管理学规定为管理科学与工程专业的主干学科。而且管理科学与工程专业既培养工程师，也培养管理人才，工程管理人才是既懂技术又懂管理的复合性人才。
1.通用管理学知识体系
通用管理学知识体系由以下课程内容构成:运筹学、组织行为学、质量与安全管理、数据库应用、管理信息系统、ISO质量管理体系概论、风险与保险管理、人力资源管理、项目管理(PMP)。
2.项目管理方向管理学知识体系
项目管理方向管理学知识体系由以下课程内容构成:招投标与合同管理、国际工程管理、工程建设监理、工程管理软件应用、工程项目成本管理、施工企业经营管理、项目总控、外资工程合同管理、工程造价管理。
(三)经济学平台的知识体系
经济学平台的知识体系是工程管理专业知识体系的重要组成部分。在市场经济条件下，经济学知识越来越显得重要，而且在工程管理中，大量的管理是通过经济手段来实现的，管理与经济是密不可分的统一体，因此管理科学与工程(特别是工程造价管理)必须掌握相关的经济知识。经济学平台包括通用的经济学和工程管理方向的经济学两个方面。
其一，通用的经济学知识体系，由以下基本课程构成:西方经济学、工程经济学、应用统计学、会计学、则务管理、项目融资、可行性研究与评价。
其二，工程造价管理方向的经济学知识体系，由以下课程构成:建筑工程概预算、安装工程预算、道路工程预算、市政工程预算、投资估算、工程估价、工程项目成本控制、造价软件应用。
(四)法学平台的知识体系
法律是调整人类社会人与人之间关系的行为规范，从事管理者必须熟悉、掌握、应用法律，因此法学知识也是管理科学与工程专业重要的知识平台，一般包括以下课程内容:建设法规、经济法等。
在四个平台基础上构建的管理科学与工程专业知识体系以及相应的课程设置，较完整地体现了专业培养目标、业务素质能力的基本要求，也较好地体现了“加强基础，拓宽专业口径，以及整体优化”的要求。
二、案例教学模式
案例教学模式是指教师根据教学目标和教学任务的要求，在课堂上，通过对一个具体情境的描述，引导学生运用一定的理论知识和技能对这些特殊情境(案例)进行分析、讨论，探讨处理方案，在课堂外，帮助学生选择一个专题，结合教育教学实际进行研究，探索教育教学规律，从而提高学生的创造性，运用已有的知识分析和解决实际问题的能力的一种教学模式。是在教师指导下，通过学生主体的、创造性的问题解决过程，有机地将理论与实践、知识与经验、课内与课外、校内与校外结合起来，旨在提高学生综合解决问题的能力，培养学生的团结合作意识，促进学生和谐发展的教学程序和操作体系。
案例教学法最早应用于法学界和医学界，美国哈佛工商学院将案例教学应用在管理学科教学中推动了这一教学方法的普遍应用，目前它己被广泛应用于世界各国经济、商贸、管理、法律、教育等各类课程的教学中。案例教学法将特定的情境带入课堂，让学生通过分析案例并在群体中展开共同讨论，使学生主动地进人特定情境和实践过程，建立起身临其境的真实感受，在分析探索和讨论中寻求解决问题的方案，它以其先进的“能力本位”为主导的教学理念，充满鲜活性、灵活性、启迪性的教学手法和极具针对性的实施方式，成为管理类课程教学中不可替代的教学方法之一。然而，多媒体和网络技术等信息技术出现之前，案例教学仍然多是以教师讲授的形式在课堂中出现的。尽管有一些教师讲解案例可以十分生动，有时候还可以将案例印发给学生边听讲边看，但是案例本身的特点不能充分展示，教学效果不够理想。
三、信息技术支持下的管理科学与工程案例教学模式
基于信息技术支持下的管理科学与工程案例教学模式是指建立在现代教育思想、教学理论和学习理论的基础之上，充分利用现代信息技术手段的支持和由其提供的无限信息资源，构建一个良好的学习环境，充分发挥学生的主动性、积极性和创造性的教学模式。
(一)优点
这种教学模式的关键在于利用现代信息技术构建能够发挥学生的主动性、积极性和创造性的教学环境。教学环境，在教学活动开始时又称为学习情境(或学习环境)。这种教学环境具有信息资源丰富、交互与交流方便、时间与空间开放等特点，可充分调动学生的多种感官，其中多媒体技术的超文本信息组织方式与网络技术的结合，使学生在学到知识的同时，又能培养他们获取、分析、加工和利用信息的素养;计算机网络的交互性，不仅可以使学生进行自主学习，培养学生的发散思维、创造思维及创新能力，而且可以使学生与学生、教师与学生之间互动互助，促进合作精神和良好人际关系的形成。
(二)特征
第一，以充分利用现代信息技术为基本特征。作为该教学模式不可或缺的一部分，现代信息技术不仅是教学的辅助工具和学生学习的认知工具，而且为学生的学习和学习环境的创建提供无限信息资源，可以说现代信息技术本身就象教室、黑板一样，是学习环境的一分子。
第二，注重发挥学生的主动性、积极性和创造性，培养他们的综合能力。
第三，教学形式多样，提倡师生、生生、师师等多种教学因素的互动。
基于以上几方面的因素，结合东北林业大学的信息化硬件水平和管理科学与工程类课程的特点，将信息技术与案例教学法相结合的过程中探索教师和学生利用信息技术挖掘、提炼、展示、讨论、评价案例的方式方法，寻找利用现代化信息技术有效培养和评价学生管理科学与工程专业实践能力的途径，研究教师在应用信息技术开展案例教学过程中所处地位和应当扮演的角色。
四、基于信息技术环境下案例教学模式的模型设计(图1)
基于信息技术环境下管理科学与工程专业案例教学模式的构建是建立在案例学习任务基础之上的，设计或提出学习任务是教学模式形成的灵魂:学习任务不同，教学模式也应有所区别;同一学习任务可以有不同的教学模式。学习任务的提出或设计又是以学习者特征分析和教学目标分析为依据的。通过教学目标分析，教师掌握教材的基本结构，确定学习者的‘最近发展区”，通过分析学习者特征，教师了解学生的认知结构、智能水平，从而为正确提出或设计学习任务打下良好的基础。
