時間：2022-03-23 13:30:42
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇科學實驗設計，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
培養(yǎng)學生能力是現(xiàn)代教育的主要標志和根本任務。科學成為未來世紀的中心學科，更應重視對學生能力的培養(yǎng)。科學實驗是科學教學的主要內容，是科學老師常用的教學手段 ，也是學生學好科學的有效方法。所以，以科學實驗為突破口，探索一條培養(yǎng)學生能力的有效途徑是必要的，也是可行的。在我國，現(xiàn)行中學教材中的科學實驗大多是照方抓藥式的驗證性實驗，啟發(fā)性、探索性不強，影響了對學生能力的培養(yǎng)。有些實驗成功率又不高，更抑制了學生學習科學的積極性。
傳統(tǒng)實驗與設計實驗
中學生所做過的絕大多數(shù)科學實驗都是教材中預先設計好的實驗。學生只是通過實際操作，觀察一下實驗現(xiàn)象，得出事先已確定的結論。這各實驗，我們稱之為傳統(tǒng)實驗。現(xiàn)行科學教材中安排的實驗對學生形成、理解、鞏固所學的科學知識有一定的作用。但由于實驗安排始終處于概念理論的領隊地位，僅僅作為驗證科學知識的手段，而缺乏對知識信息作縱向和橫向的反饋，因此有可能阻礙學生創(chuàng)造思維的發(fā)展，不利于能力的培養(yǎng)。
與傳統(tǒng)實驗相對應的是自己設計實驗，這種實驗只給出實驗目的，由學生自己設計實驗方案、選擇實驗器材、藥品、確定實驗步驟、分析實驗結果。設計性實驗是傳統(tǒng)實驗的延續(xù)和發(fā)展，是克服學生普遍存在的理論高分，實驗低能的有效手段。實驗設計是一個動手動腦、培養(yǎng)學生多方面能力的過程，是尋方治病的過程。在實驗設計過程中常常會有出人意料的實驗現(xiàn)象和心理感覺，學生興趣盎然。同時也會遇到挫折和失敗，這也是對學生進行挫折教育、發(fā)展學生非智力因素的一種有效手段，這也是我們現(xiàn)代教育中所必須的。
實驗設計的定義界定和作用
實驗設計是根據(jù)實驗課題所提出實驗目的，讓學生在已有的科學知識和實驗技能技巧的基礎上，選擇恰當?shù)膶嶒灧桨竵斫鉀Q問題的過程。實驗設計的課題一旦提出，學生作為認識主體必定要經(jīng)歷思考步驟（想法）和操作步驟（做法）兩個科學認識過程。即首先需要分析課題所希望得到的科學事實是什么，再依次選取欲得到這些事實應采取的正確方法，所使用的儀器設備，應控制的外界條件，對實驗結果的分析評估等等，這一系列的思考步驟為認識主體指明和制定了正確的認識方向和道路，是主體順利達到科學認識目的的主觀手段和工具。而作為操作步驟則為主體提供具體的行為方法途徑，是主體順利達到科學目的的現(xiàn)實手段和工具。因此，實驗設計這一方法的實施恰恰就是借助于問題情境下，思考步驟和操作步驟兩方面的強化實踐，使學生在科學知識的學習中有效地提高解決問題的能力，從而有效地落實中學科學教學大綱中所提出的“要重視能力培養(yǎng)和科學方法教育”的要求。
實驗設計能力的培養(yǎng)目標
對實驗原理、方法、裝置的進一步完善，會提出改進意見；
對于給出的各種方案，能分析和優(yōu)選出最佳實驗方案； 綜合運用已學過的科學基礎知識和實驗基本技能，根據(jù)確定的實驗目的，自行設計科學實驗方案，驗證結論，得出規(guī)律，探索新知識，解決新問題。
實驗設計推廣存在的難題
1．由于僅限于現(xiàn)行科學教材實驗進行探討，缺乏對國內外各種有關資料的收集、驗證和篩選工作，因此從培養(yǎng)學生素質的高度來看，尚缺乏整體研究。
2．升學率的牽制，大面積推廣受阻。
3．課時安排，老師的能力及實驗室的配置也存在矛盾。
盡管如此，鑒于實驗設計這一教學方法對提高學生解決問題能力的實際作用，它應該是科學實驗教學方法的改革方向之一。
實驗設計試驗的幾點說明
1．在平行班中進行試驗，結果是試驗班與對照班相比，學生的自學能力、思維能力、觀察能力、動手能力及意志品質等方面均強于對照班。中考中試驗班的同學實驗題失分率明顯降低。
2．實驗設計給學生創(chuàng)造了一個良好的學習氛圍和最佳的學習心境，大大提高了學習效率。尤其是設計“失敗實驗”，經(jīng)過“失敗—成功”的多次反復，對學生的震撼力深刻、持久。在這一過程中，學生獲得了科學知識，培養(yǎng)了能力，促進了身心發(fā)展，培養(yǎng)了良好的意志品質和實事求是、勇于探索的精神。同時使學生受到科學研究方法的訓練，對他們以后的工作和學習都打下一定的基礎。
第一步曲：給學生積淀實驗設計的基本規(guī)律和方法
1.通過欣賞的方法讓學生了解實驗設計的基本方法
在初中科學7～9年級教材中有許多典型的對比實驗，這是一種寶貴的資源，我們完全可以將這些資源進行二度開發(fā)，攫取出適合初一學生水平的材料，在教師引導下讓學生去認識蘊含在這些實驗設計中的一般的、基本的方法，并思考它們?yōu)槭裁催@樣設計，從而得到啟發(fā)。
例如：在九年級下冊有一個“青霉素作用”的實驗，我們可以將它作為欣賞的材料，并通過它使學生了解實驗設計的基本方法。
青霉素是由一位名叫弗來明的英國微生物學家發(fā)現(xiàn)的。他在1928年發(fā)現(xiàn)，當青霉菌屬的真菌與細菌同時在同一培養(yǎng)皿中生長時，細菌的生長會受抑制。其后，他發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象是由一種真菌產(chǎn)生的化合物——青霉素所造成的。直至20世紀40年代，科學家才能成功地把青霉素分離和提純。這種抗生素能有效地對抗多種細菌，因此，直至現(xiàn)在仍被廣泛應用于治療細菌性疾病。
活動：
（1）把幾滴土壤細菌培養(yǎng)液加在培養(yǎng)皿中含營養(yǎng)物質的瓊脂上，涂抹均勻，把一些小圓紙片浸在不同濃度的青霉素中，另外2片浸在蒸餾水中作為對照，然后放在瓊脂表面，如圖1所示。把培養(yǎng)皿放在30℃～32℃的恒溫箱內24小時。
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（2）圖1顯示了實驗結果，仔細觀察，浸有不同濃度青霉素的圓紙片周圍的清晰區(qū)無細菌，清晰區(qū)面積與青霉素濃度成正比。
（3）出現(xiàn)以上實驗結果的原因是：青霉素能殺死細菌，濃度越高效果越好。
實驗結論：浸有蒸餾水的圓紙塊周圍沒有清晰區(qū)，浸有不同濃度青霉素的圓紙片有清晰區(qū)，清晰區(qū)沒有細菌生長，這是因為圓紙塊上的青霉素以環(huán)形擴散到外面的瓊脂，殺死或抑制細菌生長，清晰區(qū)的周圍長滿了細菌，清晰區(qū)面積與青霉素濃度成正比。清晰區(qū)面積越大，顯示青霉素越能有效地對抗細菌。
借助這個材料，我們可以讓學生思考一系列問題：①為什么培養(yǎng)皿中要放含營養(yǎng)物質的瓊脂？為什么要涂抹均勻？②為什么把一些小圓紙片浸在不同濃度的青霉素中？為什么另外2片浸在蒸餾水中？③為什么把培養(yǎng)皿放在30℃～32℃的恒溫箱內24小時？④浸有蒸餾水的圓紙塊和浸有不同濃度青霉素的圓紙片對比能說明什么問題？浸有不同濃度青霉素的圓紙片之間對比能說明什么問題？
2.讓學生在教師支撐下進行實驗設計演練
畢竟實驗設計是一個繁瑣的過程，材料的確定、器材的選用、變量的控制和對照組的建立、測定方法的確定、數(shù)據(jù)收集表格的建立等。即使學生了解了基本的方法，也很難能夠獨立地設計一個完整的實驗，此時我們還是要采取教師幫、扶、牽手的方法，幫助學生理出一條思路，在整體提示的基礎上采用“演練”的方式，讓學生根據(jù)教師的指導，獨立地分步完成實驗，加深他們對各個實驗環(huán)節(jié)的理解。
第二步曲：讓學生親歷與掌握實驗設計的一般程序
1.讓學生親歷相對獨立的設計過程
