如何培养小学生的科学实验设计能力

如何培养小学生的科学实验设计能力 罗素仙 小学生的科学实验设计能力不是仅仅指小学生操作实验的能力，而是一种综合的实 验能力，是指小学生在科学学习中理解实验目的要求，按照教材提供的实验方案或者自己 设计的实验方案进行有步骤地操作实验、采集实验数据、分析实验数据、归纳总结实验结 论的综合能力。培养小学生的实验能力有利于学生开展自主探究性学习活动，提高学生自 主探究性学习的效果，增强小学生进行自主探究性学习的兴趣，提高小学生进行自主探究 性学习的自信心，综合发展小学生的科学素养，提高科学课的教学效率。 那么，怎样培养小学生的科学实验设计能力呢？我结合多年的科学教学实践，从六个 方面来谈谈小学生实验能力的培养策略，与各位同仁商榷。 一、明确实验目的，有序进行实验，培养学生的科学实验设计能力 爱动手是小学生的特点，动手做实验是小学生的最喜爱的活动。可是，在具体的教学 过程中，我们不难发现学生们爱做实验，但是却不知道怎样去把实验做好。教学中常常出 现这种情况，当老师让学生动手做实验时，学生们忙得很开心，人人都想做实验，人人都 要争着做实验，可是却没有几个人是按照实验要求去做的，实验的场景可以一个字来概括 乱，实验的结果当然不如老师所意，也没有达到教学目的要求，学生也没有观察清楚 实验中产生的现象，没有把观察到的实验数据记录下了，没有弄清楚实验的结论。学生做 实验更多的是满足自己一时的好奇心的需要，而缺乏有目的、有条理地去完成探究实验任 务，没有对实验中产生的现象作仔细的观察，没有把观察到的现象、实验数据及时记录下 来，也就无法得出实验结论，这是我们所不愿意看到的，不是我们想要的结局。 如何克服学生做实验的盲目性，提高学生实验的效果呢？我在教学实践中感觉到：在 学生做实验之前，老师应该引导学生养成认真细读实验目的要求的习惯，使学生了解实验 的目的要求，了解实验的方法。只有让学生读懂实验目的要求，了解实验方案，学生才能 对做好实验做到心中有数，才能较好地完成实验，提高实验效果， 。 例如， 热空气和冷空气一课中有个关于研究热空气与冷空气对流的探性究实验，比较难 做成功，特别是获取有烟雾的热空气比较困难，另外在实验中观察有烟雾的热空气上升， 没有烟雾的透明冷空气下降这个现象也不太容易。为了帮助学生解决实验时的困难，较好 地完成实验探究活动，我在学生做实验前，要求学生认真阅读实验目的要求与实验方法， 懂得怎样做才能获取有烟雾的热空气，怎样做才能观察到有烟雾的热空气上升，没有烟雾 的透明冷空气下降这个现象，然后再安排学生按照实验方案去做实验。由于学生在实验之 前认真阅读了实验方案，知道了怎么去做实验，心里有了很好的准备，因此这个实验学生 做得很成功，不仅取到了带烟雾的热空气，还通过观察发现热空气与冷空气的对流现象， 懂得了冷热空气对流是因为相同体积的热空气比冷空气轻的原故。 二、激发兴趣，及时督查，自主进行实验，培养学生科学实验设计能力 根据新课程标准要求，小学科学教材中安排了许多探究性科学实验活动，老师在每节 课上都要安排学生做较多的实验，要想让学生做好实验，就必需要准备较多的实验器材。 许多老师为了让学生做好实验，都会亲自动手准备实验器材，样样亲力亲为，而不需 要学生动手参与准备实验器材，担心学生准备实验器材有困难，或担心学生找不到所需的 实验材料，无法完成课堂上的实验；或担心学生准备实验材料有危险。其实，老师完全没 有必要这样担心，不要担心学生不能准备好实验器材，只要你做好宣传工作，宣传到位， 检查到位，学生基本上都会按照实验要求准备实验器材的。如果有学生无法准备部分实验 器材，老师上课前做个预测，做些准备，准备些学生可能无法准备到的实验器材，帮助学 生备齐实验器材。 要求学生课前准备实验器材，有很多好处，一方面可以让学生切身感受到老师准备实 验器材不容易，懂得尊重老师的劳动；更重要的一方面是，学生在准备实验器材的过程中 必然要细读实验目的要求、实验方法，必定细看教材，对课本有提前预习的准备，进而对 实验目的要求、实验方法有深刻地认识，为上课做好实验作了心理上和思想上的准备，为 做好实验作了铺垫。如摆一课要做一个研究摆的快慢与什么因素有关的实验，我看见 学生很喜欢玩摆，他们拎着摆的摆线摆来摆去。我想何不让他们按照实验要求来摆呢？我 在上课之前，就让学生按照课本要求去准备实验器材，要学生们按照实验要求自己制作一 个摆，同时可以按课本上讲的方法玩一玩自己制作的摆。课前检查，学生准备实验器材的 完成情况很好，每个人都制作了一个摆，甚至有人摆出了道理，得出了结论：摆的速度快 慢与摆线的长短有关，摆线越长摆得越慢，摆线越短摆得越快。