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如何有效培養(yǎng)小學生的科學實驗設計能力
有這樣一本書《選擇比努力更重要》，書中提到“人生在世，總要面臨各種各樣的選擇。選擇走什么樣的路，選擇過什么樣的生活，選擇什么樣的人生。有的人來到這世上，匆匆忙忙，到人生將達終點的時候，又不免慨嘆：忙碌了一生，努力了一生，卻一事無成。多少人有這樣的遺憾，人這一輩子，真是選擇比努力更重要啊”。在小學科學教學中，有很多的知識是需要學生通過動手操作，實驗研究，體驗科學現(xiàn)象的再現(xiàn)過程。然而在實驗中選擇什么樣的實驗方法、選用什么樣的實驗步驟、設計什么樣的問題等，決定著整個實驗過程是否能順利的完成；決定著整個探究過程是否有趣和有效；決定著實驗結論的生成。只有學生學會選擇正確的研究方法和過程，才能使整個探 究過程-真實有效。反之，將會事倍功半。
《科學（3—6年級）課程標準》中把科學探究置于小學科學教學目標的首要地位，指出“科學探究既是科學學習的目標，又是科學學習的方式。“親身經歷以科學探究為主的學習活動是學生學習科學
的主要途徑。”也就是要讓學生在實驗中學習科學，形成實驗能力。然而實驗能力不是簡單的寫一份實驗報告，它包括理解實驗目的的能力、查閱資料的能力、設計方案的能力、選擇材料的能力、撰寫實驗報告的能力。實驗課很重要一點是要讓學生學會設計實驗方案，養(yǎng)成良好實驗的習慣，否則很難達到實驗課的效果，很多小學的科學實驗課只是為了讓學生動手操作，忽視了學生實驗的目的性和規(guī)范性，造成了實驗課堂往往是轟轟烈烈，學生只是好玩而上實驗課，沒有真正體會到動手實驗前的重要性�？茖W課程標準提出“科學課是以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為宗旨�！� 實驗課不能讓學生只是動手這么簡單，要讓學生知道我們要像科學家一樣做實驗。小學是科學啟蒙階段，科學素養(yǎng)的形成是需要不斷的積累和強化，學生的實驗能力在小學生階段尤為重要，只有學生初步具備了實驗能力，實驗課的課堂才更加有效，學生的實驗研究才能得到可持續(xù)。究竟應該如何培養(yǎng)學生的實驗能力我談談自己的想法。
一、培養(yǎng)學生良好的科學興趣
眾所周知“興趣是最好的老師�！睂W生對科學實驗有著強烈的好奇心，因為感興趣，所以學生愿意去做，因此從學生剛接觸科學的時候我們就應該循序漸進的培養(yǎng)學生的科學興趣，特別是科學實驗的興趣。由于小學生好奇心強，可以對他們的好奇心加以誘發(fā)，喚醒心理效應，激發(fā)求職欲望。我們可以通過選擇奇特的現(xiàn)象、巧妙的疑問和與生活比較密切的實驗內容和案例，因為生活中的現(xiàn)象大多數(shù)學生只知道什么，但不知道為什么，這樣的實驗學生比較愿意去探究。在教
學《摩擦起電》時，讓學生把塑料尺子在頭發(fā)上摩擦幾下，然后去接近小紙屑，當看到小紙屑一片片飛向塑料尺時，這種奇妙的現(xiàn)象將激起學生濃厚的興趣；又比如面包儲存不當會發(fā)霉，發(fā)霉的現(xiàn)象學生一看就一目了然，但是什么原因讓它發(fā)霉了，什么方法可以減緩它發(fā)霉呢，強烈的好奇心會促使學生設法解開其中的奧秘。培養(yǎng)良好的科學興趣不僅可以讓每個孩子喜歡動手操作，輕松愉快的完成探究過程，更重要的是可以從小培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和勤于思考、樂于動手的科學觀念，所以說一切科學知識的學習，所有科學探究活動的進行都始于學生的興趣。
二、培養(yǎng)學生實驗方案的設計能力
“選擇比努力更重要”，我們選擇正確了會少走一些彎路，如果沒有選擇正確有時可能會徒勞無獲。所以說培養(yǎng)學生學會科學、正確的設計實驗方案對學生實驗能力的培養(yǎng)和提高尤為重要。對于剛接觸科學實驗的學生，對實驗方案的設計缺乏有效性和操作性，目的性也不太明確，因此有效的指導學生學會設計實驗方案是進行科學探究的保障，否則就會忙忙碌碌、高高興興的上完游戲一樣的實驗課。
