引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

孫曉平

摘 要：在科學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，要放手讓學(xué)生自主參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自己提出問題，合理猜測，激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)興趣；以問題引領(lǐng)，適時(shí)點(diǎn)撥，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)指引方向；材料助推，啟迪思維，引領(lǐng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)走向深入；自主評價(jià)，質(zhì)疑反思，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不斷完善。

關(guān)鍵詞：自主 設(shè)計(jì) 探究 創(chuàng)新

陶行知先生曾說過：“真正的教育必須培養(yǎng)出能思考會(huì)創(chuàng)造的人。”在小學(xué)科學(xué)課教學(xué)中，要讓學(xué)生自主參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，像科學(xué)家那樣，去探索、認(rèn)識自然界事物的性質(zhì)和規(guī)律，培養(yǎng)他們獨(dú)立、主動(dòng)的探索精神和動(dòng)手實(shí)踐能力。本文結(jié)合平時(shí)的課堂教學(xué)實(shí)踐，談一談自己在這方面的一些做法和心得。

一、提出問題，合理猜測，激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)的興趣

科學(xué)課教學(xué)中，教師要善于利用學(xué)生的前概念，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知和探究欲望，培養(yǎng)他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的興趣。教科版六年級上冊《抵抗彎曲》一課時(shí)，當(dāng)學(xué)生認(rèn)識了柱和梁后，老師提出問題：當(dāng)柱或梁承受重力后，誰更容易彎曲或斷裂呢？很多學(xué)生都認(rèn)為柱更容易斷裂，這些學(xué)生的前概念是有錯(cuò)的。這時(shí)，我出示了一組橋梁或房屋斷裂倒塌的圖片，學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖片中斷裂倒塌的部分居然都是橫梁。學(xué)生的前概念與眼前的事實(shí)產(chǎn)生了認(rèn)知上的沖突，也激起了他們探究橫梁抗彎曲能力的強(qiáng)烈欲望?！皺M梁的抗彎曲能力可能與哪些因素有關(guān)呢？為避免學(xué)生盲目猜測，教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)說出“猜測原因”。有學(xué)生說可能與材料有關(guān)，用鋼筋水泥或石頭做的橋比木橋堅(jiān)固，也有的認(rèn)為可能與梁的厚度有關(guān)，梁厚些承受的重量更大些，還有的認(rèn)為與梁的長度有關(guān)，太長了容易斷裂，還有的說可能與寬度也有關(guān)系，可能寬一些的橋不容易彎……

在這個(gè)過程中，學(xué)生的猜想是學(xué)生積極思維的結(jié)果，學(xué)生的猜測也激起了他們繼續(xù)探究的愿望，為后面進(jìn)一步確定研究主題、自主設(shè)計(jì)研究方案埋下伏筆。

二、問題引領(lǐng)，適時(shí)點(diǎn)撥，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)指引方向

問題是科學(xué)探究的方向，教師設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)性的問題作為學(xué)生探究學(xué)習(xí)的支架，促進(jìn)學(xué)生理性思考，可以有效把握科學(xué)探究的方向，收到事半功倍的效果。

又如教學(xué)《空氣的熱脹冷縮》一課時(shí)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案前，我提出了三個(gè)方面的問題：1、關(guān)于空氣的提取問題：難道我們把所有的空氣都拿來做實(shí)驗(yàn)？怎么來提取一部分空氣呢？2、關(guān)于封口的問題：用什么來密封呢？怎樣才能清楚地看出瓶內(nèi)空氣體積的變化呢？你覺得這個(gè)封口有什么要求？3、關(guān)于空氣的加熱和冷卻問題：如何讓收集到的空氣受熱、受冷呢？由于學(xué)生對空氣相關(guān)知識的前概念及已具備的科學(xué)技能和方法還不足于支撐他們設(shè)計(jì)一個(gè)非常合理的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師以這樣三個(gè)有結(jié)構(gòu)的問題為導(dǎo)向，給予學(xué)生幫助、適時(shí)點(diǎn)拔，引導(dǎo)學(xué)生思考解決問題的途徑或方法。學(xué)生想到用瓶子裝空氣，用氣球套在瓶口來獲取空氣，用熱水、冷水使收集到的空氣受熱、受冷的辦法。有了明確的解決問題的思路，降低了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度，后面讓學(xué)生用文字或畫圖的方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案便能輕松解決。通過有明確指向性的問題引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，也正是學(xué)生創(chuàng)造性思維得以體現(xiàn)、發(fā)展的過程。

