重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力的培養(yǎng)

何小芳

摘要：實(shí)驗(yàn)課是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)又是科學(xué)探究的一種重要手段。但在日常教學(xué)實(shí)施過程中，如果我們細(xì)心觀察，用心關(guān)注，不難發(fā)現(xiàn)：往往在實(shí)驗(yàn)過程中，或是小組內(nèi)個別成員充當(dāng)主角，更多的為看客;或是操作混亂一片，沒有秩序;或是茫茫然，不知所措;或是步驟顛倒，不重細(xì)節(jié)，不善觀察……分析其中緣由，我們可以得出這樣的結(jié)論：問題絕大部分還是出在動手前，學(xué)生往往對研究對象和研究目的還比較模糊，學(xué)生對所研究問題的理解缺乏深刻性，對設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案缺少必要的再思考。

關(guān)鍵詞：探究性主題;精心設(shè)計;觀察分析;展開互動;數(shù)據(jù)收集;交流反思

實(shí)驗(yàn)課中“做”是核心，“學(xué)”是目的，做好實(shí)驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)應(yīng)是對實(shí)驗(yàn)方案的有效設(shè)計。在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何培養(yǎng)小學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力，已成為科學(xué)課上刻不容緩的話題。

一、明確研究對象，清晰目的

愛動手是學(xué)生的天性，但我們也往往看到當(dāng)學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)桌上的實(shí)驗(yàn)器材時，表現(xiàn)得異常興奮，迫不及待想動手，而一旦動手，卻沒有幾個學(xué)生能按照實(shí)驗(yàn)要求和步驟進(jìn)行有序操作，更是把實(shí)驗(yàn)?zāi)康膾伒搅司畔鲈仆狻?shí)驗(yàn)的結(jié)果當(dāng)然不如人意，實(shí)驗(yàn)操作雜亂無章，現(xiàn)象的觀察無指向性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)多為無效數(shù)據(jù)或?qū)W生根本不及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，最后也就無法得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。如何有效地避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)的盲目性呢？我認(rèn)為關(guān)鍵應(yīng)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前，首先明確研究的對象和目的，即“研究什么？”“為什么研究？”等問題，也只有在此基礎(chǔ)上，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生有針對性地設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)方案進(jìn)行有序操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。如在《研究磁鐵》一課中，為使探究主題化，我將教材內(nèi)容作了整合，開發(fā)了《指南針的奧秘》一課。當(dāng)學(xué)生將磁針懸掛在支架上讓其自由轉(zhuǎn)動，最后靜止，學(xué)生意外地發(fā)現(xiàn)所有小組的磁針兩端朝向相同。隨之自然而然地產(chǎn)生了一個探究性主題：“為什么磁針停止轉(zhuǎn)動后，N極朝北，S極朝南？”學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和知識，提出了許多假設(shè)，其中就有提及“地磁場”的。然后我就順理成章地拿出一塊較大的條形磁鐵，問：“在研究中，這塊大磁鐵可以用來干嘛？”引導(dǎo)學(xué)生分組討論，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，再進(jìn)行集體交流，在整個過程中，我以“你們這樣設(shè)計，這塊條形磁鐵其實(shí)模擬的是什么？”“實(shí)驗(yàn)中，如果我們看到怎樣的現(xiàn)象，就證明了我們的觀點(diǎn)？”等不同的問題，始終提醒學(xué)生圍繞研究問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計和思考。課堂呈現(xiàn)的效果表明，當(dāng)學(xué)生靜下心來，在明確探究的對象和主題的前提下，才能精心設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，也才能更專注地更有針對性地觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本節(jié)課不僅讓學(xué)生親歷了從提出問題，到作出合理假設(shè)，再到親自設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)探究的全過程，對“磁極間的相互作用”“地磁場”“指南針的原理”有了清晰的認(rèn)識，更讓學(xué)生深刻感受到只有緊緊圍繞探究主題進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計及其思考和操作才是有效的。

