一、實(shí)驗(yàn)手段引入大學(xué)課堂教學(xué)早在十六七世紀(jì)，實(shí)驗(yàn)方法已成為科學(xué)研究的基本手段，但由于深受中世紀(jì)經(jīng)院哲學(xué)方法論傳統(tǒng)的束縛和影響，實(shí)驗(yàn)很少在學(xué)校教育中發(fā)揮作用。

　　隨著科學(xué)實(shí)驗(yàn)與教育的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)教育發(fā)展的重要性，紛紛為實(shí)驗(yàn)與教育的結(jié)合進(jìn)行辯護(hù)。大教育家夸美紐斯呼吁，要用觀察和實(shí)驗(yàn)教授物理學(xué)，而絕不能單靠閱讀亞里士多德派或其他人的教科書來(lái)教授。普利斯特列(JosephPriestley)對(duì)自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)很少用于教育深表遺憾，認(rèn)為一個(gè)人如果要在理論研究中取得成就，就要在青年時(shí)代經(jīng)常做實(shí)驗(yàn)并熟悉其操作， “如果我們?cè)敢鉃檎軐W(xué)鑒別力和哲學(xué)研究打下很好的基礎(chǔ)的話，人們就應(yīng)當(dāng)在年輕時(shí)習(xí)慣于觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程”①。

　　這些觀點(diǎn)對(duì)于人們擺脫經(jīng)院哲學(xué)殘余思想的羈絆、提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了積極影響。

　　17世紀(jì)中后期，反映近代科學(xué)知識(shí)的課程陸續(xù)進(jìn)入歐洲各主要國(guó)家的大學(xué)課堂。英國(guó)學(xué)者格林(Robert Green)在1707年出版的《修學(xué)計(jì)劃》一書中，建議劍橋大學(xué)開設(shè)新的科學(xué)課程，如第三年上半年設(shè)置實(shí)驗(yàn)哲學(xué)、礦物化學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、解剖學(xué)，第三年下半年設(shè)置光學(xué)、屈光學(xué)、測(cè)光學(xué)等課程②。法國(guó)巴黎大學(xué)設(shè)置了包括自然科學(xué)、自然法在內(nèi)的課程，德國(guó)有的大學(xué)開設(shè)了物理、地理及實(shí)驗(yàn)課等實(shí)用科學(xué)的內(nèi)容③。由于科學(xué)知識(shí)大多以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，教師為了讓學(xué)生理解科學(xué)概念和原理，重現(xiàn)知識(shí)被發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，印證科學(xué)理論的正確性，紛紛在課堂演講之外增加了當(dāng)堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表演和示范操作環(huán)節(jié)。在“諾斯安普頓學(xué)院，力學(xué)、流體靜力學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)和天文學(xué)在課程設(shè)置中占據(jù)重要地位。這些學(xué)習(xí)主要是在實(shí)地實(shí)驗(yàn)與觀察的輔助之下完成的”固。這就是早期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它以驗(yàn)證理論為目的，采用課堂演示的形象化教學(xué)形式將實(shí)驗(yàn)方法與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

二、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與“師徒式” 的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練從19世紀(jì)20年代起，歐洲一些著名科學(xué)家利用他們?cè)诖髮W(xué)任教的機(jī)會(huì)，建立了自己的實(shí)驗(yàn)室。

　　他們有的把自己的住家房間的一部分裝備成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，有的將大學(xué)里閑置或廢棄的房屋改造成實(shí)驗(yàn)室。據(jù)梅森記載，1817年，英國(guó)化學(xué)家托馬斯·湯姆生(Thomas Thomson)最早在格拉斯哥大學(xué)建立化學(xué)實(shí)驗(yàn)室⑤，此后，柏林大學(xué)的馬格努斯(Henry Gustavus Magnus)將他的寓所分出幾間作為物理實(shí)驗(yàn)室。與上述僅供3—4人使用的大學(xué)私人實(shí)驗(yàn)室不同的是，德國(guó)化學(xué)家李比希(Justusvon Liebig)1826年在吉森大學(xué)建成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室體現(xiàn)了近代教育的特征，它不僅可供科學(xué)研究使用，而且可供大量學(xué)生同時(shí)使用。“實(shí)驗(yàn)室可同時(shí)容納22名學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，并配有供120人聽課的教室、天平室、化學(xué)藥品儲(chǔ)藏室、洗滌室、助手室”@。1845年，李比希的學(xué)生霍夫曼則在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)院按吉森大學(xué)的形式建造了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

　　這些大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建立， “的確是19世紀(jì)中最顯著、最重要的一個(gè)創(chuàng)新”⑦。從此，大學(xué)不僅是教學(xué)的場(chǎng)所，也是科研的場(chǎng)所;實(shí)驗(yàn)不僅是科學(xué)研究的手段，也成為人才培養(yǎng)的重要途徑。由于德國(guó)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)得尤為突出， 取得了舉世公認(rèn)的成效，德國(guó)模式的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室成為已經(jīng)從講課掌握科學(xué)的基本原理之地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膶?shí)際經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)之地@。將實(shí)驗(yàn)作為人才培養(yǎng)的重要途徑，并對(duì)世界各國(guó)大學(xué)的自然科學(xué)教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的當(dāng)屬李比希。