三、材料助推，啟迪思維，引領(lǐng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)走向深入

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)必須建立在一定量的材料基礎(chǔ)之上?？茖W(xué)合理、有結(jié)構(gòu)性的材料是學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)的根本。材料的準(zhǔn)備與適時(shí)提供對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，科學(xué)思維能力的訓(xùn)練有著非常重要的影響。結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)、合理選擇實(shí)驗(yàn)材料，并尋找合適的時(shí)機(jī)呈現(xiàn)材料，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考、參與實(shí)踐、發(fā)展能力。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在有需求的情況下提供材料，對學(xué)生的思維磨練更有益。如教學(xué)《抵抗彎曲》一課中，確定實(shí)驗(yàn)主題后，這時(shí)教師并沒有馬上展示實(shí)驗(yàn)的材料，而是用問題啟迪學(xué)生：怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的？學(xué)生想到要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，必須模擬一座橋，還要有重物。這時(shí)教師展示實(shí)驗(yàn)材料：一個(gè)小長方體，一張卡紙，一個(gè)墊圈。對于這些材料又有哪些要求呢？教師引導(dǎo)學(xué)生觀察材料，通過互動(dòng)與交流，明確對實(shí)驗(yàn)材料的具體要求。最后呈現(xiàn)完整的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生判斷這些材料與我們的實(shí)驗(yàn)要求是否符合？把上面提到的材料分層、有序呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生就會(huì)在教師的引領(lǐng)下認(rèn)真觀察、積極探索，逐步理清在實(shí)驗(yàn)中要注意的許多細(xì)節(jié)，深刻理解對比實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制不變的量和改變的量有哪些，確保了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，有利于學(xué)生在后面細(xì)心完成實(shí)驗(yàn)，獲取有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建構(gòu)正確的科學(xué)概念。

四、自主評價(jià)，質(zhì)疑反思，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不斷完善

由于小學(xué)生知識和經(jīng)驗(yàn)的不足，學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，可能存在這樣或那樣不合理的地方。教師作為學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的參與者、合作者與激勵(lì)者，應(yīng)當(dāng)積極地引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生對自己或他人的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行質(zhì)疑反思，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案不斷完善。

如三年級上冊《誰流得更快一些》一課，比較水、食用油、洗潔精誰流動(dòng)更快時(shí)，教師為每個(gè)小組提供了長方形的玻璃板、滴管等材料，引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程。有的小組這樣設(shè)計(jì)：先把玻璃板平放在桌子上，再分別將水、食用油、洗潔精滴到玻璃上面，然后將玻璃板豎起來，看誰流動(dòng)得快。這個(gè)設(shè)計(jì)明顯有些細(xì)節(jié)學(xué)生并未描述清楚，教師并不及于指出，而是問道：剛才這個(gè)小組的匯報(bào)你們認(rèn)為行嗎？有什么補(bǔ)充的或反對意見？將問題拋給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑反思方案的可行性與優(yōu)劣性。有的學(xué)生馬上質(zhì)疑：既然是比賽，要求同一起點(diǎn)，同一終點(diǎn)，這個(gè)小組只說將水、食用油、洗潔精分別滴到玻璃上面，但在什么位置才能保證是在同一起點(diǎn)呢？有的學(xué)生說可以在玻璃板上方同樣高度的位置畫一條直線，把液體滴在直線上；還有學(xué)生想到可以在玻璃板上方同一高度的不同位置畫同樣大小的小圓圈，把液體滴在圓圈內(nèi)。還有學(xué)生考慮到要確保液體的多少一致，只能在圓圈內(nèi)都滴一滴或者都滴兩滴。甚至還有的學(xué)生想到每個(gè)人手捏滴管的力量可能不一樣，所以小組內(nèi)要安排一個(gè)學(xué)生每次用同樣的力度使用滴管。事實(shí)證明，引導(dǎo)學(xué)生自主評價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生的思維向深層推進(jìn)。

總之，科學(xué)課堂中引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，有利于學(xué)生探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，有利于創(chuàng)新意識與實(shí)踐精神的培養(yǎng)，有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。雖然，最初引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，需要一定的教學(xué)時(shí)間，可能會(huì)造成一堂課的教學(xué)任務(wù)不能全部完成，但長期堅(jiān)持，循序漸進(jìn)，學(xué)生掌握了方法，自主探究的能力就會(huì)不斷提高，科學(xué)探究就會(huì)在課堂上真正生根發(fā)芽！