二、合理引導(dǎo)方法，趨向完善

面對一個探究性問題，特別是學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)桌上擺放的若干有結(jié)構(gòu)的材料，大多學(xué)生都能基于自己的能力和水平想到一個初步的實(shí)驗(yàn)方案，但該方案可能是錯誤的，也可能是不成熟的，但是我們都應(yīng)竭力尊重和呵護(hù)學(xué)生的原創(chuàng)思維，并在此基礎(chǔ)上，不斷提升學(xué)生思維的深刻性、靈活性等品質(zhì)，同時促使學(xué)生逐漸養(yǎng)成在形成初始實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行再思考的好習(xí)慣。當(dāng)然這不是一朝一夕的事，而是一個循序漸進(jìn)的過程。教師在其過程中不斷引導(dǎo)，潛移默化滲透方法就尤為重要。如《土壤里有什么》這一課，在執(zhí)教的第一個班上，我出示實(shí)驗(yàn)要求：將土壤放入水中、攪拌、靜置后，觀察分別出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？分析土壤里有哪些物質(zhì)？結(jié)果孩子們一下子動起了手，拼命地在燒杯中攪拌土壤，根本不能靜下心來仔細(xì)觀察現(xiàn)象。匯報過程中，孩子們只能說出“水變渾了”“水面出現(xiàn)了一些枯枝爛葉”等一些淺層次的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或觀察結(jié)果。實(shí)驗(yàn)效果完全背離了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｓ谑俏壹皶r進(jìn)行反思，在平行班里，改變策略，讓學(xué)生先預(yù)測“如果把土壤放到水中，可能會看到怎樣的現(xiàn)象？”“攪拌之后呢？”“最后，讓我們靜靜地把土壤放在一旁，又可能出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？”將一個問題轉(zhuǎn)化為三個問題，不僅有效地引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有生活經(jīng)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出合理假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)還沒開始前，即對實(shí)驗(yàn)過程呈現(xiàn)類似于“放電影式”的展望和想象，更是對學(xué)生操作步驟的有效指導(dǎo)。結(jié)果，學(xué)生不僅能按步驟進(jìn)行有序還能進(jìn)行有效討論，如看到攪拌后水面出現(xiàn)白色泡沫，就有學(xué)生提出問題：這白色泡沫是什么？怎么會出現(xiàn)在土壤里？當(dāng)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象時，就有學(xué)生發(fā)現(xiàn)“好像沉淀下來的土壤出現(xiàn)了分層現(xiàn)象，每一層的顆粒大小也有所不同。”能呈現(xiàn)這樣的課堂效果，我想只有在學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)操作步驟，并清晰實(shí)驗(yàn)觀察點(diǎn)后才能實(shí)現(xiàn)。也只有經(jīng)過這樣的訓(xùn)練，學(xué)生才能在實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程中做到操作路徑清晰，實(shí)驗(yàn)操作中有條不紊，并注重觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和整理。

三、巧用設(shè)計圖示，顯性思路

在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計中，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生有自己的想法，但卻很少有學(xué)生主動大膽地愿意交流自己的想法。歸其原因，無外乎有三：第一，缺乏自信，害怕出錯，引發(fā)他人的嘲笑;第二，受語言表達(dá)能力欠缺或器材名稱不熟或操作流程較復(fù)雜等原因，難以表述清楚;第三，思路混亂，沒有理清表達(dá)順序。那用圖示法幫助學(xué)生理清思路，用圖文結(jié)合的方式呈現(xiàn)自己的方案設(shè)計，是一種較好的方法。如在研究“冷和熱對物體的影響”中，先出示固體體脹實(shí)驗(yàn)材料——銅球和鐵環(huán)，并演示自然狀態(tài)（常溫）下銅球和鐵環(huán)之間的關(guān)系——正好順利通過。然后引導(dǎo)學(xué)生畫出在其受熱（酒精燈加熱）和遇冷（冷水冷卻）后可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，以簡單的圖示描述自己的假設(shè)和實(shí)驗(yàn)方案。在交流過程中，因?yàn)橛辛酥庇^形象的圖示，不僅給予交流的學(xué)生表達(dá)中的提示，順利完成實(shí)驗(yàn)方案的交流，還給予其他同學(xué)視聽覺的沖擊，更易理解交流者的研究思路和實(shí)驗(yàn)步驟。

四、及時交流反思，完善方案

在學(xué)生分組制訂研究計劃時，盡管學(xué)生群策群力，努力呈現(xiàn)集體的智慧，但往往實(shí)驗(yàn)方案是不完整、不系統(tǒng)的，依然處于“幼稚雛形”階段，所以在小組代表交流完實(shí)驗(yàn)方案后，我還引導(dǎo)學(xué)生以“對我們小組的實(shí)驗(yàn)方案，大家有其他的想法或建議嗎？”的方式展開互動，其目的在于：其一，促使其他學(xué)生能認(rèn)真傾聽，尊重交流小組的智慧成果，并帶著積極主動思維的大腦對待他組的交流;其二，通過有效互動，對實(shí)驗(yàn)方案提出修改、補(bǔ)充建議，使實(shí)驗(yàn)方案更加完善，更是對學(xué)生思維品質(zhì)的一種有效培養(yǎng)。在研究“斜面是否省力？”這一問題過程中，當(dāng)一個小組交流完實(shí)驗(yàn)方案后，便征求其他同學(xué)的意見，就有同學(xué)提出許多質(zhì)疑或建設(shè)性意見，如：為什么要將木塊直接上提和放在斜面上向上拖拉所用力的大小作比較？木塊在空氣中運(yùn)動和在全面上運(yùn)動所產(chǎn)生的摩擦力大小是不同的，摩擦力的大小是否應(yīng)考慮？在實(shí)驗(yàn)中，如果增設(shè)不同坡度的斜面，那樣通過實(shí)驗(yàn)，我們不僅能得出斜面是否省力，還能知道斜面坡度大小與省力之間的關(guān)系……通過全班的交流研討活動，使學(xué)生的思維互相啟發(fā)，互相補(bǔ)充，填補(bǔ)他們思維的“空白”，使實(shí)驗(yàn)方案更趨于完善。

當(dāng)然，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力的方法和途徑還有許多，我們應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)和類型，學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和能力水平，遵循螺旋上升的原則，在日常教學(xué)中有目的有針對性地加強(qiáng)指導(dǎo)和訓(xùn)練，才能有效提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力，也才能保證實(shí)驗(yàn)過程的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性、科學(xué)合理性。從而更大程度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效能，更大程度地促進(jìn)學(xué)生知、情、意、行的協(xié)同發(fā)展。