可见，学生在准备实验器 材的过程中已经迫不及待地做起了实验，而且会情不自禁地按照课本要求去做，在自主做 实验的过程中不断地理解、消化实验的目的要求，无形之中养成了实验之前仔细研读实验 要求与实验方法的习惯，提高了学生理解实验的能力。还有力在哪里一课，要研究力 对物体运动、形状的影响，实验材料需要弹子、橡皮泥、硬币等，这些材料学生容易找到， 也喜欢玩，学生在玩弹弹子、捏橡皮泥、弹硬币的过程中，不经意间就已经感知到力对物 体的运动、形状的影响了。 三、面向全体，合理分工，主动参与实验，培养学生科学实验设计能力 小学科学新课程标准提出“科学学习要以探究为核心” ， “学生是科学学习的主体” ， “探究既是小学生科学学习要达到的目标，又是小学生科学学习的主要方式” 。学生参与课 堂科学实验，经历整个探究实验过程，是培养小学生探究性学习能力的最佳途径，也是培 养小学生科学实验设计能力的最佳途径。 参与做实验，参与到整个探究实验过程中去，使所有学生都能在实验过程中发挥作用， 都能有机会动手做实验，都能细致观察实验中产生的现象，都能学会记录实验数据，都能 参与讨论，分析实验数据，分析实验过程中观察到的现象，都能学习归纳总结实验结论， 都能学习总结实验成功的经验和实验失败的教训，都能学会与同学交流，表达自己的观点， 等等，学生参与探究活动的整个过程，在整个探究性学习活动过程中培养学生做好实验所 需要的实验能力。但是，现实的教学活动中学生参与探究实验活动的情况并不令人满意。 虽然说小学生喜欢做科学实验，但是实际现象是有些学生还是不愿意动手做的，特别是一 部分女生，她们常常不愿意动手做，经我了解她们不愿动手做实验的原因有三种，一种是 就是不想动手做；一种是不敢做，担心做失败，被别的同学笑话；一种是没有机会做，每 次实验都被男生抢去做了，或者被动手能力强的女同学抢去做了，自己没有做的机会，久 而久之就再也没有机会做实验了。这样下去，不动手参与做实验的这部分同学动手做的能 力必然被弱化，不做实验，她们的兴趣必然减弱，他们的实验能力必然得不到培养。 如何解决部分学生不参与实验活动呢？首先，老师安排学生做实验时要给学生充足的 时间，同一个实验可以要求每一个人都来做一次，确保人人动手做实验，锻炼每一个学生 的动手做实验的能力。还可以要求实验小组的成员有分工，有协作，大家轮流动手做实验， 轮流观察实验现象，轮流记录实验数据，保证每个人都有机会动手做实验。如空气的性 质一课，课本谈空气的性质，对学生来说比较空，因为空气是看不见又摸不着的，学生 对空气的性质不容易理解。课本为了让学生对空气的性质有具体的、感性的认识，安排了 十二个有趣的实验，学生通过做这些实验，参与到探究实验的过程中，从具体的实验中亲 身感知到空气的性质，从而认识空气的存在、空气有体积、空气有质量、空气可以流动、 压缩空气有弹性等。这么多的实验，可以让学生都来做一做，参与到探究实验过程中去， 通过做实验，激发学生学习兴趣，提高学生实验操作能力。 四、关注实验数据，描述实验现象，培养学生科学实验设计能力 学生喜欢做实验，但往往不愿意去仔细观察实验过程中产生的现象，不愿意去主动用 笔记录观察到的实验数据，忙着做实验，甚至抢着去做实验，等到要使用实验数据时，却 没有完整的实验数据可用，也就无法通过对实验现象、实验数据的分析来归纳总结实验的 结论，那做实验也就没有达到做实验的目的，实验几乎没有发挥应有的作用。 为了避免这种事情的发生，在做实验前，教师就要给每个实验小组的成员明确地分好工， 安排好实验小组成员各人的任务，实验时要求实验小组成员各行其事，有条不紊地做好自 己的工作，观察实验过程中产生的现象，获取有效的实验数据，保证实验顺利有效地完成。 如降落伞这课教学的重点是引导学生探究降落伞下降速度的快慢与什么因素有关，需 要学生做降落伞下降的对比实验，通过多次测量两个伞面直径大小不同的降落伞下降相同 高度所需时间的数据，分析、归纳总结出降落伞下降速度的快慢与伞面直径大小不同有关 的结论。要想得出这样的结论，学生就必需较准地测出两个降落伞下降所需的具体的时间 数据。要想得出较具体的时间数据，就必须在做实验前把实验小组成员分好工，要安排有 人投放降落伞、有人捡送降落伞、有人指挥发令与用计时器记录时间、有人做好数据采集 记录，使实验活动有条理的开展，采集到较准确的实验数据，最后大家分析数据，归纳总 结结论。因为有了这样的分工与合作，同学们才测量到了可靠的可供分析用的时间数据， 同学们通过分析时间数据，归纳总结出了实验结论。可见，在探究性实验过程中，观察实 验现象、记录实验数据与动手做实验同样重要，不可缺少。同学们在分工合作中完成了实 验任务，提高了科学实验的综合能力，还培养了同学们合作探究的优良品质。 五、全面分析数据，综合归纳结论，培养学生科学实验设计能力 科学的结论是