一个适用于任何事物的实验方法

一、介绍

作为一个完整的人经历了在各行各业的日常基础上的许多问题，这当中有些很小，小到我们已经对它们习惯了，有些大到足以改变我们的生活。为了解决这些问题，适应我们的环境，或者为了成功，我们每个人都一直从事实验。考虑一下，几乎每个人都经历了一个家庭的问题或汽车发动机无缘无故地退出工作，或汽车开始发出奇怪的声音。怎样处理在工作的或一个具有挑战性的作业的问题呢?没有人有确切的答案，所以我们应该怎么做?我们应该进行实验，解决问题和学习。我们需要时间来识别和了解我们的问题，做出有根据的猜测可能的解决方案，测试我们的猜测,并评估如何我们解决了我们的问题，通知我们在未来的判断。这个过程——实验，最终促进了我们的学习。

二、教育上的实验

正规教育的目标是学生的学习。为了强调实验或实验室的重要性，学生学习了实验的结果。但更重要的是，让他们学会去完善他们学习和创造新知识的方法，而不是仅仅记住他们被告知的东西。学生获得的实验探究的方法可以长时间影响他们学习和解决毕业后的各种各样的问题。

技术和工程教育学这个项目主题为实现实验进入课程提供了丰富的机会，因为它是基于项目的学习。事实上，使用实验在这个领域并不是一个新想法，它多年来已经取得了一个巨大的进步，多年来更公开强调实验中学工业艺术与技术教育课程的重要性。1959年，Maley报道了一个初中工艺美术类描述实验“不是一个移植科学项目，而是一个充满活力的以学生为主的产业项目”。1966年,Luetkemeyer总结Maley早些时候指出教育项目的研究和实验与传统教育计划在主要关心“如何学习”而不是“学”。

这个项目公开强调了实验中学工业艺术与技术教育课程中被无数次在科技素养标准提到过的实验的概念。特别是，学生将了解故障诊断、研究和发展、发明和创新和解决问题时实验的作用。这个标准直接体现了实验这一概念的重要性不仅在中学教育，而且体现了从K – 12中提出的概念。许多其他标准中涉及到的设计过程、解决问题或科学方法，其实都是广泛用于实验。一些STL与实验直接或间接相关的标准如下：

bull;标准10，基准J -技术问题必须研究才能得到解决。

bull;标准10，基准L -许多技术问题需要一个多学科的方法。

bull;标准11，基准M -识别设计问题解决和决定是否解决这个问题。

bull;标准11，基准N -识别标准和约束，并确定这些将如何影响设计过程。

bull;标准12，基准L -文档流程和过程和它们不同的受众，使用适当的口头和书面沟通技巧。

bull;标准13，基准K -综合数据，分析发展趋势，并得出结论关于技术对个人的影响，社会和环境问题。

充分利用实践技术和工程类学生的学习活动，学生操作材料的设计和制造产品（即工业产品），因为这些活动包括相当多的解决问题的能力、创造性和批判性思维，但是他们是否潜心于探究和实验还取决于老师。

根据Timpane（1970），实验可以视为“一个寻求治疗和结果之间的关系的系统性的成果”。实验可以注入到基于项目的课程，它提供了由学生完成项目所需的信息。然而，也可以使用实验中学中其他形式的科技教育，这当中有一些更强调实验方法的价值。

三、实施实验的方法

无论是现实生活中的实验还是教室或实验室里的实验都应该试图客观地发现事实而不是试图影响调查的结果。这种方式常常遵循科学方法，该方法包括以下步骤：

1、观察和识别问题或相关的问题。

2、了解问题。

3、建立一个可以通过实验来查清或证明的假设或推测。

4、设计一个实验来测试假设。

5、执行实验，收集数据。

6、分析数据。

7、得出结论，或者可以针对某一方面再进一步调查。

但这只是众多方法中的一种，也可以通过不那么正式的实验方法。如果一个抽屉卡住了，不会退出，一个人可能会推动它，这是一个实验计划，执行和评估就在这几秒钟里，即我们的目标是解决问题，而不是增加集体知识。

从简单到复杂，有许多的方法可以包括在技术和工程课程实验，有些比其他人更强调一个完整的实验过程。

四、老师指导下的实验

使用实验的方法之一是让老师设置“实验”，实际上，展示是让学生们做自己的过程。怀亚特继续表明，“这些实验有非常具体的方法来完成指令和预期的结果”。然而，他在这里忽略了一个关键的区别，有些教室类实验有老师的指导，有些则没有；有些在保守地寻求一个正确的答案，而另一些则是思维发散的，他们在寻求的是一些答案。这种老师指导下的实验方法通常有一个预期的结果，而且学生的成绩可能取决于他们的实验结果。然而这可能对学生的发展是存在一定问题的，因为如果他们的结果与预期结果不匹配，他们可能会试图去制造更好的结果来匹配。在这样的教育形式下，他们也可能无法解释实验结果，因为他们只是“走过场”，而不是使用实验去寻求知识（怀亚特，2005）。

