怎样指导学生进行小学科学实验设计

怎样指导学生进行小学科学实验设计 石家庄市教育科学研究所    李进起 以科学探究为核心是新课程理念的一个亮点，而实验设计是科学探究过程中一个主要环节。实验设计能否在具体的教学中得以实施，对落实新的课程理念至关重要。就目前来看，实验设计问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 很多，要么教师指导不到位学生设计不出来；要么教师指导过分，失去了实验设计的作用。教师应该怎样指导学生进行实验设计是目前小学科学教学急待研究的问题之一。 笔者认为，学生实验设计需要教师的指导，但指导不能过分。教师给学生实验设计提供的是设计思路，而不是具体的实验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。教师要给学生提供实验设计的思路，一要了解设计实验设计意义和原则，二要掌握几种常见的实验设计的方法。 那么实验设计的意义、原则和方法是什么呢？ 所谓实验设计，就是指导学生根据实验目的，设计实验模型，实验方法、步骤，观察实验现象，收集、处理实验数据的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 实验设计是一种智力技能。它没有明显的外显动作，主要是在头脑中进行的一种认知活动方式。科学实验设计技能从本质上讲是一种思维技能。它是指学生根据问题的需要确立研究目标，应用所学的知识，设计实验模型，选择实验材料的过程。 实验设计可以有效地培养学生实验能力及创新思维能力。具体地讲实验设计有以下四个方面的意义：第一，小学科学实验设计体现了新的课程理念。科学课程理念强调“以科学探究为核心”，实验设计是科学探究过程中的一个主要环节，因此，实验设计是课程理念的具体化；第二，实验设计能够有效地培养学生的创新能力和运用知识解决实际问题的能力。在设计实验过程中，不仅有旧知识的运用，而且有对新知识的探索；第三，实验设计能够让学生明确实验的目的和要求。学生实验设计一般要围绕着实验目的和要求进行，这样通过实验设计，可以加深学生对实验目的和实验要求的理解；第四，实验设计可以较好的让学生明确实验的原理。 实验设计所遵循的原则主要有以下几点： 1.目的性原则  该原则是指在对实验原理、材料、装置、步骤、方法等各方面的设计过程中，都应围绕实验的目的要求进行。 2.科学性原则 该原则是指设计实验原理、实验方法、实验装置、实验操作等必须与科学知识、科学实验方法相一致，符合学生的认知水平。 3.对照性原则 该原则主要包括三种对照：第一是空白对照 ，不给对照组任何处理因素；第二是自身对照，对照组和实验组都在同一研究对象上进行；第三是相互对照，不单设对照组，而是几个实验组相互对照。活动中要根据具体的实验 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，采取某种对照进行实验设计。 4.控制变量原则  该原则包括单一变量性和等量性两种情况。一般来说对比实验自变量是单一的，除了自变量其他变量都应该是等变量。 5.简便可行性原则 该原则要求在实验设计时，尽量选择材料易得、装置简单、药品便宜、步骤较少、时间较短的实验方案。 6.安全性原则 该原则是指设计实验时必须要考虑实验过程中的安全，尽量避免使用有毒材料和进行具有危险性的操作。 7．创新性原则  该原则要求学生的实验设计是一个“发散---集中”的过程。先让学生自主地进行设计，想出的方法越多越好，再组织学生进行交流，以上述原则为标准进行相互评价，找出科学、可行的实验方案。 遵循实验设计的基本原则，依据具体的实验内容，从学生的认知特点出发，教师可以利用以下几种方法对学生进行实验设计思路指导。 1.经验法。 小学科学课中很多实验设计的内容比较简单，教师可以通过引领学生对已有知识、经验的回忆或对问题的假设，给学生提供实验设计的思路，进行实验设计。如冀人版《科学》四年级（上册）第11课《怎样让小球动起来》，设计“用什么方法让小球动起来”实验方案。教师可以引领学生复习各种各样的力，再让学生思考，用某种力怎样让小球动起来。这样学生就会根据具体的施力方法，设计出多种让小球动起来的方案。又如冀人版《科学》三年级上册《流动的水》一课，在学生对“小水轮转得快慢与什么有关”的问题进行猜想、假设之后，根据假设就可以设计出实验方案。 2.分析法。 就是从实验目的出发进行分析设计。实验目的是设计实验的基础，只有真正理解了实验目的，从实验目的出发界定实验中的要素，才能理清实验的基本思路为进一步设计实验奠定基础。比如，冀教版《科学》五年级上册， 第14课《传热》中的活动1“勺柄冷热的变化”，是一个完整的探究活动，设计实验方案是该活动的重点。学生根据实验目的“热在物体中是怎样传递的”，经过分析可以得出：要研究热在物体中是怎样传递的，一要有热源，二要有传热的物体，三要设法观察到热传递的现象，这就是该实验的三要素。实验要素确定之后，教师需要指导学生以“三要素”为原点进行思维发散，学生想怎样设计就怎样设计。