一、明确实验研究的目的、内容和任务
任何活动都是有目的的,实验研究活动也是如此,在日常生活中,实验研究的目的通常包括三个方面:认识对象、描述对象、改造对象;在学校教学中,除了上述目的之外,实验研究的目的还包括培养或训练特定的技能。基于这一分析,可以把实验研究活动分为:发现型实验研究、描述型实验研究、应用型实验研究、训练型实验研究。
所谓发现型实验研究,是为认识自然现象、社会现象、心理现象、人造事物、符号体系的特点、性质和规律而进行的实验研究活动。所谓描述型实验研究,是运用恰当的形式化表达方式,描述特定自然现象、心理现象、社会现象、人造事物的实验研究活动。所说的形式化表达方式主要是(1)具体的实特模型;(2)语言文字;(3)其它符号模型(如数学表达式或程度、图画、音乐、形体动作等)所谓应用型实验研究,是运用有关的知识和技能,通过设计和利用各种人造事物解决具体问题的实验研究活动。应用型实验研究活动包括:①设计并制作各种物质形态的事物;②设计并实施各种非物质形态的制度或方案;③设计并培育新的生物品种。所谓训练型实验研究,是为培养某种特定的技能(包括操作技能、认知技能、学习技能等)而进行的实验研究活动。
二、实验的基本方法
实验法是人们根据一定的研究目的,在人为地控制或模拟自然现象的条件下,通过仪器和其他物质手段,对研究对像进行观察的方法。实验法的主要目的在于查明研究现象发生的原因或检验某一理论或假说的实际效果。
实验法最重要的特点是对事物的情况加以适当的控制,排除一些无关因素的干扰,突出所要研究的实验因素,从而比较准确地探索出事物间的因果关系。实验法原来是在自然科学领域里广泛采用的一种方法,但近代以来,实验法也逐渐运用于社会科学的研究。
实验研究的方法有不同的类型,同的层次。但基本有三种,即单组实验法,等组实验法和循环实验法。
单组实验法
单组实验法是一个或一组研究对像,施加某一个或者数个实验因子,然后测量其所产生的一种或数种变化,借以确定实验因子的效果如何。单组实验法的被实验者仅有一个或一组,只能通过被实验者自身前后的比较,对不同实验因子的效果加以测量和比较。
等组实验法
等组实验法是把被实验者分成两个情况相等或相似的组(班、年级)进行实验,一组施加某种实验因子,叫实验组。另一组不施加某种实验因子,叫对照组或控制组。把两组所得结果进行比较,以判定实验因子发生的效应。
循环实验法
循环实验法双称轮组实验法,它是把各实验因子(不管几个)轮换施加于各组(各组可以是相等的,也可以不相等),控制其他条件保持不变,然后,根据各个实验因子所发生的变化的总和来决定实验的结果。
三、综合实践活动中实验研究方法的运用
根据实验研究的对象和目的,实验研究的方法是多种多样的。综合起来看:实验研究的方法有:询问、调查、查阅资料、观察、实验、思考与讨论等。
询问是向他人获得实验研究对象的特点、解决问题方案的研究方法,是一种最原始、最简单的研究方法。询问可以用于各种类型的实验研究活动中。
调查是围绕特定问题,通过访谈、问卷、测试等形式,有目的、有计划地搜集有关实验研究对象的材料和数据,并据此认识事物、发现规律的实验研究方法。调查主要涉及心理现象和社会现象的发现型实验研究活动。
查阅资料是围绕一定的问题,通过检索和阅读文献资料寻找问题答案的过程。这里所指的文献资料,狭义的理解是具有的历史价值的图书资料或与某一学科有关的重要图书资料;广义的理解是指记录人类知识的一切载体,包括各种手稿、书籍、报刊、影片、录音带、录像带、幻灯片、电子文稿等。查阅资料可用于各种类型的实验研究活动。
观察是围绕一定的问题、在一定的观察和测量工具的支持下,尽可能多地搜集有关实验研究对象的材料和数据,并据此认识事物的研究方法。根据观察环境不同,可分为展示性观察和现场观察两种。根据观察对象不同,可分为对物体的观察、对事件的观察、对行为的观察等。观察可用于各种类型的实验研究活动。
实验是有计划的在控制条件的基础上进行的系统观察方法,目的在于确定条件与现象之间的因果关系。在实践中研究者需要对一些无关因素加以控制,通过系统地变化某些条件来引发不同的实验现象,从而确定条件与现象之间的因果关系。它适应于科学研究中,也用于社会研究和技术研究活动中。
思考与讨论是通过个人思考和集体论辩来发现规定或确认方案的实验研究的方法。这种方法是在一定资料和证据的基础之上进行的。缺乏资料和证据的讨论不能称为研究活动。