讓學生自己親身經(jīng)歷比較獨立的設計，就是要求教師只對探究實驗的某些環(huán)節(jié)作簡單的點撥，學生根據(jù)探究實驗所要研究的問題，選擇出恰當?shù)膶嶒炘砗推鞑倪M行探究實驗。重點是讓學生把解決問題的方式，思考答案的線索和過程完整地呈現(xiàn)出來。這些設計難免存在不完善之處，教師的另一個重任是引導他們逐步完善解決問題的方法。
例如：七年級上冊有一個探究活動：“是什么將蝴蝶吸引到花上來的？”
假設一：可能是花的顏色
假設二：可能是花的氣味
假設三：可能是花的形狀
學生對假設一的研究方案，往往是選擇兩種不同顏色的鮮花來做實驗。觀察蝴蝶落在哪種花上，以此作為證據(jù)，檢驗假設一是否成立。
這樣是實驗設計顯然是錯誤：因為這個設計中忽略了對其它條件的有效控制（如氣味）；因為自然界中，兩種顏色不同的鮮花往往氣味不同,大小也可能不同。
這時，教師可以引導學生進行以下的思考：①明確研究的對象是什么（顏色）；②純化實驗條件，控制好相關變量（如何控制氣味，形狀因素）；③優(yōu)先采用低成本實驗，選用器材力求簡單易行；④力求實驗步驟簡化；⑤思考如何減少誤差（多只蝴蝶多次實驗）。
方案修改：在“是什么將蝴蝶吸引到花上來的？”中對“是花的顏色將蝴蝶吸引到花上來的”這一探究實驗的設計如下：①用不同顏色的紙，剪成兩朵大小形狀相同的紙花（控制變量，低成本）；②取多只蝴蝶，觀察記錄蝴蝶落在兩種紙花上的次數(shù)（減少誤差）；③交換兩朵花的位置，重復實驗，記錄數(shù)據(jù)（減少誤差）；④分析數(shù)據(jù)，檢驗假設。
這個探究實驗的設計，教師對于“是什么將蝴蝶吸引到花上來的？”的問題解答，先是讓學生盡可能多地設計方案，然后經(jīng)過分析，告訴學生抓住一點，重點突破。學生經(jīng)過這樣的實驗方案的設計的體驗，對于以后的實驗設計就有了感性到理性的認識。
2.能理解固有的實驗設計方案并進行評價
我們不難理解評價的作用：檢查情況、發(fā)現(xiàn)問題、找出差距、明確方向、促進發(fā)展。所以，教學中對固有實驗設計方案評價的專題練習，將進一步積淀鞏固實驗設計的核心能力：①設置對照實驗，它是實驗設計要證明問題的核心；②嚴格控制實驗條件、努力減少誤差；③要考慮增加重復次數(shù)，反復驗證結果。
1．教材的地位與作用。《空氣與生命》是初中八年級下科學學科中綜合性很強的一個主題。它涉及了物質科學、生命科學、地球宇宙與空間科學也涉及實驗設計和探究，有效滲透科學思想和科學態(tài)度的教學。小學階段學生已經(jīng)感知了空氣的存在，知道空氣需要占據(jù)一定的空間，有一定的質量。《第一節(jié)空氣》基于學生基礎上運用《科學》學科中學到過的科學探究方法，認識空氣中的各種組成成分及其含量；引領學生認識空氣的成分的作用，通過實驗探究：設計實驗、進行實驗、觀察實驗，探究空氣的各成分及其作用。從而培養(yǎng)學生從科學實驗到科學結論的習慣。這堂課的教學為初中化學學科進一步探究認識氧氣、二氧化碳化學性質打下基礎，尤其是類比推斷和探究實驗設計的研究方法，引領學生走進科學研究的殿堂。
2．教學內容。主要是讓學生學會一些氣體的檢驗方法，認識空氣的基本組成及空氣中主要成分的作用。其核心概念是空氣的成分。在學習檢驗氧氣、二氧化碳和水蒸汽的檢驗方法后，通過學習讓學生懂得一些物質是可以用特定的方式檢驗的(如二氧化碳)，而有些物質沒有特定的檢驗方式，需要通過推論得出(如氮氣)。
3．教學目標。知識與技能：知道空氣的主要成分及其主要成分的用途；學會檢驗氧氣、二氧化碳和水蒸氣的方法。
過程與方法：利用檢驗氧氣、二氧化碳和水蒸氣的方法進行類比找推斷空氣的主要成分。
情感態(tài)度與價值觀：樹立科學的實驗設計觀念，學會科學地判斷分析實驗現(xiàn)象。培養(yǎng)學生從科學實驗到科學結論的習慣，科學地認識自然了解自然。關注空氣污染與人類健康的關系。
4．教學重難點。知道空氣的主要成分及其用途，空氣中氧氣含量的測定。
讓學生進行設計探究實驗，觀察實驗并得出科學結論。
二、學情分析
本堂課的教學對象是八年級學生，學生對化學的知識了解淺薄，特別是對化學實驗的設計操作規(guī)范都是很薄弱。本節(jié)的內容空氣貼近學生生活，利用學生已有的知識利用科學實驗能激起學生的興趣。但學生的關注點容易集中在實驗的本身，而忽略對生活、實驗中的科學現(xiàn)象的有效認知，教學中的探究實驗設計與評價對學生而言難度仍然較高，在教學過程中必須對學生進行探究實驗設計的有效指導。同時要求學生合作設計實驗，相互評價實驗方案，不斷完善實驗設計并實施演示實驗，獲得結論，真正體驗實驗過程，對于學生知識構建、科學素養(yǎng)的提高和教學目標的實現(xiàn)都是非常有效的。
三、教學理念
【關鍵詞】科學；興趣；實驗；探索學習科學課的過程，是從觀察現(xiàn)象，動手實驗出發(fā)，經(jīng)過形象思維和抽象思維形成概念、規(guī)律，然后再回到實踐中去進行檢驗和運用，是“實踐-認識-再實踐-再認識”的過程。實驗是學科學的最有效的手段。通過動手做實驗可以激發(fā)小學生愛科學的興趣，有效地開發(fā)學生智力，提高學生科學素質，培養(yǎng)他們對科學實驗的探究欲望。怎樣才能更好地上好小學科學實驗課呢?筆者認為開展小學科學實驗活動，應著力解決好以下幾個問題。
1. 明確實驗的基本要素
（一）明確實驗目的。做實驗之前，只有給學生提出做該實驗的目的是什么，任務是什么，才能使他們注意力集中到所要做的事上，才能使他們深入細致地去觀察去做。因此，明確實驗的目的對于學生上好實驗課是至關重要的，它能讓學生明白該實驗是為了研究什么而設置。
（二）明確實驗操作過程。每個學生理解能力不一樣，實驗的成功與否，主要取決于學生對實驗中的重點、難點、操作的把握程度，以及對實驗現(xiàn)象的分析、總結。做實驗每個學生都喜歡，但由于小學生尤其是低年級的學生，觀察事物時常是雜亂無章的，缺乏系統(tǒng)性和目的性，觀察時受興趣和情緒的影響很大，有時常常偏離觀察的主要目標。
（三）明確實驗中的觀察任務。讓學生明確了實驗前的觀察任務，才能在實驗過程中取得良好效果。教師要提醒學生動用一切感覺器官去全面觀察和感知。
運用眼、耳、口、鼻、手等感覺器官去觀察和感知實驗過程中形態(tài)、特征和聲、光、色、味、溫度等變化情況，時刻提醒學生注意觀察和感知每一個微小的地方，每一個細小的變化。以《觀察植物的種子》為例，課前要收集各種植物的種子，仔細觀察它們的外形有什么不同，不同的植物種子，它們的形狀、大小、顏色各不相同。
（四）明確通過實驗得出結果。從現(xiàn)象到分析比較、得出實驗結論，是一個以具體到抽象的思維過程，是思維從感性到理性的質的飛躍，只有完成了這個飛躍，才算真正得到了知識。在《磁鐵》的實驗中，當我們看到磁鐵能把帶鐵的東西吸起來，就知道磁鐵有吸引鐵的性質，所以就把磁鐵的這種特性叫做磁性。磁性有強弱，磁鐵上磁力最強的部分叫磁極，磁鐵有兩個磁極，把磁鐵用細線懸掛起來，等到它靜止時，磁極分別指向南方和北方，指北的磁極叫北極，指南的磁極叫南極。教師可以提示指南針就是根據(jù)磁鐵的這一特性發(fā)明的。通過實驗結果可以增強學生對現(xiàn)實生活中科學技術知識的理解，教師通過提問，有助于培養(yǎng)學生的思維能力，為學生學習文化科學知識奠定堅實基礎。
2. 千方百計拓展實驗空間
（一）因地制宜開辟實驗場所。小學科學實踐課的實驗場所不局限于學校的實驗室，實驗教師應該根據(jù)實際情況，帶領學生走出教室，走向校園、家庭、社會和大自然。將課內有限的探究延伸到課外活動中去。如在教學《觀察植物根的生長》一課的時候，就可以讓學生在家里自己做實驗，看看種子萌發(fā)先長什么，再長什么；植物的根向哪里生長，根的生長速度怎么樣；根有哪些作用，種子是怎樣變成幼苗的，植物莖的作用和怎樣開花結果的等。學生通過自己親自選材，親自種植，并把每天的生長都記錄下來，從而了解了植物的生長過程，通過實驗，使學生獲得植物生長變化的數(shù)據(jù)。