奥恩斯坦（2006年）发现：更具挑战性、开放式的实验和调查经验会产生学生更积极的学习态度。这种现象尤其是体现在提供给学生频繁的机会产生独立的假设，得出自己的结论时。

五、学生挑选的实验方法

更好的约定应该是学生有权选择、修改、或开发实验方法，即使老师选择了这个话题。似乎一个负面的结果是，有时学生会选择不当或发展的方法。不过，学生实验本质上是不同于专业实验的：学生实验的目标是为学生学习，专业实验的目的是通过实验来发现新的知识。当学生做的不是最优的选择时，这仍然是一个美好的学习的机会。从某种意义上说，他们正是在尝试实验。

六、学生挑选的实验和学生发现的主题

中学教师长期使用一种方法，即给学生一些自由选择的研究课题，希望提高学生动机、兴趣和学习。在实验中，学生也有这种自由，不过可能是被要求从讲师提出的主题列表中来选择，或者他们可能有更大的自由和责任从文学中选择主题或甚至一个尚未在文学提及的问题。学生常常被要求解决问题，构建产品或执行实验，但几乎不会被要求去发现一个有自己想法的问题。然而，发现问题是一个重要的技能——“选择一个好的可行的话题就像一半的工作”。无论主题是由教师提出或由其他地方提出，一个学生自己选择一个主题可能就会有更多的动机去进行调查。

这篇文章的作者已经直接经历了选择一个可行的技术教育课题实验。虽然本科学生，作者完成课程的重点是在学生选择的实验中参与了原始。使用熔融沉积实验集中在对塑造者中创建的丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）塑料试样进行拉力测试。一看三个不同的构建的影响方向（0°、45°、90°，图1所示），二使用塑造者熔融沉积在这些标本的抗拉强度和成本效率进行分析和报告（图2所示）。

图1

这个课程是结构化的，这样学生可以整个学期选择一个主题，结合执行广泛的研究问题相关的主题，进行原始实验，并报告结果。该课程的指导教师提供关于研究技术的有用的信息、数据收集技术、分析技术等，但实际上是由学生们自己创建，执行和实验报告。学生被迫经历整个实验设计过程，包括回顾文献，形成一个目的和研究问题，形成方法和程序，分析数据等。

这段经历是非常积极的。因为感兴趣的实验和主题，提高了学生参与积极性和动力。作为一个研究员提供个人技能来设计实验，最终影响了决定，进入研究生院。这项目提供了一个很大的权力，即在专业人员协助下，利用他们的这种优良的有用的研究信息从个人与熔融沉积造型设计和完成实验。最重要的是，实验使他们学习了许多不同的领域的知识。

简单地要求学生在实验上自行发现问题，可以大大增加动力，反过来，也大大促进了他们的学习。学生选择一个问题，然后设计和执行一个或多个实验作为问题解决过程的一部分。

图2

七、一种调查方法

尽管一位老师的作用不能类似与圣人，他至少有助于促进学生的调查。例如，在我们的实验室学生学习使用一个激光切割机技术，但他们并没有被告知如何为不同的材料设置具体的功率和速度。相反，每个学生都是通过一系列的测试，他们使用少量的材料来测试这些设置的最优（图3所示）。如果学生只是被告知如何设置，他们不会被授权削减不在清单上的材料。学生在这样的经历之后，看到材料就会以一种新的方式问自己，“这种设置可能适合什么材料？”

图3

还有许多其他把实验注入技术课程的机会。如果一个学生想知道什么类型的联合最适合一个特定的产品特性，它可能帮助学生在老师没有给出确切答案的情况下设计并进行实验。如果一个学生设计一个新产品，它可以帮助执行可用性测试，可能报告出产品的设计。在一个二氧化碳汽车设计大赛后，学生认为可以创建一些额外的设计来测试汽车可前进的距离可能主要受到汽车重量的影响这个理论。最后，老师决定这个课程最主要的是学生自己建立的产品，他们从别人那里学习到的东西，或者他们参与了什么样的调查，以上三点都是重要的，但最重要的是从长远来看，调查本身可能对学生是有益的。

八、总结

实验使学生终生的调查技能。技术和工程教育教师应该努力在他们的课程和教学实验上尽可能地促进这种自然的学习过程。有几种方法将实验纳入技术教育：老师指导实验，学生挑选的实验，学生挑选和学生发现主题，运用调查的方法。促进实验在技术教育可以导致一个社会搜集更多的问题，在这样一个社会，我们使用证据而不是言语来得出结果。但作为一个总体教学，请不要相信我们的对实验的价值的话，请通过自己的尝试对它的结果进行评估。

外文文献出处：Taylor Orr, Jim flowers. Technology and engineering teacher [J]. 2014,5: 8-12.

外文文献原文附后

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 6 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[287027]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word