初探科學實驗方案設計的指導策略

王光亮

(徐州市銅山區(qū)房村鎮(zhèn)郝灣小學 江蘇徐州 221000)

科學實驗方案設計是以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為宗旨，是學生認識自然和周圍事物的一根拐杖或鑰匙。一個好的實驗方案如同一筆寶貴的財富，這財富同樣需要付出艱苦的勞動。設計實驗方案是學生開展科學探究的根據(jù)，能夠活躍學生的大腦思維，是培養(yǎng)學生探究能力的關鍵環(huán)節(jié)。在學生設計實驗方案的過程中，讓學生小組討論制定實驗方案，然后通過全班交流，小組中再修改，進而完善自己的實驗方案。教師在這個過程中一定要注意做好引導和指導工作，這樣利于實驗方案的生成。教師在指導學生設計實驗時應在課前細心研讀課標和教參，認真研究教材，結(jié)合本班學生實際，精心準備教學內(nèi)容。實驗涉及的內(nèi)容應切合學生的興趣，設計實驗時要能點醒學生的經(jīng)驗，并依據(jù)實驗的要求鼓勵學生大膽想象，指導學生設計出不同的實驗方案，對設計中出現(xiàn)的沖突應放手讓學生討論解決，應能預設實驗中可能出現(xiàn)的問題，從而達到對所設計的科學實驗進行嚴密、科學的論證。

一、創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣

科學課程標準指出：“教學內(nèi)容要與學生興趣相符，貼近學生的實際生活。”要做到這些，就需要教師了解本班學生，知道他們需要什么，要想激發(fā)學生設計實驗的興趣，就要保證實驗涉及的問題和內(nèi)容能夠吸引學生的注意力。如“做一個指南針”一課，上課伊始，我告訴學生：今晚沒有月亮，可是老師有事要去一個空曠的場地，老師有個毛病就是好迷失方向，能不能幫老師想個好辦法呀？學生的積極性一下子被激發(fā)出來了，想出的辦法很多，其中就有人提議準備一個指南針。我順勢提出：這節(jié)課就幫老師做個指南針吧！孩子們都很沖動，都想立即投入到做指南針的活動中。這時我要求學生小組討論完成書面設計，為后邊的制作明確步驟和方法，培養(yǎng)學生先思考后實踐的習慣，把他們動手做的沖動控制到理性的思考上。

首先指導學生閱讀教科書上的文字資料，了解用磁鐵摩擦鋼針的方法能做磁針，然后組織學生討論怎樣摩擦，摩擦多少次比較合適，再思考交流，像教科書上的圖示，用磁鐵的南極去摩擦鋼針的一端，摩擦后鋼針的這一端是南極還是北極？討論交流后讓學生小組合作制定做磁針的書面方案。

磁針制作方案完成后，播放工廠用專門的機器和先進方法制造磁針的視頻，再次激發(fā)學生制作磁針的欲望。

二、明確目標，把握方向

《科學課程標準》強調(diào)：“從學生熟悉的日常生活出發(fā)，通過學生親身經(jīng)歷動手動腦等實踐活動，理解基本的科學知識，發(fā)現(xiàn)和提出生活實際中的簡單科學問題，并嘗試用科學方法和科學知識予以解決”。激活學生生活經(jīng)驗，把學生已有知識和經(jīng)驗化成科學知識和能力。

方案的設計首先要從提出問題開始，實驗前，激發(fā)學生的探究欲望，創(chuàng)設情境引導學生發(fā)現(xiàn)并提出問題，愛因斯坦提出：“提出問題、發(fā)現(xiàn)問題要比解決問題更重要，因為提出問題、發(fā)現(xiàn)問題是科學發(fā)明和科學創(chuàng)造的起點。”

實驗目標是要解決發(fā)現(xiàn)和提出的問題，學生明確了實驗的目標，實驗設計才不會出現(xiàn)隨意和盲目，學生在探究過程中知道自己要做什么，要解決什么問題，探究方向才不會偏離，小組內(nèi)的討論才會有話題。

三、選擇材料，提供保障

（一）引導學生根據(jù)教師提供的有結(jié)構(gòu)的材料來設計實驗方案

“有結(jié)構(gòu)的材料”是哈佛大學教育學教授蘭本達提出的，它是指具體的物體，而且是多種物體的有機結(jié)合。給學生提供有結(jié)構(gòu)的材料應避免誤導學生，應盡可能不引起學生過多地關注無關現(xiàn)象，以免使他們產(chǎn)生錯誤的認識。

“降水量的測量”一課，上課前我就把“制作雨量器”所需要的有結(jié)構(gòu)的材料一次性分發(fā)到實驗桌上，學生一走進實驗室，材料就呈現(xiàn)在眼前，探究活動還沒開始，探究興趣就被材料所激發(fā)，因此也能獲得最高的教學效率。

