一、实验手段引入大学课堂教学早在十六七世纪，实验方法已成为科学研究的基本手段，但由于深受中世纪经院哲学方法论传统的束缚和影响，实验很少在学校教育中发挥作用。
随着科学实验与教育的发展，人们逐渐认识到科学实验对教育发展的重要性，纷纷为实验与教育的结合进行辩护。大教育家夸美纽斯呼吁，要用观察和实验教授物理学，而绝不能单靠阅读亚里士多德派或其他人的教科书来教授。普利斯特列(JosephPriestley)对自然科学实验很少用于教育深表遗憾，认为一个人如果要在理论研究中取得成就，就要在青年时代经常做实验并熟悉其操作， “如果我们愿意为哲学鉴别力和哲学研究打下很好的基础的话，人们就应当在年轻时习惯于观察实验过程”①。
这些观点对于人们摆脱经院哲学残余思想的羁绊、提高对实验的教育价值的认识产生了积极影响。
17世纪中后期，反映近代科学知识的课程陆续进入欧洲各主要国家的大学课堂。英国学者格林(Robert Green)在1707年出版的《修学计划》一书中，建议剑桥大学开设新的科学课程，如第三年上半年设置实验哲学、矿物化学、植物学、动物学、解剖学，第三年下半年设置光学、屈光学、测光学等课程②。法国巴黎大学设置了包括自然科学、自然法在内的课程，德国有的大学开设了物理、地理及实验课等实用科学的内容③。由于科学知识大多以实验为基础，教师为了让学生理解科学概念和原理，重现知识被发现的过程，印证科学理论的正确性，纷纷在课堂演讲之外增加了当堂进行实验表演和示范操作环节。在“诺斯安普顿学院，力学、流体静力学、物理学、解剖学和天文学在课程设置中占据重要地位。这些学习主要是在实地实验与观察的辅助之下完成的”固。这就是早期的实验教学，它以验证理论为目的，采用课堂演示的形象化教学形式将实验方法与课堂教学有机结合起来。
二、大学实验室与“师徒式” 的实验训练从19世纪20年代起，欧洲一些著名科学家利用他们在大学任教的机会，建立了自己的实验室。
他们有的把自己的住家房间的一部分装备成实验场所，有的将大学里闲置或废弃的房屋改造成实验室。据梅森记载，1817年，英国化学家托马斯·汤姆生(Thomas Thomson)最早在格拉斯哥大学建立化学实验室⑤，此后，柏林大学的马格努斯(Henry Gustavus Magnus)将他的寓所分出几间作为物理实验室。与上述仅供3—4人使用的大学私人实验室不同的是，德国化学家李比希(Justusvon Liebig)1826年在吉森大学建成的化学实验室体现了近代教育的特征，它不仅可供科学研究使用，而且可供大量学生同时使用。“实验室可同时容纳22名学生做实验，并配有供120人听课的教室、天平室、化学药品储藏室、洗涤室、助手室”@。1845年，李比希的学生霍夫曼则在英国皇家化学学院按吉森大学的形式建造了化学实验室。
这些大学实验室的建立， “的确是19世纪中最显著、最重要的一个创新”⑦。从此，大学不仅是教学的场所，也是科研的场所;实验不仅是科学研究的手段，也成为人才培养的重要途径。由于德国大学实验室表现得尤为突出， 取得了举世公认的成效，德国模式的大学实验室成为已经从讲课掌握科学的基本原理之地转变为从实际经验学习科学之地@。将实验作为人才培养的重要途径，并对世界各国大学的自然科学教育产生深远影响的当属李比希。
李比希认为，成功的实验是一门艺术，这种艺术不能由讲授所采用的那套形式化的教学获得，只能通过亲传的学徒制才能学到。在言传身教的实验过程中，学生将会获得化学的真谛，同时也有助于培养学生提出创造性问题的能力@。李比希把课堂搬到了实验室，创造了一种新的大学化学教育法。
“开始，学生在学习讲义的同时还要做实验，先使用已知化合物进行定性分析和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物以及进行无机合成和有机合成;学完这一课程后，在导师指导下进行独立研究作为毕业论文项目”⑩。在学生实验过程中，李比希要求他们自己寻找研究思路，鼓励他们反复思考并更新实验。李比希与学生在同一个实验室里进行实验，他说如果把实验室比作一个圆的话，那么他就是这个圆的圆心。“具体方法是我给每个学生以研究专题，并检查他们实践的情况，那如同是一个圆的半径，有共同的中心一样。我没有对学生进行一般定义的指导，而是每天早晨听取每个学生前一天研究进度的情况以及对自己研究工作的见解，最后我对他们表示赞成或反对 。这种实验教学方式极大地激发了学生对实验工作的热忱和兴趣。
李比希的这种“师徒式”实验训练不仅在化学教育中得到普及，而且还逐渐为物理学、生物学教育所采纳。同时，由于德国培养的留学生越来越多，这种教育形式逐渐推广到英国、俄国和美国等国家。从教学组织的角度看，这种“师徒式” 的实验训练是与当时教育规模小、理工科学生数量少的状况相适应的。但是，随着学生数量的增加，这种个别传授的方法就遭到了新的挑战。
三、现代实验教学制度的形成19世纪中后期，由于工业生产规模的日益扩大，欧美各主要资本主义国家急需大批懂得科学技术的实用人才，扩大高等教育规模的呼声随之高涨。
此时，大学教育结构中增添了一个前所未有的高级层次—— 研究生教育。科研与教学的统一在研究生教育中得到实现，而高等教育大众化的重任由大学本科来承担。在这样的时代背景下，大学实验教学又发生了一次重大的变化。实验不再只是用于个别学生的训练和研究，进入实验室也不再是学生的自由选修，而是以课程的形式出现在班级教学中，并且成为全体学生获得学位的必修学分。
1870年，美国麻省理工学院皮克林(EdwardCharles Pickering)教授首开班级集体实验教学的创举，标志着现代实验教学制度的形成。他编写了世界教育史上最早出版的物理实验指导书。此书可分为两大部分：一部分是为专门训练实验方法和技能做准备的基础性实验，这些实验是再现某些物理现象中的定理、定律、工作原理、工作特性或某些物理现象的验证性实验，且每个实验都按着先介绍仪器、后描述实验原理和操作步骤的顺序进行了编排;另一部分是列出了100个供学生探索用的选做实验，主要是培养学生运用已有知识去发现问题、解决问题的能力。在准备基础性实验时，为了让整班学生既能同时做实验又能在规定的时间内完成实验，皮克林不仅在实验内容和过程上进行了简化，而且在选择一些简单、便宜的仪器上花费不少心思。经过一年多的试验，皮克林提交了一个阶段性报告，指出： “要能使2O个或30个学生做同一个实验而又没有重复的仪器，且要避免损坏精密仪器的危险，确有很大困难。我们的计划是这样：在两间大房间(每间近100英尺长)内安置一些桌子，准备好煤气和水??在每一张桌子上放一个简单的实验仪器，这个仪器总是放在这个地方，因此就避免了搬动时打破它的危险。还要对每一个实验作详细的记录。”@由于受当时仪器设备、实验场所、师资力量及教学管理等诸多条件的制约，皮克林开列的探索性选用实验难以得到实施。但是，他仍坚持认为学校应该让学生通过实验去探索未知， “否则恐怕他就会成为一部纯粹的机器，仅仅是传播知识，而决不能增进知识，舍此，我们就只能是训练追随者，而不是科学上的领先人物”@。