教学模式的构建可从创设情境和设计教学策略两个方面分别进行，并通过相互协调的循环设计，最终形成稳定的教学模式。情境的创设有助于将一个个学习任务置于真实的问题情境中，从而促进学生知识与能力的迁移;内置其中的认知工具(含会话与协作工具)有助于学习者进行自主学习和合作学习;内置的大量信息资源有助于问题的理解和可行性方案的提出。教学策略的设计为学习者指明活动的方向，提供可供选择的问题解决模式。
五、案例教学改革和创新的效果分析
一是学生独立学习的能力得到增强。在教学过程中，学生需要独立引用书本上的理论、独立寻找案例、独立分析和撰写学习报告、独立进行分析演讲、独立对学习成果进行评价，这一系列学习中的独立行动，摆脱了一贯依靠教师的倾向，大大锻炼了学生的独立自学精神，并使得学生的独立学习能力得到了充分的发挥。后来有同学表示，他们认为这种教学方式可以展示他们的个人才华，一部分同学还争着要上台演讲，主动提问的同学也很多。
二是积极思维与创新思维得到发展。最近.中国科技大学校长朱清时(2006)说:“我们的高等教育还是以教师为中心的传授式教学，强调知识的完整性、系统性、连贯性，这的确很重要。但是，如果过于强调完整、系统连贯地学习知识，在这个知识爆炸的时代，一个大学生可能直到毕业都来不及学到最前沿的课程。”这席话一针见血地揭示了传统填充式教学方法的弊端。而案例分析教学采用紧密联系现实，自学、讨论、演讲、面试等多种方式，提供了广阔的学习舞台，极大地推动了学生积极思维与创新思维的发展，也获得了参与学生的热烈拥护。
三是语言表达能力得到提高。在案例分析中，让学生演讲，互相提问辩论、毫无准备地回答学生临时性的各种问题，这对于锻炼学生的语言表达能力和应急反应能力都带来了很多好处。由于学生事前有所准备，又有学生之间的相互比较，对于讲演的好坏自然也有自己的看法，今后他们会去总结经验和教训。特别是今天的大学生就业往往遇到面试这个环节，如果在学校中从来没有得到锻炼的话，将给自己的顺利就业带来不利的影响。在案例教学前把这一点说明清楚，更鼓励了学生演讲的积极性。许多学生由于演讲的成功更增添了自信心。
四是开创了生动活泼的学习局面。巴西著名教育家保罗·佛莱雷种指出:‘役有对话就没有交流，没有交流就没有教育。”过去的教学是教师一言堂，现在是群言堂。不但允许学生提问，而且在一定程度上允许学生在下面谈论或商量问题。总的来说，课堂教学和学习气氛热烈、学生发言积极，学生自己的评分更具有神秘感和吸引力，引起了学生的浓厚兴趣，对学生学习的积极性起了推动作用。另外，在课前的小组学习准备中，学生主动自由讨论，常常争论激烈，一份案例分析报告经常要修改多次才能定稿，开创了课内外学习生动活泼的新局面。
六、实施案例教学应注意的几个问题
案例教学以讨论式教学为主，但也应注意和讲授式教学相辅相成。无论哪种教学方式都应在现代教育理念框架下，注重培养学生的问题意识，使他们在学习中感到问题无所不在。只有强化问题意识，才能培养学生的创新精神和创新能力。案例教学是一种开放式教学。除注意克服落后的传统教学方式外，要利用一切先进的教学手段，如现场调研、网络应用、CAI多媒体教学等。
案例教学需要创立新的教学评价体系。案例教学重在素质教育和创新能力的培养，因此，考试的目标、内容、形式也应随之改变。
比如某些管理学科的课程，为了考核创新能力，试卷给出的案例答案不一定是唯一的，判断正误的笔不一定掌握在老师的手，而是靠实践的检验。一些同学可能从不同的角度给出不同的答案，这就要看其是否能进行逻辑推理，分析得是否有道理，思路是否清晰、准确，再予以成绩评价。
科学理论与科学实验的关系范文2
关键词：小学科学实验；操作技能；考查方式
中图分类号：G623.9 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）05-0220-02
在小学教育中，由于小学生的理论逻辑思维能力还处于发展阶段，一般科学理论对于小学生来说存在理解上的困难，需要通过具体的实验操作来加强小学生对科学知识的理解掌握，所以，小学科学实验在小学科学教学中有着不可替代的地位。但是，传统教育中的教师采取的科学知识教学方法还是与普通学科知识一样进行单纯的理论讲授，而忽略了实验操作的重要性，不利于锻炼小学生的实践动手能力。在实验操作课中，不仅上课形式与一般的课程不一样，实验操作技能的考查方式也应该与一般学科成绩考查不一样。实验操作技能的考查工作，不仅要关注学生进行实验操作的结果，更要关注学生进行实验的过程，在实验过程中观察小学生的动手操作技能，把结果与过程结合起来对小学生的综合动手能力进行评价。
小学科学实验课程作为一门单独设立的课程，说明小学科学实验对于小学生的知识学习有着重要意义，而教师对于课程的成绩考察结果对于小学生今后的学习有重要的指导作用，所以，教师一定要重视小学科学实验的结果考查，指导学生提高科学实验操作技能。
1.基本的实验结果考查
小学生科学实验课程的设置中，每一节课有一节课的实验任务，需要小学生对实验进行完成，在实验的完成过程中进行动手操作能力的锻炼，提升小学生实践操作技能[1]。实验的结果是小学生科学实验操作技能熟练程度的最好体现，所以，教师要对小学生的实验结果进行考查，判断小学生做出的科学实验结果是否正确。
比如，在进行"磁铁的性质"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，教师首先要考查的就是小学生通过实验的过程，通过自己亲自进行的实验操作，对于这个科学实验所得出的实验结果。在"磁铁的性质"这次实验中，教师要检查最后学生们而出的磁铁性质结果，如果是得出磁铁能吸引铁片，说明小学生的实验结果是正确的，可以给小学生优秀的考察结果；如果有的小学生得出的实验结果是磁铁不能吸引铁片，那显然这个结果是错误的，那么教师就要询问其为什么得出这个结论，实验室怎么操作的，然后教给学生正确的操作及正确结果，给予此学生实验操作能力较优秀的考察结果。
