新課標背景下提升學生科學實驗設計能力的策略研究

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼:A 文章編號:1009-010X(2025)13-0025-03

實驗設計是培養小學生科學思維能力和創新能力的重要環節。特別是在新課標背景下，提升學生科學實驗設計能力變得尤為重要，關乎學生科學思維的嚴密性、創新性和獨特性。然而在現實課堂教學中，許多學生在實驗設計方面存在困難，缺乏系統性和創新性。如何幫助學生提升實驗設計能力，筆者進行了以下分析和闡述。

一、新課標理念下小學科學實驗教學的現狀問題

目前大部分教師依舊重視科學知識的傳授，忽略學生在教學過程中的實驗探究能力培養，甚至忽視小學科學課必做的科學實驗，這導致學生對科學實驗興趣不高，在實驗過程中處于“局外人\"的狀態。

在小學科學課上常遇到儀器欠缺或者不夠完善，導致學科學課必做的實驗無法完成的情況，這導致學生的科學實驗能力無法進一步得到提升。

二、新課標理念下小學科學實驗設計能力提升的意義

小學生邏輯思維的發展需結合具體形象觀察、生活經驗及親自動手操作，然后進行推理判斷。例如“電和磁\"課堂上，在讓磁針發生偏轉的交流活動中，用銅導線和通電銅導線靠近磁針產生的現象引發學生的認知沖突，激發他們的探究欲望。用問題“有什么辦法能讓磁針偏轉更明顯\"來引導學生在經歷猜測、設計實驗、深度探究、觀察比較、分析推理的過程中，進行學生邏輯思維能力的訓練，從而建構

“電生磁”的科學概念。

2020年9月11日習近平總書記在科學家座談會上發表重要講話，強調要把教育擺在重要位置，全面提高教育質量，注重培養學生創新意識和創新能力。科學實驗是培養學生核心素養、創新能力的重要途徑之一，提升學生的科學實驗設計能力不僅能提高學生的邏輯思維能力，還有利于培養學生的創新能力。所謂創新能力，是指在學習活動和各種科學技術實踐活動中不斷提供具有社會價值、經濟價值、科學價值導向的新思想、新理論、新方法和新發明的能力。在科學課教學中，表現為積極的實驗探究，勇于質疑并提出新觀點和解決問題的科學學習能力。

三、新課標理念下提升小學科學實驗設計能力的策略

傳授科學知識的重要途徑是有目的、有計劃、分階段地進行科學實驗，完整、有效的科學實驗能培養學生科學探究能力和科學核心素養，所以清晰明確科學實驗的教學目標，不僅能提高教師對科學知識教學的認知，而且對提高科學教學質量、培養學生科學核心素養的綜合能力有著重要的意義。教師在教學中，通過明確科學實驗教學目標，提高對科學實驗教學的認識并采取有效的實施策略，不僅能更好地推動實驗教學的發展，而且能夠實現提高學生的科學素養和綜合能力，為培養創新型人才做出積極貢獻。

科學課的重要依托是科學實驗，科學合理地開展科學實驗教學不但能夠幫助學生掌握科學知識、理解科學原理，還能培養學生實驗探究能力。為了確保實驗的安全性和有效性，學生科學實驗習慣的養成十分重要。在實驗過程中，教師要出示實驗步驟，強調實驗注意事項，重要實驗步驟教師應進行反復強調，要求學生正確、規范使用實驗器材，嚴格遵守實驗步驟進行操作，規范操作行為，注意實驗安全。

通過規范實驗操作，培養學生的實驗技能，培養嚴謹的科學態度。

(一)提升科學實驗設計能力，鼓勵質疑讓實驗更有趣

科學實驗要讓“創新”走進科學課堂，教師要為學生創設一個敢想、敢問的思維空間。如在教學教科版五年級下冊第二單元“增加船的載重量”一課時，回顧上節課，每個小組鋁箔紙船的載重量不一樣，教師順勢提問：為什么每個小組做的鋁箔紙船的載重量不一樣呢？學生小組討論交流：船的載重量跟什么有關？在教師的指引下，學生思維空間瞬間打開，學生紛紛提出自己的觀點：“我認為跟船舷高有關。”“我覺得跟底面積大小有關。”思維碰撞后，學生大膽提出自己的觀點，在同學間或小組間交流分享，不僅促進小組交流，還加強了小組的合作能力。

