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浅谈在小学科学教学中培养学生实验设计能力

发表时间：2021/4/12 来源：《文化研究》2021年4月下作者：包志春

[导读] 小学科学是一门培养学生科学精神及自主探究能力的课程。科学课主要以探究式学习形式为主，科学实验既是探究式学习的主要手段也是小学科学课堂教学的核心。但实验探究仍然是小学生学习科学的一大难题，例如很多学生在进行实验探究时比较盲目且成功率不高，我认为主要是由于学生缺乏一定的实验设计能力。

广西北海市海城区第二小学包志春 536000

摘要：小学科学是一门培养学生科学精神及自主探究能力的课程。科学课主要以探究式学习形式为主，科学实验既是探究式学习的主要手段也是小学科学课堂教学的核心。但实验探究仍然是小学生学习科学的一大难题，例如很多学生在进行实验探究时比较盲目且成功率不高，我认为主要是由于学生缺乏一定的实验设计能力。培养学生的实验设计能力，也是培养一种综合的学习能力，不仅能提高学生对科学的学习兴趣，还能提高学生学习科学的信心，有利于发展学生的综合科学素养。
关键词：小学科学；实验设计；培养；自主探究
        实验探究主要包括质疑、提问、猜想、实验设计、实验验证、交流讨论、得出结论、拓展应用等过程，其中 “实验设计”是学生开展实验探究的依据。学生在明确了实验目的及要求的基础上，根据对已有的实验方案进行优化或是自主设计实验方案，并有序地进行实验操作、观察并记录实验现象、获取并分析实验数据及总结实验结论的综合能力。在小学科学教学中培养小学生的实验设计能力是打造小学科学高效课堂的重要措施。
        一、激发学生兴趣，贴近学生生活
        兴趣是最好的导师，实验涉及的内容只有吸引学生的注意力，才能激发学生对实验设计的兴趣。激活学生原有的生活经验,与已有知识结合起来，对所遇到的科学问题进行分析和探究。这样不仅能够优化实验设计方案，还能提高实验教学效率。例如：教科版科学三年级下册第二单元《动物的一生》，三年级的学生对蚕的认识可能只停留在表面，对于蚕是怎样繁殖的，蚕是怎样成长的，蚕是如何破茧成蛾的……比较陌生却又十分感兴趣。教师在课堂上播放有关蚕的视频，引导学生在养蚕的过程中观察蚕的生命需求，了解蚕的繁殖方式，并由蚕的一生拓展到昆虫的一生及更多动物的一生。学生在课堂上展示自己养的蚕，大家一起探讨一起交流，学生的积极性非常高，连课后都在讨论有关蚕的话题。
        二、接近学生认知，突出定位
        不同年级学生的认知、学习能力、动手能力及喜好各不相同。对于低年级学生而言，注意力较难集中，实验主要采取调动学生感官的方式，让他们有意识地观察事物，学生通过观察直接获取知识。例如：教科版科学四年级下册第一单元《植物的生长变化》第一课《种子里孕育着新生命》，教师展示各种不同的植物种子，学生通过眼睛去看，鼻子去闻，用手去摸等运用感官和比较的方法从种子的颜色、大小、形状、气味、表面光滑程度来观察种子，让学生意识到种子是多种多样的，丰富学生对生物多样性的认识。
        高年级学生已具备一定的观察事物的能力，且能自主设计和动手独立完成一些实验。根据不同年级学生进行准确定位，实验目标也要接近学生的认知，这样才能使学生更乐于设计、敢于尝试更多的可能。

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例如：教科版科学五年级下册第一单元《生物与环境》第二课《比较种子发芽实验》，对于绿豆种子发芽是否需要适宜温度和是否需要光的实验研究，学生通过参考前面第一节课中对绿豆种子发芽是否需要土壤的实验计划来进行自主设计。并能运用控制变量法对类似的对比实验进行独立的思考、设计和研究。
        三、明确实验目的及要求，指向性进行实验设计
        如果学生在未明确实验目的及要求的前提下就进行实验探究，无疑是盲人摸象式的操作。为了在课堂上能有序开展实验探究活动，这就需要学生课前对相应的实验内容进行预习，学生只有弄懂实验目的及要求，才能做到心中有数。对于教材中已有的实验方案，也应结合实际情况进行适当地改进或创新，而有的则需要学生根据实验目的及要求独立设计实验。设计实验时要求学生写出详尽的方案，尤其是对于实验中出现的问题进行预设并能够想出解决方法，这样才能更好地进行实验设计，完成实验，提高实验效果。例如：教科版科学六年级下册第四单元《物质的变化》第二课《产生气体的变化》实验2收集产生的气体，学生如果用课本中的实验材料进行实验，很容易将瓶盖中的小苏打洒出来和白醋接触，此时在学生明确了实验目的和要求的前提下，教师鼓励学生发散思维，利用身边常见易得的材料代替。有的学生会想到把适量的白醋装入透明的矿泉水瓶，将装有小苏打的气球套到瓶口，开始实验时就将气球中的小苏打抖入瓶中，此时既可以从瓶中清楚的观察到两者间的反应情况，还可以从膨胀了的气球中收集到产生的气体，现象非常明显，实验操作较为简单。
        四、倾听交流，优化方案
        学生设计出实验方案后，教师应为学生创设一个便于倾听和交流的氛围，给予充足的讨论时间，让学生自主发现方案中的闪光点及找出其中的不足之处。对于同样的问题,鼓励学生想出不同的改进方法或是设计不同的实验方案，以此激发学生多动脑，培养学生创造力。不断完善并设计出更为详细合理、科学严谨的实验方案。例如：教科版科学五年级下册第二单元《船的研究》第二课《用浮的材料造船》，学生构思并依据要求画出竹筏设计图，以小组为单位展示设计图，说明设计理由。经过交流讨论，学生修改自己小组的设计方案，选择材料，依据设计进行制作。测试并比较各组竹筏载重量，引导学生对各小组作品优缺点进行评价。让学生课后继续改进实验方案，并安排时间让学生展示自己改进后的竹筏模型。
        设计实验是科学课的重要环节，在以学生为主体的前提下，教师要发挥好对学生的指引作用。培养和提高学生设计实验的能力，是培养学生的自主探究能力及创造精神的有效途径。只有长期坚持，学生的科学素质才有可能进一步得到提高。
【参考文献】
[1]鲍春侠.如何培养小学生的科学实验设计能力[J].文理导航(教育研究与实践)，2016（2）：249.
[2]王俊卿.指导学生设计科学实验六要素[J].教育与装备研究，2017（11）：57-59.
本文系广西北海市教育科学“十三五”规划 2019 年度立项课题《提高小学生科学实验设计能力的实践研究》