首先，應該明確實驗方案的要求。在《科學 3-6 年級課程標準》中，對設計實驗的要求是：能提出進行探究活動的大致思路；能對自己或小組提出的探究問題作出書面計劃。在新課標征求意見稿中，對實驗設計也有如下總要求：需要經過嘗試和預測設計研究方案。具體要求有三條：①能根據(jù)已有的經驗和知識對已確定的研究問題提出預測；②能設計合理的觀察研究方案；③能設計較規(guī)范的單變量實驗方
案。綜上所述，無論從實驗設計本身來講，還是課標要求，以及對學生未來科學素質的養(yǎng)成，培養(yǎng)學生實驗設計能力都是非常重要的。
其次，對學生進行有效的指導。在小學階段，無論中年級還是高年級，都需要培養(yǎng)學生的實驗設計能力，而且學生的實驗設計能力的培養(yǎng)都離不開教師的有效指導，圍繞“研究的問題——猜想與假設——實驗目的——實驗要求——實驗材料與用具——實驗過程——實驗結果”的方案要素，對學生的指導教師應從示范、半獨立、獨立的次序進行。先口頭設計再到文字圖表設計；先模仿設計再到獨立設計；先簡單設計再到比較復雜的設計；先局部設計再到整體設計。對其中的每一個問題都要進行精心的設計，抓住問題的核心。
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三、留給學生實驗機會和合作機會
留給學生動手機會。培養(yǎng)能力素質教育的核心內容是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力。心理學家皮亞杰指出：“活動是認識的基礎，智慧從動作開始�！痹谡n堂教學中組織學生動手操作，可以提高大腦皮層的興奮度，更有利于激起創(chuàng)造區(qū)域的活躍，從而培養(yǎng)學生的自己學問的能力，也有助于培養(yǎng)學生的探索精神和解決實際問題的能力。例如：“在教學“小燈泡亮”的教學內容時，先讓學生根據(jù)操作步驟自己做實驗，有的成功、有的失敗、有的亮度不一，在這個過程中引出了相應的問題如：為什么小燈泡沒有亮？亮度不一的與什么有關？”等問題，從而為教學做了一些鋪設。也為學生再次動手操作做了準備。這樣，把課堂研究的陣地還給了學生，學生在操作中，手使腦得到發(fā)
展，腦又使手得到發(fā)展，突破了教學的重點、難點，激發(fā)了學生的學習興趣，同時使他們的實踐能力和思維都得到了發(fā)展和提高。
為學生提供合作機會。如何拓展思維？小組合作是新課程中一種非常重要的學習組織形式。在小組合作時每個學生的地位是平等的，他們愿意說、愿意做、愿意交流，是學生最喜歡表現(xiàn)的一種形式。所以小組討論、合作學習，有利于學生多向交流、相互啟發(fā)、取長補短，培養(yǎng)學生的參與意識和合作精神。例如“在教學電磁鐵時，電磁鐵的制作和磁力測試都需要小組合作共同完成，然而在比較電磁鐵的磁力時，在各小組匯報中，根據(jù)能吸起大頭針的數(shù)量已經表明各組的磁力是不一樣的，因此可讓每個組交流所繞的線圈圈數(shù)和使用的電池節(jié)數(shù)，從而引出線圈圈數(shù)及電池節(jié)數(shù)與磁力的關系，學生再次回到實驗中驗證”。實驗教學中問題的產生、解決辦法、實踐驗證，均由學生提出和驗證，教學效果取決于我們的課堂能給學生多少機會和時間。
四、分析實驗現(xiàn)象形成實驗結論。
讓學生動手實驗目的在于讓學生體驗科學現(xiàn)象和科學規(guī)律的再現(xiàn)過程，通過對實驗過程的探究能否總結實驗結論是實驗教學成功與否的要素之一，我們實驗的目的就是要讓學生通過實驗學會分析、總結實驗結果形成結論，這也是培養(yǎng)學生實驗能力的任務之一。引導學生分析實驗現(xiàn)象，能通過觀察、比較等方法總結實驗過程形成實驗結論，這是綜合知識運用的過程，也是科學力的體現(xiàn)，對于小學生特別是剛剛接觸科學課程的學生要求比較高，因此教師應該從示范到放手；從小組到個人循序漸進的引導學生從所研究的問題出發(fā)，通過對
