如何进行小学科学的实验设计与教学
云梦县吴铺中心小学 张丽新 周群波 邮政编码:432509
时代发展对教育提出了新的要求，教育不仅要使人们能更好更多地接受知识，而且要使人们具有获取信息和处理信息的能力。于是，一种让学生在变化着的、还未知晓其基本内容或客观规律特点的情景中，主动设问和探究，从中发现规律，获取知识和各种体验，学会对信息的收集、分析和判断，解决问题的方法，培养能应对急剧变化环境的能力和创造力的学习方法─“研究性学习”出现了。
科学是一门以实验为基础的自然学科，科学学科的形成和发展，新物质的发现和发明无处不闪烁着创造性思维的光芒，作为一名教科学学科的教师，我们应该把培养学生创造性思维方法渗透到科学教学中。
实验成为小学科学中特有的教学手段,是科学教学中必不可少的一个重要环节。那么该如何有效开展科学学科教学,提高学生探究能力。我认为开放实验教学是其中一项重要的措施。实验教学既是建立概念、掌握规律、验证定律、培养学生观察能力、思维能力、运用能力等智力因素的一种主要途径。科学课程标准指出:“科学教学应当是开放的,培养学生的科学素养仅仅依靠课堂教学是不够的。”所以如何有效开展科学学科教学,提高学生探究能力,开放科学实验教学显得尤为必要和重要。科学的感性认识主要靠科学实验提供，重视科学实验是素质教育的重要标志。充分利用科学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发科学实验在研究性学习中的功能，对于改变学生的学习方法，形成终身学习的能力具有重要的意义。精心设计实验，让学生通过亲自参加实验获得知识是搞好小学科学教学的关键。教学实践证明，实验设计的好坏直接关系到教学的成功与失败。现就如何搞好科学教学中的实验设计与教学谈谈个人的体会。
一、实验设计与教学要符合科学学科的特点。 一切自然科学都来自实践，都是从科学实验和生产实践中总结发展起来的，小学科学也不例外。教师在教学时，要让学生充分感受到大自然的丰富多彩，培养学生探求自然知识的兴趣、爱好，增强学生学科学、用科学的能力。认识自然始于观察自然，让学生用观察的方法认识自然。
例如《四季星空》的教学，由于教学内容分散、抽象，学生很难形成对四季星空的整体认识。教师在实验设计时，要科学地安排学生观察四季星空，保证观察的持续、完整。指导学生用正确的方法观察，写出观察日记，积累有关四季星空的感性认识和材料。并引导学生归纳总结出：不同季节星座交替出现，北极星始终停留在原位置不动，周围的星座绕着它逆时针转圈，且一年转一圈等有关四季星空的变化规律。
还有《水的循环》的教学设计则可以采取另一种方法。教师充分利用学生已有的对水的感性认识。如：天上有下不完的雨、雪；淋湿的衣服会干，冬天关在屋子里洗澡窗玻璃上会有水珠等。引导学生通过实验归纳总结出：水或冰受热变成水蒸气，水蒸气遇冷变成水或冰的循环规律。让学生通过实验的方法认识自然现象，总结自然规律，使感性认识上升到理性认识。为培养学生科学世界观创造条件，增加学生探索宇宙奥秘的兴趣爱好。
二、实验设计与教学要符合学生的认知规律。
教学活动是教师教、学生学的双边活动，学生是学习的主体。教师在实验设计时要充分考虑学生的主体地位，让学生在学习过程中能够通过自己的观察、思考、实验得出结论，达到认识周围自然现象的目的。低年级学生年龄小，注意力不易集中，感知世界往往从兴趣出发，抓不住事物主要特征等特点。设计实验时要采取多种方式，调动他们的各种感官有意识地直接观察事物。 例如《植物的根》的实验设计，教师可通过提供大量的可供学生观察的有代表性的实验材料——植物的根，让学生在观察、比较的基础上，归纳总结出：植物的根有直根和须根之分。常见的萝卜、胡萝卜等直根，土豆、红薯等须根，它们可以储藏养分即贮藏根。学生可以通过观察直接获得知识，而中高年级学生已初步具备了观察事物的能力，且能自己动手做一些实验。他们对神秘的自然界充满了好奇，对探索自然奥秘充满了自信。这时教师设计实验，主要是以一种引路的方式让学生多动手，多动脑，自己动手实验获得结论，并自己设计实验验证结论。设计“水的浮力”的教学实验，就可以通过学生自己动手将各种不同类型的实验材料放入水中观察现象，并动手将浮在水面的物体用手向下压，产生水有向上的浮力的直观感受，从而得出结论。然后让学生自己设计实验证明下沉物体也受到水的浮力的作用。并启发学生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠杆达到平衡。这种设计可满足学生强烈的求知欲，达到事半功倍的效果。