（二）選擇好實驗材料。根據(jù)實驗科目的需要，就地取材，教師可以充分調動學生的積極性進行實驗材料的選擇。如在做《沉浮與什么因素有關》時，實驗材料需要土豆、雞蛋、木板、鐵塊、塑料泡沫等等，就安排學生自己搜集帶來。
3. 讓學生充分體驗科學實驗的樂趣科學實驗興趣的培養(yǎng)，一是要讓學生親身經(jīng)歷典型活動；二是要在活動中充分發(fā)揮學生的主體作用，發(fā)揮他們的主動性和能動性。科學實驗應該讓學生充分參與，提高學生學習的興趣。實驗教師既要充分利用實驗室的器材，又要充分調動學生的積極性，大量搜集身邊的實驗材料。
（一）寓歡樂于學習實踐中。要充分利用實驗室的資源開展一些生動有趣的科學實驗。如在《觀察蚯蚓的身體》、《水在什么溫度時結冰》、《聲音是怎樣產(chǎn)生的》、《點亮小燈泡》、《種子發(fā)芽的實驗》等這些具有小制作、小實驗性質的實驗課時就應該給學生充分的時間進行實驗，在無危險時，盡情地實驗，痛快地玩耍，學中玩，玩中學，取得事半功倍的效果。
（二）著力培養(yǎng)學生自主探究能力。做實驗的目的是讓學生通過實驗進行探究，從而獲得科學知識。科學教材中實驗部分大多為探究性實驗，以促進學生科學探究能力的形成。在實驗中應鼓勵、引導學生大膽探究。如在教《點亮我的小燈泡》一課時，教師一開始簡單介紹了電池、電線、燈泡后，先不講明怎樣做才會讓小燈泡發(fā)光，而是提出疑問“誰能讓小燈泡發(fā)光。”在學生認識儀器的基礎上充分調動學生敢于思考，利用現(xiàn)成的儀器去實踐，并在愉快和諧的氣氛中爭著去比一比誰最快讓小燈泡發(fā)光，既激起學生的興趣，又培養(yǎng)了學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。
【關鍵詞】科學科；探索研究；實驗為基礎
科學課程是以實驗為基礎的一門學科。讓學生通過親自參加實驗獲得知識是科學課教學的關鍵。教學實踐證明，精心設計實驗，實驗設計的好壞直接影響到教學的成功與失敗。搞好科學教學的實驗設計應注意以下幾方面：
1、實驗設計要符合科學學科特點
一切科學科學都來自實踐，都是從科學實驗和生產(chǎn)實踐中總結發(fā)展起來的，小學科學也不例外。教師在教學時，要讓學生充分感受到大科學的豐富多彩，培養(yǎng)學生探求科學知識的興趣、愛好，增強學生學科學、用科學的能力。
認識科學始于觀察科學，讓學生用觀察的方法認識科學。如“四季星空”的教學，由于教學內容分散、抽象，學生很難形成對四季星空的整體認識。教師在實驗設計時，要科學地安排學生觀察四季星空，保證觀察的持續(xù)、完整。指導學生用正確的方法觀察，寫出觀察日記，積累有關四季星空的感性認識和材料。并引導學生歸納總結出：不同季節(jié)星座交替出現(xiàn)，北極星始終停留在原位置不動，周圍的星座繞著它逆時針轉圈，且一年轉一圈等有關四季星空的變化規(guī)律。“水的循環(huán)”的教學設計則可以采取另一種方法。教師充分利用學生已有的對水的感性認識。如：天上有下不完的雨、雪；淋濕的衣服會干，冬天關在屋子里洗澡窗玻璃上會有水珠等。引導學生通過實驗歸納總結出：水或冰受熱變成水蒸氣，水蒸氣遇冷變成水或冰的循環(huán)規(guī)律。讓學生通過實驗的方法認識科學現(xiàn)象，總結科學規(guī)律，使感性認識上升到理性認識。為培養(yǎng)學生科學世界觀創(chuàng)造條件，增加學生探索宇宙奧秘的興趣愛好。
2、實驗設計要符合學生的認知規(guī)律
教學活動是教師教與學生學的雙邊活動，學生是學習的主體。教師在實驗設計時要充分考慮學生的主體地位，讓學生在學習過程中能夠通過自己的觀察、思考、實驗得出結論，達到認識周圍科學現(xiàn)象的目的。低年級學生年齡小，注意力不易集中，感知世界往往從興趣出發(fā)，抓不住事物主要特征等特點。設計實驗時要采取多種方式，調動他們的各種感官有意識地直接觀察事物。如：“植物的根”的實驗設計，教師可通過提供大量的可供學生觀察的有代表性的實驗材料――植物的根，讓學生在觀察、比較的基礎上，歸納總結出：植物的根有直根和須根之分。常見的蘿卜、胡蘿卜等直根，土豆、紅薯等須根，它們可以儲藏養(yǎng)分即貯藏根。學生可以通過觀察直接獲得知識，而中高年級學生已初步具備了觀察事物的能力，且能自己動手做一些實驗。他們對神秘的科學界充滿了好奇，對探索科學奧秘充滿了自信。這時教師設計實驗，主要是以一種引路的方式讓學生多動手，多動腦，自己動手實驗獲得結論，并自己設計實驗驗證結論。這種設計可滿足學生強烈的求知欲，達到事半功倍的效果。
3、實驗設計要聯(lián)系科學條件
教學大綱規(guī)定：“科學課要密切聯(lián)系科學條件。”我縣地處鄂西山區(qū)，有豐富的動植物資源和礦產(chǎn)資源。這些抬頭可見，垂手可得的實驗材料，為豐富科學教學實驗提供了方便。教師在設計實驗時，充分利用這一科學優(yōu)勢，通過多種形式，使原本生動的科學課教學更加豐富多彩。
關鍵詞:實驗探究研究性學
課堂教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的主渠道,而實驗探究教學更是培養(yǎng)學生創(chuàng)新和實驗能力的最重要的手段。加強實驗探究教學,有助于培養(yǎng)學生的動手操作能力、觀察能力、獨立分析問題解決問題的能力,以及實事求是的科學態(tài)度和創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。學生通過主動的探索、發(fā)現(xiàn)和體驗,學會對大量信息的收集、分析和判斷,從而增進思考和創(chuàng)造能力。科學作為一門建立在大量實驗基礎上的探索自然規(guī)律的基礎學科,它本身的發(fā)展過程就是一個不斷發(fā)現(xiàn)、不斷開拓、不斷創(chuàng)新發(fā)展的過程;同時,學科的實驗性特點有利于培養(yǎng)學生研究性學習的潛在因素。根據(jù)自己的教學經(jīng)驗,筆者認為加強實驗探究教學可以從以下幾個方面入手:
一、創(chuàng)設實驗探究情境,激發(fā)學生的探索精神
興趣是一種直接的動力,正如教育家布魯納說的“學習的最好刺激,乃是對所學材料的興趣。”為激發(fā)學生對科學現(xiàn)象的興趣,教師應充分利用一切機會,給學生創(chuàng)造觀察科學現(xiàn)象的條件,使學生感受到科學的濃厚趣味性和神秘性。一個個“為什么”在學生們的心頭油然而生,讓他們愛學愛想。實驗的魅力深深地誘惑著學生,通過有趣的實驗,再加上教師的啟發(fā)誘導,促使他們認真觀察、分析、思維,促進智力因素的發(fā)展。激發(fā)學生心靈深處的、強烈的探索欲望,引導學生把“興趣”轉化為學習的動力資源。例如,在學氧化碳的性質之前,先做一個小魔術:在一個“空”礦泉水瓶內加入學生取來的自來水,塞緊瓶蓋后,讓學生震蕩,發(fā)現(xiàn)瓶子變扁了。學生們的學習興趣必然會很高漲,必定會追根究底問個為什么。接著學氧化碳的溶解性也就水到渠成了。又如在學習電動機時,先做電動機通電轉動的實驗。學生感到很驚奇,通電后線圈為什么會動呢?學生腦中有這樣的問題是人的天性。還可以試著把磁鐵拿掉,改變電流方向,改變電流大小,都會吸引學生去深究會發(fā)生什么現(xiàn)象及原因。
二、多做探究性實驗,少做或不做驗證性實驗
傳統(tǒng)的實驗教學,一般多為驗證性實驗,即最后達到驗證某個科學結論為目的的實驗教學。驗證性實驗雖然與課本內容很容易結合起來,但由于其重結果、輕過程,并且把學生的主動性置于被動地位。而探究性實驗則從科學實驗的特點出發(fā),注重實驗過程,尊重學生主動探究欲望,讓學生成為學習的主人。因此,我積極地變驗證性實驗為探究性實驗,還把部分演示實驗改成學生實驗,或上臺演示、或邊講邊實驗的形式,給學生提供更多的親自動手操作機會。如驗證光合作用合成淀粉的實驗,就讓學生在講臺上做:先是淀粉碘藍實驗,后對葉片進行酒精水浴加熱脫色,再對葉片進行碘藍實驗。在整個過程中,我只是引導學生注意如何操作,把實驗的主動性完全交給了學生。只能這樣,學生才會覺得實驗現(xiàn)象是真實可信的,更加堅定了他們對科學實驗的興趣。學生們在實驗過程中觀察現(xiàn)象,提出問題,解決問題,得出進行光合作用的條件。課堂上師生情感交流融洽,充分突出了學生的主體作用。