2.实验过程的熟练程度考查
科学实验课程在小学所有课程中是一门特殊的课程，是为了锻炼小学生的实验操作技能，是为了让小学生在实验过程中加深对理论知识原理的理解，操作过程对小学生有着重要作用[2]。所以，教师在对小学生进行科学实验操作技能考查时，在结果之外，要关注小学生在实验操作过程中的操作手法的规范性、熟练度等，并将操作过程的考查列入考察项目之中。
比如，在进行"高锰酸钾的溶解"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，教师就要在小学生进行实验操作的过程中仔细观察小学生的操作手法的规范化与操作的熟练程度。像溶解高锰酸钾的科学实验虽然操作过程很简单，但是也是有需要注意的细节的。比如往烧杯中装水的时候，既不能装太慢，也不能装太少；在进行高锰酸钾溶解搅拌的时候，搅拌棒最好不要碰到烧杯壁。教师可以通过这些细节评判小学生实验操作技能水平。
3.考查标准多元化
小学科学实验都是一些比较简单的，日常生活中比较常见的一些科学现象，所以，对于小学生来说，进行实验操作并不是很难的事情，得出正确的实验结果也比较容易，包括实验过程操作的规范化也比较容易做到。所以，为了小学生科学实验操作技能的考察结果更有差度，对小学生的指导作用更明显，教师在进行小学生科学实验操作技能考查时，就算结果和过程都进行考查也还是不够的，要根据学生的具体情况，设立更多的考查标准[3]。
比如，在进行"用指南针定方向"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，学生都能完成试验任务，并且操作过程中手法都很规范，但是有的学生在进行实验的时候不小心把实验用的指南针弄坏了。这时教师就可以结合实际发生的意外情况，设定更多元的考查标准。如教师就可在考查标准中加入"实验后实验器材的完好程度"、"实验过程中操作细心程度"等方面，从多方面对小学生的科学实验操作技能进行考核，促进小学生的全面发展。
4.注意考查评语鼓励性
小学生特别是低年级的小学生有明显的向师性心理，渴望得到教师的关注与鼓励，而且，小学生的心里还比较脆弱，承受能力较差。所以，教师在进行小学生实验操作技能考查时，在写评语时要多用鼓励的话语，激励小学生继续学习，让小学生对科学实验操作课程产生浓厚的兴趣，指导学生努力学习。
比如，在进行"声音的产生"科学实验课程小学生的实验操作技能考查工作时，有一位学生虽然很好的完成了实验操作，但是就是想不明白为什么敲击音叉就会产生声音。面对这样的情况，教师就要对其进行鼓励：你的实验完成的很好，至于你现在想不通为什么会这样，没关系的，等你继续学习就会知道了，那你要和老师一起研究好吗？既肯定了学生的是实验动手操作能力，又鼓励了学生继续学习的信念。
5.结语
综上所述，小学科学实验课程对于小学生有重要意义，教师要重视小学生科学实验操作技能的考查工作。做好基本的实验考查，关注过程操作的考查，设定多元化的考查标准和采用鼓励性的语言当考查评语，对小学生的实验操作技能做出最好的考查结果，指导学生今后更好的学习工作。
参考文献：
[1]姚国华.小学科学实验教学初探[J].教育实践与研究：小学版（A），2009，09（12）：25-26.
科学理论与科学实验的关系范文3
关键词：初中 物理探究 实验教学
物理是一门以实验为基础的科学。物理实验作为物理教学的基本手段，有其特殊的教学功能：不仅能够为学生提供学习的感性材料，验证物理定律，而且能够提供科学的思维方法，加深对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的探索能力。新的课程标准提出了“倡导探究性学习”的理论，并要求学生在新课程的学习中应以探究性学习作为主要的学习方式之一。本人结合初中物理教学实践，谈谈对中学物理探究性实验教学的一些体会。
一、充分认识实验在物理教学中的地位和作用
《全日制义务教育物理课程标准》将义务教育阶段物理教育的目标定位为：提高全体学生的科学素质。显然，这不是面向少数学生的精英教育，而是面向全体学生的大众教育。然而，在现实教学中，相当一部分教师只看到实验对物理理论的检验作用，忽视了物理实验本身就是一种科学理论的探究过程，把物理实验仅仅看作是附属于理论教学、服务于理论教学的辅助手段和工具。教学过程中的实验，只是为学生学习物理理论提供的感性材料，为理解疑难概念铺设的台阶，而不是物理教学的必要组成部分。在这种错误观念的影响下，不少教师在教学过程中以讲实验代替做实验。
其实，物理学由实验和理论两部分组成，物理学实验是人类认识世界的一种重要活动，是进行科学研究的基础。正像其他科学实验与科学理论之间的关系一样，物理实验与物理理论二者相互制约、不可分割。物理实验需要物理理论作指导，物理理论有赖于物理实验的证实与检验而得到完善与发展。因此说，实验是理论的必要组成部分，实验本身就是一种充满理论的认识过程。要掌握科学理论就必须开展相应的实验教学，让学生通过实验探究来发现物理概念或规律。《全日制义务教育物理课程标准》强调:物理科学是一门实验科学，在义务教育阶段应让学生通过观察、操作、体验等方式，经历科学探究过程，逐步学习物理规律，构建物理概念，学习科学方法，进而树立科学的世界观。
二、探究性实验教学在物理教学中的位置
探究教学的代表人物是美国的教育家施瓦布，他认为学生学习的过程与科学家的研究过程在本质上一致。因此学生应象“小科学家”一样去发现问题、解决问题，并在探究问题的过程中获取知识，发展技能，培养创新能力。同时受到科学价值观及科学方法的教育，由此发展自己的个性。他认为教师不能把知识作为预先确定的东西，让学生被动无条件的接受，而应关注学生如何在原有经验的基础上，构建起一个新的更完善的知识和经验体系从而解决问题的过程。探究性学习强调的是学生主动的获取知识，体验科学过程与科学方法。探究性实验教学是以问题为核心的教学,这种教学方式,为学生提供了发现问题和解决问题的机会,与之对应的学习是开始于问题,推进于问题,归结于问题。学生通过搜集、查阅大量的资料,寻求解决问题的途径;设计解决问题的实验方案;通过实验进行观察、分析,最后独自将问题解决。探究性实验突出了学生的主体地位和自主活动,主张学生自主地去获取知识.探究性实验不仅强调获得实验结果和亲自经历实验过程的统一,而且更加注重学生对实验过程的理解。
