让小学生尝试设计实验的思考

　韩建国  湖北省荆门市东宝区象山小学

 
 
　　一、设计实验是学生自主探索自然现象的重要环节，是学生开展研究性学习的重要内容

　　新的课程标准中，要求学生积极主动探求自然事物，形成对世界的科学认识，养成良好的科学素养。如果离开实验设计这一内容，学生的体验是不完整的，这对落实课程计划没有好处。要让学生在科学学习活动中形成完整的体验，我们必须从实验的设计这一环节入手，让学生学会初步的实验设计，在自己设计的实验方案基础上展开实验。即使设计的实验以及实验产生的结论是错误的，也可以帮助学生形成正反两个方面的较完整的认识。对学生形成科学的世界观和价值观也有益的。

　　研究性学习是综合实践活动的四个指定性领域之一。作为一种学习方式，研究性学习必将渗入到学科领域学习活动中去，并直接指向学科课程的学习活动。这种学习活动必须是学生自主地进行的。从这一点出发引导学生设计实验，又是实施研究性学习的重要环节。

　　二、学生开展实验设计的困难在哪里

　　学生设计实验方案所需要的能力是多方面的，也是对学生综合素质的一种考验。但目前学生这方面素质是不乐观的，学生的困难在哪里？

　　其一，是对教科书的依赖。对大多教师和学生来说，教科书仍是他唯一的依赖，教科书中的实验影响着学生的学和教师的教。他们并没有意识到教科书中的实验也是实验的一种方法，一个经典的例子。他们千篇一律地重复着教科书中的实验方案，努力地把教科书中的实验做完善，做科学，做规范，保证不出现任何偏差。长此以往，更强化了学生对教科书的依赖，于是乎，教科书就是万古不变的真理和教条。就是有大牌教师，敢于删改教科书，也只是变自己的经验为教科书的圣经让学生依着葫芦画瓢了，妨碍了学生自主设计实验的意识的产生。

　　二是对生活感知的自闭。学生生活的感知应该为学生的学习提供帮助。但以教科书为本的教学，往往忽视学生的感知，变成了机械地灌输。科学课学习也同样，不引导学生自主设计实验，只注重学生做课本中的实验，观察教材中实验的现象，以此来解释并获得结论。学生在生活中的感知被搁置在一边，没有被激活，长此以往形成一种自闭。使学生出现对生活中以及自然事物中的新奇现象无所谓的态度。这种自闭心理也影响实验的设计。

　　三是对科学活动的盲从。处于启蒙时期的小学生，对科学的认识是肤浅的，什么是科学知识，什么是科学方法，什么是科学素养，可能没有正确的认识。他们可能认为教科书的方法就是科学的方法，也可能认为教师的方法就是科学的方法，事实上学生往往机械地照搬书中的实验去探求事物的规律，本身也是违背科学精神的。因为教科书中的实验，具有成人化的遗痕，远离儿童的生活世界。这种实验的探求往往是唯科学知识出发的探求，而不是建立在科学方法上的探求。这种盲从也影响到学生对实验的设计。

　　四是实验的设计需要一定的能力作基础，如提出问题的能力、观察能力、分析问题的能力，推理能力等都会对实验的设计产生影响，决定实验设计的科学性和合理性，同样影响到学生实验的设计。

　　三、实验设计教学的目标

　　在科学课中引入实验设计，其目标主要有下列三个方面：从情感态度以及价值观方面，具有热爱科学，能以科学的方法解决生活中的问题，用科学的眼光去看世界，形成良好的科学素养；形成独立但又能与他人合作的人格品质。从知识与技能方面，了解常见的科学实验方法和简单的实验设计的规律，能根据科学探究的目的提出实验条件，能设计单因子实验或简单的多因子实验，初步学会控制简单变量的方法。从能力与态度方面：具有积极参与实验设计的愿望，具有一定的提出问题分析问题的能力，具有简单发散思维和逆向思维能力，思维具有一定的深刻性与整体性，能用设计的实验方案进行常规的实验操作，具有对实验方案进行简单评估的能力。

　　四、如何引导学生尝试设计实验

　　利用演示实验引导学生学会提问题。对于实验设计来讲，重要的是要为学生指明方向。我们采取的方法是利用演示实验帮助学生提出问题。

　　实验材料的选择是小学生进行实验的又一重要环节，它是学生对实验进行整体设计的前奏，也是学生对实验进行整体思考后的准备。能够自主选择材料，就找到了解决问题的方法，那么实验的设计也就完成了一半的工作量。

　　我们采取的方法是，调动学生的思维，把学生从生活中的感知引入课堂，引导学生为自己的实验选择材料。例如：《声音的产生》选择的材料应是发声时间长，可观察和体验物体本身变化状况的实验材料。教师在演示实验后，请同学们认真分析，我们用什么样的材料才能用来分析研究“声音是怎样产生的”，学生通过演示实验中的比较，调动自己的音乐课中的感知认为：用二胡、钢琴、锣、钹、三角铁、音叉、鼓，这些能长时间发声的材料，便于研究声音的产生规律。

　　利用简单实验引导学生设计实验规程。现在还没有完全摆脱以知识传承为主要目标的科学探索活动，必须引导学生掌握正确的实验规程，把实验的操作过程、变量控制、应观察对象及方法等，这些涉及探索实验本质规律的实验操作规程，作为实验设计的重要内容，引导学生了解。我们在实验中常用一些经典的简单实验，来引导学生探求实验操作规程。例如《摆》这一课重要的方法是要引导学生学会如何控制变量，实验应按什么程序操作，观察了解那些项目。我们引导学生分析《摆》由哪些因素构成，哪些因素可能对摆动的次数产生影响，如何改变这些因素便于我们做出科学分析，是逐一改变好，还是全部改变好。同学们发现，逐一改变便于我们进行科学分析，整体改变让我们难以做出判断。学生在设计这一实验方案时，先改变摆的重量，再改变摆的长短，最后改变拖离摆的距离，通过三个连续的实验发现，物体摆动的快慢只与摆的长短有关，与其它因素几乎无关。

　　集中汇报，引导学生学会编制实验报告。实验资料的收集与整理，是实验的一个重要环节。实验中的科学结论依靠对实验数据的分析研究得到。编制实验报告在实验教学中就显得特别重要。

　　实验报告的编制是对已有信息进行提炼与加工的过程，也是新信息产生的前提条件之一。虽然不同的实验设计的思路不一样，但实验设计过程中所要选择的材料，设计的操作规程与编制的实验报告是一致的，具有一定的互通性。只要我们能科学地提出问题，找到解决问题的方法，设计好实验的规程，就自己编制好实验报告，我们就掌握了设计实验的一般方法。