三、引導學生設計實驗,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神
對學生實驗的教學,教師要求學生按“預習——實驗——觀察記錄——分析討論——總結報告”的形式進行,對實驗中出現(xiàn)的問題組織學生認真討論分析原因,并找出解決問題的方法,并根據(jù)實驗的實際情況實事求是地寫出實驗報告,從面培養(yǎng)學生嚴肅認真,實事求是的科學態(tài)度和獨立分析問題、解決問題的能力。
更重要的是要引導學生實驗設計。在實驗設計時,一定要實行變量控制法,即只能有一個變量,這是實驗成敗的關鍵,只有這樣得出的結論才會有說服力。實驗設計的主要過程為:提出實驗課題,設計實驗方案,討論方案的可行性,實驗操作,對實驗進行分析、比較、評價。即“問題——理論探究(假設)——實驗操作(證明)——科學推論(結論)。”在設計實驗過程中不僅能提高學生的自學能力,而且還能培養(yǎng)學生求異思維等創(chuàng)新精神的培養(yǎng),提高學生的科學素質。例如,影響電磁鐵磁性強弱的因素的實驗時,必須先要設計好如何來體現(xiàn)磁性強弱的問題。學生經(jīng)過討論后認為:用大頭針較好,被吸引的大頭針數(shù)量的多少可以數(shù)出來,能較直接地體現(xiàn)磁性的強弱。雖然細鐵屑也可顯現(xiàn),但不可數(shù),不能做定量實驗。解決了這個問題后,就可以接著做主要的實驗了。又如浮力問題的實驗:先要設計如何做,做的過程中應記錄哪些數(shù)據(jù),實驗后如何對數(shù)據(jù)進行處理。為了實驗的準確性,往往還要進行對照實驗,最后得出使人信服的結論。
在實驗設計的過程中,還要注意設計實驗過程中可能出現(xiàn)的意外,這點往往被教師們所忽視。如點燃的酒精燈翻倒導致實驗桌燃燒、制取的氧氣量不夠、檢驗氫氣純度時的爆炸等,都必須要有預案。學生也就可以做到心中有數(shù),遇事冷靜、沉著。即使真的出現(xiàn)不該發(fā)生的事,學生也能自己解決問題。
四、加強實驗后的合作與交流
實驗完畢,興趣消退,這是青少年“善變”心理的基本特點。要想鞏固探究實驗的成果,必須引導學生做好實驗的后繼工作,即加強理論和實際操作相結合。學生在實驗后,需要在練習中消化、熟練和鞏固。教師要巧設、編選實驗訓練題,以幾分鐘即可完成為宜。要做到:①有計劃,有目的,有針對性,要求每道題目要聯(lián)系一項或幾項基本知識;②典型,有代表性、啟發(fā)性和聯(lián)系性;③有一定梯度,思考性強。教師對課堂練習要有討論、評議。更要講清審題和解題的思路,讓學生知其然,進而知其所以然。從而對實驗知識的擴展,總結和提高,它真正幫助學生將知識轉化為能力和技能。
五、指導學生開展課外實驗探究,發(fā)展學生的創(chuàng)新能力
進行科學實驗要遵循實而小及情趣性的原則,這樣才會激發(fā)學生的探究欲望,引起他們的研究沖動。在教學實踐中,應從學生實際生活出發(fā),從學生興趣入手,確定學生實驗課題的范圍。如“自制發(fā)電機”、“酸堿性試劑”、“自制干濕球濕度計”等。采取“自設方案——討論——選擇方案——實驗驗證——總結報告”的程序進行教學,讓學生親自參與實驗設計并通過實驗驗證。這樣能較好地培養(yǎng)學生的科研意識以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。
贊可夫認為“興趣是開展智力的催化劑”。學生在科學實驗探究過程中得到了樂趣,加強了興趣,為它們發(fā)展智力提供了動力,培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,為他們以后的學習打下堅實的基礎。這是科學實驗探究教學的精髓所在,也是新課標提出的研究性學習的必由之路。
參考文獻:
在高三一輪復習過程中滲透新課程的理念，面向全體學生，提高學生的生物科學素養(yǎng)；通過合作學習和展示性學習增強復習課的實效性，提高學生的備考能力。
二、教材分析
本課的內容是歷年高考的重點，在整個高中課本中處于相當重要的地位。“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”隱含的科學研究方法和所涉及到的一系列經(jīng)典實驗，對提升學生實驗設計和實驗分析能力提供了很好的素材，是培養(yǎng)學生科學研究能力的很好的載體。
三、學情分析
本節(jié)課為高三一輪復習課，學生通過閱讀課本和導學案能回答出經(jīng)典實驗的結果和結論，但對實驗中體現(xiàn)的科學研究思路以及所遵循的基本原則還不是完全清楚；對生長素的運輸方式和方向及影響因素，還存在理解問題；離考綱中“能對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋”的要求還有一定的距離。
四、教學目標
1.知識與技能
（1）概述生長素的發(fā)現(xiàn)過程以及產(chǎn)生、運輸及分布。
（2）解釋植物向光性原因。
（3）對經(jīng)典實驗進行分析和評價。
（4）模仿生長素發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典實驗進行實驗設計。
2.過程與方法
（1）通過閱讀課本自主復習，提高自學能力。
（2）依據(jù)科學探究的基本環(huán)節(jié)和小組合作探究方法，提升實驗設計能力和實驗分析能力。
3.情感、態(tài)度與價值觀
要關注自然現(xiàn)象，體會科學發(fā)現(xiàn)的艱辛，認同科學發(fā)現(xiàn)需要不懈的探索精神。
五、重點難點
教學重點：生長素發(fā)現(xiàn)過程。
教學難點：實驗設計的嚴謹性分析和實驗設計。
六、教學策略
1.利用導學案指導學生課前自主復習，根據(jù)導學案指導課堂小組討論（合作學習）。
2.多媒體課件展示討論問題，利用展臺進行小組匯報（展示性學習）。
七、課前準備
1.學生的準備：閱讀課本，完成導學案中自主復習內容。
2.教師的準備：制作PPT課件，制作導學案。
八、教學過程
1.教學過程
預測高考出題趨勢高考考點細化逐一落實考點生長素的發(fā)現(xiàn)過程生長素的產(chǎn)生、運輸和分布限時訓練。
2.教師活動
（1）根據(jù)近十年高考題及近幾年各地模擬題預測出題趨勢。
（2）出示高考考點，指出本節(jié)要探究的問題。
（3）提問并引導學生歸納生長素發(fā)現(xiàn)過程中體現(xiàn)的生物科學研究方法，教材中還有哪些發(fā)現(xiàn)過程運用此方法？假說—演繹法的步驟是怎樣的？科學實驗遵循的原則有哪些？
（4）引導學生探究生長素發(fā)現(xiàn)過程（科學家、實驗、結果、結論），利用多媒體課件展示達爾文的實驗過程和結果，讓學生討論交流：達爾文實驗哪些組可以形成對照？單一變量是什么？結論如何？詹森實驗結論是什么？是否嚴密？如何使之嚴密？拜爾實驗自變量是什么？結論如何？為何要在黑暗條件下進行？溫特實驗自變量是什么？結論如何？是否受單側光的影響？
（5）引導學生解釋植物向光性原因，并提出問題：單側光引起生長素分布不均勻的原因還可能有哪些？
（6）用幻燈片顯示極性運輸及橫向運輸圖示，引導學生分析影響因素，指出高考已考過的題。
（7）發(fā)放考題及評分標準。
3.學生活動
聽講明確考點，以便查缺補漏思考并回答問題交流并展示討論結果大膽提出假說，設計實驗驗證結論并展示思考并回答問題做題并對答案，規(guī)范答題。
4.設計意圖
（1）引起學生對本課的重視。
（2）使學生心中有數(shù)，復習基本考點不盲目。
