例談讓學(xué)生自行設(shè)計實驗的教學(xué)策略

江偉東

在小學(xué)科學(xué)探究活動中，學(xué)生一般要經(jīng)歷提出問題、猜想、設(shè)計實驗、實驗驗證、討論交流、得出結(jié)論、應(yīng)用拓展等環(huán)節(jié)。其中，“設(shè)計實驗”是學(xué)生開展實驗探究的依據(jù)，也是一種較高認知層面上的探究活動，能夠活躍他們的思維，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究能力。那么在實際的教學(xué)中，教師怎樣激活學(xué)生的經(jīng)驗，鼓勵學(xué)生根據(jù)實驗的要求大膽地想象，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計出科學(xué)有效的實驗方案呢？

教學(xué)片段

教學(xué)片段一

師：如果我想在短時間內(nèi)喝到一杯很甜的糖水，你有辦法讓糖快點溶解嗎？

（學(xué)生回答用攪拌、提高水的溫度、使糖的顆粒變細等方法。）

師：大家能設(shè)計一個實驗來證明攪拌能加快溶解嗎？

生：攪拌一下，看看是不是會加快溶解的速度。

師：這個方案你同意嗎？（部分學(xué)生認為可行。）

師：攪拌一杯糖水你怎么看出它溶解速度加快了呢？

生：那就用兩個杯子對比進行，一杯不攪拌，一杯攪拌。

師：為什么要用兩個杯子，實驗中改變了什么條件，什么條件沒有改變？

生：這樣比較起來更明顯一點，改變了攪拌這個條件，沒有改變的是水的多少、糖的多少、水的溫度，以及同時放入糖、觀察時間一樣。

師：為什么除了攪拌，其他條件不能改變？

生：不公平，因為其他條件可能也會影響實驗結(jié)果。

師：像這樣的實驗方法叫作對比實驗，在以后的科學(xué)實驗中我們常常會用到。

教學(xué)片段二

上課伊始，教師先倒了一杯冷的純凈水，然后把一顆水果糖放入水中。

師：誰能幫老師來試試夠甜了嗎？

生：（試喝后）不甜，沒有味道。

師：水中放入了糖，怎么會不甜呢？

生：糖還沒有完全溶解，所以不甜。

師：請大家?guī)屠蠋熛胂朕k法，讓我能較快喝到甜甜的糖水。

生：攪拌、換成熱水、使顆粒變細……

師：大家想出了這么多的方法，那這些方法能加快溶解嗎？我們先來驗證一下攪拌能不能加快溶解。

現(xiàn)在老師給大家準備了2個燒杯、2包鹽、1根攪拌棒，一杯攪拌，一杯不攪拌，比一比誰溶解得快？你覺得怎樣比較才公平、公正？

生：要保證同量的水、同量的食鹽、同樣的水溫，還要同時放入鹽，觀察的時間也要一樣。

師：請一位學(xué)生將這個實驗過程完整地說一說。

（學(xué)生回答。）

師：熱水這個實驗?zāi)銜O(shè)計嗎？比照剛才的方法，應(yīng)該怎么做？請一名同學(xué)試著說說。

在片段一的教學(xué)中，雖然師生共同完成了實驗方案的設(shè)計，但我們會發(fā)現(xiàn)教師在引導(dǎo)過程中比較吃力。對學(xué)生來說，在沒有一定的引導(dǎo)基礎(chǔ)上教師直接要求他們設(shè)計實驗方案，難度較大，導(dǎo)致他們在設(shè)計“攪拌加快溶解”的實驗時回答不夠完整，不能很好地證明攪拌能加快溶解。在這樣的情況下，教師只能再次追問學(xué)生，學(xué)生才會意識到這個實驗方案的不足之處。

在片段二的教學(xué)中，教師通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境提供給了學(xué)生進行實驗設(shè)計的思維支點，在實驗設(shè)計過程中，學(xué)生舉手積極，發(fā)言踴躍。這不僅保障了課堂教學(xué)活動的有序開展，使教學(xué)過程變得更為簡約高效，更讓我們感受到在設(shè)計實驗過程中學(xué)生那種樂于設(shè)計、樂于探究的興趣。下面筆者結(jié)合實際教學(xué)，談?wù)勅绾尾讲酵七M、層層深入地引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計有效的實驗方案。

問題情境要以指向探究問題為方向，突出重點

在進行實驗設(shè)計時，學(xué)生如果不知道通過實驗要解決什么問題，那么就沒有行動的方向，設(shè)計實驗也就無從談起。所以實驗?zāi)康氖菍嶒炘O(shè)計的出發(fā)點和歸宿（方向和目標），因而實驗設(shè)計訓(xùn)練首先要讓學(xué)生知道實驗想要解決什么問題或看到什么現(xiàn)象。這就要求老師設(shè)置的問題情境指向明確，有利于學(xué)生產(chǎn)生問題、提出問題，突出教學(xué)的重點。

