教育论文：初中科学探究性实验设计的教学与评价策略研究.doc

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徐秀根【内容摘要】探究性实验设计是科学探究的一个重要环节，是学生探究式学习中的一个过程，也是科学课程学习的主要形式之一。重视科学过程与能力的培养，重视学生过程与方法的经历，利用学生的知识和技能，注重培养学生的情感、态度和价值观，也是培养学生创造意识、创新能力的需要。本文针对现阶段我校教与学的现状，结合新课程的理念，说明了在初中科学中实施探究性实验设计的必要性，并从探究性实验设计的目的、依据原则、特征、思维方法及初中生心理特点出发，为提高每个学生的科学素养提供一条思路及做法。结合科学新课程的特点，在实验教学的原则上，探讨了所包含的具体实施过程。每一环节融入相应的教学实例。让教师熟悉本课题对课堂教学的基本要求，并指导教师在课堂教学中不断运用探究性实验设计的教学与评价策略的模式。【关键词】初中科学 探究性实验设计 设计实验方案 一、课题研究的背景和意义现在知识增长和更新速度越来越快，如何使学生“学会学习”比“获得知识”更加重要。未来学家阿尔文托夫勒提出：“未来的文盲，不再是不识字的人，而是没有学会学习的人”。我国新一轮基础教育改革提倡学生主动参与的探究式学习，科学课程以提高每个学生的科学素养为总目标，突出让学生参与科学探究（过程方法与能力）的方式来理解科学知识，学习科学技能，体验教学过程与方法，初步理解科学本质，形成科学态度、情感与价值观，培养创新意识和实践能力。而科学探究中有“设计实验方案”这一环节更易体现新课标特别强调的自主学习，强调学生的直接体验。人特别是儿童的内心深处希望自己是一个发现者、研究者、探索者。苏霍姆林斯基也提倡“独立发现的道路让学生去走”。而考察教科书和实际的教学，我们擅长的是向学生演示、展示通向真理的“阳光大道”。在科学实验的教学中，演示实验主要由老师包办。学生分组实验中，学生按教师、教材提供的方法步骤进行演练，就此来验证结论，忽视了实验方案的设计，整个过程缺乏活力没有创新。探究性实验设计的教学对学生素质的提高有很大的促进作用。加强探究性实验设计的教学有利于激发学生的兴趣，开发学生的智慧，使初中学生形成更好的思维结构；实验设计是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题方案的过程，可以培养学生的创新精神和实践能力，同时还可完善学生的科学知识和实验技能，培养学生运用科学方法解决实际问题的能力。因此探究性实验设计的教学是值得我们科学教师去探讨研究的重要问题。二、研究目标1、课题的界定探究性实验教学是在学生科学探索过程中，使学生摸拟科学家如何面对疑难情景，学会收集和加工需要的新资料，最终达到问题解决的探究过程，从而获得在真实生活情景中发现问题、解决问题的能力。实验设计是探究过程中解决问题的首要步骤，本课题旨在研究探究性实验设计的教学策略。2、课题研究的目的通过开展初中科学探究性实验设计的教学与评价策略研究，结合课题研究的具体情况，探索行之有效的实验设计课堂教学策略、学生实验设计的指导策略和评价模式，提高学生的实验设计能力，从而更有效地激发学生学习科学的兴趣，开发学生的智慧潜力，最终使学生学会主动学习，进一步培养学生的创新精神和实践能力，最终提高学生的科学素养。3、课题研究的理论依据(1)建构主义学习理论：该理论源于皮亚杰提出的儿童认知发展学说。建构主义学习理论强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。“以学生为中心，在整个教育教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对所学知识的意义建构的目的。”因此必须使学生积极融入，主动参与联系实际解决问题，从学会知识转移到会学知识，即学会学习。(2)现代教学论认为：教学过程不单纯是传授知识，更重要的是培养学生独立获取和运用知识的能力。现代教育对受教育者的要求已经不仅是“学到什么”，而主要是“学会怎样学习”了，因此教师的使命不是教给学生知识，而应该是培养学生掌握学习的方法。学校教育应着眼于使学生学会学习，培养学生的自主学习能力，夯实学生“终身学习”的基础。探究性实验设计能力的培养有助于促进自主学习能力的提高。