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                  中国学术杂志网

                  指导学生设计科学实验的六要素

                   论文?#25913;?科学实验论文     更新时间:2017/12/8 14:27:32   

                  :探索指导学生设计科学实验的有效方法,提升实验教学实效,培养学生实验能力。文中分别从激发学生设计兴趣,激活学生生活经验,鼓励学生大胆想象,引导设计不同方案,解决实验设计中的矛盾,设计实验要严密论证等方面进行论述。

                  关键词:指导;设计;科学实验

                  科学课的学习形式主要是以探究式学习为主,而科学实验是探究式学习的主要途径。在科学探究中,学生经历质疑、提出问题、猜想、设计实验、实验验证、讨论交流、得出结论、应用拓展等?#26041;凇?#35774;计实验是指学生根据实验要求和猜想小组合作设计实验的方案。设计实验是学生开展实验探究的依据,能够活跃学生的思维,是培养学生探究能力的关键?#26041;凇?#22312;学生自主设计实验方案的过程中,让学生小组讨论制定实验方案,通过全班交流,小组内修改实验方案进而完善自己的实验方案。教师在这个过程中要做好引导和指导工作,利于正?#33539;?#23436;善实验方案的生成。教师在指导学生设计实验时应做到课前专心研读课标、教材和教参,精心准备教学内容。实验涉及的内容应符合学生的兴趣。设计实验时应激活学生的经验,并根据实验的要求鼓励学生大胆想象,指导学生设计出不同的实验方案,对设计中出现的矛盾应放手让学生讨论解决,对实验中可能出现的问题应能预设,从而达到对设计实验进行严密、科学的论证。

                  一、激发学生设计兴趣

                  科学课标指出,教学内容要与学生兴趣相符,贴近学生的?#23548;?#29983;活。要做到这些,那就需要教师了解学生,知道学生需要什么。要想激发学生设计实验的兴趣,那就要求实验涉及的问题和内容能够吸引学生的注意力。小学生的年龄特征是好动、好玩,我们就要把实验的内容向这方面引导。科学教学中饲养小动物、制作学具等活动都是学生?#19981;?#30340;,都能激发学生动脑、动手的欲望。例如,小学科学三年级“动物”单元只是激活学生平时观察动物的经验或者只靠书中几幅插图去了解这些动物。这是?#23545;?#19981;够的。如果要让学生深入了解动物的特点和生活习?#36291;?#38656;要长期的观察,也就是饲养这些小动物。蜗牛和蚯蚓正好是学生?#19981;?#30340;小动物,这正好激发了学生设计实验去饲养小动物的兴趣。制作学具也是学生?#19981;?#30340;活动。制作水钟测量时间,制作电动机体会电和磁的作用,这些实验可以利用生活中的废弃物作为实验制作的材料,激发学生动手的欲望。科学课是一门与动?#36136;导?#23494;切联系的学科,动?#36136;导?#27491;好符合学生的年龄特征。在科学实验教学中,教师要把教材与?#23548;?#29983;活联系起来,设计学生?#19981;?#30340;内容,激发学生学习的积极性,学生才有动力,才能设计出合理、高效的方案,才能提升实验教学的效率。

                  二、激活学生生活经验

                  激活学生生活经验,把学生已有知识和经验转化成科学知识和能力,才符合科学探究学习的要求。激活学生生活经验,应把科学知识中的问题转移到?#23548;?#29983;活当中来设计实验,更需要学生把生活经验和已有知?#35835;?#31995;起来分析和研究。例如,在“加快水果糖溶解的研究”中,学生设计实验时,都能想到搅拌?#22270;?#28909;水,水果糖溶解得快。这是前面的另一个小实验得到结果的运用,但是没有对加快水果糖溶解的实验进行深入研究。实验的方法是多种多样的,设计实验时也有更好的方案。学生无法达到老师预期的教学效果时,老师要善于引导,发散学生的思维。当学生无法想到更好的加快溶解水果糖的方法时,老师可以询问学生:你们平时是如何吃糖块的,怎样才能把糖块吃得更快?这样的提问不仅激发了学生的学习兴趣,同时也激活了学生的生活经验。学生说“把糖嚼碎,糖溶化得快”。有了这些,学生在设计实验时就知道先把糖果捣碎,然后放在热水里面,用玻璃棒搅拌,能够加快糖果的溶化速度。通过实验进行验证,采取捣、搅拌、用热水的方案实验效果明显。由此可见,激活学生的知识和经验,对提出的科学问题进行分析和研究,能够优化实验设计,促进实验教学的效率。

                  三、鼓励学生大胆想象

                  有人说:“没有做不到,就怕想不到。”学生设计实验也是一样。如何才能设计好实验呢,那就需要发挥学生的想象,让学生根据?#23548;?#24773;况联想和推理,深化现有知识和经验,让学生亲身经历科学探究的过程,获取知识,提升探究能力。例如在“保护我们的听力”教学中,?#26434;?#22914;何去保护我们的听力,学生想到很多方法,比如远离噪声、捂住耳朵、关上窗户等。这些都是生活的?#23548;?#32463;验。没有进行新的思考,没有运用新的方法去解决噪音的问题。这时教师可以引导学生回忆声音传播的方式,影响声音大小、强弱的因素等。这样学生自然会想到可以控制物体发声。此时可以向学生提问控制物体发出声音的方法。这时,有位学生回答在电影里面看到了枪上装上消音设备就可以控制声音。老师给予了该学生肯定,并赞扬其合理的联想。然后,教师就可以给学生提供杯?#21360;?#35910;子等实验材料,让学生设计实验控制豆子在杯中的声音。学生想到用?#27835;?#30528;杯子或在杯?#20064;?#19978;东西,而不是捂着耳朵或远离。这样就找到了保护我们听力的另一种方法。教师进行及时引导,让学生把科学知识和生活经验结合起来,再根据实验的需要,把知识进行内化和运用,激活学生的创新思维,挖掘学生潜力,最后设计出合理、高效的实验方案,不仅提升实验教学效率,同时也培养了学生的创新能力。