三、实验设计与教学要联系多媒体辅助教学。 随着现代信息技术的迅猛发展，现代教育技术的飞速进步，其高科技的产物——多媒体辅助教学（以计算机为中心的多媒体技术），正在逐步融入我们的课堂教学。多媒体辅助教学作为一种新的教学手段，具有图、文、声并茂甚至有活动影像的特点，有着不可替代的优越性。
例如：在教学《晴天、雨天、阴天》一课的教学时，首先充分运用教学挂图，从静止状态战士三种天气的美丽画面，同时结合日常生活，着重使学生懂得三种天气对人们生活所带来的利弊。然后，利用多媒体技术，把中央电视后有关气象节目的内容教给学生看，增强教学的动态效果，从而使学生获得美的感受，提高他们的学习兴趣。这样，教师无需更多的言语，便把抽象的概念形象化，帮助学生从形象思维顺利的过渡到抽象思维，使学生学得轻松，教师教得省力，重点、难点也就迎刃而解了。
四、实验设计与教学的核心是培养学生自主探究。
学生是学习和发展的主体。在科学教学中，怎样把学生由被动的接受者，转变为学习和发展的主体，改变学习方式是关键。科学教学必须根据学生身心发展，结合学科特点，关注学生个体差异和学习需求，爱护学生的好奇心、求知欲，充分激发学生的主动意识和创新精神，倡导自主、合作探究的学习方式。“自主、合作探究”的学习方式是指学生在教师的引导和帮助下，以学生为主体，充分发挥小组学习、全班学习的群体作用，在合作中学习，培养学生主动探究、团结协作、勇于创新的精神。自主是合作探究的基础、前提，合作是促进自主探究的形式、途径，探究是自主、合作学习的目的。三者互为一体，又互为促进。
例如在教学《电产生磁》一课时，也设计了一个自主探究的环节：让学生用自带的和老师提供的材料，自由地制作电磁铁，把导线（漆包线）绕在铁钉上，试一试，通电以后线圈能产生磁性吗？铁钉能不能吸取大头针？切断电源，铁钉还能吸引大头针吗？这个自主探究实验，让学生人人能动起手来，学会电磁铁的制作、使用，认识电磁铁这种装置。这是进一步探究电磁铁磁力大小和南北极的基础和前提。在学生对自主探究实验交流之后，就可以追问：你一次能吸取几个大头针？大家一次吸取大头针的个数相同吗？那是为什么啊？你认为电磁铁的磁力大小与哪些因素有关系？在学生充分思考、预测以后，根据学生不同的预测，自由组合成小组（根据学生能力的差异，教师注意引导搭配组合），进行合作探究，在实验的基础上归纳总结，以探究小组的形式在班上进行交流，实验结果与小组的预测是否相符，说明了电磁铁的磁力大小与什么因素有关，或者与什么因素无关。小组探究结果有差异的，可以进一步探究；课上来不及完成的还可以延伸至课外探究。（电磁铁有无南北两极、南北两极可否改变，也可以采用这样的教学方式）。
五﹑实验设计与教学要注重实验过程，培养安全意识。 教师在实验教学中居主导地位，学生在实验教学中居主体地位。实验课前有序化准备是确保生物实验课教学质量的关键，也是实施学生素质教育，提高学生能力的前提。要十分重视实验过程中的安全问题，首先是实验环境安全问题，实验室中药品的安全存放，实验室的用电安全、消防安全以及良好的通风设施等。其二是学生进行实验过程中的安全，最要注意的是接触药品后手的冲洗和眼睛的保护。其三是如果实验涉及户外工作，要注意防止当地可能发生的意外。
总之，科学教学本身并不只是传授给学生一些初步的科学概念和规律，而是通过一系列有效的教育教学手段，全面提高学生的智能，使他们能够掌握和运用一些科学原理和实验手段，学会科学研究的基本方法，学会辩证而客观地认识世界。从而在将来能够独立地、有创造性地进一步深入学习和从事社会主义现代化建设。科学的感性认识主要靠实验提供，重视实验是素质教育的重要标志。因此，抓住科学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发科学实验在研究性教学中的功能，是实施素质教育，搞好研究性学习的有效途径。教学的实践过程也是教学方法的探索研究过程，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，有利于义务教材内容的完成，也有待教师更进一步地探索研究。
