自主實驗設計提升學生科學素養

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“凡事預則立，不預則廢。”科學探究也是如此：自主設計實驗,可以讓學生有目的地去探究、去分析、去總結，能有效發展學生的實驗能力和創新思維。但許多教師總片面地認為實驗能力就是操作能力，在教學時，常常讓學生按照已有的設計機械地操作。學生對實驗的理解很淺顯，探究只停留在膚淺的表面，不能很好地找到科學規律。這種教學方式既不能培養學生的設計能力，又無法體現學生的主體地位。那我們如何幫助學生提高實驗設計能力呢？

一、有的放矢——引導學生明確實驗目的

實驗目的是學生設計科學實驗的出發點和最終目的，每個實驗都至少有一個目的，學生必須清楚自己要設計的實驗是為了解決什么問題。只有學生對實驗目的理解透徹,對要研究的問題思考才會深。也就是說這個目的對后續的實驗操作、交流分析、討論總結等流程影響很大，學生對實驗目的的解析水平將直接影響整個科學探究。學生在進行自主的實驗設計時，就能提出科學的問題，明確探究的內容，理解實驗的目的。如在教學三年級的《蚯蚓》一課時，觀察蚯蚓部分，教師可以在探究活動前布置任務讓學生分辨蚯蚓的哪一端是口，哪一端是肛門。質疑是最佳的學習動力，這個細致的問題是三年級學生有興趣、有疑惑的，也是他們急想解決的問題。這一任務的設置可以幫助學生更好地理解實驗目的，更快地設計實驗方案，之后的實驗探究也會更加仔細。小學生為了證明自己對蚯蚓的相關猜測，必定會仔細探究蚯蚓的身體結構、運動方式，等等。這樣了解實驗目的后的自主設計，比簡簡單單的一句：“觀察蚯蚓外形并記錄”效果要好得多，學生在設計實驗證明蚯蚓哪一端是口、哪一端是肛門的過程中，始終處于要探究的問題情境之中。這種“扶”式教育，提高了學生的設計能力，也為后續實驗提供了思維基礎。

二、對癥下藥——引導學生選擇合適器材

“工欲善其事，必先利其器。”科學探究需要充足的科學儀器和實驗材料，其教學效果也是由材料的多寡、是否適用決定的，合適的器材可以讓探究實驗事半功倍。引導學生在選擇器材上花心思，可以在思維上提示學生，讓他們更全面、更深入地思考實驗，理解實驗，這樣無形之中也就提高了學生的實驗設計能力。在學生周圍，有著許多的科學儀器和實驗材料，它們有的功能不同，適用范圍不一；有的功能相似，可以互相替換。小學生在設計實驗方案時必須考慮探究實驗的具體情況，進行科學合理的篩選。所選的科學儀器和實驗材料應該是適用恰當、能達成實驗目的的。簡單來說就是：學生要選擇盡量簡單的實驗材料，讓實驗效果盡量明顯。如在教學五年級《光是怎樣傳播的》時，證明光是沿直線傳播部分，“選擇哪些材料讓光傳播的實驗效果更大、更明顯？”“這個卡紙的實驗材料是不是比那個塑料板的實驗材料更簡單、更適用？”“改變了實驗材料是否也要相應地改變光傳播的實驗設計？”……這一系列問題能激發小學生對光傳播實驗的理解。如果學生選擇用生活物品來進行實驗，如用吸管代替直彎管，用一次性塑料杯代替玻璃燒杯等，只要不影響探究實驗的效果，是很值得提倡的。因為這些“替代式”設計改變了原有教學的封閉狀態，可以讓學生在家繼續探究，從而大大突破科學探究活動在時間和空間上的限制。

三、因材施教——引導學生設計不同實驗

引導學生設計不同的實驗方案，也就是說同一個科學問題我們教師要正視不同學生間的能力水平、經驗愛好等各方面的差異，合理引導不同的學生，激發每一個學生進行設計的積極性，放手讓不同的學生設計出不同的實驗方案加以解決。這種自主實驗設計的教學要求學生有一定的設計基礎，是培養不同學生實驗設計能力的有效方法。讓學生設計不同的實驗方案對小學生要求較高，為了更好地引導學生，教師首先要營造出一種和諧寬松的氛圍，讓學生善于思考，勇于發言。其次我們可以從學生已有的經驗中尋找需要解決的問題。這些問題往往是學生迫切想知道答案，急于探究其中的奧秘。如在教學五年級《巖石會改變模樣嗎》一課時，探索巖石變化原因部分，我們可以先讓學生交流討論，猜測變化原因，明確實驗目的后，再自主設計方案來驗證之前的猜測。教師對學生的實驗設計不要加以干涉和限制，要鼓勵學生從不同的角度思考問題，找出解決問題的多種方案。這樣有一定生活經驗的學生就會自己選擇巖石變化原因（冷熱、流水、植物、動物等）自主設計出難易程度不同的方案。通過這種初步的“模仿式”設計可以訓練學生實驗設計的思維方式，體驗實驗設計的基本步驟，使學生初步形成實驗設計的基本思路，為實驗設計的可操作性、可成功性奠定良好的基礎。這種教學方式更注重學生設計能力培養的發展性、階段性，更適用于小學階段的學生。

總之，我們教師所要做的就是相信學生的能力，積極引導，巧妙運用實驗設計，提升學生素養。讓我們所有的教師都來創設一片廣闊的探究天空，讓孩子們展開實驗設計的翅膀自由翱翔吧！

作者:許鵬鷹 單位:浙江省湖州市東林鎮東林小學