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分阶段培养小学生的实验设计能力

发表时间：2021/2/3 来源：《创新人才教育》2021年3月作者：苏周香

[导读] 实验设计能力的培养是小学科学教育的重要任务之一，在课堂教学中针对每节实验课的特点，在教育教学中潜移默化、慢慢渗透实验设计的理念，从而培养学生的实验设计能力。

广西北海市海城区第二小学苏周香 536000

【摘要】实验设计能力的培养是小学科学教育的重要任务之一，在课堂教学中针对每节实验课的特点，在教育教学中潜移默化、慢慢渗透实验设计的理念，从而培养学生的实验设计能力。可以分以下几个阶段培养:1.入门阶段，了解设计实验的原则;2.深入阶段，开设设计观察实验初探课。3.拓展创新阶段，开设创新实验设计研究课。通过这样分阶段进行教育渗透，有层次地对学生实验设计能力进行培养，能帮助学生获得设计实验进行探究活动的科学方法。
【关键词】分阶段培养   小学生   实验设计能力
        “科学教学若离开了实验和观察，就成了无源之水，无本之木，纸上谈兵。”[1]随着小学科学教育的不断发展，实验教学在小学科学课堂教学中的地位也越来越高。在动手实验中，学生不仅能获得更多的实践操作知识，还能通过观察发现并理解科学知识，将这些理论知识再次灵活运用到实际操作中，形成良性循环。培养学生自主创新的能力，要从实验设计开始。实验设计是整个进行科学研究的起点，也是实验研究的灵魂，这需要研究者具有一定的科学知识为基础，科学研究方法为辅助。因而，培养学生的实验设计能力要从小学抓起，从长效抓起。
        一、现阶段小学生科学实验设计能力存在的问题。
        2017年科教版科学教材从一年级开始设立科学课程。这个年龄段的学生，生活经验少，语言表达能力比较差学习方法欠缺，良好学习习惯还没有养成，动手实验的能力也比较差，实验结束后没有思考总结规律的能力创新思维也没有得到进一步开发，需要有人“带”、“扶”、“帮”。目前，大多数老师还停留在旧版的科学课堂思维中，科学实验课仍然以教师提供实验方案为主，学生按照方案中的实验步骤进行实验为辅，追求科学实验的理论知识和学科知识，重视实验数据和实验结果，忽视学生科学探究的过程与方法。这种教学模式会导致学生只会按部就班，缺乏创造性。
        二、提高小学生设计观察实验能力的对策。
        《小学科学课程标准》提出：小学科学课程要把科学研究活动作为小学生学习科学的重要方法之一。要让学生在实践中体验和积累认识世界的经验，从而培养他们的科学态度，提高他们的科学能力[2]。结合小学生的年龄和已有知识储备量的特点，实行循序渐进，由易到难，因材施教的教学策略，分阶段合理地安排教学，一步步渗透实验设计的理念，以达到培养学生的实验设计能力的目的。
        1.第一阶段：入门阶段，接触实验设计方案，初步渗透实验设计理念。
        小学一、二年级学生已有的生活经验和科学知识较少，学生可以通过老师提供的实验方案进行实验，同时，在实验教学中注重渗透实验设计这一理念，让学生在实验中了解设计实验的大致思路，渗透设计观察实验要控制唯一变量的意义等。

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从发现问题，提出猜想，到想办法进行验证，渐渐的，他们开始对设计实验有了想法，开始按照自己的意愿对实验进行整改，这就初步渗透了实验设计理念。
        2.第二阶段：深入阶段，开设设计观察实验初探课。
        小学三、四年级的学生对科学探究活动有了初步的认识，他们的观察能力和动手能力都得到了一定程度的发展，掌握了一定的学习方法与技巧；他们对生活中一些现象充满好奇，有了解自然规律，探索自然奥秘的需要。在这个阶段开设观察实验设计初探课程，正迎合了学生的学习心理需要。观察实验是小学科学实验活动开展的前提[3]，学生对自己观察到的生活现象进行大胆的猜测，教师进行适时点拨后，可以让三、四年级学生针对自己的猜测，尝试设计出简单的对比实验方案。
        设计对比观察实验，控制单一变量是实验的基础常识，但为什么要控制单一变量？这是同学们心中的困惑，教师可以精心挑选课堂上学生没能按要求控制单一变量的实验方案，预设实验结果，让学生自己发现实验结果对我们的研究来说不可靠，从而能真正理解“控制单一变量”的意义，形成初步的科学思想。学生从做中思考，在实践中探索，学到最基础的科学方法。
        3.第三阶段：拓展创新阶段，开设创新实验设计研究课。
        小学五年级、六年级学生已有的经验相对比较丰富，设计一个简单的对比观察实验已经能做到手到擒来，驾轻就熟了。这时让学生继续驾驭较复杂的观察实验，由浅入深，能满足学生旺盛的求知欲和探索自然科学的精神追求。在同一个实验同一种现象中深入探讨，设计多个对比观察的实验，像科学家一样根据实际情况调整实验方案，得出创新实验设计方案，针对多个观察结果进行归纳总结，认识事物本质，获得更深刻的研究体验。
        如《摆的快慢》一课，在教学中组织学生开展讨论“如果要研究摆锤质量与摆动速度的关系，需要测量和记录哪些数据”，通过讨论使学生明白，影响实验结果的因素有摆绳长度、摆锤大小。“如何控制变量来开展研究？”这是设计这次实验的关键所在，引导尽量把实验条件考虑得细致一些，除了摆绳长度、摆锤大小，还有摆动的幅度，空气流速等，力求把误差降到最低，这样学生的设计方案就更科学了。
        实验教学在传递科学知识的过程中扮演着十分重要的角色，提高学生实验设计能力，是培养科学素养的重要部分。要让学生能像科学家那样，发现问题，提出猜想，运用学到的科学方法去设计实验，找到验证猜想的方法发现科学规律，提高科学研究能力。
参考文献：
[1]高建方.运用开放实验教学方式培养学生物理核心素养.[J]中小学实验与装备.2018第零三期.22-24页
[2]中华人民共和国教育部制定.义务教育小学科学课程标准.[M].2017版.第2页
[3]李军.小学科学教学观察实验设计的依据及实践方法.[J]新课程导学2016.02.
广西北海市教育科学“十三五”规划 2019 年度立项课题《提高小学生科学实验设计能力的实践研究》