在片段二中，一上課，教師先讓學(xué)生來嘗一嘗一杯放入了水果糖的純凈水，這樣的情境是學(xué)生生活中常見的，并且都想來嘗一嘗，學(xué)生探究的熱情馬上被調(diào)動起來了。但學(xué)生嘗了后說“不甜，沒有味道”，這就引起了他們思維上的沖突。問題出來了，教師就可以順勢提問：如果我想在短時間內(nèi)喝到一杯很甜的糖水，你有辦法讓糖快速溶解嗎？這個問題又激起了學(xué)生對已有生活經(jīng)驗的回顧，他們在輕松和諧的氛圍中做好了情緒和知識等方面的準備，并對怎樣使水果糖溶解得快點提出了各種猜想，自然地進入了學(xué)習(xí)狀態(tài)。這一問題情境創(chuàng)設(shè)的策略旨在鼓勵學(xué)生大膽作出猜想，積極參與教學(xué)過程，更為了讓學(xué)生明確自己后面要實驗的目的是什么。

設(shè)計目標要以接近學(xué)生認知為基礎(chǔ)，突出定位

課程標準要求學(xué)生能根據(jù)假想答案制訂簡單的科學(xué)探究活動計劃——設(shè)計實驗方案。由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不同，教師對于學(xué)生設(shè)計實驗的能力目標可以不同。低年級教學(xué)，主要以讓學(xué)生進行觀察、提高觀察能力為主，對他們設(shè)計實驗方案的要求，只限在教師的引導(dǎo)下能夠發(fā)散思維，在師生、生生交流中制訂實驗方案。對于中年級學(xué)生來說，學(xué)生對于科學(xué)探究有了一定的了解，并具備一定的探究能力，對他們設(shè)計實驗方案的要求是，可以在充分交流的基礎(chǔ)上，再以小組為單位合作制訂。高年級學(xué)生經(jīng)過較長時間的學(xué)習(xí)和鍛煉，對他們設(shè)計實驗方案的要求是，可以先讓學(xué)生自主嘗試制訂，再合作完成。所以，在實際教學(xué)中對于設(shè)計實驗方案這一能力目標，教師需要根據(jù)不同年級的學(xué)生準確定位，如果隨意拔高難度，只會挫傷學(xué)生的自信心，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

相對于片段一，片段二優(yōu)勢在于：根據(jù)學(xué)生年齡特點，考慮到學(xué)生的設(shè)計能力，從而適時地出示了有結(jié)構(gòu)的實驗器材，讓學(xué)生通過觀察器材以及思考探究問題來設(shè)計實驗方案。這樣做降低了難度，讓學(xué)生愿意去設(shè)計這個實驗方案，擴大參與度的同時增加了他們的主體意識。設(shè)計目標的準確定位，會使學(xué)生在設(shè)計實驗方案的過程中充滿成就感，使他們樂于設(shè)計、敢于嘗試設(shè)計各種實驗方案。

方案構(gòu)想要以實現(xiàn)研究目標為關(guān)鍵，突出引導(dǎo)

為了使學(xué)生的探究活動有序高效地進行，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)假設(shè)以及探究目標制訂合理的實驗方案。那么怎么樣的引導(dǎo)才能激發(fā)學(xué)生深入思考，調(diào)動學(xué)生積極的探究欲望呢？教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)有利于探究的生活情境，在情境中確定一個能激活學(xué)生科學(xué)探究的中心問題，這個中心問題應(yīng)轉(zhuǎn)化為多個小問題，而這些小問題不僅要圍繞這個中心問題，還應(yīng)該具有一定的層次性。

以片段二為例，教師步步推進、層層深入地設(shè)計了富有層次性的問題。教師先創(chuàng)設(shè)情境問學(xué)生“有什么辦法使它快速地溶解在水中”，再問“我們能不能用實驗來驗證一下”，然后圍繞“怎么樣用實驗證明攪拌能夠加快溶解”這個探究問題提出了兩個問題：

第一個引導(dǎo)問題“現(xiàn)在老師給大家準備了2個燒杯、2包鹽、1根攪拌棒，怎么證明攪拌能加快溶解”，主要讓學(xué)生說出這個實驗的操作方法，因為這是一個對比實驗，不僅要考慮到實驗組與對比組中變化的量，還要考慮到控制其他因素不變。

第二個引導(dǎo)問題“你覺得怎樣比才能公平公正”，使整個實驗方案更加合理、更加具體，讓學(xué)生掌握了設(shè)計對比實驗的方法。這些有層次性的問題容易激發(fā)學(xué)生的求知欲，使設(shè)計實驗方案這一過程得以順利進行，也使學(xué)生變得愿意去設(shè)計，樂于在教師的引導(dǎo)下去思考，逐步學(xué)會自主設(shè)計實驗方案。

方案完善要以傾聽、交流為基礎(chǔ)，突出嚴謹

學(xué)生提出的實驗方案，還須不斷地進行完善，使方案更加科學(xué)嚴謹。這時教師要創(chuàng)設(shè)一個開放、民主的和諧環(huán)境，使生生、師生之間更好地交流。在交流中，傾聽尤為重要，只有在認真傾聽中才能知道別人的回答是怎么樣，自己需要思考什么，應(yīng)該如何補充別人的回答等。

實驗方案是在不斷交流中完善的，沒有良好的傾聽，隨意發(fā)表自己的言論，只會使設(shè)計實驗方案環(huán)節(jié)難以進行，導(dǎo)致課堂教學(xué)低效，甚至無效。所以，教師要創(chuàng)設(shè)一個學(xué)生傾聽、交流的環(huán)境，從而不斷完善自己的方案。