实验课中学生实验设计能力培养的研究

来源:用户上传      作者: 陈豪

　　小学自然是一门建立在以实验为基础的学科。学生通过自己参与实验从中获得知识和技能是判断小学自然教学成果的关键。对于一线教师而言，特别是经验教师，他们对于自然课的实验设计都有比较完善的策略，但是教师的实验设计能力并不代表学生已经掌握或者拥有这种实验设计的能力，因此培养学生实验设计能力显得十分必要。那么又是如何培养学生实验设计能力呢？
　　一、学生实验设计能力需符合其认知规律
　　学生和教师在课堂中始终是处于互动的状态中，教师在培养学生实验设计能力时要考虑学生实际年龄特点及认知规律，让学生通过观察、思考、分类、总结发现实验合理性、可操作性以及实验的效果。
　　如《校园中的植物》一课，学生往往在教师的陪同下了解校园中的各种植物，教师会适时要求学生观察植物的根、茎、叶、花、果实的形态、大小、颜色等，学生始终处于被动，能力无法提高，教师不如就让学生观察，反问学生你要观察什么？在这样的问题下，学生会下意识地观察植物各个器官，同样也达成了观察的效果，而且进一步促成学生实验设计能力的养成，潜意识中形成实验设计的意识。
　　教师在课堂中要以引导为主，让学生多动手操作，在实验中学会用自己的假设，设计实验验证结论。如《摩擦力》这一课，摩擦力的大小和什么有关？学生通过自己的生活经验可以脱口而出，跟接触面的粗糙程度有关，但是这只是一个方面，还有什么因素也会影响摩擦力呢？教师只要提供一个情景：推动讲台和课桌那个用的力气大？学生自然会联想猜测摩擦力的大小和物体的质量有关，通过设计实验、模拟实验来佐证自己的猜测。这其实就是实验设计能力的养成以及科学素养的培养。学生在不知不觉中已经拥有了实验设计的能力。
　　二、实验环节意识缺失影响学生实验设计能力
　　实验的目的并不是完全为了得出所谓“正确的”结论，而是在实验过程中养成科学习惯，了解科学研究的步骤。对实验每一环节充分地认识其实就能有效提高学生实验设计的能力。在教学活动中教师有时忽略了让学生设计实验这一环节，而是直接让学生上手进行实验，课堂看似非常热闹，但是细细推敲这样的活动就缺少了目的性。学生对于活动的任务不明确，计划不充分，实验过程就会流于形式或者活动杂乱无章。
　　如《水和冰》一课，水在凝固成冰的过程中温度是会逐渐下降、保持、继续下降，并且每个阶段温度下降的速率也是不一样的。为了能记录这些温度变化的过程，必须要确定记录的时间间隔，教师直接出示了实验的要求，尽管学生在整个实验中执行力很强，实验效果也不错，但是学生在活动中并没有提升自己的实验设计能力。这样的实验课学生的设计能力、科学意识和科学素养并没有提高。
　　所以在指导学生设计实验时教师更应该注意自己在课堂中引导者的身份，把生本主义放在心间，以学生的发展、能力的养成为主要目的。除了注重实验的环节外，更应该创设较为开放的课堂环境，不要害怕课堂会因为学生实验设计的讨论影响了整节课原有的设置和安排，其实正相反，学生对于实验的自主设计正是本堂课的亮点。
　　三、课堂师生本质交流加速学生实验设计意识
　　实验课的实验要求是完成实验的前提，但是实验要求的让学生明确的方法有很多，可以是教师直接出示，学生按照实验的要求进行实验，从实验的过程来看，学生主动参与了实验，但是从本质来看，学生的思考能力并没有因此得到提高。在师生的本质交流中得出实验方案更能增强学生实验设计的意识，对于实验操作更能领会，实验设计的目的更为了解。
　　如2013年全国小学自然优质课展评活动中来自广西南宁的邓超老师执教的《在星空中》一课，学生对于北斗七星知之甚少，仅限于七颗星组成的形状，那么就利用学生对于北斗七星仅有的这些前概念来建构水平方向上七星的模型。再进一步，这七颗星离地球的距离是不同的，如何构建这七颗星的方位，是需要学生通过计算，测量大概距离，构建准确七星模型，进行摆放的，这个过程教师并没有过多的要求，而是适时点拨，和学生有效交流，学生通过与教师交流得出建模实验的方案，在小组内有效实施方案，实验成功，而且在此过程中学生的实验设计意识得到提高，部分学生也拥有了实验设计的能力。
　　四、有效实验材料的选择促进学生实验设计能力的养成
　　实验课必然需要实验材料来支撑，而实验课的效果很大程度上也是由使用的材料决定的。在材料的选择上，教师需要花足够多的心思，有效的实验材料是可以给予学生在思维上引导和提示作用，这比教师讲述复杂的实验要求有效很多，也能较好地激发学生对于实验的理解，即实验设计能力。
　　很多时候我们在执教的课堂中实验材料比较单一，就是一种材料用到底，这也无可厚非，在有些实验课的确是只需要一种主要的实验材料，如《磁》这一课，学生对于磁铁的有效研究，发现磁铁两端的磁性较强，能够吸引较多磁性材料，以及在磁铁周围存在着特殊形态的磁场。这样的实验课是对这种具有特性的材料进行研究，使用这种材料足矣，但是有不排除使用其他形态的磁铁，多块磁铁共同使用的情况，这样的设计思路其实又开拓了思维的瓶颈，学生的学习探究兴趣会更加浓厚，自然会促成其研究还有怎样的实验方法。
　　其实在实验课中，教师应尽可能尊重学生自主选择权，让学生能够灵活地处理实验材料，这样的自然课堂不会只呈现一种实验现象，会有不同的实验设计、实验方案，也可能又意想不到的实验结果。如本人执教《地震》一课，学生在了解了板块运动的诸多形式后进行模拟实验，模拟不同种板块运动的方式。就尊重学生对于实验材料的选择，并且让他说明选择这种材料的原因。在材料的选择的同时学生已经在思考设计模拟实验环节了。这样的实验就给学生带来思考，如何选择合适的材料来改进实验的效果，改变了材料是否需要改变实验的设计，这一系列的问题无形之中也就促进了学生实验设计能力的养成。
　　【作者单位：上海市嘉定区安亭小学 上海】
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