(3)加德纳的多元智能理论：美国哈佛大学心理学家加德纳教授认为智力是以组合的方式来运作的，每个人与生俱来都在某种程度上拥有八种以上智力的潜能，环境和教育对于能否使这些智力潜能得到开发和培育有重要作用。传统教育只重视接受式学习，忽视了实验活动，过分强调了语言智能和数学逻辑智能，否定了其它同样为社会需要的智能，使学生身上许多重要潜能得不到确认和开发，造成了他们当中相当数量的人虽然考试成绩很好，走上社会后却不能适应现代社会，不能独立解决实际问题的教育弊端。强调科学教学要融入社会大环境，开展丰富多彩的活动来培养学生学会学习的能力。(4)辩证唯物主义理论：从哲学的范畴讲，活动是人存在和发展的基本方式，是通过对周围现实的改造，实现人的需要或目的的过程。探究性实验教学，倡导在科学教学中构建具有教育性、创造性、实践性、操作性的学生主体活动为主要形式，以鼓励学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践为基本特征，以实现学生多种智能的发展为核心，发展学生某种潜能特长为目的，使学生的人生变得更有价值，生活更丰富而有意义。三、原则方法（一）实验设计的原则实验是科学探究的基本手段，设计实验是科学探究的基本能力。教师在教学过程中，必须提供学生充分的问题情景，让学生提出问题，形成假设，并在此基础上结合具体实验讲清楚实验设计的基本原则，以期举一反三，触类旁通。1、条件控制原则为了更科学，更有说服力地论证假说，探究性实验常需控制条件来进行。控制其他因素不变只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。如在“研究可燃物燃烧条件实验”中，学生根据日常生活经验及问题情景提出问题，建立假设，然后设计出如下图所示的1、2、3控制条件进行实验。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。2、条件适宜原则自然科学实验实质上是一种人为控制条件下的自然现象模拟。特别是生物实验是生命再现过程。实验中所涉及的可能影响到生命活动的所有条件，除了控制条件，都必须尽量控制在最适宜的条件下，以充分再现生命现象。如“研究不同肥料促进植物生长的影响实验”可能影响到植物生长的条件有光照、水分、二氧化碳浓度、温度、肥料等，除肥料种类外其它条件都必须控制在最适宜的程度。3、条件转化原则任何一种自然现象，通过实验手段将其科学本质转化为可感知的实验现象时，都需要一系列的实验辅助和过渡手段，而设计实验无非是将不可直接感知的科学本质，借助于各种实验设备和药品转化为可感知的实验现象。实验设计教学中要尽可能多的教给学生“显化”实验结果的途径，将实验条件转化为实验现象的手段。如通过长度、体积、颜色、质量、运动、形态、数量及比例的改变等等多种手段来鉴定实验结果。例如：气体质量一般根据气体的某些性质（如酸碱性）、采用合适的吸收剂（如浓硫酸、碱石灰）和实验装置（如洗气瓶、干燥管）来吸收，通过测量吸收装置吸收前后质量差得到气体的质量；对于一些无法用试剂直接吸收的气体，可采用排水法测量排出的水的体积来确定气体的体积。对于浮力大小的测量，也可以转化成溢出的水量多少来测量。4、条件应用原则多数情况下学生设计的实验方案形式多样，各有优点，但较普遍的问题之一是操作应用时有难度。如实验器材欠缺或现象不明显或安全性不高或经济费用过高等等。有些实验在操作时会产生有毒物质严重污染环境的。为了确保实验设计的可用，教学实践中可以有2种处理方案：围绕同一个实验课题的多个不同设计方案，让学生比较、综合并评价；将实验设计的目的和假说交给学生，让全体学生来设计，再反馈有代表性的方案，通过讨论评选出可行性方案和不可行方案，再在可行性方案中评选出最优方案、较好方案和一般方案。最后讨论不可行方案的原因，找出最优方案优在哪些方面？这样充分发挥了学生的参与性、积极性和主动性，对求异思维的发展有很大的促进作用。如“怎样以铜为主要原料制备硫酸铜”的实验探究时，设计了（1）铜与浓硫酸反应。（2）铜变氧化铜后与稀硫酸。（3）铜与硫酸汞溶液。（4）铜与硫酸锌溶液反应。这些方法能否实际生产呢？原理是否合理，是否会带来副产物，是否经济高效，原料的利用率如何以及产生污染是否严重。