“猜想與假設”和“實驗過程”的比較，確定“實驗結果”形成實驗結論。
總之，能力的形成是經過長期反復實踐逐步形成的，實驗能力的形成同樣如此。因此教師在教學中一定要重視學生的訓練和實踐,引導學生學會選擇正確、科學的方法進行科學探究，遵循循序漸進的原則，注重日常的積累，學生的實驗能力一定會得到有效的培養(yǎng)。
如何有效培養(yǎng)小學生的科學實驗設計能力 [篇2]
小學生的科學實驗設計能力不是僅僅指小學生操作實驗的能力，而是一種綜合的實驗能力，是指小學生在科學學習中理解實驗目的要求，按照教材提供的實驗方案或者自己設計的實驗方案進行有步驟地操作實驗、采集實驗數(shù)據(jù)、分析實驗數(shù)據(jù)、歸納總結實驗結論的綜合能力。培養(yǎng)小學生的實驗能力有利于學生開展自主探究性學習活動，提高學生自主探究性學習的效果，增強小學生進行自主探究性學習的興趣，提高小學生進行自主探究性學習的自信心，綜合發(fā)展小學生的科學素養(yǎng)，提高科學課的教學效率。
那么，怎樣培養(yǎng)小學生的科學實驗設計能力呢？我結合多年的科學教學實踐，從六個方面來談談小學生實驗能力的培養(yǎng)策略，與各位同仁商榷。
一、明確實驗目的，有序進行實驗，培養(yǎng)學生的科學實驗設計能力
愛動手是小學生的特點，動手做實驗是小學生的最喜愛的活動�？墒牵诰唧w的教學過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)學生們愛做實驗，但是卻不知道怎樣去把實驗做好。教學中常常出現(xiàn)這種情況，當老師讓學生動手做實驗時，學生們忙得很開心，人人都想做實驗，人人都要爭著做實驗，可是卻沒有幾個人是按照實驗要求去做的，實驗的場景可以一個字來概括——亂，實驗的結果當然不如老師所意，也沒有達到教學目的要求，學生也沒有觀察清楚實驗中產生的現(xiàn)象，沒有把觀察到的實驗數(shù)據(jù)記錄下了，沒有弄清楚實驗的結論。學生做實驗更多的是滿足自己一時的好奇心的需要，而缺乏有目的、有條理地去完成探究實驗任務，沒有對實驗中產生的現(xiàn)象作仔細的觀察，沒有把觀察到的現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)及時記錄下來，也就無法得出實驗結論，這是我們所不愿意看到的，不是我們想要的結局。
如何克服學生做實驗的盲目性，提高學生實驗的效果呢？我在教學實踐中感覺到：在學生做實驗之前，老師應該引導學生養(yǎng)成認真細讀實驗目的要求的習慣，使學生了解實驗的目的要求，了解實驗的方法。只有讓學生讀懂實驗目的要求，了解實驗方案，學生才能對做好實驗做到心中有數(shù)，才能較好地完成實驗，提高實驗效果，。
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例如，《熱空氣和冷空氣》一課中有個關于研究熱空氣與冷空氣對流的探性究實驗，比較難做成功，特別是獲取有煙霧的熱空氣比較困難，另外在實驗中觀察有煙霧的熱空氣上升，沒有煙霧的透明冷空氣下降這個現(xiàn)象也不太容易。為了幫助學生解決實驗時的困難，較好地完成實驗探究活動，我在學生做實驗前，要求學生認真閱讀實驗目的要求與實驗方法，懂得怎樣做才能獲取有煙霧的熱空氣，怎樣做才能觀察到有煙霧的熱空氣上升，沒有煙霧的透明冷空氣下降這個現(xiàn)象，然后再安排學生按照實驗方案去做實驗。由于學生在實驗之前認真閱讀了實驗方案，知道了怎么去做實驗，心里有了很好的準備，因此這個實驗學生做得很成功，不僅取到了帶煙霧的熱空氣，還通過觀察發(fā)現(xiàn)熱空氣與冷空氣的對流現(xiàn)象，懂得了冷熱空氣對流是因為相同體積的熱空氣比冷空氣輕的原故。
二、激發(fā)興趣，及時督查，自主進行實驗，培養(yǎng)學生科學實驗設計能力