　　李比希認(rèn)為，成功的實(shí)驗(yàn)是一門藝術(shù)，這種藝術(shù)不能由講授所采用的那套形式化的教學(xué)獲得，只能通過(guò)親傳的學(xué)徒制才能學(xué)到。在言傳身教的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生將會(huì)獲得化學(xué)的真諦，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生提出創(chuàng)造性問(wèn)題的能力@。李比希把課堂搬到了實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了一種新的大學(xué)化學(xué)教育法。

　　“開始，學(xué)生在學(xué)習(xí)講義的同時(shí)還要做實(shí)驗(yàn)，先使用已知化合物進(jìn)行定性分析和定量分析，然后從天然物質(zhì)中提純和鑒定新化合物以及進(jìn)行無(wú)機(jī)合成和有機(jī)合成;學(xué)完這一課程后，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行獨(dú)立研究作為畢業(yè)論文項(xiàng)目”⑩。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，李比希要求他們自己尋找研究思路，鼓勵(lì)他們反復(fù)思考并更新實(shí)驗(yàn)。李比希與學(xué)生在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他說(shuō)如果把實(shí)驗(yàn)室比作一個(gè)圓的話，那么他就是這個(gè)圓的圓心。“具體方法是我給每個(gè)學(xué)生以研究專題，并檢查他們實(shí)踐的情況，那如同是一個(gè)圓的半徑，有共同的中心一樣。我沒(méi)有對(duì)學(xué)生進(jìn)行一般定義的指導(dǎo)，而是每天早晨聽取每個(gè)學(xué)生前一天研究進(jìn)度的情況以及對(duì)自己研究工作的見解，最后我對(duì)他們表示贊成或反對(duì) 。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)工作的熱忱和興趣。

　　李比希的這種“師徒式”實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練不僅在化學(xué)教育中得到普及，而且還逐漸為物理學(xué)、生物學(xué)教育所采納。同時(shí)，由于德國(guó)培養(yǎng)的留學(xué)生越來(lái)越多，這種教育形式逐漸推廣到英國(guó)、俄國(guó)和美國(guó)等國(guó)家。從教學(xué)組織的角度看，這種“師徒式” 的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練是與當(dāng)時(shí)教育規(guī)模小、理工科學(xué)生數(shù)量少的狀況相適應(yīng)的。但是，隨著學(xué)生數(shù)量的增加，這種個(gè)別傳授的方法就遭到了新的挑戰(zhàn)。

三、現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)制度的形成19世紀(jì)中后期，由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，歐美各主要資本主義國(guó)家急需大批懂得科學(xué)技術(shù)的實(shí)用人才，擴(kuò)大高等教育規(guī)模的呼聲隨之高漲。

　　此時(shí)，大學(xué)教育結(jié)構(gòu)中增添了一個(gè)前所未有的高級(jí)層次—— 研究生教育。科研與教學(xué)的統(tǒng)一在研究生教育中得到實(shí)現(xiàn)，而高等教育大眾化的重任由大學(xué)本科來(lái)承擔(dān)。在這樣的時(shí)代背景下，大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)又發(fā)生了一次重大的變化。實(shí)驗(yàn)不再只是用于個(gè)別學(xué)生的訓(xùn)練和研究，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室也不再是學(xué)生的自由選修，而是以課程的形式出現(xiàn)在班級(jí)教學(xué)中，并且成為全體學(xué)生獲得學(xué)位的必修學(xué)分。

　　1870年，美國(guó)麻省理工學(xué)院皮克林(EdwardCharles Pickering)教授首開班級(jí)集體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)舉，標(biāo)志著現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)制度的形成。他編寫了世界教育史上最早出版的物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。此書可分為兩大部分：一部分是為專門訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)方法和技能做準(zhǔn)備的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)是再現(xiàn)某些物理現(xiàn)象中的定理、定律、工作原理、工作特性或某些物理現(xiàn)象的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都按著先介紹儀器、后描述實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟的順序進(jìn)行了編排;另一部分是列出了100個(gè)供學(xué)生探索用的選做實(shí)驗(yàn)，主要是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在準(zhǔn)備基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了讓整班學(xué)生既能同時(shí)做實(shí)驗(yàn)又能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，皮克林不僅在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過(guò)程上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，而且在選擇一些簡(jiǎn)單、便宜的儀器上花費(fèi)不少心思。經(jīng)過(guò)一年多的試驗(yàn)，皮克林提交了一個(gè)階段性報(bào)告，指出： “要能使2O個(gè)或30個(gè)學(xué)生做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)而又沒(méi)有重復(fù)的儀器，且要避免損壞精密儀器的危險(xiǎn)，確有很大困難。我們的計(jì)劃是這樣：在兩間大房間(每間近100英尺長(zhǎng))內(nèi)安置一些桌子，準(zhǔn)備好煤氣和水??在每一張桌子上放一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器，這個(gè)儀器總是放在這個(gè)地方，因此就避免了搬動(dòng)時(shí)打破它的危險(xiǎn)。還要對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)作詳細(xì)的記錄。”@由于受當(dāng)時(shí)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、師資力量及教學(xué)管理等諸多條件的制約，皮克林開列的探索性選用實(shí)驗(yàn)難以得到實(shí)施。但是，他仍堅(jiān)持認(rèn)為學(xué)校應(yīng)該讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)去探索未知， “否則恐怕他就會(huì)成為一部純粹的機(jī)器，僅僅是傳播知識(shí)，而決不能增進(jìn)知識(shí)，舍此，我們就只能是訓(xùn)練追隨者，而不是科學(xué)上的領(lǐng)先人物”@。