5、操作排序原则 科学实验尤其是生物实验，特别是与化学检测有关的实验，操作过程必须强调顺序性和时间性，否则实验结果可能大相径庭。例如在做pH对酶活性影响的实验时，有些组达不到预期结果，经分析发现是操作的程序不科学，学生加入酶后，先加入了淀粉才加入HCl、NaOH,改变了操作顺序从而影响了实验结果。正确的是先加入酶，再分别加入HCl、NaOH、蒸馏水，使酶处于不同pH后，才加入淀粉溶液。对设计好的实验仅仅改变排序，就可能看不到应有的现象，得出不同的结果。（二）实验设计的思路变量控制实验步骤表述实验材料选择解决问题发现问题实验思维提出问题实验能力实验设计论证捕获方法结论能力体现4能力体现3能力体现2能力体现1否定假设、提出新问题现象观察数据处理首先，认真研究实验课题，发现题目中隐含的问题，然后依据科学的思维方法，找出题目中已知条件隐含的意义，理清其中的实验变量和反应变量之间关系，提出实验设计的假设或问题；再次充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验步骤的表述方法。一般情况下，题目中指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加。最后，选择适宜的实验材料（实验对象），在注意实验步骤关联性的前提下，构思实验结论的捕获方法，并从观察的现象和处理的数据上论证实验的设计是否合理。如果不合理，应该提出新的问题或寻找原因，并继续重新设计。（三）实验设计的方法实验课题实验目的实验原理实验材料用具和装置实验步骤实验现象实验结果的分析和讨论明确把握严格遵守认真研究合理设计精心设置关联性延续性程序性对照组控制和消除无关变量仔细观察详细记录认真分析全面讨论实验设计启用的基本程序，体现在如何进行实验设计的方法中，一般可采用以下图例来说明。四、课题研究的过程中应确立的课堂教学观1、教学过程要体现主体性 探究性实验设计教学是学生在教师指导下的自主探究，与“以教师为中心”的传统模式最大不同，是教学过程中突出了学生主体性，教师的主导完全是为了更好地发挥学生的主体作用，并通过学生主体的充分参与、主动探究和主体的发展反映出来。2、学习探究要突出自主性 学习不是被动接收信息刺激，而是主动地建构意义，是根据自己的经验背景，对外部信息进行主动地选择、加工和处理，从而获得自己的意义的过程。学习不是简单的信息积累，不是简单的信息输入、存储和提取，是新旧知识经验之间的双向的相互作用过程，也就是学习者与学习环境之间互动的过程。探究性实验设计教学是在教师指导下自主参与教学的全过程，学生知识的获得，靠的是自己的主动探究，而不是被动的接受灌输。3、信息交流要多向互动性 探究性实验设计教学强调在自主探究的基础上进行小组或班级的合作学习探究，与传统模式由教师满堂灌、单向信息传递不同的是把教学过程处理成师生间、学生间信息传递的互动过程，进行多角度、多层面的交流，使每个学生都能发挥各种的优势，获得表现的机会，从而激起学习探究的兴趣。4、师生关系要确立和谐性 探究性实验设计教学尊重学生的主体地位和主体人格，教师的教是完全为了学生的学，师生之间民主平等，学生得以在和谐的教学氛围中获得良好的发展。支持学生对所学内容与学习过程的反思和怀疑、批判精神，发展学生的自我控制的技能，成为独立的学习者。5、教学要求要拉开层次性 学生之间在知识基础、认知能力、意志水平、兴趣爱好、学习态度等方面存在着明显的差异。传统的教学模式无视其差异，按同一个教学要求对待不同学力水平的学生，一部分学生感到要求过低，一部分学生又感到要求过高，造成两极分化现象。而探究性实验设计教学对不同层次的学生提出不同的教学要求和不同的学习任务，教学要求针对性，更为提高教学效益创造了条件。6、教学评价要富有激励性 探究性实验设计教学由于学生自主探究，分层要求，都能在原有基础上获得进步，不仅有知识的积累，更有潜能的开发和人格的塑造，而且尽可能多方位受到表扬，获得成功的体验，从而激起更高的学习积极性和主动性。通过不断激励带动不同层次的学生参与探究过程，使各类学生在探究实验设计教学中发展和完善自己的科学探究能力。五、课题实施（一）在教学中熟悉探究性实验设计的理论知识教学策略1、善于挖掘教材实验、理解实验设计理论知识在现行的教材中对科学实验设计的基本原则和方法等内容没有专门的系统阐述，而是把它们隐含在教材的实验内容和科学史的内容之中，这就要求教师应善于发现并挖掘教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论知识。