根據(jù)新課程標準要求，小學科學教材中安排了許多探究性科學實驗活動，老師在每節(jié)課上都要安排學生做較多的實驗，要想讓學生做好實驗，就必需要準備較多的實驗器材。 許多老師為了讓學生做好實驗，都會親自動手準備實驗器材，樣樣親力親為，而不需要
學生動手參與準備實驗器材，擔心學生準備實驗器材有困難，或擔心學生找不到所需的實驗材料，無法完成課堂上的實驗；或擔心學生準備實驗材料有危險。其實，老師完全沒有必要這樣擔心，不要擔心學生不能準備好實驗器材，只要你做好宣傳工作，宣傳到位，檢查到位，學生基本上都會按照實驗要求準備實驗器材的。如果有學生無法準備部分實驗器材，老師上課前做個預測，做些準備，準備些學生可能無法準備到的實驗器材，幫助學生備齊實驗器材。
要求學生課前準備實驗器材，有很多好處，一方面可以讓學生切身感受到老師準備實驗器材不容易，懂得尊重老師的勞動；更重要的一方面是，學生在準備實驗器材的過程中必然要細讀實驗目的要求、實驗方法，必定細看教材，對課本有提前預習的準備，進而對實驗目的要求、實驗方法有深刻地認識，為上課做好實驗作了心理上和思想上的準備，為做好實驗作了鋪墊。如《擺》一課要做一個研究擺的快慢與什么因素有關的實驗，我看見學生很喜歡玩擺，他們拎著擺的擺線擺來擺去。我想何不讓他們按照實驗要求來擺呢？我在上課之前，就讓學生按照課本要求去準備實驗器材，要學生們按照實驗要求自己制作一個擺，同時可以按課本上講的方法玩一玩自己制作的擺。課前檢查，學生準備實驗器材的完成情況很好，每個人都制作了一個擺，甚至有人擺出了道理，得出了結論：擺的速度快慢與擺線的長短有關，擺線越長擺得越慢，擺線越短擺得越快�？梢姡瑢W生在準備實驗器材的過程中已經迫不及待地做起了實驗，而且會情不自禁地按照課本要求去做，在自主做實驗的過程中不斷地理解、消化實驗的目的要求，無形之中養(yǎng)成了實驗之前仔細研讀實驗要求與實驗方法的習慣，提高了學生理解實驗的能力。還有《力在哪里》一課，要研究力對物體運動、形狀的影響，實驗材料需要彈子、橡皮泥、硬幣等，這些材料學生容易找到，也喜歡玩，學生在玩彈彈子、捏橡皮泥、彈硬幣的過程中，不經意間就已經感知到力對物體的運動、形狀的影響了。
三、面向全體，合理分工，主動參與實驗，培養(yǎng)學生科學實驗設計能力
小學科學新課程標準提出“科學學習要以探究為核心”， “學生是科學學習的主體”，“探究既是小學生科學學習要達到的目標，又是小學生科學學習的主要方式”。學生參與課堂科學實驗，經歷整個探究實驗過程，是培養(yǎng)小學生探究性學習能力的最佳途徑，也是培養(yǎng)小學生科學實驗設計能力的最佳途徑。
參與做實驗，參與到整個探究實驗過程中去，使所有學生都能在實驗過程中發(fā)揮作用，都能有機會動手做實驗，都能細致觀察實驗中產生的現(xiàn)象，都能學會記錄實驗數(shù)據(jù)，都能參與討論，分析實驗數(shù)據(jù)，分析實驗過程中觀察到的現(xiàn)象，都能學習歸納總結實驗結論，都能學結實驗成功的經驗和實驗失敗的教訓，都能學會與同學交流，表達自己的觀點，等等，學生參與探究活動的整個過程，在整個探究性學習活動過程中培養(yǎng)學生做好實驗所需要的實驗能力。但是，現(xiàn)實的教學活動中學生參與探究實驗活動的情況并不令人滿意。雖然說小學生喜歡做科學實驗，但是實際現(xiàn)象是有些學生還是不愿意動手做的，特別是一部分女生，她們常常不愿意動手做，經我了解她們不愿動手做實驗的原因有三種，一種是就是不想動手做；一種是不敢做，擔心做失敗，被別的同學笑話；一種是沒有機會做，每次實驗都被男生搶去做了，或者被動手能力強的女同學搶去做了，自己沒有做的機會，久而久之就再也沒有機會做實驗了。這樣下去，不動手參與做實驗的這部分同學動手做的能力必然被弱化，不做實驗，她們的興趣必然減弱，他們的實驗能力必然得不到培養(yǎng)。