比如学生可以从自己的生活经验出发，将热源设计为：用酒精灯产生热，利用炉火产生热、利用热水产生热，利用太阳能产生热等；传热的物体设计为一种金属，但这种金属的形状可以是多样的，可以是直的金属丝，可以是弯曲的金属丝，可以是金属片，也可以是金属容器；热是一种用肉眼看不到的物质，要观察到热在物体中是怎样传递，学生会想到用手摸，用温度计观测，这些方法科学但不可行。教师可以引导学生采取“替代法”进行观察。先回忆在“声音是怎样产生的实验”中，借助绿豆等轻小物体来观察物体振动发声音时的情景，告诉学生像黄油、凡士林等材料，遇热粘度会降低，学生会想到把某一轻小的物体用凡士林粘在金属上，热传到哪儿，那里的轻小物体就会掉下来。在设计实验变量的基础上，教师要指导学生通过不同变量的组合，来建立一系列的抽象的实验模型。 学生的抽象实验模型，很多是科学的，但不一定是可行的，因为它受着材料和仪器的制约。在学生自由设计的基础上，教师要引导学生联系身边的材料和仪器，对设计的实验模型进行筛选，选择那些能利用身边材料组装完成的模型，这就是具体的、可行的实验模型，当然选择的模型并非一种，同学之间也并非相同。 3．综合法。 该方法与分析法正好相反，先指导学生根据实验目的，运用已有的知识和经验建立一个实验模型，再分析实验模型中的变量，设计具体的方法和过程。比如，冀人版《科学》五年级上册，研究植物向光性实验。通过前面的学习，学生知道了向日葵的“花盘”能向着太阳的方向转动，这种特性就是向光性，并且学习了对比实验的方法和要求。在此基础上要研究植物的向光性，学生就可以直接构建一个对比实验的模型：找两课大、小长势相同的植物，一棵放在阳光下，另一棵放在控制阳光的环境中；接着引导学生通过分析得出：该模型中的自变量是自然光和可控光，控制变量是植株的大小、长势、水肥、温度等；最后让学生设计具体的实验方法和步骤。 4.分析－综合法。 该方法是上述两种方法的综合。比如，指导学生设计“雨是怎样形成的”实验。一般先引领学生从生活经验出发回忆什么是雨，并运用已有的知识（水蒸气的凝结）分析、比较水蒸气的凝结与雨的形成有什么相同和不同（建立原型与模型之间的联系）。学生会认识到雨的形成与水蒸气的凝结实验只有一点不同，那就是雨的形成的实验，要有水珠不断地从上面掉下来。很多情况下教师指导学生设计实验的目的可能就是将设计实验的“面”缩为设计实验的“点”，从而减小设计实验的难度。在教师指导的基础上，让学生构建一个雨的形成的实验模型，再进一步分析实验中的变量，设计具体的实验方法和步骤。这一个过程是一个“分析---综合---分析”的过程。 5.模型诱导法。 该方法是从实验目的出发，先寻找与实验设计相似的实验模型，构建一个新的预设的实验模型，然后分析、比较原实验模型与预设模型之间的异同，找出设计的关键点，最后设计出新的具体的实验模型。比如，冀人版《科学》四年级下册，第17课《让瘪乒乓球鼓起来》中的活动3“设计气体热胀冷缩的实验”。教师可以这样指导学生进行实验设计： （1）从“气体是否具有热胀冷缩的性质”这一实验目的入手，分析具体的实验要素有气体、受冷、受热、体积膨胀、体积缩小。 （2）以液体热胀冷缩的实验模型为基础，构建一个气体热胀冷缩的实验模型，再分析两个实验模型有什么不同点。经过分析学生会认识到有两个模型的不同点有二：一个是容器中的物质不同，一个是液体，一个是气体；二是物质体积变化的可见度不同，液体体积的变化可以直接观察到，而气体的体积变化不能直接观察到。这样实验设计就归结为一点，用什么方法能够观察到气体体积的变化。 （3）要看到气体体积的变化，就要建立一个相对封闭的气室。建立封闭的气室有多种方法，可以在容器口上箍一层橡胶膜，可以把一个瘪气球绑在瓶口上，可以把一个带玻璃管的胶塞固定在瓶口上，在玻璃管中滴一滴水或将玻璃管口插入水中等等。 （4）指导学生设计具体的实验方法和步骤。 6.分析、归纳法。 分析、归纳法是设计多变量实验的一种方法。这种方法分两步进行：第一，根据实验目的或实验假设分析实验变量；第二，将实验变量进行归纳概括，得出实验条件，构建具体的实验模型。 比如，冀人版《科学》六年级上册，第6课《生活中的真菌》活动二“设计食物发霉的实验”。教师可以从以下几个环节进行指导： （1）假设食物发霉可能与温度和湿度有关。从这一假设入手分析温度和湿度的变化会怎样影响食物的发霉，并用图示 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示出来： 实验条件： （2）从上图入手，可以构建四组实验条件模型：①高温、干燥；②高温、潮湿；③低温、干燥；④低温、潮湿。 （3）将上面实验条件相同的进行合并，归纳出两个具体的实验模型：一是在高温环境下，一个干的食物，一个湿的食物；二是在低温环境下，一个干的食物，一个湿的食物。 （4）设计具体的实验材料和实验方法。 各种实验设计的方法是相互联系的，一个实验内容可以采用不同的方法进行设计，也可以同时采用几种方法进行设计。只要从发实验目的出发灵活运用各种方法，就一定会给学生提供具出具体的设计思路，最大限度的提高实验设计的有效性。