例如做“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验时，通过对实验原理、操作步骤的细致分析，帮助学生形成科学、严谨的实验设计思想；通过设计对照组实验的过程中，使学生学会运用实验设计条件控制原则设立对照组；通过实验内容的剖析，使学生掌握实验设计准确性原则设立多因子变量，通过分析揭示了设计过程中使学生了解实验设计的基本方法和步骤。2、敢于补充经典实验、优化实验设计理论知识分析教材中的实验，发现实验内容少且缺乏系统性的方法指导，这对学生全面了解实验设计的理论知识是不够的。因此，在教学中可以适当地补充科学的经典实验，着重让学生了解实验者的实验意图，认识实验的形成过程，分析实验中设置的实验条件的目的。这对于学生进一步理解实验设计的原则，掌握实验设计的方法，都是十分重要的。例如教材中提到，1773年英国科学家普利斯特利的著名实验。他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放在密闭的玻璃罩里（玻璃罩放在阳光下，以下相同），蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死去了。接着他把一盆植物和一只点燃的蜡烛放在一个密闭的玻璃罩里，他发现植物长时间活着，蜡烛也没有熄灭；他再把一盆植物和一只小白鼠一同放在玻璃罩内，他发现植物和小白鼠正常地活着，由此他得出光合作用吸收了蜡烛或小白鼠呼吸作用释放的CO2，同时植物的光合作用又释放O2供蜡烛燃烧和小白鼠呼吸。这是科学史上非常重要的实验，对其进行剖析能使学生了解实验设计的基本方法和步骤。（二）在实践中熟练探究性实验设计的有效训练教学模式强化实验设计训练，是培养学生实验设计能力的必经之路。学生在明确了实验设计的基本原理后，只有通过必要的实验设计训练，才能真正掌握实验设计的方法，提高实验设计能力。1、对课本实验的重新设计创新思路树信心在实验设计的初期，学生对实验设计方案的思路模糊，存在畏惧的心理。此时教师要由浅入深、循序渐进地帮助学生树立实验设计的自信心。对学生既熟悉又亲切的课本实验知识，教师在教学中可灵活地改变该实验的某个条件，让学生模仿书本实验的程序进行简单的实验设计，使学生从中获得成就感，增强对实验设计的兴趣；同时在“模仿”的过程中训练学生实验设计的思维方式，使学生初步形成实验设计的思路，为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。例如在“研究蒸发快慢与什么因素有关的实验”中，让学生设计探究“蒸发快慢与液体沸点高低的关系实验”。在“研究实验室用H2O2制取O2时常用MnO2作催化剂”时，有人提出CuSO4能否代替MnO2作催化剂，可设计探究“CuSO4在H2O2制取O2的实验中有无催化作用。” 课堂教学中，要让学生充分发表各自的设计思想和见解，且把这些方法加以比较，和书本上介绍的方法加以比较，在比较中让学生认识、理解科学研究方法的科学性、实用性、简便性、准确性。2、对典型实验习题的剖析善于发现挖程序确定实验思路联系理论原理明确要求和目的加强学生实验能力的培养，不但要重视分析和解释实验现象和结果，以及推导实验结论能力的培养，更应重视培养设计的实验方案的能力。无论哪种类型的实验设计，其本质都是根据实验题目所提出的问题，运用已具备的知识或技能，有时甚至是根据实验题目所给出的信息或提示，构思出解决问题的方案，这有助于培养学生思维的发散性，综合知识和解决实际问题的能力。提高学生实验设计的能力，教师不但要让学生明确实验设计的理论知识，更重要的是应让学生掌握实验设计的正确思路。例如“探究铁块和木块的下表面谁更粗糙的实验”，教师根据实验要求和目的，分析出要判断粗糙程度必须测量摩擦力，同时必须控制压力相同从而确定实验思路，设计出如下步骤：把木块放在铁块上用弹簧秤拉着铁块做匀速直线运动，记录弹簧秤读数；把铁块放在木块上用弹簧秤拉着木块做匀速直线运动记录弹簧秤读数，然后讨论结果。据此，得出实验设计的基本程序为： 设计实验步骤实验结果的预期、分析、讨论 。