（3）使學生熟悉科學探究的基本環(huán)節(jié)和方法，關注實驗設計的原則以便提升實驗設計能力和分析能力，使學生明確每位科學家在生長素發(fā)現(xiàn)過程中所作的貢獻。
（4）通過對各組實驗結果的比較、討論，培養(yǎng)學生的語言組織能力、觀察分析問題能力以及合作精神。同時，也能讓學生體驗到科學探究的嚴謹以及研究成果的來之不易。
（5）培養(yǎng)學生動手能力，語言表達能力，讓學生體會實驗設計的巧妙，科學實驗的嚴謹，認識到科學是無止境的，要大膽質疑，提出自己的想法。
（6）使學生明確高考考察的細微之處。
（7）讓學生通過做高考題，明確考題方向。
九、作業(yè)設計
1.設計實驗，探究胚芽鞘彎曲部位在尖端還，是尖端下面的某段。
關鍵詞：初中科學實驗；教學；情感目標
一、問題的提出
科學在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天發(fā)揮著越來越重要的作用，初中科學的教學方法、教學內容以及教學目標的實現(xiàn)越來越多地 被當代教育工作者所重視。科學的態(tài)度、情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)應該體現(xiàn)在初中科學教學的全過程之中。使學生養(yǎng)成積極健康的情感態(tài)度，對于學生正確認識科學的本質以及今后的良好發(fā)展尤為重要。
當前，在我國初中科學實驗教學的過程中，往往過多地重視知識的講授，而忽視了學生情感態(tài)度方面的培養(yǎng)，致使許多教師在科學實驗教學的過程之中，只關注于學生實驗操作的步驟、實驗的結果等，而對于學生的情感態(tài)度極少關心。
二、實現(xiàn)情感目標的對策
教學目標可以分為：認知、情感以及動作技能三部分。初中科學作為一門以實驗為基礎的學科，實驗教學是其教學過程中的重要環(huán)節(jié)，通過實驗教學，學生在掌握科學基本概念及相關理論的同時，其學習興趣也會被相應的激發(fā)，學生對自然與社會的情感也會得到一定的培養(yǎng)。要解決目前我國初中科學實驗教學中存在的問題，我們應該從培養(yǎng)學生的情感態(tài)度與價值觀入手，具體來說應從以下幾個方面進行：
1.激發(fā)學生的學習興趣
要想實現(xiàn)初中科學實驗教學中的情感目標，最為主要的就是讓學生對此課程產(chǎn)生興趣。俗話說，興趣是最好的老師，只有使學生對初中科學這門課程產(chǎn)生興趣，他們對科學知識的欲望才會被激發(fā)，進而具有學習的內在力量，從而在課程學習中專心致志地研究，最終使得學習效率得以提升。實驗教學作為初中科學教學活動中的重要環(huán)節(jié)，可以通過良好的實驗設計來激發(fā)學生學習的興趣。在進行實驗設計時，教師要遵循科學性、系統(tǒng)性以及趣味性的原則，使之便于激發(fā)學生的學習興趣。只有這樣，教學中的情感目標才容易達成。
例如，在進行“科學在我們身邊”這一節(jié)的講授時，教師可以設計如下實驗：在實驗桌上放著點燃的蠟燭和塑料瓶、漏斗以及書本，隔著這些形狀不同的物體吹蠟燭，看哪些會把蠟燭吹滅？讓學生先猜想一下，然后進行實驗，并思考其中的道理。分組實驗后，讓學生討論：為什么隔著塑料瓶、漏斗能夠把蠟燭吹滅？而隔著書本則不行？教師要引導學生從這些物體的形狀上尋找答案，并鼓勵學生尋找更多的物體來進行實驗。這類探究式的實驗可以將學生推理、判斷以及觀察的能力和他們已有的知識緊密結合，從而激發(fā)他們的求知欲望，進而增強他們對科學的學習興趣。
2.教師合理引導
學生作為學習的主體，在初中科學實驗教學的過程中，教師應該充分地調動他們學習的積極性，合理引導他們獨立思考，在輕松愉快的氛圍中學習知識，提高他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力。教師在進行引導時既不能讓學生過于自由散漫，不著邊際地進行實驗，也不能對學生的實驗過多干涉。在學生實驗的過程中碰到不明白的地方可以適當?shù)剡M行指導，引導他們研究、思考的方向。此外，教師還要對學生的學習成果進行評價，以此來鼓勵他們積極進行實驗創(chuàng)新，增強其學習的積極性。
3.充分發(fā)揮學生的主觀能動性
在初中科學實驗教學的過程中，教師應該合理地設計演示實驗，多設置一些問題環(huán)節(jié)。以往教學中所使用的傳統(tǒng)演示實驗大多忽視了激發(fā)學生的思維，學生的創(chuàng)新意識及能力很難得到培養(yǎng)。教師如果能夠事先合理地設計演示實驗，在實驗進行的過程中，提出一些可能出現(xiàn)的問題，讓學生自己去思考接下來會發(fā)生什么現(xiàn)象，或者實驗結果出現(xiàn)后，讓學生自己去思索背后的原因。這樣不僅可以讓學生通過自己的思考學習到科學知識，還可以使得他們的創(chuàng)新思維得到激發(fā)。例如，在教學“大氣的壓強”時，教師可以引導學生總結和回憶水的壓強，讓學生自主設計大氣壓強的測量方法。通過這樣的設計，可以使得學生在科學實驗教學的過程中既動手又動腦，使得他們的創(chuàng)新意識得到最大程度的激發(fā)。
4.注重課堂氛圍的營造
在初中科學實驗教學的過程中，教師應該努力營造輕松愉快的氛圍。學生在進行實驗操作的時候會出現(xiàn)各種各樣的問題，此時教師不應該一味地批評，而是應該耐心地幫助學生查找出現(xiàn)問題的原因，并仔細地給學生講解實驗步驟，消除他們因為害怕等原因而產(chǎn)生對實驗課堂的抵觸心理。在進行實驗之前，教師可以介紹一下接下來學生要做的實驗是由誰創(chuàng)造的，在其創(chuàng)造實驗的過程中發(fā)生了什么趣聞，使得學生在輕松愉快的氛圍中掌握科學知識。而且，教師的耐心指導、熱情和藹的真摯情感，在培養(yǎng)學生的情感因素的過程中也會發(fā)揮重要的作用。
任何學習活動都是情感活動和認知活動的統(tǒng)一，科學實驗教學中情感目標的實現(xiàn)是新課改課程目標中的重要內容。在進行初中科學實驗教學過程中，不僅要重視基礎知識的教授，更要注重學生情感目標的實現(xiàn)。加強對學生情感目標的培養(yǎng)，是我國實施素質教育的重要體現(xiàn)，是培養(yǎng)符合21世紀全面發(fā)展人才的需要。使學生樹立正確的價值觀和人生觀，每個科學授課教師都承擔著重要的責任。
參考文獻：
本節(jié)是普通高中課程標準實驗教科書人教版生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第3章第1節(jié)的內容。《普通高中生物課程標準》對該部分的要求是“概述植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程”，要求教師按照“理解水平”進行教學。根據(jù)新課程的理念，高中生物教學重在培養(yǎng)學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物科學素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“引導——探索——歸納”的方法為設計思想，以科學探索的過程為脈絡安排教材，將幾個經(jīng)典實驗列出流程圖，讓學生描述實驗過程，進而分析實驗，得出結論。此設計思想，一方面，讓學生充分領略在生長素發(fā)現(xiàn)過程中科學家創(chuàng)造性的思維方式和嚴謹?shù)目茖W方法；另一方面，使學生有更多的交流表達機會，從而實現(xiàn)課堂中教師的主導和學生的主體作用，提高學生的分析表達能力，訓練學生科學的思維方法。
2.教學分析
2.1 教材分析
本節(jié)課主要講述了生長素的發(fā)現(xiàn)過程以及生長素的產(chǎn)生、分布和運輸。在通過植物向光性現(xiàn)象的觀察、探討中，提出正是向光性的研究，引導著人們揭示植物生命活動調節(jié)的奧秘，進而介紹生長素發(fā)現(xiàn)過程中幾個經(jīng)典實驗，通過學生對實驗過程的探討交流中，使學生體驗科學家探索的過程和科學知識形成的過程，領悟科學家如何發(fā)現(xiàn)問題，尋找證據(jù)，在嚴密推理的基礎上作出判斷，理解科學的本質和科學研究的方法，同時讓學生明白科學探索過程的曲折。