三、提高初中物理探究性实验教学的教学模式
1、创设问题情境，打开探究之门
问题与疑问是探究式学习的起点，也是探究式学习的一个基本特征。初中物理探究式课堂教学，必须努力创设物理问题情境，让学生在物理问题情境中不断地发现问题，提出问题。例如，在学习“物态变化”时，教师用多媒体向学生展示冬天原野里的大雾，房屋上的白霜，树枝上的冰凌；展示火炉烧水时水壶上冒出白气，茶杯上的白气遇冷变成小水滴等现象。创设出“雾、霜、雪、冰是怎样形成的” “白气又为何会变成水滴”等一系列物理问题情境，让学生在问题情境中产生疑问，发现问题，提出问题。创设物理问题情境是探究式课堂教学的良好开端。
2、鼓励学生大胆猜测和想象，激发学生的潜力
猜测、想象是人在大脑中对已有的表象进行加工创造、创新的过程。作为一种能力，它是创造性素质的主要组成部分。创造性想象是异想天开，其产品往往是新奇独特的，有些是现实中根本不可能存在的。但正是它们，把人们带进了科技创造发明的大世界。在物理探究实验教学中，老师可以在适当时候给学生一个猜测想象的机会。例如在实验前猜测实验现象，在完成探究实验后对所学知识进行一次想象运用。
探究“固体熔化时温度的变化规律”实验后，我要求学生做课外小实验：烧杯、试管内部装有冰，将试管放入烧杯中，用酒精灯给烧杯中的冰加热，当烧杯中的冰没完全熔化之前，试管中的冰会熔化吗？
在实验之前，我要求学生大胆猜测实验的现象，实验后，大多数同学发现自己的猜测是错误的。这时我给他们分析其中的原因，让学生明白刚才的猜测想象缺乏科学根据，因此是错误的。
实践证明，培养学生的猜测勇气和想象力是培养创新思维的有效方法。在培养学生的猜测勇气和想象力过程中，学生的活动应该是科学的、积极的，最终要把他们引向科学的创造。
3、实验时指导学生自己探究，注意教师角色的定位
科学理论与科学实验的关系范文4
关键词：离心泵；飞速发展；设计方法
1.国内外研究现状
目前，国际上对离心泵的工作机能探究，可以大致分为：科学试验阶段，科学理论阶段和固液两相流理论的阶段。可是磨损性能的探究和内部介质流体流场的研究是现代的固液两相流主要的研究方向。初始阶段，一般都是以科学的实验设计，借助高精密仪器的去观测固液混合物中的固体的运动，并以此来分析因为它的存在对离心泵的工作产生什么样的影响，因此提出了其性能参数和离心泵设计的公式究[2]。在科学理论的阶段，通过一般性的科学实验以及科学理论，对于离心泵内小颗粒建立模型和方程式，通过相机逐帧摄制的测试方法观测小颗粒混合流体介质中的运动情况，用来验证上述结论的科学性。在对固液两相流的理论研究阶段，早在上上个世纪，OBrien根据实验的方法研究了混合物异物的大小对泵工作的影响，并说明了关于此种固液混合形态体离心泵内的运动情况。与此同时，Fairbank对此种固液混合形态体的自身属性的研究，对其浓度、质量比和容积等因素的离心泵对输送固液混合物时关于离心泵扬程的方程进行了研究[3]。
中国国内对离心泵的探索非常落后，因此，相关的科学理论也没有完整的体系，随着最近几十年科研人员的不断努力和创新，也取得了一定的成绩，中国经历了引入外国科学技术、融合国外技术和开发自主的技术方法这几个重要时期。
优化设计是以最优化理论为基础，以计算机软件为手段，建立目标函数并在满足各种约束条件下，寻找最优设计方案，优化设计也是是工程设计的重要问题之一[4]。在过去的水力机械优化设计中，一方面仅仅只是针对离心泵叶片的翼型、叶栅进行参数优化，而且实现优化的过程很繁琐准确性不高，另一方面对于离心泵内部其他零部件的研究往往都是通过实验手段，在其他参数不变的条件下改变其主要的几何参数，然后在不同的流动条件下来研究水动力特性，取得全面系统的资料作为寻优依据，这不仅受到实验条件等各方面的局限，而且工作量巨大，产品研究周期太长。
随着计算机技术的诞生和发展，20世纪后半叶，借助计算机技术和最优化理论知识，开始从理论上求出叶片的最优速度分布进行来叶栅设计。我国华耀南院士确定最优速度分布的方法和邹兹祥教授建立的以动量损失厚度最小为目标的优化问题的泛函在任意可压缩流动的任意回转面上的应用[5]，为现在的离心泵优化设计提供了良好的基础，从20世纪80年代中期开始，国内外专家学者对离心泵优化设计的研究主要围绕以下几方面：
（1）基于速度系数法的优化设计。速度系数法即建立在对大量的优秀的水力模型统计结果的基础上的一种相似性换算方法，基于改方法的优化设计也就是是对已有的水力模型和速度系数进行修正和完善。随着计算机技术的不断发展和应用，可以更加便捷的建立各种优秀水力模型库，并随时可以吸收先进的模型，同时可以及时优化各种系数。
（2）基于准则筛选法的优化设计。准则筛选法是一种对离心泵叶轮内流体流场机理分析的基础上，建立各种优化法则，而后寻求离心泵结构参数以及相应流道形状的各种组合，再从中筛选出最佳方案。但该方法各项准则受到定性分析与经验参数的制约，同时也受到内部流场测试水平的限制。
（3）基于CFD的优化设计。基于CFD的优化设计的一般思想是：根据离心泵内CFD分析结果，调整离心泵的几何参数，使得离心泵内的流态趋于接近理想流态，从而达到对对离心泵优化设计的目的[6]。
2.发展趋势