由于实验设计题常常开放度较大，设计的实验步骤甚至在方法上可能不统一，但只要是科学的、合理的、可行的，都应给予认可。3、对专题实验设计的训练深刻理解活应用“实践出真知”，学习的目的在于应用，只有将知识应用于实践，才能加深对知识的理解和巩固，从而形成相应的技能。学生在明确了解了实验设计的基本原则和思路之后，一定数量的设计练习是必要的，它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等，提高实验设计题的应答准确性。为了使学生更好地掌握实验设计的方法，提高运用知识解决问题的能力，可以按照实验设计题的类型采用专题训练的做法。专题训练的内容有：（1）设计实验方案：这种题型要求学生根据题目的要求和给出的条件，确定与书本相关的知识点所涉及的实验原理，构思相关的情景，而后再设计便于操作的实验方案。这有利于培养学生想象能力、设计能力和创造能力。相关习题见附录1。（2）设计实验步骤：此类题目要求学生根据给定的器材和药品以及实验得出的目的，设计或补全实验步骤。这类题目体现了中考题强调理论与实际结合，学以致用的特点，有利于学生全面掌握实验设计的方法、步骤。相关题型见附录1。4、对改进实验方法的训练敢于独创活思路此类题型主要检查学生对实验的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导解决问题的思路方法，进一步培养学生的科学素质和完善思维能力。相关题型研究见附录1。学生通过专题的实验设计练习，对实验设计的原理有了本质上的理解，训练了思维的独特性和文字表达的准确性，创新能力得到极大的提高，同时使学生对实验设计的情感得到了升华，最终对实验设计的兴趣发生了质的飞跃。5、对实验设计的交流点拨重在体验提能力由于实验设计题具有开放性的特点，再加上每个学生自己独特的思考方法和不同的解决问题的途径，得出的结果是多种多样的，设计水平高低不同。所以，在进行了一定数量的设计训练后，教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果，总结出实验设计方案的基本思路和评价标准（科学合理、设计简捷、效果明显等），从而使学生巩固实验设计方法，提高实验设计的能力。另外，通过学生对实验设计方案的讨论，可以互相取长补短，完善设计方案，丰富设计内容。同学的启示和教师的点拨丰富了解题的思路，启迪了思维，通过交流点拨使每个同学对问题的理解更加全面和深入，实验设计能力从本质上得到了很大的提高。（三）在活动中深化探究性实验设计能力的评价策略探究性实验设计能力的评价应坚持发展性原则和主体多元化原则，“以学生发展为本，突出学生评价的主体地位”要把学生的发展作为评价教学效果好坏的价值标准，对学生的评价是为了促进学生的学习，通过评价使学生成为成功者、积极参与者和自我反思者。根据学生设计实验的心理步骤,从以下几个方面对学生进行评价。（1）先要明确控制变量法的设计程序模式自变量无关变量应变量分析对照科学结论实验组施加相同发生对照组不施加或改变相同消失或程序改变正确确定自变量、因变量。从实验设计的角度看，这一步非常关键。自变量是由实验者主动操纵的藉以引起某些实验结果的因素或条件。如蜗牛有没有听觉：这个自变量是有声音、没有声音两种情况。又如脚长与身高的关系：脚的长度就作为一个自变量。因变量是随自变量的变化而产生的现象或变化结果，因变量确立后，即明确了学生的观察对象。指出对实验的影响因素，即“无关变量”，即指自变量以外的一切可能影响实验结果的因素。对无关变量分析越透彻，思维越全面，学生的实验就可能越精确，实验结果就越有说服力。如在蜗牛有无听觉的探究实验中，光线就是一个无关变量，如果不对这个无关变量进行控制，你很难证明蜗牛的反应是因为听到的声音还是由于光的刺激。在全面找出无关变量后，得继续分析在这些无关变量中，哪些是目前状态下可控制的，哪些是不可控制的。比如在探究人的脚长和身高之间的关系实验中，学生分析出人的年龄、胖瘦、发育是否健全及性别等无关变量，这些都和身高存在着某种关系。在研究时，这些无关变量都要尽量被控制。比如学生的研究对象要尽量挑选同一性别、同一年龄、发育完全、中等胖瘦的学生，这样的实验结果得出才会更有价值。而比如人的构造、肌肉、骨骼等生长情况，对学生而言，了解很少，也不可能这样深入地研究,因而这种因素就成为了不可控因素。（2）写出所使用的装置药品并画出装置示意图及步骤。