小学科学论文：让实验设计迸发创新的火花

1、小学科学论文让实验设计迸发创新的火花【摘要】实验教学为培养学生创新精神提供了一个良好的平台，让学生自行设计实验则为培养学生创造力提供了良好的土壤。在教学中，实验设计是主题，创新是方向。本文主要从以下三个方面谈谈如何在培养实验设计能力中发展学生创新思维：1、方法引路，培养学生实验设计能力；2、训练到位，提高学生创新思维水平；3、拓展延伸，保持学生持久的创新热情。【关键词】 实验教学 实验设计 创新思维科学实验不仅仅能激发学生学习的兴趣，更能启迪思维，培养科学精神和创新能力。教师要利用实验这一得天独厚的条件，引导学生去观察、感知、探究，发展学生的思维能力和创新能力。小学实验教学主要包括实验设计、实

2、验操作和实验分析三大部分，如果说实验操作重在培养学生的实验操作技能和观察能力，那么实验设计重在让学生掌握如何科学地进行实验的方法和培养学生缜密的思维能力。在实验教学中实验设计既是重点又是难点，它要求设计者根据实验的目的、要求，运用有关的知识和技能，对实验仪器（材料）、装置和步骤等进行设想和规划，思维要求有序、缜密，是学生学习科学的薄弱点。然而现在的实验教学往往忽视实验设计这一教学环节，多数情况是学生按照教师或课本上预先设计好的过程机械地操作仪器，盲目地记录数据，然后拼凑实验报告。学生在不明就里的情况下听懂或看懂别人的实验设计，只需照葫芦画瓢就能完成。那种重实验操作，轻实验设计的做法，科学探究成

3、份和科学素养培养的含量是大打折扣的。下面，笔者根据自己的教学实践经验，就如何提高实验设计能力，发展学生创新思维，谈一些粗浅的看法。一、方法引路，培养学生实验设计能力。科学实验设计应符合科学探究思维的一般过程，即明确实验目的思考实验需要材料确定实验基本方法设计基本实验过程考虑具体细节。在实验教学中，我有目的的引导学生按以上步骤学会有序思维，引导学生明确，一个实验方案通常包含以下内容：实验研究的内容、我们的猜想、实验所需材料、实验方法、步骤，实验中要注意的问题。如果是对比实验，还需要考虑实验要改变的条件、保持不变的条件等。课堂上还要教给学生实验方法，给学生提供思考的方向。小学科学实验中常见的实验方

4、法主要有对比法、观察法、测量法、分类法、控制变量法等。指导学生自行设计实验，一定要循序渐进有计划地开展，先易后难，从扶到放，逐步提高学生设计实验的能力。小学生思维发展的特点是从以具体形象为主要形式，逐步过渡到以抽象逻辑为主要形式。在课堂教学中，应根据学生在各个年段的思维发展水平，采用不同的方法加以引导。在学生学习科学的起始阶段，为了不遏制学生的创造性思维，提高学生实验设计能力，我们可以根据实验的难易程度，运用各种办法指导学生进行实验设计。（1）独立设计补充式。有的学生实验较简单，我们可以让学生自由讨论设计操作过程，然后指名学生说出，其余学生讨论补充。（2）学生操作补充式。在实验时，我们也可以请

5、其中的一位学生上台演示，其余观看，再讨论应该改进的地方，这样可以使学生对这一实验过程印象深刻，等全体进行实验时不会犯与之相同的错误。（3）教师演示提示式。部分学生实验，其中的某一步较重要，是影响实验成败的关键，那么就要求教师预先提醒学生注意，甚至要示范讲解来演示重点，突破难点，给学生搭起通向成功彼岸的桥梁。当学生具备了一定的科学素养后，对所要研究的对象与实验方法有所了解，教师要适时提高设计实验的难度。在教师指导点拨下，充分发挥学生的主动性，激发学生学习科学的兴趣和热情，让学生积极参与，制定出比较科学的实验计划。例如摆的研究一课，在实验前教师训练学生掌握用秒表计时和正确数摆动次数的方法，解决学生

