《实验学》研究.doc

实验学研究河南省工业设计学校 秦兰菊 张际方 郭文云 什么是实验?我们每个人都会有自己的见解，都会联想到这样一个场面：宽大的实验台，洁白的工作衣，忙碌的青年人，满目的药品与五颜六色流动的液体，多彩的显示器中波动的曲线，清脆的键盘敲击声。如何用精练的语言，明确的思想来表达实验呢？中国大百科全书的定义是：为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。当询问什么是实验学时，没有人清楚。从中国大百科全书、辞海、辞源中，找不到实验学这个概念。实验学应该是一门什么科学？为什么要研究实验学呢？长期从事实验工作的人，从事研究、发明创造的人，对实验是深有体会的。有时实验现象明显、数据准确、齐全、结论真实可靠；有时实验不成功，得不出应有的结论；有的进行实验得出的结论和现有理论相矛盾，认为是一个失败的实验；有的从失败的实验中发现出隐含的真理，由此提出新的方法、手段，并归纳总结出新的理论如何减少实验的失败，有效地提高成功率？如何看待一个实验和旧理论的尖锐矛盾？如何积累实验的信息，创造出新的实验方法，新思想、新理论？所有这些，都应该是实验学回答的问题。一、研究的必要性研究实验学，我们可以从几方面来认识：1、历史的趋势实验创造了人类文明，推动了自然科学的发展，也必将引导未来科学的发展。这是由实验的本质所决定的。一部人类发展史，就是一部自然科学史，一部实验史。自实验意识的确立，到实验科学的崛起，实验在自然科学的发展进程中，起着不可磨灭的丰功伟绩。特别是19世纪末，当经典物理自我满足，认为已经解决了所有科学问题时，是实验揭开了科学发展进步的一页。是几个典型实验迎来了量子化革命。历史的发展已经证明，实验已成为人类科学的重要组成部分，建立实验自身的理论体系，系统地研究，全面地探索，更好地向各科渗透、发展的时机已经成熟。计算机作为重要工具，在近代的迅猛发展给我们启示，实验作为一项方法、手段，随着实验学系统地研究，定会在各学科大放异彩。2、社会的发展随着社会的进步，经济技术的发展，实验的状况发生了多方面的变化，有如下的趋势：由自然科学向其它科学的渗透、转化、迁移从单独实验到社会化合作实验从手工操作到全自动化从少量仪器实验到大系统、多计算机参与的实验从具体的实验手段、课题、过程的研究，到全方位的方法论研究。3、现实的需要经济的发展要求高校、研究所的先进科技项目到生产力的转化。由实验室的小型实验，到企业生产的工业化实验或试生产，中间必须有中间实验、放大实验，或由计算机进行的模拟实验。没有实验理论的系统研究，这些过程都将困难重重。另外，随着我国加入WTO，国际贸易持续增加，人才竞争的局面将更加剧烈，对创新意识与动手能力提出更高的要求。而较强的实验理论与技能是综合型人才的突出特点。4、地位的使然实验是人类进步的桥梁，是认识事物最重要、最根本的途径，也是对已有认知“反思”的一种策略，更是探求未知世界不可缺少的手段，一切先进实用的科学技术都离不开实验的验证、支持。二、研究的可能性实验学研究已具备广泛的社会基础和条件。1、意识准备全国范围内进行的研究性学习，在中学生中营造了一种创新、探索的学习氛围，使学生在获得一种新的学习方法的同时，也培养了学生的研究意识。如更进一步的提高，必然产生对实验过程的渴望，实验理论的需求；为了参与教育改革，提高研究能力，众多教师在进行教学实验研究。这是一种复杂形式的实验，为了取得实验圆满成功，需要有强烈的实验意识，及时补充实验理论的知识；全社会开展的建立学习型组织，也提出了工作、学习、研究、创新的新要求，这更是一类现代意义上的实验意识。2、物质准备实验室是进行各类实验、研究的重要场所。当今世界，人们对信息、知识的孜孜追求，都离不开实验室的建设与发展。特别是我国正在进行的教育改革，培养创新精神和实践能力，实验室建设更是发展重点。各地高等学校、中学等都对实验室加大了软硬件投入力度，使得学生实验条件、教师科研手段得到极大改善。3、技术准备关于各学科实验的专著、教材，社会上极其丰富；高新实验技术更是日新月异，发展速度惊人，新的仪器、智能化设备层出不穷；计算机辅助实验得到重视，内置单片机、外联工作站已趋普遍。4、理论准备方法论、系统论、信息论、控制论所有这些现代理论，为新学科的确立与发展，提供了多元的方法、指明了正确的方向、奠定了坚实的基础所有这些准备，铸就了实验学研究的广阔空间，为全方位、多人员共同协作研究实验学创造了优越条件。不管是理论研究、实验技术研究，都有着详实的素材，实验学应用研究也有着美好的远景。三、研究的渐进性实验学的综合性与复杂性，决定了其研究必定分步进行、渐进展开。1、研究实验史 进行历史的回顾、现实的评价、未来的展望，是研究实验史的重点。总结实验发展的演变过程，使我们更清楚地认识到实验发展的曲折与必然。对现实的客观评价，就多一分对实验的理解。预期未来的发展，使我们有效把握实验研究的正确方向，为研究的全面、深化，提供强有力的保证。 2、研究基础理论概念 实验学的定义、基本概念、术语等。如实验、实验力、实验量等。特性 实验所具有的重要特性。如普遍性、相对性、规律性等。过程 实验所包括的基本过程，如选题、设计、实施、评价等。分类 按研究场所分类、按研究对象分类，按技术手段分类等。方法 以信息论的观点研究实验及其过程，是实验学的一个重要特征。不管化学实验、物理实验都是以本学科的知识为依托，研究本学科的问题。但以信息论的观点来看，都是信息的非完整性，与追求完善的过程。把实验过程看作信息的收集、转换、再生、创造的过程，是实验学的重要思想。3、研究实验学应用重点研究的内容是各学科实验的共性与差异具体实验技术及其推广。总之，实验学的研究方向应该是以实验理论为指导，完善实验工作。把实验从单个的具体的实验中解放出来，讨论理论上的实验，设计典型实验，把一般的实验经验、技巧，上升到理论的高度。四、研究的重要性研究实验学的重要性表现在实验本身的重要性上。人类对自然界认识的不断深化过程，实际是由人类知识创新的长河构成的。实验是获取新的、第一手科研资料的重要和有力的手段。大量的、新的、精确的和系统的科技信息资料，往往是通过实验而获得的。实验还是检验科学理论和科学假说正确与否的惟一标准。实验是自然科学技术的生命，是推动自然科学技术发展的强有力手段，自然界的奥秘是由实验不断揭示的，