2.2 教學目標
知識與技能：（1）概述植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程；
（2）體驗發(fā)現(xiàn)生長素的過程和方法；
（3）評價實驗設計和結論，訓練邏輯思維的嚴密性。
過程與方法：（1）通過分析經(jīng)典實驗，提高邏輯思維的嚴密性；
（2）通過對科學家實驗的分析和技能的訓練，提高科學實驗設計的嚴謹性。
情感目標： 通過分析科學家發(fā)現(xiàn)生長素的實驗過程，體驗科學實驗的辛苦和樂趣，形成熱愛科學的情感。
2.3 教學重點、難點
教學重點：生長素的發(fā)現(xiàn)過程。
教學難點：（1）科學實驗設計和推理的嚴謹性分析；
（2）生長素的產(chǎn)生、運輸和分布。
2.4 學情分析
（1）知識方面：學生已經(jīng)學習了人和動物生命活動的調節(jié)，對于激素對生物生命活動的調節(jié)有了初步的認識，為新知識的學習打下了較好的基礎。
（2）能力與思維方面：本節(jié)與實際生活聯(lián)系比較緊密，學生會有較大的興趣，但有些內容比較抽象，如科學家的探索過程、試驗的設計評價等，同時由于部分學生思維活躍，探究意識強，還有部分學生習慣被動接受知識，不具備或不愿意進行探究，因此，老師要做好啟發(fā)引導，讓所有學生都能得到不同程度的發(fā)展。
2.5 教學條件分析
由于受實驗條件的限制，本節(jié)課的幾個經(jīng)典實驗學生不能完全親自動手，所以教師在課前要準備好教學用具，在教學中注意利用多媒體、教學模型、教材插圖等，同時巧妙設計問題，讓學生在問題探討交流過程中掌握本節(jié)課的知識。
3.教學策略
3.1 教法分析
通過創(chuàng)設情景，激發(fā)學生學習興趣，通過層層設疑，引導學生相互交流、評價，培養(yǎng)學生自主合作探究意識，通過演示、討論、引導——探索——歸納、講授等教學方法，完成目標。
3.2 學法指導
通過創(chuàng)設情境，引領學生進行探究或自主閱讀，把學生的感性認識進一步上升到理性認識。在教學中先用多媒體演示幾個經(jīng)典實驗流程圖，然后由學生描述實驗過程，進而進行討論、分析實驗，得出結論。通過科學發(fā)現(xiàn)過程揭示向光性原因并構建起生長素產(chǎn)生運輸、分布知識體系，學會活學活用，獨立解決與本節(jié)內容有關的實際問題。
3.3 課時安排：1課時
3.4 教具準備：小麥向光性實驗 多媒體課件
4.教學過程
5.教學反思
[摘 要]小學科學課程改革對小學科學教師的科學素養(yǎng)有了更高的要求，科學素養(yǎng)包括科學探究、科學方法、科學精神和科學態(tài)度。通過問卷調查，文章分析了師范生在科學素養(yǎng)方面最需要的是探究式學習，最大的問題是自發(fā)形成的不正常的科學實驗觀、科學價值觀等。文章總結了為解決上述問題所采取的部分實踐方法，對同類學校在學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)上有一定借鑒作用。
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關鍵詞 1科學素養(yǎng)；探究式學習；科學價值觀；科學實驗觀；科學決策能力；公民責任
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1671-0568(2014)35-0107-02
基金項目：本文系無錫市級課題“無錫市小學科學教師素質結構及培養(yǎng)策略的研究” （編號：J/D2011/33）的科研成果。
2003年秋，我國小學教育階段開始普遍使用《科學》教材。 《小學科學課程標準》這樣闡述《科學》課的意義：“早期的科學教育將對一個人科學素質的形成具有決定性的作用。”可見教育部門對《科學》課程的重要性定位非常高。 《科學》新課程目標是：通過小學科學課程的學習，使學生掌握關鍵的基礎科學知識和技能，培養(yǎng)科學興趣和思維習慣；了解科學探究的基本過程和方法，并應用于力所能及的科學探究活動：了解科學和日常生活及社會可持續(xù)發(fā)展的關系；理解求真務實、開拓創(chuàng)新是科學精神的核心。由此可見，小學科學課程目標以培養(yǎng)科學素養(yǎng)為中心，與初中和高中理、化、生自然科學課程目標是統(tǒng)一的，小學科學啟蒙教育是科學課程九年一貫制的重要組成部分。而小學科學教師本身的科學素養(yǎng)是順利實現(xiàn)科學課程目標的基礎和保證。韋鈺院士曾指出，科學素養(yǎng)不僅包括科學知識和科學探究，更包括科學精神、科學態(tài)度。另外，1996年出版的美國《國家科學教育標準》中提到的科學素養(yǎng)主要包括：科學概念、科學研究的方法論、科學倫理、科學與人文、科學與社會、科學與技術等。為了使無錫城市職業(yè)技術學院（以下簡稱“我院”）培養(yǎng)的師范生具備良好的專業(yè)素質，使我院承擔的教學培養(yǎng)任務具有較強的科學性、針對性和實用性，筆者從科學探究、科學精神和科學態(tài)度三個主要層面對學生的科學素養(yǎng)進行養(yǎng)成式培養(yǎng)。我院化學組申請了市級課題“無錫市小學科學教師素質結構及培養(yǎng)策略研究”，為了使研究成果能得以推廣并轉化為科學素養(yǎng)培養(yǎng)模式，更好地服務于教育教學。
一、利用探究式教學養(yǎng)成探究式學習思維
在課題研究前期，筆者組織開展了一次關于“探究性學習中小學教師素質”的調查。調查隨機選取了無錫大市（含江陰、宜興）15所學校的130位教師，采取訪談和問卷形式。通過訪談了解到，教師反映的熱點話題是探究式教學，最希望在探究式教學方面得到培訓。問卷調查顯示：45.57%的教師聽說過探究式教學但不了解，49.37%的教師了解但沒系統(tǒng)學習過。說明無錫市小學教師對探究性教學過程和方法的認識和了解還不夠，要培養(yǎng)合格小學科學教師，就必須進行探究式教學實踐，使探究式學習思維成為師范生的思維習慣。目前，何為探究式學習、如何設計探究式教學過程眾說紛紜，筆者比較了一些具有代表性的探究學習理論之后，借鑒美國（國家科學教育標準》中對科學探究的表述： “科學探究指的是科學家們用來研究自然界并根據(jù)研究所獲事實證據(jù)做出解釋的各種方式。科學探究也指的是學生構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法的各種活動。”因此，筆者遵循“解釋性原則”制定探究教學七個環(huán)節(jié)：發(fā)現(xiàn)科學現(xiàn)象、提出科學問題、猜想與假設、設計實驗進行科學探究、嘗試解釋實驗現(xiàn)象、得出科學概念、嘗試將科學知識運用于生活。結合學生實際、教材內容安排順序、教學進度，在一年級下半學期集中開展探究式教學實踐，這一階段的學習內容包括金屬及其化合物、非金屬及其化合物，非常適合運用“解釋性原則”進行科學探究活動，如從“水雷事件”為切人點探究金屬鈉的性質，以“食品安全”事件為切入點探究過氧化鈉的性質，以“氯氣泄露”為切入點探究氯氣的性質等。
二、通過實驗設計交流、實驗操作養(yǎng)成實驗能力