6、计时或计数中可能会出现的问题。教师引导学生提出两个研究的问题：“摆动的快慢与绳长有关系吗”和“摆动的快慢与摆锤的重量有关系吗”，让学生自行设计实验，并提醒学生实验时应该注意哪些实验条件改变，哪些实验条件不能改变。在学生具备良好的科学素养，熟练掌握制定实验计划能力后，可以放手让学生独立设计实验。教师要充分相信学生，充分发挥学生的主动性，发挥和培养学生的创造力，锻炼学生的创新意识，注重培养学生解决问题的能力，探索解决问题的方法，从而达到像科学家那样“真刀真枪”地搞科学。二、训练到位，提高学生创新思维水平。实验教学的创新思维技能从心理学的角度可分为动作技能和心智技能。在实验设计教学过程中，教师要尽心

7、尽力地加强学生心智技能的培养。对学生心智技能的培养，即创新思维的培养，教师要运用多种教学手段，进行扎实训练。引导合理假设，培养学生的逻辑性和推理的严密性。人类认识自然，深入研究自然，必然不能违背自然的本来规律。科学是一项尊重事实的活动，让学生们知道获得客观事实是科学的核心。而获得客观事实、正确结论的前提是获取过程要科学，推导要合乎逻辑。具体表现在对问题假设应指向逻辑性。探究从问题和猜想开始，猜想并不是胡思乱想，也不是异想天开，而是建立在平时知识的积累和生活经验之上的。发展心理学表明：儿童的探究常常被事物最突出的特点所吸引，由于知识经验的缺乏，儿童自发的探究中存在许多错误的推理过程和概念。学生对

8、问题做出的假设不管是对是错都有其内在的因果关系。教师在探究活动中应鼓励学生说出自己猜想的依据、为什么这样想。养成想之有理，思之有据的习惯，从而激发学生对问题本身的深层次思考。例如我在引导学生对“影响摆的快慢的因素有哪些？”进行假设时，学生根据已有的知识和生活经验开始假设的结果：生A：摆线越长，摆动的速度越慢；生B：角度越大，摆动的速度越快；生C：钩码（摆锤）越重，摆动的速度越快。师：那你能说说你的理由吗？为什么做这样的假设？生A：如果摆线越长，摆的路线越长，来回摆的时间多一些，所以我认为摆线越长，摆动的速度越慢；生B：日常生活中，角度越大，坡度就越陡，冲下来就会快一些，那么摆的角度越大，摆动的

9、速度就越快；生C：日常生活中，越是重的东西下落的越快;变更实验条件，演绎新实验，培养学生思维的广阔性和深刻性。自然科学实验与自然条件下的观察不同，实验是在人为条件下，控制一定的因素，以排除外界的干扰获得正确的结论，这就要求学生在实验中要很好的控制变量。教师可以改变实验的控制条件来进行实验拓展，引导学生实验创新。如在通过实验认识了物体的热胀冷缩的性质后，我向学生提出：我们知道了液体、固体、气体都有热胀冷缩的本领，那么当水结冰后，体积又会发生怎样的变化呢？要求学生设计一个简单的实验，来研究水结冰后体积的变化情况。在活动中，学生首先作出假设，然后通过小组讨论设计实验，并于课后完成了这个实验。由于之前

10、对热胀冷缩性质的认识，几乎所有的学生都认为，水结冰后，体积一定会变小。但是课后的实验，却给了他们截然相反的结果。第二节课的时候，学生们都迫不及待向老师汇报这一现象，并展开热烈的讨论，认识水的热胀冷缩和冷胀热缩现象。自筹实验器材，改变原实验，培养学生的创造性思维能力。我们在实验中，常常会遇到实验器材一时难以找齐，或者只有一些其它的器材的情况。顺势引导学生设计新的实验，解决原有实验所需解决的问题。通过变换实验器材改变实验，培养学生创造性思维能力。如学生课后探究活动中 遇到了“喷泉实验”，兴趣很大，纷纷要求亲手做一做。进入实验室后，按设计要求连接装置，但在装配中却一时找不到双孔橡皮塞，以致于胶头滴管

