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例谈让学生自行设计实验的教学策略

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江伟东

在小学科学探究活动中，学生一般要经历提出问题、猜想、设计实验、实验验证、讨论交流、得出结论、应用拓展等环节。其中，“设计实验”是学生开展实验探究的依据，也是一种较高认知层面上的探究活动，能够活跃他们的思维，培养他们的科学探究能力。那么在实际的教学中，教师怎样激活学生的经验，鼓励学生根据实验的要求大胆地想象，指导学生设计出科学有效的实验方案呢？

教学片段

教学片段一

师：如果我想在短时间内喝到一杯很甜的糖水，你有办法让糖快点溶解吗？

（学生回答用搅拌、提高水的温度、使糖的颗粒变细等方法。）

师：大家能设计一个实验来证明搅拌能加快溶解吗？

生：搅拌一下，看看是不是会加快溶解的速度。

师：这个方案你同意吗？（部分学生认为可行。）

师：搅拌一杯糖水你怎么看出它溶解速度加快了呢？

生：那就用两个杯子对比进行，一杯不搅拌，一杯搅拌。

师：为什么要用两个杯子，实验中改变了什么条件，什么条件没有改变？

生：这样比较起来更明显一点，改变了搅拌这个条件，没有改变的是水的多少、糖的多少、水的温度，以及同时放入糖、观察时间一样。

师：为什么除了搅拌，其他条件不能改变？

生：不公平，因为其他条件可能也会影响实验结果。

师：像这样的实验方法叫作对比实验，在以后的科学实验中我们常常会用到。

教学片段二

上课伊始，教师先倒了一杯冷的纯净水，然后把一颗水果糖放入水中。

师：谁能帮老师来试试够甜了吗？

生：（试喝后）不甜，没有味道。

师：水中放入了糖，怎么会不甜呢？

生：糖还没有完全溶解，所以不甜。

师：请大家帮老师想想办法，让我能较快喝到甜甜的糖水。

生：搅拌、换成热水、使颗粒变细……

师：大家想出了这么多的方法，那这些方法能加快溶解吗？我们先来验证一下搅拌能不能加快溶解。

现在老师给大家准备了2个烧杯、2包盐、1根搅拌棒，一杯搅拌，一杯不搅拌，比一比谁溶解得快？你觉得怎样比较才公平、公正？

生：要保证同量的水、同量的食盐、同样的水温，还要同时放入盐，观察的时间也要一样。

师：请一位学生将这个实验过程完整地说一说。

（学生回答。）

师：热水这个实验你会设计吗？比照刚才的方法，应该怎么做？请一名同学试着说说。

在片段一的教学中，虽然师生共同完成了实验方案的设计，但我们会发现教师在引导过程中比较吃力。对学生来说，在没有一定的引导基础上教师直接要求他们设计实验方案，难度较大，导致他们在设计“搅拌加快溶解”的实验时回答不够完整，不能很好地证明搅拌能加快溶解。在这样的情况下，教师只能再次追问学生，学生才会意识到这个实验方案的不足之处。

在片段二的教学中，教师通过创设教学情境提供给了学生进行实验设计的思维支点，在实验设计过程中，学生举手积极，发言踊跃。这不仅保障了课堂教学活动的有序开展，使教学过程变得更为简约高效，更让我们感受到在设计实验过程中学生那种乐于设计、乐于探究的兴趣。下面笔者结合实际教学，谈谈如何步步推进、层层深入地引导学生自行设计有效的实验方案。

问题情境要以指向探究问题为方向，突出重点

在进行实验设计时，学生如果不知道通过实验要解决什么问题，那么就没有行动的方向，设计实验也就无从谈起。所以实验目的是实验设计的出发点和归宿（方向和目标），因而实验设计训练首先要让学生知道实验想要解决什么问题或看到什么现象。这就要求老师设置的问题情境指向明确，有利于学生产生问题、提出问题，突出教学的重点。

在片段二中，一上课，教师先让学生来尝一尝一杯放入了水果糖的纯净水，这样的情境是学生生活中常见的，并且都想来尝一尝，学生探究的热情马上被调动起来了。但学生尝了后说“不甜，没有味道”，这就引起了他们思维上的冲突。问题出来了，教师就可以顺势提问：如果我想在短时间内喝到一杯很甜的糖水，你有办法让糖快速溶解吗？这个问题又激起了学生对已有生活经验的回顾，他们在轻松和谐的氛围中做好了情绪和知识等方面的准备，并对怎样使水果糖溶解得快点提出了各种猜想，自然地进入了学习状态。这一问题情境创设的策略旨在鼓励学生大胆作出猜想，积极参与教学过程，更为了让学生明确自己后面要实验的目的是什么。

设计目标要以接近学生认知为基础，突出定位

课程标准要求学生能根据假想答案制订简单的科学探究活动计划——设计实验方案。由于学生的学习能力不同，教师对于学生设计实验的能力目标可以不同。低年级教学，主要以让学生进行观察、提高观察能力为主，对他们设计实验方案的要求，只限在教师的引导下能够发散思维，在师生、生生交流中制订实验方案。对于中年级学生来说，学生对于科学探究有了一定的了解，并具备一定的探究能力，对他们设计实验方案的要求是，可以在充分交流的基础上，再以小组为单位合作制订。高年级学生经过较长时间的学习和锻炼，对他们设计实验方案的要求是，可以先让学生自主尝试制