如何解決部分學生不參與實驗活動呢？首先，老師安排學生做實驗時要給學生充足的時間，同一個實驗可以要求每一個人都來做一次，確保人人動手做實驗，鍛煉每一個學生的動手做實驗的能力。還可以要求實驗小組的成員有分工，有協(xié)作，大家輪流動手做實驗，輪流觀察實驗現(xiàn)象，輪流記錄實驗數(shù)據(jù)，保證每個人都有機會動手做實驗。如《空氣的性質》一課，課本談空氣的性質，對學生來說比較空，因為空氣是看不見又摸不著的，學生對空氣的
性質不容易理解。課本為了讓學生對空氣的性質有具體的、感性的認識，安排了十二個有趣的實驗，學生通過做這些實驗，參與到探究實驗的過程中，從具體的實驗中親身感知到空氣的性質，從而認識空氣的存在、空氣有體積、空氣有質量、空氣可以流動、壓縮空氣有彈性等。這么多的實驗，可以讓學生都來做一做，參與到探究實驗過程中去，通過做實驗，激發(fā)學生學習興趣，提高學生實驗操作能力。
四、關注實驗數(shù)據(jù)，描述實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生科學實驗設計能力
學生喜歡做實驗，但往往不愿意去仔細觀察實驗過程中產生的現(xiàn)象，不愿意去主動用筆記錄觀察到的實驗數(shù)據(jù)，忙著做實驗，甚至搶著去做實驗，等到要使用實驗數(shù)據(jù)時，卻沒有完整的實驗數(shù)據(jù)可用，也就無法通過對實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)的分析來歸納總結實驗的結論，那做實驗也就沒有達到做實驗的目的，實驗幾乎沒有發(fā)揮應有的作用。
為了避免這種事情的發(fā)生，在做實驗前，教師就要給每個實驗小組的成員明確地分好工，安排好實驗小組成員各人的任務，實驗時要求實驗小組成員各行其事，有條不紊地做好自己的工作，觀察實驗過程中產生的現(xiàn)象，獲取有效的實驗數(shù)據(jù)，保證實驗順利有效地完成。如《降落傘》這課教學的重點是引導學生探究降落傘下降速度的快慢與什么因素有關，需要學生做降落傘下降的對比實驗，通過多次測量兩個傘面直徑大小不同的降落傘下降相同高度所需時間的數(shù)據(jù)，分析、歸納總結出降落傘下降速度的快慢與傘面直徑大小不同有關的結論。要想得出這樣的結論，學生就必需較準地測出兩個降落傘下降所需的具體的時間數(shù)據(jù)。要想得出較具體的時間數(shù)據(jù)，就必須在做實驗前把實驗小組成員分好工，要安排有人投放降落傘、有人撿送降落傘、有人指揮發(fā)令與用計時器記錄時間、有人做好數(shù)據(jù)采集記錄，使實驗活動有條理的開展，采集到較準確的實驗數(shù)據(jù)，最后大家分析數(shù)據(jù)，歸納總結結論。因為有了這樣的分工與合作，同學們才測量到了可靠的可供分析用的時間數(shù)據(jù)，同學們通過分析時間數(shù)據(jù)，歸納總結出了實驗結論�？梢�，在探究性實驗過程中，觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)與動手做實驗同樣重要，不可缺少。同學們在分工合作中完成了實驗任務，提高了科學實驗的綜合能力，還培養(yǎng)了同學們合作探究的優(yōu)良品質。
五、全面分析數(shù)據(jù)，綜合歸納結論，培養(yǎng)學生科學實驗設計能力
科學的結論是科學家經過無數(shù)次實驗得出許多數(shù)據(jù)，并且通過分析無數(shù)的實驗數(shù)據(jù)，歸納總結出來的�？茖W課中許多知識都已經經過前人探究得出，現(xiàn)在安排學生重新來探究，目的就是要培養(yǎng)學生的探究學習的精神，養(yǎng)成探究學習的習慣，培養(yǎng)學生探究學習的能力。學生在做實驗過程中得出實驗數(shù)據(jù)，觀察到實驗現(xiàn)象，這還不夠，還需要學生去分析，去研究，去歸納總結，才能得出結論。經過這樣的實驗探究活動，提高學生在探究實驗過程中的分析能力、歸納總結的能力。
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