                  四、引导设计不同方案

                  同样的问题,解决的方案可以是多种多样的。不同的方法,能激发学生动脑,发散学生的思维。要设计不同的方案完成实验任务,首先要为学生提供有结构的材料,引起学生的注意力;其次就是鼓励学生从不同角度去思考问题,发散学生思维。例如“比较水的多少”时,问题是:如何判断桌?#30001;?#30340;三个不同大小的瓶子装的水的多少?结果出现了四个答案:一号瓶水最多,二号瓶水最多,三号瓶水最多,三个瓶子水一样多。理由都是凭感觉。这时提供大小不同的杯?#21360;?#22823;小不同的瓶?#21360;?#30005;子?#21360;?#35760;号笔、尺子等,让学生去设计方案进行验证。学生很快设计好了方案:①把三瓶水分别倒入一个大的透明杯,并分别做上记号。测完一瓶后,将水?#22815;?#27700;瓶再测另一瓶。最后根据记号去判断水的多少。②把三瓶水分别倒入三个同样大小的杯子里,然后比较水面的高度。③在其中一个杯子的水面做上标记,然后倒出,再将另外两个瓶子的水分别倒入,并做上记号进行比较。④用电子秤秤三个瓶子水的重量,重的水就多,轻的水少。学生设计了这么多的方案也体现学生从水的高度、水的体积和重量等不同的角度去思考问题。当学生根据自己的设计方案进行实验验证后,再向学生提供量筒。有了刚才设计实验、实验验证水的多少,只需要向学生介绍量筒的功能和注意事项后,学生便能操作,很快测出了水的体积。为学生提供有结构的实验材料吸引学生注意,发散学生思维,在老师及时的鼓励和引导下设计出不同的方案,教学效果显著,同时培养了学生的创新意识。五、解决实验设计中的矛盾科学实验过程中矛盾的出现能激起学生的激烈争辩,学生在讨论交流中完善实验方案。同样是一个步骤,如果设计不当就会产生不同效果,也可能导致实验无法进?#23567;?#33509;把设计实验的步骤中出现的矛盾激化,也能够提升实验教学的效果。当学生提出方案后,要给学生充足时间讨论,找出不合理的地方,完善方案。例如“比较水的多少”实验教学时,学生提出取其中的一个瓶子作为测量工具,先在这瓶水的水面做个记号再倒出,另外两瓶水分别倒入然后做上标记进行比较。这个方案提出来后,让学生进行充分讨论。有学生认为应该用最大的瓶子作为测量的工具,因为其他两个瓶小,大瓶子的水倒进后有可能溢出。针?#26434;?#30005;子秤秤三个瓶子水的重量的方案,有学生也提出质疑,重的不一定是水多,轻的不一定水少,因为瓶子的重量不一样。?#26434;?#36825;位学生的质疑,我给予了高度评价,然后把问题又抛给了学生。学生很快提出了两个解决的办法:①将水都倒入相同的杯子秤;②秤完后,再秤瓶子的重量,然后用总重量减去瓶子的重量就得到水的重量。当学生方案提出后,教师要放手让学生讨论交流,找出设计中有矛盾或不合理的地方,然后设计出更详细、合理的方案。

                  六、设计实验要严密论证

                  预设实验中出现的问题,要充分理解,制定更详尽的实验方案。预设实验问题,写出解决方案,在实验验证中尽量避免不必要的麻烦和失误,能够提升实验教学的效率。可以让学生在教学中理解科学概念以及实验涉及到的知识,让学生自己提出问题,设计实验。设计实验时要写出详细的方案,特别是对实验中出现问题的预设。例如在解决“100毫升水中能溶解多少克食盐”时,学生已经知道了水能溶解食盐,也要对水对食盐溶解能力有所估计。在此基础上设计实验方案,学生才有可能预设到实验时会出现的问题。如何放盐成为了实验的焦点问题。很多学生认为可?#26434;?#21242;子一勺一勺地放,直到不能溶解为止。也有学生认为这样做在课堂上时间不够用,要考虑到时间效率问题。经过充分的讨论,得出第一次多放些,然后少放,在把盐放入水中并搅拌溶解后再放下一次。这样就解决了溶解不了、测量不准确、时间效?#23454;?#30340;问题,能够提升实验效率,收集准确、科学的实验数据,客观?#20174;?#31185;学现象。预设实验问题,制定详细的实验步骤,科学地设计实验,能够培养学生严谨科学态度和缜密的思维习惯。

                  七、结束语

                  总之,科学教师要特别重视科学实验教学,将设计实验?#26041;?#33853;实在每一节实验课中,发挥好教师的指导作用。引导学生自主设计实验,有利于他们掌握科学的基础知识,并运用实验基本方法?#22270;?#33021;解决生物现象和常见问题,从而培养观察、思考和独立实验的能力。因此,让学生自主设计实验,是培养学生自主探究能力和创造精神的最佳途径。只有长期坚持,学生的科学素质才有可能提高,教师的教学艺术才会提升。

                  作者?#21644;?#20426;卿

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