在这里对学生而言即在实验中，我们需要使用哪些仪器及设计实验的简单步骤，这是实验设计能力的核心部分，在这一环节中最能看出一个学生的水平高低。如在探究怎样使固体溶解得更快一些的实验中，学生在做“温度越高，溶解速度越快”的实验时，就涉及到怎样使用玻璃棒、研钵、天平等仪器，以及怎样加热等操作步骤。（3）在设计实验过程中，要充分注意到安全问题。设计过程中要注意这样几方面：第一、是对自身的安全，如知道在加热时，试管口不能对自己和他人，对比较烫的物体，取放要借助一定的专用工具,以免烫伤；第二、是对实验仪器的爱护，如使用弹簧秤进行称量时，不应超过量程，在化学实验中，对玻璃仪器要轻拿轻放，对实验中的小动物也要爱护，如不要随意玩耍蜗牛、蝴蝶，随意将他们弄死。（4）在上述3个方面学生能比较熟练地掌握，那么，学生就有比较充足的理由去预测实验的结果。这样的预测能提高学生的实验兴趣。（5）正确评价他人的实验设计，这既是对他人的评价，也是向其他同学的学习的机会。它对进一步了解这个实验，开拓自己的思路 是很有帮助的。有不少同学通过这个步骤取长补短，以完善自己的实验设计。当然，以七年级、八年级同学的知识，心理发展水平，这个环节应当在老师的指导下完成。（根据以上要素所设计的量表见附录2）。六、研究成效1、探究性实验设计改变了学习方式，激发了学生的兴趣，提高了学习效率初中学生富于想象、勇于创新、敢于批评的品质在探究性实验教学以“问题”、“现象”、“方法”为基本要素，以假说、实证为基本研究手段，给学生自主思考，根据科学知识和实验技能，自主地设计出实验方案，并写成案例。（见附录3）。学生表现出来的严谨、专注、自信和活跃。成功的愉悦会激发追求知识的动力，开发出智慧的潜能，从而形成良好的思维结构。2、探究性实验设计培养了学生的人格，增强了合作、创新意识，提高了实践能力实验设计本身就是一个综合运用所学知识和技能构思解决问题方案的过程。在这个过程中，可以从不同角度、不同层面，采用不同方法进行设计，其中必然蕴含着对学生创新精神的培养和训练。如针对“酶具有催化作用”这个设计主题，由于题目没有说明使用何种“酶”进行设计实验，学生分别采用熟悉的酶如植物淀粉酶、唾液淀粉酶、过氧化氢酶（用猪肝研磨液）等来设计实验，形成了不同的设计方案而得出相同的结论酶具有催化作用。同时，要考虑设计方案的可行性和可操作性，培养学生的实践能力。3、探究性实验设计深化了新课改目标，强化了学生的科学素养，开阔了视野学生进行实验设计的过程中，必须对设计问题的每一个环节，每一种手段细致地分析研究和综合地比较，还有助于学生形成严肃认真，一丝不苟，实事求是的科学态度。在设计时，学生不仅要具备一定的科学知识和实验技能，还需要掌握各种科学方法，如观察、记录、资料整理、数据分析、归纳总结，形成结论等，有利于学生解决实际问题。4、探究性实验设计撬动了学生在实验操作中思变的潜能，在生活中得心应手在课堂中应用探究性实验设计的教学，可以培养思维的发散意识、构建网状的创新思维，成效是显著。有许多实验，既费时又难以成功，通过对原来实验设计的改进，找到操作更简单，可见性更大的，使实验效果更明显。例如：让学生区分食盐水和酒精溶液的实验方案，学生会从不同科学的角度去考虑，如从物理性质出发，利用密度、气味、味道、沸点、导电性、溶液的挥发性来区分；也可以根据化学性质中特殊反应现象、可燃性来区分；也可以根据生物细胞对溶液反应等去设计。又如让学生设计估测山高的方案时，学生会从温度、湿度、气压、声、光、降水量、生物的分布等去设计，这样的设计开拓了学生的思路，加强了知识间的联系，增强了生活中的应用能力，也就为创新思维的形成创设了条件。5、探究性实验设计的教学提高了课堂效率，提升了教师教科研能力和教学效果通过探究性实验设计的教学研讨和应用，带动了整个科学组的研究氛围，科学组老师在市县科学教师实验操作竞赛中屡创佳绩，在各级各类论文评比中获奖颇丰。（教师相关获奖见附件7）在实施中也存在问题：探究性实验设计费时较多，有时会影响教学进度；有一些设计因实验条件的限制难以满足实验验证。美国的艾伦柯林斯说得好：“这是一种费时的教学，但如果我们的目标是培养学生能创造性地解决问题和发现理论，那么这是我们所拥有的唯一方法”。我们不会满足于已取得的成果，而要以我们更努力的探索，使教育科研成为教学的“源头活水”。参考文献：1