培养学生设计实验方案能力的策略

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[摘 要]在科学实验教学中，培养学生自行设计实验方案的能力，对发展学生的科学素养、培养学生的科学探究能力有重要的意义。考虑到三年级学生的知识能力水平，应依托教材引导学生设计实验方案;借助演示，引导学生修正实验方案;尝试实验，引导学生完善实验方案;发散思维，鼓励学生实验方案多样化。

[关键词]科学实验 设计 实验方案 提高能力

[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2015）36-079

科学教学实践表明，设计实验方案是学生根据科学猜想，运用已有的知识技能和生活经验而进行的一项创造性活动，它对培养学生的科学素养和科学探究能力有重要的意义。目前，许多科学实验课堂像走过场一样，让学生简单地描述自己的实验方案，接着在课件上展示实验操作步骤和需要注意的问题，再让学生按部就班地做实验。这样的课堂看起来很成功，却少了“科学味”，学生的能力没有充分得到发挥，或者说教师的行为束缚了学生。作为一名从事三年级科学教学多年的教师，我认为三年级是科学教学的起始年段，也是培养学生自行设计实验方案的重要阶段。如果在这个阶段教师能着力培养学生自行设计实验方案的能力，那么对于学生科学素养的形成、探究能力的提高将具有深远意义。本文就在科学实验教学中如何培养学生自行设计实验方案谈一些策略。

一、依托教材，引导学生设计实验方案

对于三年级的学生来说，无论是在已有经验和对科学知识的掌握方面，还是在探究能力方面，让学生独立设计实验方案是有很大难度的。因此依托教材，梳理出教材的典型模板，引导学生模仿设计，是培养学生独立进行实验方案设计的基础。

例一，教科版三年级上册《谁流动得快一些》一课，教材中首先提出问题：水会流动，油会流动，其他的液体也会流动，那么它们流动得一样快吗？接着让学生猜测，洗洁精、食用油和水这三种常见的液体是否流动得一样快呢？如果不一样，那么谁会流动得更快一些呢？然后用图文并茂的方式展示给学生看，并提出问题：怎样才能证明哪种液体流动得更快一些？请学生设计一个三种液体流动速度快慢的实验方案。教材还提示学生可能想到的方法，提醒学生要以公平为出发点来设计实验。学生还要及时思考：自己运用的方法能比较液体流动的快慢吗？即教材以探究实验的一般步骤来指导学生进行实验设计。作为本节课的科任教师，我认为只要把教材这部分的内容稍微梳理成如下方案模板即可。

“谁流动得更快一些”实验方案

1.探究的问题：

2.我们的猜测：

3.实验的器材：①实验用的材料有

②操作用的器材有

4.实验操作步骤：

5.注意的事项：

刚开始指导学生设计实验方案时，可采用学生说，教师填写的方式进行。训练一段时间后，学生了解了实验设计的流程后，可让学生自己填写。经过一年的学习和训练，到四年级时，学生基本上就能设计出比较完整的实验方案了。

二、借助演示，引导学生修正实验方案

三年级学生年纪较小，考虑事情有欠缺，对一些影响实验成败的细节不够关注。每当这个时候，教师的演示实验就显得尤为重要。但是我们提倡应在正确引导的基础上，再进行教师的演示实验。必要的时候还可以反其道而行之，就是将学生容易忽视的，关乎实验成败的重要细节用“故错法”来演示，让学生对其印象深刻。

例二，教学《谁流得更快一些》这节课时，当学生设计好“让水、食用油、洗洁精在同一块塑料板上流动”的实验方案之后，他们就开始跃跃欲试了。这时我抓住时机，在实物展示台上做了以下几个“故错演示”。

1.针对“同样大小”一词，我用滴管取水、食用油、洗洁精各一滴，故意使三种液滴大小不一。

2.针对“同时出发”一词，我故意将三种液滴滴在不同的起跑线上。

3.针对“同一高度”一词，我故意将作为水、食用油、洗洁精的赛道的塑料板一端高，一端低地提起。

每当我做完一个错误演示时，就有不少学生举手发表自己的意见。“老师，你错了。”“老师，三种液滴要一样大小。”“老师，你不公平。”……各种反对的声音此起彼伏。有反馈的时候，应该让学生把实验方案进行修正，教师在学生修正的基础上，与学生共同完善实验的注意事项。“让水、食用油、洗洁精在同一块塑料板的赛道上流动要注意从同一高度流下、同时出发、液滴要同样大小”。

经常对学生进行类似的训练，可以培养学生的批判性和全面思考问题的能力，一次次的经验积累，让他们设计的实验方案日趋成熟。

三、尝试实验，引导学生完善实验方案

三年级的科学实验涉及的器材易于操作，实验用品也比较安全。当学生掌握一定的科学实验的基本要求和技能后，教师可以放手让学生进行尝试实验。人们常说：“吃一堑，长一智。”当学生经历失败后，让他们分析、讨论失败的原因，并找出改进的方法，从而完善实验方案，规避造成实验失败的因素。经常进行这样的训练，学生设计实验方案的能力会有明显提高。

例三，同样是在教学《谁流得更快一些》这节课时，当学生提出让水、食用油和洗洁精进行流动比赛时，我让他们就“怎样让水、食用油和洗洁精进行流动比赛”这个问题进行分组讨论。讨论之后让他们到材料桌上自选实验用的器材进行实验。结果学生模仿课本的方法，有的小组选了“把三种液体分别滴在三个相同的玻璃杯内底部边缘，看哪种液体先流到杯口”的方式来实验;也有的小组选择“把三种液体滴在玻璃板上，缓缓抬起玻璃板，让三种液滴进行比赛”的方式来实验;还有的组选择“用三个相同的纸杯分别装相同量的三种液体，并在纸杯底端中心钻个孔，看哪种液体先滴净谁就流动得快”的方式来实验。可是，就算是模仿课本举例的方法来实验，他们的实验结果还是不一致。这说明有的小组一定是实验失败了，这时候我组织学生找原因，引导他们思考：利用相同器材做实验，实验结果又不一致的原因是什么？同时要求他们排除可能导致实验失败的原因，这样他们在完善实验方案时才更有针对性。

四、发散思维，鼓励学生实验方案多样化

考虑到三年级大多数学生的能力，在指导他们进行实验方案设计时，起初较多的是让他们根据方案模板来学习设计，继而培养他们自行修正、完善实验设计的能力。最重要的一点是要启发学生思考，鼓励学生发散思维，使实验方案多样化。设计实验往往更能让学生碰撞出思想的火花，教师应该善于抓准机遇，挖掘学生的创造潜质。

如例三所述，学生只想到运用课本上的三种方法进行实验，没有提出自己独特的方法。出现这种情况，作为教师，就应该鼓励学生发散自己的思维。如提示学生：除了选用的这些课本上的方法以外，还有其他的方法吗？其他同学想到的方法可行吗？在进行适当的启发后，学生一般都能提出一些不同的实验方案，就不会仅限于教材上的思路，我想这才是科学探究的魅力所在。

在小学科学教学的讨论与研究中，对知识的探究获取并不是探究活动的主要目的。让学生体验探究活动的乐趣，学会制订研究计划和设计实验，形成科学思维能力才是最根本的。所以，在小学科学实验教学中，我们应当注重培养学生思考的能力，给学生自主学习的机会，用自己的脑袋思考事情，会有不一样的结果。这样不但能培养学生设计实验方案的能力，而且将会对他们今后的学习生活产生多方面的影响。

（责编 童 夏）