离心泵叶轮和蜗壳的内部流动是三维湍流流动，然而三维湍流流动是流变学里面最为复杂的流动，古今中外概莫能外，国内外众多专家学者对其进行了长期研究。国外一些专家学者早在20世纪50年代初就开始尝试使用数值计算方法来预测叶轮中的流动情况，受制于科学技术和实验条件等因素进展缓慢，直到70年代后期随着计算机技术的快速发展及计算流体力学软件CFD的诞生，尤其是大量商用CFD软件在离心泵内流流场数值模拟上的应用，离心泵的优化设计取得了长足的进展，然而在实验测试手段还不十分完善的今天，研究采用CFD软件方法来数值模拟离心泵叶轮和蜗壳的内流机理和特点，是现代泵技术进行叶轮和蜗壳造型、设计和参数优化的重要研究方法。
通过对离心泵优化设计现状的分析，可以发现离心泵优化设计是一个古老且需不断创新的课题，对其研究一直是关注的焦点。其主要发展趋势：
（1）构建多个目标、多个参数的优化设计的各种计算模型；
（2）综合考虑零件之间的匹配关系，优化设计对象逐步从单个过流部件到多个或整机；
（3）参数设计与基于CFD分析的改型设计更加紧密结合；
（4）离心泵叶片型线的优化设计研究，以及叶型与几何参数优化相结合；
科学理论与科学实验的关系范文5
众所周知，在古希腊城邦中工匠身份的人是被歧视的。在柏拉图那里尤为突出，工匠的地位在其“理想国”中是处于较低的等级。这主要与柏拉图注重“理念”有关。在柏拉图看来工匠的生活是与物打交道，工匠们只关心一些技巧性的东西，目的是将东西生产出来。鞋匠只知道怎么制鞋，而穿鞋是好是坏或在什么时候穿，他们不能提供这方面的知识。同样，柏拉图不认为工匠能做“王”，只有哲学家能承担此事，因为哲学家能思考更多的东西。而这个东西在他看来就是知识。基于知识所展开的就是被后人称之为“合理性”的东西。也就是说哲学关心的是“合理性”问题。因为，哲学家做王看来合理的地方就是他懂得更多，包括道德和价值。这个时候我们发现柏拉图将哲学和技艺(art)或技术对立了起来。如果柏拉图是反对技术的，他是什么意义上提出的呢?技艺是基于观察产生的。在柏拉图看来，观察到的东西因为它是易变的所以不能构成知识，因为它并非是永恒的。但是，我们认为恰恰改变人类观念的却又是技术。因为技术是直接源于生活的，它与抽象的世界、人和彼岸世界是没有关系的。工匠根据一些日常生活中的需要改进了生产方式和材料，产品最终会发生奇特的变化。人们的生活方式在此发生的变化要远远大于哲学的教导，或者说要先于哲学的教导。换言之，人们是先接受了科学知识，再接受哲学。观念上的变化，理智的进展并非是哲学的功劳。这个时候科学就是基于观察对实际生活中形成的对技术的变更。加拿大著名的科学哲学家伊恩•哈金在《表象与介入》(1983)中试图劝导大家打破偏见，给科学一个正常的地位。因为，人们总是相信科学有很大的作用去改变生活，但是又不愿意承认科学在我们思想中的地位，因为仿佛只有哲学才被认为是对世界的绝对解释。但是，一方面，人们希望不停地借助科学去生产知识，通过技术生产产品，以此来满足生活所需;另一方面，又批评通过科学生产的知识都是有问题的，技术生产的产品也是有问题的。当然这种批评最多是来自哲学家(浪漫主义思想家、海德格尔和法兰克福学派)，而科学哲学家也尾随哲学家和科学家之后，不知道该做些什么。科学哲学家之间也形成了各种各样对科学进展没有帮助的争论。哈金认为，科学哲学家应该做的工作:为科学辩护———不是为科学造成的影响辩护(原子弹爆炸的厉害)。而他的任务就是为“实验”辩护。①
众所周知的，牛顿力学和达尔文的生物进化论，已经成为我们今天理解科学的典范。虽然，这些理论对人类认识世界、认识自身起到了至关重要的作用。可是，如果从这些理论的背景上看，我们会发现，他们将研究的领域缩小到了一个更小的范围，其中非常重要的原因是:越小的范围越能掌握问题的实质，越能抓住真理。比如，有人曾质疑达尔文为何仅用生物的化石就能说明问题。实际上，这已经是一个关于技术的问题。因为，他使用的这个方法，能为他解释他的理论提供有效的帮助。更确切地说，用一定的技术将化石展示出来和用特定的工具将力学理论展示出来是一样的。而这个时候，我们是否能够认为，如果没有技术的运用，科学就难以得到发展呢?我们认为答案是肯定的，并且科学在演变过程中，在很大程度上和技术的发展有密切的联系。
在夏平的《利维坦与空气泵》一书中告诉我们:科学实验对于科学知识的生产有着重要的作用。［2］当时，霍布斯被嘲讽为不懂实验就开口说瞎话。霍布斯反对科学实验的理由:一方面是哲学观点的冲突;另一方面，霍布斯试图在意识形态领域为统治者正言。因为，玻意耳的理论认为，宇宙中某一个部分可以是“空”的，这当然和意识形态的或在此基础上建立起来的政治是冲突的，因为“普满论”是这一切的根基，当然也是霍布斯哲学的基础。但是，玻意耳的理论形成必须依靠技术生产才能够完成。空气泵难以被推广除了有政治的因素，还有经济上的因素，因为制造一台空气泵的费用是相当昂贵的，同时更重要的是技术因素。从此时算起，科学就成为既是一个实验性问题，同时又是一个技术性问题。因为，一旦涉及到实验，更多层面上说就是一个技术问题。换句话说，古希腊人之所以不能够达到玻意耳的理论水平，是因为那时的技术手段还达不到玻意耳时代的水准。当然在思想层面上他们也不愿意去接受技术对知识的形成有所作用的观念。虽然，亚里士多德提出了一种创制科学，但是它与理智科学(第一哲学)相比还是要低级一些。
二、技术作为一种文化现象的表现