11、无法用上，喷泉无法触发。我因势利导，要求学生在没有胶头滴管的情况下怎样引发喷泉，并实际做一做。同学们都十分踊跃，想出了许多的方法，如有的将烧杯换成了软塑料瓶，通过挤压塑料瓶来引发喷泉。而有的则由气体的气密性检查想到，只需用双手捂住烧瓶一会儿，松开后即可引发喷泉，方法简单，操作方便，大大的开拓了学生的思维能力，解决问题的能力，大大增强了他们动手操作的兴趣。多角度设计实验，培养学生的发散性思维能力。科学教学的实践证明，只有让学生为完成某种实际任务而努力探索时，才能有效地培养他们的认识兴趣，激发学生发散的创新思维。根据教育的开放性原则，教师应开辟宽松的民主教育环境，充分体现学生的主体性，努力激发学生

12、的发散思维，从不同角度去设计实验，开展科学探究活动。教学马铃薯在液体中的沉与浮一课时，学生在探究马铃薯在液体中为什么沉或浮时，老师设计了这样一组材料，不同的杯子，大小不同的马铃薯及不同材料的溶质（盐、味精、糖等），让学生自己选择不同的研究材料，研究影响马铃薯沉与浮的因素（有的学生认为杯子的大小影响马铃薯的沉浮、马铃薯的大小影响马铃薯的沉浮、不同的溶液影响马铃薯的沉浮），由于学生自己选择研究的问题，从而材料的选择也是自主的，这样发挥了学生的积极性，使学生更好地参与到探究活动中来。学生根据设计要求，经过思维的选择加工，从而使探究活动设计得科学合理。深入交流实验设计，培养学生的质疑能力和反思能力。鼓

13、励学生创新，调动学生的创新积极性和主动性，让学生把自己的实验方案汇报出来，与大家一起交流讨论，学生可能会提出很多种方案，通过师生之间的互动讨论、质疑、启发、引导，优化出最佳方案。当然，学生的生活经验和认识有限，所设计的实验方法不可能是详尽无误，教师不要急于把实验方案全盘托出，为保证学生有足够的探究时间和体验的机会，可以让学生在操作实践中加予修整和完善，在设计实验过程中去琢磨、去反思、去验证。对活动的状况及时作出判断，并决定应当采取的指导策略，把确有价值的问题及时地纳入探究活动之中，使之充实学生的学习需要。如学生检测导体与绝缘体的实验中，教师在巡视中发现两个小组对于铜片的结论是不一致的，针对这一

14、现象请全班学生讨论：为什么相同的物体，检测会出现不同的结果，可能是什么原因？学生的分析很全面：可能是检测装置坏了，也可能是检测时没有连接好。再提问：从这个现象中，你们在实验中需要注意什么呢？通过这样一个活动环节让学生自行完善实验的设计思路。三、拓展延伸，保持学生持久的创新热情。首先，要拓展实验的内容，选择与学生生活实际密不可分的小实验，或配合课堂教学的系列实验补充有趣味的和新颖的实验等。其次，要拓展实验的空间，所谓拓展空间就是将实验由课堂向课外、教室向家庭、学校向社会延伸，其形式有课外兴趣小组活动，开放实验室，建立家庭小实验角等。课外兴趣小组活动，由于时间充裕、形式多样，加上考虑了学生的兴趣爱好等个性差异，因此更能有针对性地通过实验活动培养学生的创新能力。开放实验室就是在规定时间将实验室向有志于开展科学小研究的学生开放，提供相关的实验器材，放手让学生开展一些自己感兴趣的研究活动。这样，不同层次、不同需要的学生自主发展，并在宽松自如的氛围中积极自主地进行动手实践，或许学生创新的火花就在这不知不觉中点燃了。建立家庭小实验角就是鼓励一些有条件的学生在家中添置少量的仪器或准备一些实验的代用器材，开展一些个人感兴趣的、自己设计的小实验，让这些学生像科学家那样去实验、去创新。总之，实验设计仅仅让学生懂得实验的基本过程是不够的