任何实验研究都要有具体的内容。根据课程目标,本课程的内容可从以下几方面进行。
(1)、与学生生活关系密切的、学生需要并乐于实验研究的现实问题,科学实验研究方法;
(2)、学生普遍关注的科技、社会和人类自身发展的问题,生活实践研究;
(3)、需要学生运用多学科的综合知识来解决的问题,人类社会可持续发展的实验研究;
(4)、有利于学生自主开展研究活动、具有研究意义的内容,劳技和科技实验研究;
(5)、符合学生的年龄特征、学生力所能及的研究内容,社区发展的实践研究。
四、综合实践中实验研究的任务
根据综合实践活动课程设置的总体精神,我们认为实验研究活动的主要任务是:
1、培养学生的问题意识和解决问题的能力
问题意识就是从现实生活中发现问题、提出问题的怀疑和探究精神,它是创造的起点,没有问题意识就没有创造性,没有实验研究的探索精神。综合实践活动通常要围绕一个需要解决的问题展开。在活动过程中,引导和鼓励学生自主地发现和提出问题,设计问题的方案,收集和分析资料,运用已有的知识与经验,去寻找解决的办法,逐步形成或善于质疑、乐于探究、勇于实践的积极情感和解决问题的能力。
2、培养学生收集、分析和利用信息的能力
实验研究的过程中,学生需要利用多种有效手段、通过多种途径获取信息,需要整理与归纳信息,并恰当地利用信息,在这个过程中,有利于培养学生收集和处理信息的能力。
3、培养学生的创新意识和创新能力
综合实践活动要求学生在活动过程中不拘泥书本,不迷信权威,不墨守成规,鼓励学生充分发挥自己的想象力,独立思考,标新立异,大胆提出自己的新观点、新思路、新方法,并积极主动地去探索、去实验研究,从而激发他们探究和创新的欲望,培养创新的能力。
4、培养学生的合作能力是现代人应具备的基本素质。
小组合作是综合实践实验研究的有效组织方式,这不仅有利于课题研究的开展和发挥每个学生的特长,更有利于培养学生的合作意识和团队精神,使他们在与同伴分工合作、共同努力、提出问题,制定实验研究方案、收集信息、寻找研究的过程中,学会如何倾听别人的意见,如何表达自己的观点,如何与别人达成一致,如何分享共同的成果等。
5、培养学生对社会的责任心和使命感
综合实践活动的内容大多是与社区生活实际密切相连的课题,特别是人类的生存和社会发展问题,如环境问题,社区发展问题,人类可持续发展问题等。这些问题与人们生活息息相关。引导学生对这些问题进行实验研究,可以培养学生关心社会]、关心生态环境、关心可持续发展的社会责任感。
五、设计实验的程序与周期
实验法是一种比较严格的科学研究方法,也是课题研究学习的一种基本方法。实验法的全过程分为“准备——实施——总结”三个基本阶段。各阶段的具体步骤是:
1、实验的准备阶段。这个阶段应做好以下工作:选择实验的问题→决定实验的形式→选定实验的对像→选定实验因子→确定实验的时间→准备测量的器材→制定实验的计划。
2、实验实施阶段。这个阶段应做好以下工作:按实验计划进行实验→采取措施严格控制实验→记录实施的数据和资料等。实验者必须把实验经过详细情形,逐日记载,写成实验日记,作为整理结果时参考。
3、总结阶段。主要是整理实验数据、撰写报告等。
六、实验报告的撰写
实验报告是按计划完成预定实验后,对整个实验过程进行全面总结,提出一个客观的、概括的、能反映全过程及其结果的书面材料。实验报告的基本组成部分有:
1、题目。简练、明确,能反映出实验研究的特点。
2、问题的陈述。简明扼要地陈述所要研究的问题,对实验的内容要具体明确,一语破的。
3、假设。说明你所提出的实验假设
4、实验方法。应交代怎样选择实验对象,实验的组织类型是单组、等组或是轮组、测量标准、实验步骤。
5、实验过程。你是怎样实验的,自变量包括哪些内容,用什么方法控制了哪些无关因素。
6、实验结果。这部分是实验报告的关键,最重要的是提出数据和典型事例。数据要核实准确,注意用图表的正确格式,用统计检验来说明自变量与因变量的关系,要有典型事例,使实验更有说服力。
7、分析与讨论。由实验结果回答篇首提出的问题。对结果进行理论上的分析论证,是否在理论上站得住脚,或对发展理论有何意义;把实验结果与同类研究相比较,找出得失成败,对实验中有争论的问题提出见解。提出本实验有待深入研究的问题和不足之处。
8、结论。是对整个实验的总结,并回答实验提出的问题,下结论要谨慎,结论适用范围应同取样范围一致。
9、附录。一是列出主要参考文献;二是附上各种研究记录,原始数据,调查表格等。