“技术对科学知识生产的作用”这一说法仿佛给人一种幻象:凡是“作用”，都是“好”的或积极的。而实际上，我们发现技术的发展以及在它实验中的运用，虽然提高了技术被认可的程度。但是非常遗憾的是，技术的运用越发达，我们对所谓的科学知识的了解就越少;技术的发展越精细，我们所谓的科学知识就越加排斥行外人对技术的认识。正如我们所看到的那样，技术被排除在哲学认识论的范围以外一样。在技术运用基础上形成的科学知识只掌握在少数人的手中，而多数人要对一个新的理论提出反对或质疑则成为一件难事。于是，科学知识的传播的范围被扩大，这个范围不是知道它的人越来越多，而是参与科学知识生产的“部门”变得越来越大，其主要集中在政府和国家的权力部门中。比如，当我们质疑欧洲的强子对撞所提出的科学理论，投入战斗最好的“队伍”就是以国家为代表的机构，而不可能是对强子对撞有兴趣的个人和民间组织。因为，后者无法花费高昂的实验费用去获取有效的论据，以反驳一项“超级”庞大的工程所得出的结论。当然，如果以国家为代表，就完全有可能。但是，我们又发现，在类似的计划当中参与的人员遍及全球各大洲。假如有人对欧洲的强子对撞理论提出质疑，我们会犹豫，因为这个计划中也有中国人参与了。之后，我们会发现这样的质疑有意义吗?于是，在未来的这些大型科学实验活动中，我们将越来越少地听到持有相反意见的声音。
自20世纪以来，我们发现很多科学理论的提出，以及各项实验计划的背后，都会有一个强大的技术支撑。其中，国家扮演了重要的角色。比如，我们对外太空的认知最终得靠哈勃望远镜。而在21世纪第二个十年内哈勃空间望远镜会被耗资十亿的詹姆斯•韦伯空间望远镜所取代①。同样，上世纪90年代末期，诞生于美国加利福尼亚州劳伦斯•利弗莫尔国家实验室的“美国国家点火装置(NIF)(即激光聚变装置)”，从计划提出到实施已经花费了超过35亿美元。而容纳NIF装置的建筑物则长达215米，宽120米(相当于三个足球场)。该装置产生的激光能量将是世界第二大激光器———罗切斯特大学的激光器的60倍。最终，它的任务是通过激光器模仿太阳中心的热和压力，用以创造核聚变反应。这项实验已于2010年10月6日完成了首次综合点火实验。这些巨大的投入和令人惊讶的计划，给人们带来的远远超过了像玻意耳时代，或爱因斯坦时代的任何一项技术发明或理论发现所带来的刺激和想象。与此同时，中国的“神光”计划也与NIF类似，但是前者能量仅有后者的一半。究其原因我们更多地相信这种差距是来自于技术和资金，而这些都和政府的资金支持有很大关系。①从对微小的技术手段的需求到庞大的技术装备的设置，我们发现科学已经无法远离技术的运用。科学对技术的依赖，致使科学研究必须要花费高额的资金，因为技术装备的购置是一笔不小的开支。另外更为重要的是:它还需要一批对技术设备熟悉的人，包括实验人员、工作人员和维修人员。逐渐我们发现参与科学研究的人也越来越多，耗时越来越长，耗资越来越大。只要是参与了这些大型计划的人都可以被称为“科学家”。逐渐，我们认可了这种以“庞大”为特征的当代科学形态，这被人们称为“大科学(BIGscience)”。
三、技术作为一种文化在大科学中的体现
20世纪以来“大科学”成为科学的代名词。尤其在天文学、高能物理学等领域。“天文学变得越来越国际化，并蔓延到其他更大型的研究合作，高能物理实验———‘大科学’的象征———是一个很值得注意的事情”。在21世纪“大科学”得到了更加“完美”的体现。除了上述的詹姆斯•韦伯空间望远镜和美国国家点火装置之外，还有令人震撼的欧洲大型强子对撞机(LHC)。其目的是试图通过借助总能量达7万亿电子伏特的质子流对撞，并模拟出宇宙大爆炸的状态，以期能找到希格斯玻色子的粒子(被称为“上帝粒子”)。LHC位于瑞士日内瓦与法国交界的地下100米深处，由总长为27公里的环形隧道构成，欧洲核子研究中心(CERN)对其进行管理。自建造以来共耗资100亿美元，共7000余名研究人员参与其中。在2003年，诺贝尔物理学奖获得者菲利普•安德森就表示:“当一个研究团队的人数超过100人以后，从社会学的观点来看，它就会变弱，我个人是不会去参与这种合作和寻找那些令人沮丧的观点。每次我们造一个像哈勃太空望远镜一样的新机器，我们都会试图去找到一些令人兴奋的东西。”我们经常可以看到很多关于LHC话题的新闻头条都用了“可能”、“有望”。因为据我们所知，这项计划的预期有点含混。也就是说，在科学的具体运作中永远是在面对不确定性和强烈地对成功的实现预期。同时，还要去把握那些始料未及的偶然性。科学家们相信即使强子对撞产生不了想要的东西，但是会有新的收获。这个新的收获是根本无法获取的，除非它真的出现了，而它究竟又是什么呢?科学家们又情愿相信自己的努力是不会白费的，毕竟对一项实验的投入越大，产出越大。
苏格兰物理学家彼得•希格斯，在1964年提出了被人们称为“希格斯玻色子”的粒子假设———“我解决了如何让它产生作用的理论问题，并有可能看到最终结果;我发现如何将好像没有重量的粒子转变成重粒子的方法”———从此奠定了现代粒子物理学的基础。但是这个80多岁的老人至今还在和斯蒂芬•霍金不停地争论。霍金在2008年耗资26亿英镑在强子对撞机上，目的是为了证明“希格斯玻色子”是错误的，人们根本得不到所谓的“上帝粒子”，同时能够通过对撞实验印证科学家曾提出的“超对称理论”和“弦理论”，“不管大型强子对撞机是否有所发现，结果都会告诉我们关于宇宙构造的许多知识”。而希格斯则认为，“霍金将粒子物理学和引力理论以一种物理学家都不相信的方法放在一起研究，是极不正确的。因为，从粒子物理学和量子论的观点来看，除了引力理论以外，还必须将很多理论结合，才能得出一个前后一致的理论”。通过同样的实验来证明两个不同的观点，这在过去是很难想象的。前面，我们曾经认为，一个庞大的计划的反对者必须通过另一个庞大的计划来加以反驳，即由科学理论的外部来实现。而现在这种反驳的变形出现在同一个科学共同体中，因为希格斯和霍金都试图通过LHC来证明自己的观点。在以往，尤其在库恩的时代，科学共同体因为科学家满怀同一种希望而走到一起，即便是共同体中形成了不同的声音，但是在范式的作用下，分歧不会扩散或将范式转换掉，并形成新的目标。［3］而在“大科学”的时代，库恩的范式恐怕会发生一些变化:同一个科学共同体中会允许不同的范式存在，即便他们运用了同一个实验操作系统，但是他们不希望自己的理论被对方推倒;同一种技术手段能够允许不同的理论存在，证明在这项活动中存在有非此即彼的可能性。这实际上证明了，科学总是在对不确定性和偶然性做出肯定的回答，而回答的结果尤其依赖于技术的优势。