（二)提升科學實驗設計能力，合理分工讓實驗更有序

小組合作是小學科學實驗中常用的學習模式，有利于培養學生的合作探究能力，激發科學探究興趣。合理分工又是小組合作的必要前提，讓小組每個人都有任務，才不至于實驗探究只是小組長或一兩個學生的“獨角戲”，其他學生做旁觀者不參與其中。如五年級“溫度不同的物體相互接觸”一課教學中，學生動手測量熱水的溫度變化，同時還需測量涼水在熱水中的溫度變化，讀溫度計的讀數和記錄數據，如果不能合理分工，實驗將無法完成。所以合理分工會讓科學實驗更有序，更高效的完成。

科學課的實驗數據是實驗結果的重要依據，學生正確記錄和分析實驗數據對于科學課得出準確的實驗結論至關重要。教師應要求學生認真記錄實驗數據，包括實驗現象、測量結果和觀察結果等。同時，教師需幫助、引導學生分析實驗數據，找出數據之間的聯系和規律，培養學生數據處理能力。

（三）提升科學實驗設計能力，改進實驗讓現象更明顯

實驗方案是實驗成功的關鍵點之一，是實驗成功的第一步。例如在六年級“美麗的化學變化”一課，課堂做實驗時，需觀察將紫甘藍取下一塊浸入白醋會發生什么變化。在短短的5分鐘僅會出現淡淡的粉色，20多分鐘后出現較深粉紅色變化。所以在課上有限的40分鐘里，學生很難觀察到明顯的實驗現象。于是教師提出思考：怎么改進實驗，讓美麗的化學變化更明顯呢？學生們很快就提出了把紫甘藍榨成汁或用刀切碎或用熱水浸泡等方法。最后在同學們的幫助下，紫甘藍葉變成汁與白醋混合，很快可以觀察到紫甘藍由紫色變成了紅色，產生非常明顯的變化。有時候實驗方案只需稍作改進，就能使實驗現象更明顯，與此同時也提升了學生實驗設計能力。

（四）提升科學實驗設計能力，呈現數據讓實驗結論更直觀

在科學實驗中，學生對實驗數據進行整理、分析進而得出實驗結論的能力也是至關重要的。把抽象難懂的數據、信息等通過形象直觀的圖呈現出來，或將復雜的、抽象的問題簡易化，能夠有效、直觀發現實驗結論的信息，得出實驗結論，這也是提升實驗能力的策略之一。

在四年級“鳳仙花的一生”一課，學生經過長時間的觀察，從數據記錄發現：鳳仙花的植株在不斷長高，每個階段有著不同的變化，但還是沒總結出鳳仙花一生的生長變化規律。這時教師可以引導學生將記錄的數據通過折線統計圖來呈現。這樣可以更直觀地觀測出鳳仙花一生的生長變化規律：開花之前，鳳仙花生長較快，長出花蕾之后，生長較慢。

（五）提升科學實驗設計能力，巧記現象讓實驗探究更有效

在科學實驗時，利用記錄單引導學生完成實驗能夠更便捷的得到實驗結論，但很多記錄單因設計復雜或不合理，導致學生記錄慢，呈現效果也不理想。因此，教師要根據學生的年齡特點，從學生已有認知水平和生活經驗出發，設計簡潔、明了的記錄單，以方便學生記錄、交流、歸納和總結，讓實驗探究更有效。

如在三年級“影子的秘密”一課中，實驗為：總結影子變化的規律。由于三年級學生文字記錄有點困難，所以改為將小圓柱放在記錄單上，只移動手電筒，將影子的外輪廓用描畫的方式記錄下來。這樣的改變讓學生對探究影子的秘密產生濃厚興趣，并且輕松觀察到影子變化的規律。再或者，改變小圓柱的擺放方式來探究影子的變化規律，可將記錄單立起來，保持記錄單和手電筒距離不變的同時轉動小圓柱，將圓柱的影子描畫在記錄單的方框里，這些方法都不需要文字記錄，只需巧記實驗現象，就能輕松解決記錄問題，讓實驗探究更有效。

總之，獲取數據并仔細觀察科學實驗現象是科學實驗中不可或缺的一部分。通過改進實驗、呈現數據、巧記現象等措施，學生可以更加準確地獲取數據以及觀察實驗現象，從而提高科學素養和實踐能力。

【本文系永安市基礎教育科學研究2023年立項一般課題“新課標背景下提升學生科學實驗設計能力的實踐研究\"（課題編號：YAKT2023077）研究成果。】