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小学科学课学生实验设计能力培养的实践与研究

作者:未知

  摘 要:小学科学课学生实验设计能力是科学素养的重要组成部分,也是实现科技创新的重大前提。科学课堂教学中,很多探究实验前都要有一个完整的实验设计方案或设想。经过多年科学课的教学实践,做了大量的科学调查、分析,对培养学生实验设计能力进行了尝试研究。
  关键词:实验设计;能力;课程理念;科学素养
  近年来,大家开始侧重让学生进行实验设计,考查学生的实验能力、思维能力和创新能力,以及进行科学实验的思想和方法。在日常科学课堂教学中,部分的实验教学虽然重视培养学生的实验能力,但一部分教师把实验能力的培养等同于单一的实验操作技能的培养,很少让学生独立进行实验设计,或者说实验设计能力的培养缺乏系统性。培养学生实验设计能力是减轻学生负担、提高教学质量、培养创新能力、提升科学素养的重要途径。
  一、现状分析
  在小学科学课堂中,学生普遍存在实验设计能力不强的问题,究其原因,主要存在于以下几个方面。
  1.科学教师师资问题制约着实验教学
  在小学,首先要保证语数外三门主课的师资;其次要保证音体美三门专业性较强的副课的师资;而科学、思想品德这几门被认为专业性不强的“副课”,50%~70%由主课教师兼职,部分学校专职科学的教师偏少。兼职教师精力有限,在科学知识、科学技能等方面并不是很专业,因此在教学中,这部分教师更关注结果,而不注重探究的过程,更不会去培养学生的实验设计能力。
  2.科学教师课程理念没有完全转变
  对教师而言,课堂教学就必须给学生自由的空间,依据学生的志趣、才能、资质和特长,尊重学生个体的差异性、独特性、创造性,鼓励学生自由探索,大胆猜测,大胆质疑,敢于发表不同意见,甚至是异想天开。但很大一部分教师还没有完全摆脱“以知识为中心”的课程观念的束缚,还没有完全建立以全面提高学生的科学素养为宗旨的教学观念。因此,在课堂中,实验教学往往匆匆而过,实验设计等不到关注。
  3.学生实验训练时间得不到保证
  实验设计包括提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达与交流等方面,过程长环节多。科学学科在小学阶段每周只有2~3课时,一节课留给实验探究环节的时间并不是很多,老师在上课时要求学生在较短时间内完成,有时教师为了得到正确结论,不愿花费很多时间让学生自己去设计,大多时候是模仿做一下算了,得到结论就可以了。这样一来,实验教学经常匆匆而过,学生的实验设计能力自然难以提高。
  4.学生缺少实验成功的体验
  良好的学习环境要为学生创造成功的机会,培养成功心理,让学生多点成功的体验,减少失败的负面影响,鼓励进步,增强信心。但目前的教学环境下,部分老师有一种误解,经常要求实验设计面面俱到,学生很难取得成功、很难获得老师的表扬。长此以往,在多次失败的打击下,学生就会对实验设计产生厌倦、害怕甚至对抗的心理。在这种消极情绪的支配下,又怎能提高学生设计科学实验的能力呢?
  二、培养策略
  学生实验设计能力的培养是一个长期的过程,教师要转变自己的课程观念,明确培养学生实验设计能力的重要性,把新的课程观念转化成教学行为。笔者经过多年的实践,总结了一些经验,认为培养学生实验设计能力可以从以下几个方面进行。
  策略一:学会提出问题和确立目标
  1.问题意识
  要培养学生的自主设计实验方案,教师首先要学会如何通过适当的情景、矛盾的冲突、知识的迁移等形式,启发学生敢于质疑,引导学生学会质疑,培养学生提出科学问题的习惯,让学生敢问、愿问、会问,提出的问题有科学性、研究性。
  如,教学“空气中有什么”,上课时教师点燃蜡烛,并用空杯子倒扣使它慢慢地熄灭,让学生认真观察这一过程,并思考:“对刚才的现象有问题吗?”学生纷纷举手:“蜡烛为什么会熄灭?蜡烛为什么是慢慢熄灭,而不是一下子熄灭?”他们七嘴八舌,很想通过实验来解决问题。这样一来,有了问题就有了解决问题的欲望,就想设计一个实验来做给大家看。在实验过程中,学生又会产生新的问题:“水为什么会上升?燃烧用去了多少气体?”
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  实验目标是实验的出发点,也是实验的最终归宿。没有明确的实验目标,实验教学成了无本之木,难以达到预期的效果。在教学中,引导学生对所提出的问题进行比较和评价,从而筛选出有价值的问题,使后续的猜想与假设有明确的对象和目标。
  如,在教学“空气中有什么”时,当学生看到教师的演示实验,把空杯子倒扣在蜡烛上,蜡烛慢慢熄灭,学生提出了很多问题,其中很多问题和今天上课的内容一下子联系不起来,教师可以接着启发学生:“有办法使蜡烛不熄灭吗?”有学生说:“把杯子稍微抬高一点,让空气流进去?”还有学生说:“在杯子顶部钻个小孔。”教师可以引导:“你们认为蜡烛燃烧和空气有关吗?空气能帮助蜡烛燃烧吗?空气中到底有什么呢?”这样一来,大家目标就很一致了,学生探究欲望也被激发了。
  策略二:学会文本的“学习”和“模仿”
  1.解读文本
  现行的小学科学教材有着大量的文本信息,同时还有各种插图。如何有效地处理这些文本信息直接关系到学生对科学知识的接收、吸收、消化与运用。文本信息处理得当,科学课堂如虎添翼。
  学生首先要“学习”教材中蕴含的大量有关实验设计的背景材料内容。学习和解读科学家们是如何发现问题、提出问题、分析问题的,是如何选择实验材料、提出假设、设计实验、作出预期、得出结论的,从而激发学生探索生命科学的兴趣,在轻松愉快的观察过程中既掌握了知识、领悟了科学的思想观念,又学习了科学工作的方法和技能,为实验设计打下坚实的基础。
  2.模仿文本
  人们的大量行为都是通过模仿而习得的。模仿学习是小学生学会探究性实验的第一步。由于小学生各方面的能力都不强,当学生学习完课本中科学家们某个探索性实验后,教师就应该提出一些类似的问题,鼓励学生运用领悟的科学探究过程和方法;模仿科学家选材、安排实验步骤、做出假设、预期、分析实验现象、得出实验结论、表达和交流。


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