四、结语
我们这里试图表达的并不是技术发生在20或21世纪的事情，只是从20世纪开始，技术的变形和对技术的理解发生了巨大变化而已。对技术这个问题的最早研究可以追溯到两个世纪前。虽说在几百年前的工业化道路中，技术一直扮演着重要的角色。但是，直到新黑格尔主义代表卡普(ErnstKapp，1808－1896)，在1877年使用了“技术哲学”一词，才标志着“技术”正式进入了人们的对生活世界和形而上学的思考中。①技术从一种生活的工具变成决定知识生产的部分。相反，马尔库塞及其学生芬博格认为，技术对知识生产不起决定作用。如果科学知识的生产不由技术决定，那么究竟由什么决定呢?在福柯讨论知识的时候更多是与权力联系起来，以至于最后在理解科学知识生产的时候，它成为权力决定的东西。［4］在伽利略的时代，我们通常可以接受的观点就是，伽利略利用了望远镜“看”到了一些新奇的东西，而这东西对于我们理解世界有重要作用。玻意耳通过一个装置将空气中的一些现象表现出来。我们足以相信技术对科学知识的生产所起的至关重要的作用。但是社会的发展又促使我们怀疑这种观点。因为，工业革命以后技术的运用更加突出，产品更加丰富，人们的可选择性也越来越多，相应地人也被技术载满了。于是，从20世纪到21世纪，人们耳边充斥着对技术的评论或质疑。如果技术束缚了人，为什么人还心甘情愿地怀着浪漫主义的情节去批判它的同时，还要接受它呢?或许真正的问题不是技术的问题，而是人的问题。我们能罗列出来的任何一个产品都是基于人的需要而生产的。20世纪的生物医学的突破，新细菌和新药物的发现都和人类的病况有关系。虽然，巴斯德的实验非常偶然地获得了一个具有高效治疗作用的药物，但是他此前并不知道这东西是什么。瓦特的蒸汽机的改良如果不是因为资本家的需要，我们今天的交通运输条件也不会得到改善。总之，我们在批评技术塑造了一个牢笼的同时，恰恰没有正确地去察看技术本身。技术被人设计出来，以完成制造知识的任务。而今，技术已经作为一种文化深深地植入到科学知识的生产中。
科学理论与科学实验的关系范文6
关键词：科学实验；思维能力；实验教学
初中科学实验，是培养学生动手、动脑最有效的途径。《科学》课程标准提出：“由于7-9年级学生正处于具体形象思维向抽象思维发展的一个重要时期，因此教师要重视科学思维的培养。在教学中，应注意引导学生思考事实和科学结论之间的关系，帮助学生建立科学模型，因此培养学生的分析、概括和逻辑思维能力，逐步形成质疑、反思的科学思维习惯”。如何才能有效的提升学生的科学思维水平，本文从课堂实验的视角，对教学中的一些实践进行了思考，提出几点具体做法。
一、理解“实验模型”，促进学生记忆
由于科学问题源于生活，而学生的学习主要集中在课堂，其学习过程可表示为：真实情景（问题）――实验模型（模拟）――抽象理论（原理）――相关情景（应用）。其中实验模型起到承上启下的核心作用，所以，只有真正理解模型结构（即条件与问题、现实与实质的关系），学生才能在有意义的思维路线上进行探究。如何才能有效地让学生理解模型的内涵，教学中应突出以下两点：
1.从需要出发建立实验模型，激活学生思维
在教学实验中，所有的实验模型往往是由教师提供的。教师重点关注的是如何使学生运用教师给定的实验模型解决问题，但是往往忽略了模型建立过程的理解环节。实际上，这种忽略不仅仅是削弱了学生对引入模型过程的认识，而且也不利于教师对教学效果进行分析；所以，当学生认识模型与自主建立模型有困难时，教师应该意识到这是否是由于自己在一些操作环节上的忽略所造成的。要解决这一困难，必须要让学生体验到模型建立的整个过程，由扶到放，引导学生从解决问题的需要出发，思考解决这个问题有哪些关键因素，可以选择什么等效因素替换，让学生经历设计、评价、反思、完善的一系列思维活动。
例如“流体的压强”教学片段中，在教师出示的飓风破坏等级的背景资料中，学生形成了空气流动速度越大，气压越小的猜想。
师：哪些因素需要模拟来代替呢？
生：屋顶，风。
师：选择什么器材？
生：可以用白纸模拟屋顶，用嘴吹气模拟气流，同时控制嘴吹出来的气流，大小进行对比即可。
（教师给予肯定，并实验验证。）
师：还可以用哪些材料替换白纸和用嘴吹气来进行实验？
生：可以用塑料膜、细线悬挂两个轻质物体（泡沫、乒乓球、气球等）来代替白纸，用电风扇、注射器、吹气后的气球等来代替嘴吹获得气流。
让学生从需要的角度去理解模型，有助于学生学习内驱力的激发。虽然学生最初的思维漏洞比较多、范围也比较狭窄，但经过长期的积累，在方法内化的同时，也为自主创新奠定了基础。
2.从模型出发演绎问题情景，开发灵动思维
在科学实验教学中，教师往往是围绕某一个知识点提供一些相似的情景加以模拟应用。实际上这种做法存在很大的弊端，学生由于受到了教师的暗示，只要机械地代入与模仿也可以获得正确答案，并非一定要自主弄清需要什么原理或信息。但实践中一旦面对新的情景，学生就会不知所措，无从下手。克服这一困难要从模型出发，突出模型对于生活情景的演绎过程这一教学环节，有效强调学生自己去发现，运用比较和类比的思维方法对生活经验加以分析，将有助于学生加深对理论应用于实践的理解，并使学生在非逻辑思维即“直觉”方面也能得到训练。
例如杠杆教学，以生活中的扁担为情景，引导学生经过抽象思考建立杠杆模型，通过对模型的探究得出平衡条件原理。此时，笔者并没有急于杠杆平衡条件的应用练习。因为对学生而言，并没有理解直尺也是一个具有普遍意义的模型，铁架台上的那把能转动的直尺也是杠杆。在他们的感知中，生活中的剪刀等机械和眼前的这根直尺差异实在是太大了。在教学实践中，增加了一个教学环节，让学生从模型出发寻找这把直尺所能代替的生活情景，并把模型上的支点、作用力、力臂等要素与生活情景进行一一对应分析。学生在自主思考后，几乎想到了啤酒扳、跷跷板、剪刀、指甲钳、煤钳、塔吊等教师所能想到杠杆原理在生活中的体现，同时，学生在探索的过程中信服了模型所代表的普遍意义，为后续学习储备了必要的经验。