在探究式教學中發(fā)現(xiàn)，七個環(huán)節(jié)節(jié)節(jié)相扣，學生在探究學習中能走多遠和自身的實驗設計能力高度關聯(lián)。要提高學生的探究式學習效率，需提前一步培養(yǎng)學生的實驗設計、實驗操作能力。筆者把一年級第一學期的教學重點做了調整，把除雜和提純由原來的1課時擴展為5課時，講解物質除雜、提純的思路和方法后，在實驗室給學生幾包混合物，由他們自由發(fā)揮進行除雜和提純，撰寫實驗報告并按組交流。教材“鐵和水蒸氣反應實驗設計原本只占半個課時，現(xiàn)調整為3課時，分別學習實驗設計范例、實驗設計原則概括和方法總結、實驗作圖和實驗設計交流，利用三節(jié)課系統(tǒng)講授物質制取、除雜及性質檢驗的綜合性實驗的一般流程、設計思路和設計原則。讓學生設計簡單的實驗并在紙上作圖，將優(yōu)秀作品張貼在教師墻上供大家學習，同時將理論知識向感性認知延伸，讓學生走進實驗室動手操作，熟悉實驗儀器的種類和用途。課堂授課、實驗設計交流、動手操作等都為開展探究式學習搭橋鋪路，筆者也深刻體會到探究式學習不能只強調學習探究的方法，降低科學知識的掌握，相反在探究學習過程中，只有將元素化物知識和實驗知識掌握扎實的學生才能把科學探究順利進行下去，因而探究式學習對科學知識、實驗技能的要求會更高。
三、通過課堂反思養(yǎng)成科學價值觀、科學實驗觀
教師和學者普遍認為學生的科學素養(yǎng)是在探究式學習之后自發(fā)形成的。在談到探究式教學促進科學素養(yǎng)形成時多用“潛移默化”這個詞。然而，韋鈺院士曾指出，科學素養(yǎng)不僅包括科學知識和科學探究，更包括科學精神、科學態(tài)度。是否正確掌握科學知識與科學研究方法是顯而易見的，然而自發(fā)形成的科學精神和科學態(tài)度是否正確并不容易被知道。為了弄清學生在經(jīng)歷科學探究后形成了怎樣的科學精神和科學態(tài)度，筆者在每次探究學習后都做一次調查問卷，問卷結果顯示自發(fā)形成的科學精神和科學態(tài)度存在三個嚴重問題：認為科學是罪惡之源，認為實驗是終端證據(jù)無需被檢驗，認為從事科學的目的是產(chǎn)生經(jīng)濟效益．有這三種思想的學生比例分別為91.4%、52%、71.2%。其中認為科學是罪惡之源或將對科學技術產(chǎn)生巨大威脅，如可能產(chǎn)生否定科學、抵制科學、將食品安全問題和公共安全問題歸罪于科學的行為。為了引導學生形成科學的實驗觀和科學價值觀，筆者在探究式學習之后以課堂討論形式開展反思與交流，主要針對化學傷害事件、食品安全事件反恩人類的行為和科學的本質，追溯科學史反思科學技術的意義。通過不斷地反思與交流，使學生形成以下觀點：①科學只是工具、鑰匙，人類決定了科學如何被使用，不能把錯誤使用科學而產(chǎn)生的罪惡歸咎于科學：②科學的發(fā)展呈現(xiàn)螺旋式，科學實驗的結果能幫助歸納出科學概念，但不能迷信實驗結果，它需要被證明和檢驗；③科學的最終價值在于促進人與自然和諧相處，出于功利目的的科學研究是不可取的，反對與人類、自然和諧發(fā)展背道而馳的科學研究。探究反思后對學生再次進行問卷調查，調查顯示學生的科學價值觀、科學態(tài)度和科學精神都得到明顯改觀。
四、通過科普教育養(yǎng)成將科學應用于個人決策的能力
20世紀80年代，全國科學教師協(xié)會認為個人“科學決策能力”屬于科學素養(yǎng)。在我國科技場館、科普讀物、網(wǎng)絡科普（果殼網(wǎng)、維基百科等）、科教電視節(jié)目組成的科普網(wǎng)絡正在發(fā)揮強大的科普推廣作用。像全球變暖、酸雨、食品安全、霧霾、納米材料等與生活息息相關的問題對普通民眾來說耳熟能詳，這不得不說是科普網(wǎng)絡的功勞。隨著網(wǎng)絡的普及、手機終端技術的升級，學生想要獲得這些科普知識越來越方便和快捷。但是，不能因為這個原因就忽視化學教學的科普責任。學校科學教育包括科學知識和科學素養(yǎng)教育，而科普教育是提高科學素養(yǎng)的手段之一。因此，應將學校科普教育作為科學普及的主陣地，與校外科普教育相互配合，使兩種科普教育在內容上互為補充。利用教學科普，提高學生科學決策力。例如，被燙傷后該怎么辦？潔廁靈和漂白粉能不能混合使用？如何選擇油漆？能不能經(jīng)常染發(fā)？涂指甲油好不好？等等。如果學生學習了化學這門課，但是并沒有了解化學品、沒有在生活中運用相關關化學知識的能力，就是化學教育的失敗。
五、通過調查活動和論文比賽養(yǎng)成學生的公民責任意識
國家興亡匹夫有責。談到公民責任意識，國家行政學院社會和文化教研部李志明撰文認為“科普的責任在于促進公眾理解科學，從而促進科學事業(yè)的發(fā)展，提高公民科學決策能力，確保科技發(fā)展朝著有利于人類社會的方向發(fā)展”。教育除了要做到讓學生愛民族，知禮儀、有追求，還應當讓學生明確自己的社會責任在哪里。我院化學組承擔了無錫市專員技術人員公修課《環(huán)境保護和生態(tài)文明建設》培訓師任務，在交流中發(fā)現(xiàn)城市垃圾分類雖然提了很多年，但工作進展不盡如人意，垃圾分類回收效果停滯不前，在道路上增設了可循環(huán)垃圾桶，而響應的人并不多。另外，中水、雨水利用率極低，裝修商品房時私自將洗衣機廢水接人雨水管道，增加廢水處理成本，一所新建的現(xiàn)代化垃圾處理廠因公眾不理解而擱置等。這些是人的意識問題帶來的社會矛盾，因而要將環(huán)保工作的背景、前因后果、現(xiàn)實危害、具體實施方法等問題具體化、細節(jié)化，只有這樣才能深入人心引起共鳴。筆者帶領學生走訪環(huán)保局、城市垃圾管理處、水污染處理廠，調查無錫市化工廠、印染廠、紡織廠可能產(chǎn)生的廢棄物，實地走訪無錫市垃圾處理廠，并讓學生拍攝照片、制作短片、撰寫論文，將以上成果在校內交流，優(yōu)秀論文選送參加江蘇省學生論文評比。
科學課的教學是建立在動手基礎上，實驗是小學科學探究活動的主要方式，分組實驗更是科學課上教師常用的手段。放眼現(xiàn)今的科學課堂，科學教師大多很怕做實驗，究其原因，實驗教學的有效性得不到保障。小學科學實驗課合作教學為何低效？如何提高實驗目標達成度？這些是急需分析和解決的問題。
一、合理分組分工，變“隨意”為“有序”
在科學課中，分組實驗是一種常見的教學形式，也是教師充分引導學生進行探究，充分地展現(xiàn)學生能力，反映學生思維發(fā)展水平，進行雙向互動的一種教學活動。但分組的不合理使實驗成效大打折扣。很多科學教師實驗時采用的是按座位自由分組，座位相近的同學組成一個組，或4人或6人，器材不夠的時候可能小組的人數(shù)更多。上學期某老師上《紙的研究》，實驗時教室里熱熱鬧鬧，氣氛熱烈，但仔細一看，有的同學確實在認真實驗，可有的同學拿著紙“研究”起了自己感興趣的問題，還有的同學已經(jīng)趴到其他小組桌上去了……為什么會如此呢？我認為首要原因是實驗分組和分工出了問題。不合理的分組、分工導致了實驗效率的低下。我認為，實驗組成員不能依座位而定，應充分考慮學生的興趣和性格等特點。1．合理分組自主性是小學生科學實驗的首要特征，也體現(xiàn)在小組合作實驗中。要體現(xiàn)每位學生的自主性，就要讓學生按不同的興趣，合理分組。但學生因年齡所限，不能像成人一樣理性分組。學生根據(jù)個人喜好選擇隊友，往往會出現(xiàn)“強強聯(lián)手”和部分學生“沒人要”的現(xiàn)象。教師這時應發(fā)揮主導作用，把小組成員進行適當調整。要讓學生明天如何分組是實驗前首先要考慮的問題。首先小組人數(shù)不宜過多，以4~6人為宜。不同年級、不同合作內容，所需人數(shù)也不一樣。三、四年級的合作一般為較簡單，如《空氣的性質》《研究土壤》《神奇的水》等活動，一小組4人即可，人數(shù)太多將會不利于學生間的交流和個人才能的充分展示。而高年級的合作內容趨于復雜，如《養(yǎng)蠶》《擺的研究》《搭支架》等，一小組可安排6人，人數(shù)太少也不利于活動的開展。其次，合理分組，能確保各小組水平相對均衡，為實驗中分工做好準備，這是保證實驗順利開展的前提。2．分工合作光有分組還不夠，要想實驗順利開展還要進行合理分工。學生因年齡所限，分工容易雜亂無序，這時教師應給予適當?shù)闹笇В寣W生掌握小組合作分工技巧。例如，五年級下冊“形狀與結構”單元，《搭支架》《造房子》是兩個連續(xù)的合作活動。學生提出四人小組人太少了，有點忙不過來。于是我安排6人一組。教師先對各小組要完成的任務做出布置，再將各項任務劃分給不同的責任人，接著負責人進行一定的指導和培訓。人人在小組中都有事可干，并對自己從事的任務負責。大家在努力做好“本職工作”的同時，積極協(xié)助小組其他同學。每位組員的價值都得到了體現(xiàn)，使小組合作學習變得更加有序高效。對于五、六年級的同學，因為有了自主意識和能動性，建議在小組中的角色經(jīng)常交換，這樣學生可以嘗試實驗中的不同角色，即使出現(xiàn)突發(fā)狀況，活動也能順利開展，還能激發(fā)學生的實驗積極性和自信心。
