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自主实验设计提升学生科学素养

“凡事预则立,不预则废。”科学探究也是如此:自主设计实验,可以让学生有目的地去探究、去分析、去总结,能有效发展学生的实验能力和创新思维。但许多教师总片面地认为实验能力就是操作能力,在教学时,常常让学生按照已有的设计机械地操作。学生对实验的理解很浅显,探究只停留在肤浅的表面,不能很好地找到科学规律。这种教学方式既不能培养学生的设计能力,又无法体现学生的主体地位。那我们如何帮助学生提高实验设计能力呢?

一、有的放矢——引导学生明确实验目的

实验目的是学生设计科学实验的出发点和最终目的,每个实验都至少有一个目的,学生必须清楚自己要设计的实验是为了解决什么问题。只有学生对实验目的理解透彻,对要研究的问题思考才会深。也就是说这个目的对后续的实验操作、交流分析、讨论总结等流程影响很大,学生对实验目的的解析水平将直接影响整个科学探究。学生在进行自主的实验设计时,就能提出科学的问题,明确探究的内容,理解实验的目的。如在教学三年级的《蚯蚓》一课时,观察蚯蚓部分,教师可以在探究活动前布置任务让学生分辨蚯蚓的哪一端是口,哪一端是肛门。质疑是最佳的学习动力,这个细致的问题是三年级学生有兴趣、有疑惑的,也是他们急想解决的问题。这一任务的设置可以帮助学生更好地理解实验目的,更快地设计实验方案,之后的实验探究也会更加仔细。小学生为了证明自己对蚯蚓的相关猜测,必定会仔细探究蚯蚓的身体结构、运动方式,等等。这样了解实验目的后的自主设计,比简简单单的一句:“观察蚯蚓外形并记录”效果要好得多,学生在设计实验证明蚯蚓哪一端是口、哪一端是肛门的过程中,始终处于要探究的问题情境之中。这种“扶”式教育,提高了学生的设计能力,也为后续实验提供了思维基础。

二、对症下药——引导学生选择合适器材

“工欲善其事,必先利其器。”科学探究需要充足的科学仪器和实验材料,其教学效果也是由材料的多寡、是否适用决定的,合适的器材可以让探究实验事半功倍。引导学生在选择器材上花心思,可以在思维上提示学生,让他们更全面、更深入地思考实验,理解实验,这样无形之中也就提高了学生的实验设计能力。在学生周围,有着许多的科学仪器和实验材料,它们有的功能不同,适用范围不一;有的功能相似,可以互相替换。小学生在设计实验方案时必须考虑探究实验的具体情况,进行科学合理的筛选。所选的科学仪器和实验材料应该是适用恰当、能达成实验目的的。简单来说就是:学生要选择尽量简单的实验材料,让实验效果尽量明显。如在教学五年级《光是怎样传播的》时,证明光是沿直线传播部分,“选择哪些材料让光传播的实验效果更大、更明显?”“这个卡纸的实验材料是不是比那个塑料板的实验材料更简单、更适用?”“改变了实验材料是否也要相应地改变光传播的实验设计?”……这一系列问题能激发小学生对光传播实验的理解。如果学生选择用生活物品来进行实验,如用吸管代替直弯管,用一次性塑料杯代替玻璃烧杯等,只要不影响探究实验的效果,是很值得提倡的。因为这些“替代式”设计改变了原有教学的封闭状态,可以让学生在家继续探究,从而大大突破科学探究活动在时间和空间上的限制。

三、因材施教——引导学生设计不同实验

引导学生设计不同的实验方案,也就是说同一个科学问题我们教师要正视不同学生间的能力水平、经验爱好等各方面的差异,合理引导不同的学生,激发每一个学生进行设计的积极性,放手让不同的学生设计出不同的实验方案加以解决。这种自主实验设计的教学要求学生有一定的设计基础,是培养不同学生实验设计能力的有效方法。让学生设计不同的实验方案对小学生要求较高,为了更好地引导学生,教师首先要营造出一种和谐宽松的氛围,让学生善于思考,勇于发言。其次我们可以从学生已有的经验中寻找需要解决的问题。这些问题往往是学生迫切想知道答案,急于探究其中的奥秘。如在教学五年级《岩石会改变模样吗》一课时,探索岩石变化原因部分,我们可以先让学生交流讨论,猜测变化原因,明确实验目的后,再自主设计方案来验证之前的猜测。教师对学生的实验设计不要加以干涉和限制,要鼓励学生从不同的角度思考问题,找出解决问题的多种方案。这样有一定生活经验的学生就会自己选择岩石变化原因(冷热、流水、植物、动物等)自主设计出难易程度不同的方案。通过这种初步的“模仿式”设计可以训练学生实验设计的思维方式,体验实验设计的基本步骤,使学生初步形成实验设计的基本思路,为实验设计的可操作性、可成功性奠定良好的基础。这种教学方式更注重学生设计能力培养的发展性、阶段性,更适用于小学阶段的学生。

总之,我们教师所要做的就是相信学生的能力,积极引导,巧妙运用实验设计,提升学生素养。让我们所有的教师都来创设一片广阔的探究天空,让孩子们展开实验设计的翅膀自由翱翔吧!

作者:许鹏鹰 单位:浙江省湖州市东林镇东林小学

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