二、重视“实验因素”，培养整体分析能力
教学中，经常会碰到学生胡乱猜测的情况，或者在控制变量的实验设计中顾此失彼的现象。究其原因不难发现，造成这些问题的根源在于一个科学现象中往往牵涉到多个科学量，这些科学量中与问题的本质既有相关联的量，也有无关联的量；既有主要变量，也有次要变量。由于学生缺乏对问题进行整体认识的习惯与方法，同时教师以自己的思维水平和知识储备为基准，课堂中只片面追求相关因素而省略了无关因素的探究，造成学生只知其一不知其二，所以学生问个“为什么”或“怎么样”，总问不到关键处，也说不明白为什么是这样。培养学生整体分析一个科学问题中涉及的科学量，是学生能进行合理的猜测与设计可行性实验的有效手段。
例如，浮力的教学实践。在定量实验并记录表格中的数据后，让学生猜想影响浮力大小物理量有哪些？在下面表格数据的指引下，学生较为统一的归纳出了三个因素：①物块浸入液体的体积；②液体的密度；③浸入液体深度。
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到此分析仍是片面的，实际上学生心中还有较多困惑，诸如物体形状因素。而这些困惑的存在，也必将为以后的学习造成障碍。此时，引导学生以浮力这一物理量为中心，完整分析它周围的相关物理量。学生通过分析讨论，列出物体的体积、形状、质量等因素。对于这些因素，有些通过理论判断就能加以排除，而那些不能作出准确判断的因素，设计对比实验加以探究。最后，从实验中学生归纳出了ρ液、V排这两个关键因素。
三、拓展“实验案例”，探索实验衍生趋向
实验能力的最终培养目标，是让学生具有独立的设计能力和一定的探索能力。通常的课堂实验大都是“填鸭式”的，即教师与教材设计好了一切，为保证实验正常进行，学生只管“照方抓药”，根本谈不上独立思考。若能对课本实验进行变化衍生，也能很好地达到训练学生创新思维的目的。
1.改变实验控制条件衍生新实验，培养学生的思辩能力
课本实验是在控制一定的因素，保证排除外界的干扰的情况而获得的正确结论。所以，有时只要对某一实验条件加以改变，就能衍生出新实验，而新实验可以与原实验大相径庭。
例如，在气体密度知识的学习中，基于学生对课本中CO的灭蜡烛火焰的实验认识，笔者将“向烧杯中倒入常温CO”这一实验条件加以改变，提出了这样一个设计：一只大烧杯倒扣在一高一低的两只燃烧的蜡烛上，观察哪一支蜡烛先熄灭。实验以前，学生们一致认为是低的一支，然而实验结果却出乎意料，形成了剧烈的认知冲突。在笔者的引导下，学生对比分析了两个实验的控制条件，在对一氧化碳是上升还是下降的核心思考中，找到了气体密度与温度条件的关系。
2.改变实验器材衍生新实验，培养学生的设计能力
课堂实验中，有时会因为准备不足，遇到实验器材缺损，或实验器材型号不能相互匹配，或只有一些其他的器材的情况，教师要灵活处理，引导学生利用现有的条件设计出一些新的实验方法，解决原有实验所需解决的问题。有时只要通过增减或替换实验器材的方法就可以衍生出新的实验，从中培养学生设计新实验的能力。
例如，测定小石块的密度实验中，如果选择较大的石块，使得石块不能顺利浸入量筒。在不能换取大号量筒或敲碎石块的条件下，怎样利用现有的实验条件设计方案，进行密度的测定。在笔者的诱导下，学生们进行了讨论，提出了解决方案：将石块浸入烧杯中排水，在烧杯壁上作好记号，然后取出石块，用量筒中的水来补充至记号所示位置，从而用量筒中水的体积变化来替换出石块的体积。成功实验后，笔者进而要求学生不使用量筒，可但以增加刻度尺，设计方案测定石块的体积。学生通过思考讨论后，设计出新的实验：用刻度尺测量排水后烧杯中液面上升的高度，再利用细线绕烧杯一周，由周长换算得面积，并根据数学公式计算小石块的体积。仔细分析，此方案设计方法简单，操作方便，大大的拓展了学生的思维能力和解决问题的能力。
四、抓住“实验外象”，剖析原因实现生成
为了取得正确的实验效果，教师很少给学生思考机会以解决实验中所产生的意外问题。实际上这仅仅是考虑到“教”的需要，忽略了学生主动学习的需要；忽视实验的意外现象，也扼杀了教学的生成空间。教师要关注一些实验中产生的意外的问题，给学生一个强烈的反思的机会，能有效促使他们开展积极的心智活动。
1.用次要实验现象培养学生的质疑习惯
其实演示实验的主要现象，教材或实验手册上已有较完整的描述，若学生已预习过再实验，探究实验实际已变为验证性实验，其培养学生观察能力、分析能力的功效大为减弱。若引导学生对实验进行全方位观察，让学生注意到除书本描述的现象之外，还可能有其他一些意外的现象，并对此加以探讨，能更好的培养学生细致的观察能力，使思维活动向更深层次拓展。
2.用失败的实验培养学生的反思习惯
探究实验难免会有失败。从某种程度上说，这对课堂的知识目标的达成造成了一定的障碍，所以，教师往往会以实验存在误差等理由加以掩盖。事实上，失败的实验提供了一种具体生动的问题情景，由此引发的思考是要有严密的逻辑性。如能及时引导学生分析失败的原因，找出实验成功的条件与原来的不足，从失败中再研究，就能更好地培养学生分析和处理问题的能力，以及科学思维的方法与态度，其作用比起教师只做成功实验要大的多。
综上所述，只有基于“学生主体发展”的这一教学理念，以实验为载体，创设出多种机会，才能让学生在亲身参与科学实验的过程中，发现问题，获取事实证据，检验自己的想法和科学理论，真正实现动手与动脑的结合，在有意义的学习体验中，逐步发展智能，内化科学素养。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.科学（7-9年级）课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
