浅谈小学生实验设计能力的培养

摘 要：探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。整个探究过程都应该有学生的参与，不仅仅是操作实验，还有实验设计。而小学科学教学中轻实验设计的现状不利于学生提高科学素养，违背了新课标的基本理念。为此，教师首先应该明确自己的角色，在目标明确的基础上，从材料准备、课堂教学、课后延伸等环节给予学生更多的实验设计的机会与引导，让学生在动手前充分思考，在动手后及时改进及总结。

关键词：实验设计；动力；材料；课内课外

一、 小学科学教学“轻实验设计”的现状

目前的科学实验教学中，教师往往过于注重学生的实验过程，过于注重对学生不正确操作的纠正，忽视学生对哪些问题比较好奇，忽视学生是想怎样研究问题，在实验设计方面出现“包办”现象。课堂上，学生缺乏实验设计的训练机会、缺乏实验方式的选择主动性；演示实验是老师们的个人精彩表演，分组实验是“照方抓药”或“按部就班”式地采集数据，完成老师布置的任务。下课后，学生们缺乏自我探究的动力与指导方法，不会甚至不想自行设计实验去继续探索。

久而久之，学生对这种“捆住手脚”的实验活动要么失去兴趣，要么当作“娱乐”，对周边的科学现象也会失去发现与探索的好奇心，不利于提高科学素养。

二、 把自己当学生去“备”课堂

陶行知说：“我们必须变成小孩子，才配做小孩子的先生。”备课中，教师应该把自己当小学生，想想自己可能会对哪些现象有兴趣，已经掌握的知识有哪些，课堂上可能会有哪些问题与猜想，走出课堂时自己会有哪些收获和不解……

（一） 激发兴趣，帮助学生形成实验设计動力

“为学患无疑，疑则进也。”常有疑问，才能常有思考，教师首先应当触发学生形成明确的研究方向。

在教学《谁流得更快一些》时，教师先通过倒醋和番茄酱快慢的“尴尬”对比，让学生对液体流动快慢有一直观感性认识，学习热情充分调动起来。在出示洗洁精、水、油三种液体时，学生对三者“谁流得更快”这一问题兴趣浓厚，立刻讨论起如何进行公平“流速比赛”，在实验中应该注意哪些问题等等。

“磁铁隔物吸铁”的教学环节则是通过一个“意外”：磁铁把桌上的一个老虎钳也吸起来了，可是老虎钳的把手是橡胶材料，不会被磁铁吸引。学生于是提出老虎钳的把手是铁制的，只是外面用橡胶皮包裹，猜测磁铁是隔着橡胶皮吸引铁的。此时，学生自然想要验证此推测并研究磁铁隔着哪些物体可以吸铁。

（二） 准备合理高效的实验器材

实验材料是学生进行科学探究的凭借和桥梁，但并不是越多越好。最好的情况是学生主动提出他们的所需，教师提供相应材料。当学生的所需不够高效或是教师准备了其他器材时，也可以引导学生由材料的特性去思索如何运用它们。

比如《沉浮与什么因素有关》，利用回形针和塑料雪花插片玩具方便叠加，达到加重、加大的效果，学生很容易在教师引导下自行设计实验，击碎“轻的浮，大的浮或大的沉”的错误概念。《空气的热胀冷缩》一课中，引导学生由吹泡泡的行为想到利用肥皂水来“抓住”空气，从而用肥皂膜代替气球来封住玻璃管口等等。

（三） 注意实验材料出示的时机和批次

科学课上，我们要考虑到小学生好奇、好动的天性，也要考虑到材料本身的特点。所以实验材料不需一下子呈现在孩子面前，而应适时地分批分层呈现，否则容易出现教学结构松散、思维含量低的情况。

研究“磁铁隔着一些物体也能吸铁”时，教师提供的分组材料有铝制硬币、塑料衬板、橡皮、布片、纸片等常见物体。学生发现磁铁只有隔着橡皮不能吸铁，但橡皮比较厚，其他材料都比较薄，于是提出疑问：是不是橡皮太厚，磁铁才不能隔着它吸铁。此时，教师发动全班来思考这问题。于是又有学生提出用磁性强大的磁铁或用薄一点的橡皮试试。在教师的鼓励下，学生利用厚橡皮和切开的薄片橡皮、对折后的纸张、布片开展研究。

（四） 把实验带回家

科学探究可以始于课堂，但不应该止于课堂。把科学实验带回家，让家庭实验成为课堂探究活动的延伸，让他们有充足的时间和空间进行独立思考及课外学习的方向和机会，而不是简单一句“请大家回去后继续研究”草草了事。比如，学生知道室内外有温差后，可以继续在家研究室内每个房间的温度是否相同，哪一间最热，哪一间最冷，可能的原因是什么，有什么启发……

三、 耐心等待学生的思考

1. 当心学生的两极分化

科学探究活动的深度、速度都与学生的智力有着密切的关系。并不是所有的学生都能够自己发现问题，并能够积极寻找解决问题的方法。据课堂观察，大约只有三分之一的学生在活动中一直处于积极思维状态。长期下去，不但学生的学习会出现两极分化，而且可能影响他们一生对待事物的态度。因此，在组织合作探究活动时，要及时地发现学生的差异，根据差异，启发小组成员正确分工，使学生认识到分享信息、观念、思考和相互启发的意义，让每个学生各显其能，获得交流的经验和能力。

2. 要给学生一个思考的支点

学生知识水平有限，有时会有不合理、不完善的设计，此时，教师给出的思考支点、四两拨千斤的引导弥足珍贵。

研究《金属的热胀冷缩》时，学生学习了液体的热胀冷缩后自然想到加热铜勺，验证铜遇热变大，再放入冷水，验证受冷缩小。教师并没有急于否定，而是放手让大家尝试，结果学生发现用肉眼根本无法发现体积的变化。在全班讨论“能否用尺子量一量”后，教师提出“能不能用把‘特殊的尺子来量一下”，最终确定用刚好使铜勺穿过的环作“尺子”。学生不仅掌握了实验方法，还深刻体会到：金属的热胀冷缩没有空气、水这么明显。这样的设计实验过程，可谓“教学无痕”，学生对实验的原理、方法、步骤、注意事项等了解得很深入，充分发挥了学生的主观能动性。

在科学课的教学中，学生始终是科学学习的主体，教师要引导学生参与科学整个探究活动，让学生自己提出问题，选择实验材料，设计实验方法、步骤，思考注意事项，改进方案……只有这样，学生才能在学到科学知识的同时，习得科学研究的方法，发展科学思维，让科学素养在学生心中生根开花。

参考文献：

[1]朱洪亮.给学生一个思考的支点[J].小学时代，2012（12）.

[2]王芳.实验材料的选择、利用与呈现[J].科学课，2010（7）.

作者简介：杨旸，江苏省苏州市东中市实验小学。endprint