培養學生設計實驗方案能力的策略

曾素梅

[摘 要]在科學實驗教學中，培養學生自行設計實驗方案的能力，對發展學生的科學素養、培養學生的科學探究能力有重要的意義。考慮到三年級學生的知識能力水平，應依托教材引導學生設計實驗方案;借助演示，引導學生修正實驗方案;嘗試實驗，引導學生完善實驗方案;發散思維，鼓勵學生實驗方案多樣化。

[關鍵詞]科學實驗 設計 實驗方案 提高能力

[中圖分類號] G623.6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-9068（2015）36-079

科學教學實踐表明，設計實驗方案是學生根據科學猜想，運用已有的知識技能和生活經驗而進行的一項創造性活動，它對培養學生的科學素養和科學探究能力有重要的意義。目前，許多科學實驗課堂像走過場一樣，讓學生簡單地描述自己的實驗方案，接著在課件上展示實驗操作步驟和需要注意的問題，再讓學生按部就班地做實驗。這樣的課堂看起來很成功，卻少了“科學味”，學生的能力沒有充分得到發揮，或者說教師的行為束縛了學生。作為一名從事三年級科學教學多年的教師，我認為三年級是科學教學的起始年段，也是培養學生自行設計實驗方案的重要階段。如果在這個階段教師能著力培養學生自行設計實驗方案的能力，那么對于學生科學素養的形成、探究能力的提高將具有深遠意義。本文就在科學實驗教學中如何培養學生自行設計實驗方案談一些策略。

一、依托教材，引導學生設計實驗方案

對于三年級的學生來說，無論是在已有經驗和對科學知識的掌握方面，還是在探究能力方面，讓學生獨立設計實驗方案是有很大難度的。因此依托教材，梳理出教材的典型模板，引導學生模仿設計，是培養學生獨立進行實驗方案設計的基礎。

例一，教科版三年級上冊《誰流動得快一些》一課，教材中首先提出問題：水會流動，油會流動，其他的液體也會流動，那么它們流動得一樣快嗎？接著讓學生猜測，洗潔精、食用油和水這三種常見的液體是否流動得一樣快呢？如果不一樣，那么誰會流動得更快一些呢？然后用圖文并茂的方式展示給學生看，并提出問題：怎樣才能證明哪種液體流動得更快一些？請學生設計一個三種液體流動速度快慢的實驗方案。教材還提示學生可能想到的方法，提醒學生要以公平為出發點來設計實驗。學生還要及時思考：自己運用的方法能比較液體流動的快慢嗎？即教材以探究實驗的一般步驟來指導學生進行實驗設計。作為本節課的科任教師，我認為只要把教材這部分的內容稍微梳理成如下方案模板即可。

“誰流動得更快一些”實驗方案

1.探究的問題：

2.我們的猜測：

3.實驗的器材：①實驗用的材料有

②操作用的器材有

4.實驗操作步驟：

5.注意的事項：

剛開始指導學生設計實驗方案時，可采用學生說，教師填寫的方式進行。訓練一段時間后，學生了解了實驗設計的流程后，可讓學生自己填寫。經過一年的學習和訓練，到四年級時，學生基本上就能設計出比較完整的實驗方案了。

二、借助演示，引導學生修正實驗方案

三年級學生年紀較小，考慮事情有欠缺，對一些影響實驗成敗的細節不夠關注。每當這個時候，教師的演示實驗就顯得尤為重要。但是我們提倡應在正確引導的基礎上，再進行教師的演示實驗。必要的時候還可以反其道而行之，就是將學生容易忽視的，關乎實驗成敗的重要細節用“故錯法”來演示，讓學生對其印象深刻。

例二，教學《誰流得更快一些》這節課時，當學生設計好“讓水、食用油、洗潔精在同一塊塑料板上流動”的實驗方案之后，他們就開始躍躍欲試了。這時我抓住時機，在實物展示臺上做了以下幾個“故錯演示”。