二、掌握探究價值，變“要我做”為“我要做”
有些教師逢科學課必合作，其實是不需要的。教材中有些內容不適合合作，而應發(fā)揮學生個人的主觀能動性。如三年級《尋找有生命的物體》一課，我曾讓孩子們以小組為單位在校園中觀察，但一堂課下來收效甚微。究其原因，孩子們因為年齡小，自控能力不足，脫離了教室的環(huán)境，就變得自由起來。因此根據(jù)老師要求認真觀察的孩子很少，大多趁機玩起來，合作效果自然很差。另外這一內容沒有開展小組合作的必要，完全可以自主學習。由此看來，合作的內容應有選擇，必須是經(jīng)過合作能有成效的，否則只是浪費時間和精力，反而養(yǎng)成依賴他人等不良的合作習慣。
三、完善實驗設計，變“障礙”為“通途”
伽利略曾說過：“一切推理都是從觀察與實驗中得來。”探究是科學實驗的靈魂。如果實驗設計存在缺陷，學生在實驗時就無法操作，必然導致小組實驗的無序和混亂。這樣既浪費寶貴的課堂時間，更會妨害學生的科學探究積極性。如四年級上冊“冷和熱”單元第2課《熱的傳遞》，在研究熱在固體中的傳遞情況時，很多老師喜歡延續(xù)原先《自然》課的實驗設計：準備一根長鐵絲，將鐵絲固定在鐵架臺上，在鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，用酒精燈加熱鐵絲的一端，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。學生通過實驗感知熱在固體中的傳遞方式是傳導，發(fā)現(xiàn)熱會從較熱的一端傳向較冷的一端。這個實驗設計看似沒有問題，但在實際操作中學生花了不少時間粘火柴，可很多都粘不牢，成功的寥寥無幾，好不容易粘成功了，不小心一碰又掉下來了，浪費了大量時間，結果實驗未能完成。這個實驗的問題究竟出在什么地方呢？教師如果在學生實驗前先動手試試，就會發(fā)現(xiàn)問題。蠟燭燃燒后先要熔化成液體再凝固。鐵絲很細，把火柴固定在一個位置已經(jīng)不容易，當把蠟滴在鐵絲上時，它的凝固時間很快，且黏性不大，所以很難粘上去，因此做成功是需要花費很長時間的。小組合作是實驗教學中重要的組織形式，是提高小學生科學素養(yǎng)和各方面能力的有效手段。要真正把它落到實處，需要教師在實驗教學過程中充分發(fā)揮自身的教學智慧，改“低效”為“高效”，只有把握學生心理特點，遵循他們的行為特點，在分組分工、實驗選擇、實驗設計、實驗操作等方面多花心思，使學生都能想動手、能動手、會合作，從而真正發(fā)揮小組合作的效應，達到效益的最大化。
作者：江春艷
一、師生做好課前準備
1、教師準備：教師在實驗前要做好充分的準備，明確實驗目的，做好器材準備，實驗課前試做一遍，做到心中有底，并設計好實驗記錄單。
2、學生的準備：事先讓學生明確實驗內容，自己準備實驗材料。教師在備課時羅列出一單元中可以叫學生準備的材料清單，讓學生事先去準備好。
二、充分激發(fā)學習興趣
1、創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的興趣
創(chuàng)設情境是根據(jù)小學生的身心特點，幫助他們建立一個有利于學習的心理環(huán)境和認知環(huán)境，使他們產(chǎn)生對科學學習的需要，激發(fā)起學習探究的熱情，調動起參與學習的興趣。良好的教學情境猶如一個“磁場”，吸引著學生進入一個充滿問題、充滿探究的科學世界。
2、巧設懸念，促使學生去實驗
懸念是學生對新知識的興趣來源，我們在教學中應該結合小學生的心理特征及認知規(guī)律，結合科學學科的特點，巧設懸念，誘發(fā)學生的學習興趣，使學生產(chǎn)生強烈的實驗愿望。
三、有效調控實驗過程
1、緊扣實驗目的
實驗目的為的是讓學生在實驗中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，理解規(guī)律，從而掌握規(guī)律，我們不該毫無目的，隨心所欲。
2、明確觀察任務
實驗前學生要明確觀察任務，教師根據(jù)具體的實驗對學生提出實驗要求。學生在觀察實驗時，如果教師不加以指導，學生的觀察往往會無目的、漫不經(jīng)心。他們常常只會注意那些感覺新奇的現(xiàn)象，恰恰放過了要求觀察的主要內容，這就需要教師去引導去幫助。因此，教師要提醒學生動用一切感覺器官去全面觀察：一是用眼看，時刻提醒學生注意用眼觀察每一個微小的地方，每一步細小的變化，特別是對三四年級的學生來說，教師更應該提醒。二是用手摸、用耳聽、用鼻聞、借用工具觀察等等。這就是科學地聽，科學地做，它能幫助學生更全面地感知事物。當然，在每個實驗中觀察也有側重，而且也并不是每個實驗都要用這些器官去觀察的，可以選擇合適的方法去觀察。
3、實驗有條不紊
小學科學課中涉及到得實驗有演示實驗和分組實驗兩類。有些時候在一節(jié)課中都需要涉及到，而有些時候只需要選擇一種實驗類型，兩類實驗都要做到有條不紊。
演示實驗儀器要做到可見度大，實驗現(xiàn)象清晰可辨。在日常課堂演示實驗中，教師的一舉一動都會成為學生獨立操作的依據(jù)和榜樣，對學生的實驗技能操作起著示范作用。教師應嚴格按實驗基本知識要求進行實驗操作，不僅要做到有條不紊，還要做到每次都能較高質量地完成。
分組實驗有助于學生理解知識和訓練技能，有利于培養(yǎng)學生實驗操作能力。在學生實驗操作過程中，教師進行正確的實驗操作指導也是很重要的。要著實做好實驗器材的分發(fā)，指導學生正確完成操作，嚴格遵守實驗操作規(guī)程，指導學生作好實驗記錄等工作。
四、及時評價實驗過程
教師對實驗的評價不必面面俱到，但一定要及時評價，同時注意評價的真實性。實驗評價對于學生一些良好行為習慣的養(yǎng)成及能力的培養(yǎng)有著不可估量的作用，能潛移默化地影響學生。教師的實驗評價可圍繞觀察能力、設計實驗、方法創(chuàng)新的能力、團結協(xié)作、科學探究的能力等進行評價。
五、實驗教學注意事項
1、課前教師要試做實驗
要提高課堂上實驗教學效果，指導學生進行熟練地實驗操作，教師必須在課前試做實驗，體驗一下效果，無論是簡單的，還是復雜的即使是以前曾經(jīng)做過多遍的，也得重新試做，這樣能做到心中有數(shù)，防止課上打“啞炮”，使自己在課堂上做到有的放矢，進行地規(guī)范而熟練，并得心應手地指導學生的實驗與觀察，從而獲得最佳教學效果。
2、實驗設計要科學有效
簡單的實驗設計應注意如下：a、在掌握實驗目的、原理的基礎上確定實驗方法。b、嚴格遵循實驗設計的基本原則，準確設置對照或變量。c、注意實驗程序的科學性、合理性。d、對實驗現(xiàn)象進行準確的觀察、測量、記錄。e、準確地預測實驗結果，實驗設計的最后往往還需要預測實驗結果，在結果預測上要全面、準確。f、可能出現(xiàn)的實驗結果及其導致原因，并能夠得出科學的實驗結論。
合理地設計操作過程基本的實驗方法選定以后，緊接著就要編定具體的操作細節(jié)，這些操作細節(jié)的設計要合理規(guī)范、切實可行。
3、實驗過程要注意安全
在實驗過程中時時、處處、事事都要把安全放在首位，以預防為主，把事故的隱患消除在萌芽中。實驗時要嚴格遵守操作規(guī)程，學生實驗必須在教師指導下進行，以免發(fā)生意外，并仔細審察不安全因素，消除隱患。作為小學科學教師要學習和掌握實驗室傷害救護常識，做好急救工作。