制作雨量器之前引導學生討論：

1.應選什么樣的容器？為什么不用飲料瓶？

2.怎樣制作刻度，零刻度應在杯子的下邊還是上邊？為什么？

3.怎么貼刻度才合適？貼在杯子的里邊還是外邊？

學生小組合作用畫圖的方式，設計方案，在交流反饋時，讓學生解釋自己圖文并茂的設計方案，運用教育心理學的共振效應，這樣把一個學生的智慧變成了多個學生的智慧，同學間相互啟發(fā)，互相補充，趣味更濃。

學生交流實驗方案時，教師最好不要過多的干涉，更不能牽著學生的鼻子走，使全班學生都圍著老師預設的方案打轉(zhuǎn)，此時教師只需要做好穿針引線工作，要相信學生的能力，有時一個學生“拋磚引玉”，給其他學生帶來靈感，全班學生的智慧凝聚在一起，設計的方案比老師預設的要好，且更適合孩子們。

（二）學生自由選擇材料設計實驗方案

“導體與絕緣體”一課，我讓學生自主準備實驗材料，每組準備20種，由于都是小組同學齊心協(xié)力共同準備的，在制定“檢測某個物體是否導電”計劃時，小組同學個個都興趣濃厚，因為這是“自己的事”，檢測的又是自備的材料，小組同學人人有責。結(jié)合本班學生的心智水平，先讓小組自行思考“某個物體”的檢測過程，然后由組長組織本組4位同學閱讀、參考教科書“檢測一塊橡皮導電性的過程”，并討論了解每一個步驟的意義，再自行討論修改剛才制定的檢測方案。最后班級交流反饋，大家集思廣益，相互補充，完善各小組的檢測方案。下邊的“檢測身邊的物體是否導電”的實驗，雖然物品繁雜，但沒有出現(xiàn)雜而亂的現(xiàn)象，各小組都在按自己制定的檢測方案有序、規(guī)范地做實驗。

科學研究就應該有嚴謹、有序的操作習慣，操作都應該科學、規(guī)范，這有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，讓學生體驗到“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗”的樂趣，感受到實驗來源于生活，貼近生活，科學就在身邊。

四、創(chuàng)設問題，深入引導

以往的教學模式中，設計實驗方案一般都是在教師的引領下教學生設計，學生的主觀能動性發(fā)揮不夠，實驗操作起來興致也不是太高，也只是少部分“聽話愛學習的孩子”參與進來，而我們的科學教學要面向全體學生，調(diào)動學生主動、自主學習的積極性，提高學生課堂教學的參與度，提高自學能力，為他們可持續(xù)發(fā)展打好堅實的基礎?？茖W是學和做的，不是教的。可以設計幾個小問題引導學生設計實驗方案。

教學“100毫升水能溶解多少克食鹽”一課時，指導學生制定實驗方案時先設計以下幾個小問題：1.準備用多少水做實驗？2.一份食鹽多少克合適？3.什么時候加下一份食鹽？

這三個問題為學生的思考提供了素材，為學生設計實驗方案鋪平了道路，學生通過思考討論完成這幾個小問題后，實驗方案基本就能設計出來了。此時學生設計的方案可能會有漏洞，但教師不要急于指出、糾正，可適當提出有針對性的問題，幫助學生自己查漏補缺，這是對于細節(jié)的強調(diào)與補充。所以再設計以下幾個問題：1.食鹽加到什么時候就不要加了？2.判斷食鹽是否溶解，是在攪拌時觀察還是充分攪拌后等一下再觀察？3.實驗結(jié)束怎么計算一共溶解了幾份食鹽？

前三個小問題能促使學生完成實驗方案的主體，后三個小問題是實驗中的一些小細節(jié)，需要教師進行補充，是對實驗中重要操作進行的強調(diào)。有了探究的問題，又解決了一些難點，這時就可以讓學生自由選擇器材，分組討論方案，制定書面計劃了。

五、提供表格，搭“腳手架”

學生設計實驗方案的能力有限，有時還不能設計出完整的實驗方案來，這就需要教師搭個“腳手架”，給學生提供幫助，可以設計表格為學生設計方案降低坡度。比如“溶解的快與慢”一課“攪拌能否加快食鹽的溶解”實驗，我設計了如下實驗方案表格：

實驗方案

六、討論交流，完善方案

鑒于農(nóng)村學生的特點，他們制定的實驗方案還不夠完善，所以要給予交流方案的時間，討論可行的方案，互相補充完善方案。“三個臭皮匠賽過諸葛亮”，何況一個班的幾十個聰明好學的孩子們，經(jīng)過全班討論交流，方案會更完善，孩子們對實驗原理更明確，實驗方法步驟會熟記于心，后續(xù)的實驗操作會更順手，因此討論交流，完善方案環(huán)節(jié)不可少。

總之，設計實驗方案是科學實驗的起始環(huán)節(jié)，對實驗的成敗具有關鍵性的作用。指導學生設計實驗方案首先要激發(fā)學生的設計興趣，使學生明確探究目標，并精心指導選擇材料，給學生提供設計方案的“腳手架”，還可以創(chuàng)設小問題，指導學生制定可行的方案。只要指導得法，學生設計實驗的能力一定會逐步提高，科學素養(yǎng)一定會有所提升，為他們的終身學習和全面發(fā)展定會打下堅實的基礎。