1.針對“同樣大小”一詞，我用滴管取水、食用油、洗潔精各一滴，故意使三種液滴大小不一。

2.針對“同時出發”一詞，我故意將三種液滴滴在不同的起跑線上。

3.針對“同一高度”一詞，我故意將作為水、食用油、洗潔精的賽道的塑料板一端高，一端低地提起。

每當我做完一個錯誤演示時，就有不少學生舉手發表自己的意見。“老師，你錯了。”“老師，三種液滴要一樣大小。”“老師，你不公平。”……各種反對的聲音此起彼伏。有反饋的時候，應該讓學生把實驗方案進行修正，教師在學生修正的基礎上，與學生共同完善實驗的注意事項。“讓水、食用油、洗潔精在同一塊塑料板的賽道上流動要注意從同一高度流下、同時出發、液滴要同樣大小”。

經常對學生進行類似的訓練，可以培養學生的批判性和全面思考問題的能力，一次次的經驗積累，讓他們設計的實驗方案日趨成熟。

三、嘗試實驗，引導學生完善實驗方案

三年級的科學實驗涉及的器材易于操作，實驗用品也比較安全。當學生掌握一定的科學實驗的基本要求和技能后，教師可以放手讓學生進行嘗試實驗。人們常說：“吃一塹，長一智。”當學生經歷失敗后，讓他們分析、討論失敗的原因，并找出改進的方法，從而完善實驗方案，規避造成實驗失敗的因素。經常進行這樣的訓練，學生設計實驗方案的能力會有明顯提高。

例三，同樣是在教學《誰流得更快一些》這節課時，當學生提出讓水、食用油和洗潔精進行流動比賽時，我讓他們就“怎樣讓水、食用油和洗潔精進行流動比賽”這個問題進行分組討論。討論之后讓他們到材料桌上自選實驗用的器材進行實驗。結果學生模仿課本的方法，有的小組選了“把三種液體分別滴在三個相同的玻璃杯內底部邊緣，看哪種液體先流到杯口”的方式來實驗;也有的小組選擇“把三種液體滴在玻璃板上，緩緩抬起玻璃板，讓三種液滴進行比賽”的方式來實驗;還有的組選擇“用三個相同的紙杯分別裝相同量的三種液體，并在紙杯底端中心鉆個孔，看哪種液體先滴凈誰就流動得快”的方式來實驗。可是，就算是模仿課本舉例的方法來實驗，他們的實驗結果還是不一致。這說明有的小組一定是實驗失敗了，這時候我組織學生找原因，引導他們思考：利用相同器材做實驗，實驗結果又不一致的原因是什么？同時要求他們排除可能導致實驗失敗的原因，這樣他們在完善實驗方案時才更有針對性。

四、發散思維，鼓勵學生實驗方案多樣化

考慮到三年級大多數學生的能力，在指導他們進行實驗方案設計時，起初較多的是讓他們根據方案模板來學習設計，繼而培養他們自行修正、完善實驗設計的能力。最重要的一點是要啟發學生思考，鼓勵學生發散思維，使實驗方案多樣化。設計實驗往往更能讓學生碰撞出思想的火花，教師應該善于抓準機遇，挖掘學生的創造潛質。

如例三所述，學生只想到運用課本上的三種方法進行實驗，沒有提出自己獨特的方法。出現這種情況，作為教師，就應該鼓勵學生發散自己的思維。如提示學生：除了選用的這些課本上的方法以外，還有其他的方法嗎？其他同學想到的方法可行嗎？在進行適當的啟發后，學生一般都能提出一些不同的實驗方案，就不會僅限于教材上的思路，我想這才是科學探究的魅力所在。

在小學科學教學的討論與研究中，對知識的探究獲取并不是探究活動的主要目的。讓學生體驗探究活動的樂趣，學會制訂研究計劃和設計實驗，形成科學思維能力才是最根本的。所以，在小學科學實驗教學中，我們應當注重培養學生思考的能力，給學生自主學習的機會，用自己的腦袋思考事情，會有不一樣的結果。這樣不但能培養學生設計實驗方案的能力，而且將會對他們今后的學習生活產生多方面的影響。

（責編 童 夏）